IECA IBEROAMERICA

Switch to desktop Register Login

Ricardo Schmalbach R

Ricardo Schmalbach R

Ricardo Schmalbach tiene como vocación el cuidado del ambiente, buscando siempre soluciones creativas e innovadoras, comprometidas con una ambiente sano. Es un Biólogo Marino con 24 años de experiencia en el control de erosión en costas y riberas. Preocupado por motivar a la acción para preservar el ambiente informa en esta página sobre los estudios y preocupaciones de los asociados a IECAIberoamerica

URL del sitio web:

EDUCACIÓN EN CONSERVACIÓN DE SUELOS

Publicado en Noticias

Una experiencia práctica en Zamorano, Honduras. Arévalo-Fiallos. 104

Autora: Dra. Gloria Arévalo de Gauggel Escuela Agrícola Panamericana Zamorano Honduras, C.A

 

1. INTRODUCCIÓN

En relieve accidentado ,la producción de cultivos en laderas se ve afectada por la erosión y degradación acelerada de los suelos (FAO1996).

•Caracterizar las propiedades físicas y químicas del suelo, así como las obras de conservación requeridas, contribuye a mantener suelos fértiles y mejorar el rendimiento de los cultivos (Portaetal.2003,LUPE1994)

•Un manual es una recopilación de información detallada sobre todas las instrucciones que se deben seguir al realizar una actividad, para el lector es una herramienta que facilita el desarrollo correcto de las actividades (UNAM1994)

•Módulo de Conservación de Suelos de Zamorano.

•La Parcela de Conservación de Suelos de la Escuela Agrícola Panamericana, El Zamorano Está ubicada a una altura de 760 msnm con una precipitación anual de 1,200 mm y una temperatura promedio anual es de 24.5°C. La parcela de suelos posee una extensión de 19,458 m2, divididas en lotes del 1 al 15.

 

2. OBJETIVOS

.Realizar el estudio de suelos para identificar la calidad de los suelos para uso agrícola.

.Desarrollar un manual de procedimiento agronómico de los cultivos.

.Elaborar un manual de prácticas de conservación de suelos.

 

Prácticas de conservación de suelo.

 

•Nivel A: para la determinación de la pendiente del terreno, el porcentaje de pendiente se obtiene de la diferencia de altura entre la base de los brazos del nivel A, dividiendo este valor por dos. Se trazó la línea madre necesaria para marcar las distancias de separación de las obras de conservación de suelos, realizando la curva a nivel para su implementación.

 

En el lote 15 se realizaron las prácticas de conservación de suelos requeridas de acuerdo a las pendientes determinadas

 

Guía de referencia para el manejo agronómico de los cultivos

 

•De los cultivos en producción en la Parcela de Conservación de Suelos se documentó información técnica sobre el manejo agronómico adecuado para cada cultivo, considerando los factores edafoclimáticos de la región que influyen en el rendimiento de los mismos.

 

 

Cultivos.

 

•Cebolla

•Habichuela

•Remolacha

•Plátano

•Zanahoria

•Café

•Zapallo

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

 

•Profundidad efectiva: La parcela presenta suelos moderadamente profundos (90 –60 cm) que representan el 40% de los perfiles descritos y suelos pocos profundos (30 –60 cm) el 40% y un

20% presenta suelos profundos (90 –120 cm). La mayor limitante que presenta estos suelos es la resistencia a la penetración >3.5 kg/cm2 causada por la presencia de arcillas finas y de capas rocosas o pedregosas

 

Información técnica sobre el manejo agronómico.

Plagas, Malezas, Enfermedades, Cosecha, Factores a considerar

 

 

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

 

•Consistencia: La consistencia en húmedo de muy friable y friable se encontró en la mayoría de los perfiles descritos representando un 80%. Mientras que las consistencias muy firmes y firmes un 20% de los perfiles descritos. Esta consistencia en húmedo va relacionado con las texturas encontradas en los perfiles, a profundidades de 0 –70 cm, las consistencias friables tienen relación con la textura franca mientras las consistencias firmes con las arcillas.

 

•Estructura: Según las descripciones de perfiles de suelos se encontró estructuras en forma de bloques sub angulares que representan el 80%, seguidos de estructura granular y estructuras migajosasun 20% de los perfiles. Se encontraron estructuras adecuadas para el desarrollo de los cultivos y que no representan limitaciones. Las estructuras granulares y bloques sub angulares, permiten el movimiento de agua, aire y el desarrollo radicular.

 

•Textura: Las texturas encontradas en los horizontes superficiales (0 –30 cm) fueron las texturas medias y finas (franco arenoso, franco arcillo arenoso), mientras los horizontes pocos profundos (30 –60 cm) en mayor proporción presentaron texturas muy finas (franco arcillosas >35% de arcilla y arcillosas). Los horizontes moderadamente profundos (60 –90 cm) presentaron texturas finas (franco arcillosas <35% de arcilla) y los suelos profundos se encontraron texturas variables distribuidas entre medias, gruesas y finas.

 

•Pedregosidad. Se encontraron la presencia de piedras en su mayoría de tamaño pequeño y mediano distribuidas en todos los perfiles de la parcela, excepto en la calicata dos en donde no se encontró piedras. Esto no limita el desarrollo radicular de las plantas y permite la mecanización del terreno.

 

•Color: En las calicatas los perfiles descritos, los colores dominantes fueron: 10 YR, 7.5 YR y 5 YR. Estos suelos predominan una coloración de pardo muy oscuro con bajo croma (=3), y un bajo valor (=4). Lo cual indica la acumulación de materia orgánica y mal drenaje

•Resistencia a la penetración: Según las lecturas del penetrómetro, en la parcela se encontraron

resistencias 4 kg/cm2 a profundidades de 30 a 60 cm que representa una limitante para el desarrollo de las raíces, esto se ve reflejado en las pocas cantidades y tamaños muy finos y finos de raíces encontradas en estos perfiles

 

•Distribución de los suelos: Se encontraron suelos jóvenes (Entisoles), originados por la deposición de sedimentos finos, por la influencia de la actividad del Río Yeguare. Con drenaje moderado a lento y texturas finas Fluvaquents(Típicos y Verticos) en la parte baja Los suelos Ustifluvents(Típicos) con texturas medias y finas con drenaje moderado en la parte alta de la parcela

 

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

•Reacción del suelo: El suelo de la parcela presenta valores de pH fuertemente ácidos (5.17 a 5.67) que representa una ligera limitante para la absorción de los macronutrientes por las plantas, especialmente de fósforo, pero los micronutrientes son más disponibles a los cultivos

 

 

INCORPORACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA

•Presenta un contenido medio de materia orgánica de 2 a 4%, es importante incorporar fuentes de materia orgánica para mantener o aumentar el contenido. En general la parcela presenta deficiencia de nitrógeno ya que su contenido está por debajo del rango 0.2 a 0.5%.

 

 

PRÁCTICAS DE CONSERVACIÓN DE SUELOS

 

 

 

BARRERAS VIVAS Y MUERTAS

La parcela cuenta con prácticas que favorecen la conservación, la distancia entre barreras vivas es de diez metros, lo cual acorta la pendiente y reduce la escorrentía. Los cultivos establecidos para barreras son la valeriana (Chrysopogonzizanioides), caña de azúcar (Saccharumofficinarum), espada de San Miguel (Iris germanica) y gandul (Cajanuscajan), como barreras para reducir la erosión hídrica. Como barrera para erosión eólica, se utiliza el nacedero

(Trichantheragigantea). Se construyó una barrera de piedra para fortalecer las barreras vivas ya establecidas

 

Rango de Pendientes

 

 

 

BARRERAS VIVAS

 

 

 

 

•Valeriana (Chrysopogonzizanioides). Se adapta bien a las condiciones de pendiente de la parcela, presenta un buen desarrollo foliar, cogollos y raíces cuya profundidad supera los 60 cm, sembrada a una hilera. Está establecida a una distancia de diez metros entre barreras.

 

•Caña de azúcar (Saccharumofficinarum). Se tiene una cama de cultivo de caña de azúcar sembrada a doble hilera, presenta un buen desarrollo foliar y radicular. Cumple la función de acortar la pendiente, distanciada a 10 m de otra barrera viva, lo cual reduce la erosión hídrica.

 

 

BARRERA MUERTA

 

•Se construyó una barrera de piedra a una distancia de 30 m, con un ancho de 50 cm y una altura de 1.10 m. Se utilizaron piedras recogidas en la parcela y piedras del Río Yeguare. Para darle mayor soporte se mezcló con cemento y formar la estructura. La obra siguió la curva a nivel trazada. Se combinó con barreras vivas como la espada de San Miguel y gandul, en el talud superior con el fin de alargar la vida útil y mejorar la infiltración de agua

 

 

 

 

Diseño de camas y cobertura

Después del trazado de la curva a nivel, se preparan las camas para los cultivos, los cuales se preparan con piocha, azadón y rastrillos, con el fin de lograr mullir el suelo y mejorar la estructura para el desarrollo de los cultivos. La altura de cama es de 40 cm, con un ancho de 50 cm con camas separadas a 1.5 m. La longitud de las camas varía de acuerdo al lote y la curva trazada

 

 

 

 

Resultados

 

 

 

Autor: Leonardo Gómez Sandoval 1

1: IC, Especialista en infraestructura vial y transportes, Departamento de Ingeniería, Geosistemas Pavco. Bogotá, Colombia.

 

RESUMEN

El puente Tahuamanu durante los últimos años los máximos niveles de agua, fueron superiores al máximo nivel de agua considerado en el diseño del puente, lo cual estaba poniendo en peligro la estabilidad de la carretera de acceso en ambas márgenes.

La alternativa que mejor se adecuaba a las condiciones del proyecto era la GEOESTRUCTURA estructuras flexibles en forma tubo hechas con geotextil tejido de alta resistencia.

Estas estructuras hechas con geotextiles de alta resistencia, especialmente desarrolladas con propiedades únicas de filtración y retención: almacenan, conforman, drenan y consolidan materiales en su seno mediante el uso de dragas, barcos areneros o tolvas especialmente diseñadas, la mezcla de llenado es conocida como “slurry”, y corresponde a un 80% de agua y un 20% de material arenoso fino. Estas condiciones hicieron que las GEOESTRUCTURAS fuera la solución 100% viable, el uso de esta solución y cumplió con gran éxito la función de protección de los estribos que conforman el Puente Tahuamanu.

 

1. ANTECEDENTES

El puente Tahuamanu, construido sobre el río del mismo nombre, se encuentra ubicado entre las progresivas Km 627+950 y Km 628+100 del Corredor Vial Interoceánico del Sur. El puente, con una antigüedad no mayor a 15 años, tiene 160 m de longitud con un perfil longitudinal parabólico, donde los accesos tienen una menor elevación que la parte central del puente. Es un puente de tres tramos con pilares intermedios tipo tarjeta trapezoidal de 1.20 de espesor, con zapatas superficiales apoyadas sobre pilotes.

Durante la máxima avenida del 27 de febrero del 2007 los máximos niveles de agua, que ocurrieron en el río Tahuamanu, fueron superiores en 1.61 m al máximo nivel de agua considerado en el diseño del puente, además el cauce principal del río, aguas arriba del puente, ha sufrido variaciones significativas que están poniendo en peligro la estabilidad de la carretera de acceso de la margen izquierda. Ante esta situación es necesario hacer una evaluación del sistema actual y presentar una solución definitiva.

 

 

2. OBJETIVO

Los objetivos del estudio son:

- Estudios de alternativas de solución.

- Diseño de defensas ribereñas con Geoestructuras.

- Planteamiento y solución a problemas de erosión en la selva.

 

3. EL PUENTE TAHUAMANU

El puente Tahuamanu fue construido el año 1997, tiene las siguientes características generales:

 Es un puente continuo de concreto presforzado de sección cajón de una celda

 La longitud total del puente es de 160.0 m, distribuidos en tramos de 46.0 m + 68.0 m + 46.0m

 La sección transversal de la estructura tiene 9.0 m de ancho, la cual está conformada por una vía de 7.2 m de ancho, y veredas de 0.9 m a cada lado de la vía

 La subestructura consiste de pilares tipo muro, cimentados sobre 21 pilotes tubulares de acero de 0.5 m de diámetro por pilar, y los estribos son del tipo viga, con muros laterales soportados por 4 pilotes tubulares de acero de 0.5 m de diámetro.

 

4. EVALUACION DEL SISTEMA ACTUAL

4.1 Comportamiento del sistema actual

En la Fig. 2 se muestra una vista aérea del puente Tahuamanu, tomada en enero del 2009. En esta foto se observa que la dirección de los flujos de agua de la corriente principal que se aproximan al puente no son perpendiculares a esta estructura.

Para enero 2010 los fenómenos de socavación lateral en el tramo AB están poniendo en peligro la estabilidad de los taludes de la carretera de acceso, y el río tiene una tendencia peligrosa a cambiar su cauce cortando a la carretera dentro de este tramo AB

.

 

En los últimos años se ha presentado la siguiente situación:

Desde el año de construcción del puente se observa que el meandro del cauce principal del río Tahuamanu, ubicado aguas arriba del puente, se ha desplazado de tal manera que actualmente la margen izquierda del río se encuentra al pie del talud de la carretera, poniendo en peligro la estabilidad de la vía en un tramo de aproximadamente 140 m.

La Fig. 3 nos muestra un levantamiento topográfico efectuado en la zona de estudio, en el año 1999, por el Proyecto Especial Madre de Dios– Instituto Nacional de Desarrollo, y en la Fig. 4 un levantamiento topográfico realizado en noviembre del 2009 por CONIRSA. Analizando estas figuras se tiene que la curva del meandro ubicado inmediatamente aguas arriba del puente se ha desplazado hacia aguas abajo, desde el año 1999, una distancia aproximada de 170 m, hasta alcanzar el talud de la carretera de acceso por la margen izquierda. Debido a esta situación actualmente el talud de aguas arriba de la carretera de acceso de la margen izquierda se encuentra en un serio peligro de colapso, y además hay el peligro de que el cauce principal del río corte a la carretera haciendo que el puente Tahuamanu quede aislado.

Entre  febrero del 2009 y diciembre del 2009, se notan un rápido desplazamiento hacia la carretera que ha tenido el cauce principal del río, poniendo en peligro la estabilidad de la vía.

 

 

5. PROPUESTA DE SOLUCION A LOS FENOMENOS DE VARIACION DEL MEANDRO DE AGUAS ARRIBA DEL PUENTE, Y DE SOCAVACION DEL TALUD DE LA CARRETERA DE ACCESO DE LA MARGEN IZQUIERDA

a. Trabajos de nuevo encauzamiento del cauce principal, aguas arriba del puente Dado que la construcción del puente y del relleno de sus carreteras de acceso han originado el fenómeno de la variación del meandro de aguas arriba, y por los problemas de socavación que se han descrito, es necesario efectuar obras de encauzamiento que cumplan principalmente los siguientes objetivos:

- Estabilizar el río tomando como referencia el desarrollo del cauce principal que el río tenía el año de 1992, cuyo desarrollo se muestra en la Fig. 7, y hacer que ya no sufra variaciones posteriores, se toman como referencia este año, pues tal como se observa en la imagen satelital el cauce principal del río estaba bastante alejado de la carretera y el puente aún no había sido construido, y además el cauce cruzaba la zona de estudio perpendicular al eje de ubicación del puente actual. La estabilización deberá permitir que se aproveche la abertura actual del puente de una manera efectiva

- Dado que el cauce principal del río tiene un comportamiento meándrico, no es conveniente efectuar un trabajo de encauzamiento de trayectoria recta.

- El encauzamiento debe ser tal que la dirección de las velocidades de los flujos de avenida, al pasar por la abertura del puente, debe ser perpendicular al eje del puente, y paralelo a los pilares y estribos.

En la Fig. 8 se muestra el plano donde se indica los trabajos de encauzamiento. Las características principales de estos trabajos son:

- La base del nuevo encauzamiento es de 100 m, que es la base promedio del cauce principal del río en la zona de estudio.

- En los nuevos encauzamientos los taludes de las nuevas riberas del cauce principal se consideran de 1V:2H. Se toma en cuenta este talud pues actualmente en la zona de estudio las orillas del cauce principal tienen taludes que varían entre 1V:1.4H a 1V:2.4 H.

- En el inicio del nuevo encauzamiento se deberá colocar en el cauce anulado un relleno compactado con el material extraído de la excavación, libre de todo tipo de material orgánico, para hacer que los flujos promedio se desvíen hacia el nuevo cauce. El relleno debe llegar hasta el nivel promedio de la llanura de inundación.

- La longitud de los trabajos de un nuevo encauzamiento es de 720 m.

- Además se deben hacer trabajos de perfilado y/o ampliación del cauce principal actual, en una longitud de 304 m, donde parte de estos trabajos se deben efectuar aguas abajo del puente actual.

b. Construcción de diques guía

La solución más adecuada para el río Tahuamanu, el cual es un río con meandros y con amplias llanuras de inundación, y cuyo cauce está formado de arena muy fina, es la construcción de diques guía.

 

La colocación de los diques guía tiene las siguientes ventajas adicionales:

- No existirán corrientes de agua al pie de los taludes de las carreteras de acceso al puente, por lo tanto se elimina el riesgo de colapso de los taludes de la vía.

- No es necesario colocar estructuras complementarias a los diques guía para cambiar el cauce principal del río, tales como la colocación de espigones, diques adicionales, etc.

- Sólo se requiere de trabajos menores de encauzamiento para dirigir los flujos del cauce principal hacia la abertura inicial de los diques guía, pues posteriormente el río irá progresivamente modificando su cauce, hasta aproximarse al desarrollo que tenía el año 1992 o en años anteriores

Los estudios de investigación efectuados recomiendan longitudes de diques guía, aguas arriba del puente, igual a la luz del puente o menores, y aguas abajo una longitud de dique de aproximadamente 1/3 de la longitud del dique de aguas arriba. Por las características de la situación actual, y dado que como mínimo se propone que el cauce principal del río tenga el desarrollo que tenía inmediatamente antes que se construya el puente actual (1992), se propone las siguientes longitudes:

- Longitud de los diques aguas arriba: L1 = 160 m

- Longitud de los diques aguas abajo: L2 = 60 m

Resumiendo, los diques guía cumplen con las siguientes funciones:

- Hacen que las velocidades del flujo, durante la ocurrencia de máximas avenidas, sean paralelos a los estribos y pilares del puente.

- Protegen los estribos, y los taludes de las carreteras de acceso al puente, de los fenómenos de socavación local.

Teniendo en cuenta la ubicación del proyecto, el cual tiene como principal dificultad la falta de canteras de material agregado utilizado en las soluciones convencionales para casos de defensa ribereña, obligó a buscar soluciones utilizadas en otros proyectos (nacionales e internacionales) en los cuales se tuviera dificultades similares a la encontrada en el Puente Tahuamanu.

Se plantearon el uso de tres alternativas:

a.- Gaviones: Su uso fue descartado debido a que no se contaba con material en la zona, lo cual hacia que la solución se volviera económicamente inviable, cabe indicar que se utilizó gaviones como solución de emergencia en el estribo derecho del puente pero este fue desechó o destrozado por el río Tahuamanu.

b.- Tablestacado: Se planteó su uso pero la falta de experiencia en proyectos similares así como su costo hizo descartar la solución.

c.- Geoestructuras: Son estructuras flexibles en forma tubo hechas con geotextil tejido de alta resistencia. Su sección trasversal tiene forma oval y el diámetro y la longitud son determinadas de acuerdo a los requerimientos del proyecto, como se observa en la Figura

 12. Son estructuras hechas con geotextiles tejidos de alta resistencia, especialmente desarrolladas con propiedades únicas de filtración y retención: almacenan, conforman, drenan y consolidan materiales en su seno mediante el uso de dragas, barcos areneros o tolvas especialmente diseñadas, la mezcla de llenado es conocida como “slurry”, y corresponde a un 80% de agua y un 20% de material arenoso fino. De esta forma la tela debe ser diseñada para retener partículas de suelo de este tamaño.

Las geoestructuras van a acompañadas de los siguientes elementos para su correcto funcionamiento:

• Manto antisocavación

Se trata de un manto que se extiende hasta la longitud recomendada (Le=Longitud efectiva) para proteger de la socavación el sistema y en toda la longitud de la Geoestructura.

• Puerto de llenado

Son mangas de 12 pulgadas de diámetro cosidas de fábrica a la parte superior de la Geoestructura. Estas mangas son conectadas a la tubería que de descarga del slurry (agua – arena). Los puertos son fabricados del mismo material que la geoestructura.

• Eslingas de amarre

Son argollas fabricadas de nylon van colocadas a lo largo de la geoestructura. Se deberá anclar la geoestructura con un cordel de polipropileno de ½” a estacas de madera o metálicas con el fin de darle estabilidad en el proceso de llenado.

Debido a que las geoestructuras, sólo necesitan agua y arena como materia prima para su relleno, materiales existentes en la zona, se eligió esta opción para solucionar el problema del Puente Tahuamanu.

Para el diseño del tipo Geotextil Tejido de Alto Módulo a usar en la fabricación de la Geoestructura a utilizar en el proyecto se tienen que tener en cuenta los siguientes factores:

 Presentar una permeabilidad suficiente para aliviar el exceso de presión de agua

 Retener el material de llenado.

 Resistir las presiones de llenado

 Resistir las fuerzas de abrasión durante las operaciones de llenado.

 Sobrevivir a los procesos de instalación.

 Resistencia al punzonamiento y al rasgado.

Para el cálculo de la resistencia que debió cumplir el Geotextil Tejido se utilizó el Software

Geocops*, el cual permite mediante el ingreso de datos calcular la resistencia que debe tener el Geotextil Tejido de Alto Módulo que se usará en la fabricación de la Geoestructuras, este programa permite el ingreso de factores de seguridad así como factores de instalación y de degradación, lo cual permite que se asemeje de mejor manera a las condiciones de campo en las que estará expuesta la geoestructura.

Otro punto importante a tener en cuenta en la fabricación de la geoestructura es el tipo de arena con la cual será llenada, se necesitaba saber el TAA (tamaño aparente de la abertura) de la arena, dado que el geotextil tejido debería tener un tamaño menor para que el geotextil tejido pueda retener la mayor cantidad de material y así evitar que durante el bombeo del slurry, la arena se escape por el TAA de la geoestructura.

*GeoCoPS was developed by ADAMA Engineering (formerly Leshchinsky, Inc.) for the US Army Corps of Engineers in 1995

Los resultados obtenidos una vez realizados los cálculos del Geocops y el Análisis Granulométrico del material a usar para el slurry, nos dio como resultado la utilización de un Geotextil Tejido de Alto Módulo con una resistencia de 175 kN/m, el cual tiene un TAA de 0.425 mm, siendo este mayor al TAA de la arena a utilizar en el slurry, se optó por la utilización de un geotextil no tejido como “forro” el cual tenía un TAA de 0.20 mm con lo cual se cumplía con las dos condiciones necesarias para la aplicación de esta tecnología en el proyecto Defensa Ribereña del Puente Tahuamanu.

.

 

7. CONCLUSIONES

Las geoestructuras es la solución a problemas de erosión en la selva ó en zonas donde las piedras y/o concreto son de muy alto costo, es decir, una solución que contemple el uso de material de la zona como es la arena y el agua (materiales usados para la conformación del slurry) los cuales son utilizados para el llenado de las geoestructuras.

La metodología de diseño de la solución con geoestructuras es aceptada por parte del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, esto se logra gracias a los argumentos técnicos debidamente sustentados, así como las experiencias en otros países para proyectos en condiciones similares.

Se logra solucionar el problema de erosión en el Puente Tahuamanu de manera eficiente, se instalaron con éxito 15000 metros lineales aprox. de GEOESTRUCTURAS, equivalente a 219600m³ de arena confinada, se alcanzaron rendimientos de llenado al día de hasta 187.5 m3 por día, logrando así superar la expectativa de instalación.

Como toda solución que contempla el uso de geosintéticos, a excepción de la Geomembrana, la geoestructura no necesita de mano de obra calificada, es por ello que se coordinó unas charlas entre la empresa suministradora de la solución y los encargados de la obra para enseñar la metodología de llenado, con lo cual se llegó a óptimos resultados durante el proceso de instalación.

La protección ribereña del puente Tahuamanu es el proyecto a mayor escala de geoestructuras realizado en Perú.

Se obtuvo como resultado también que las geoestructuras se acoplarían al entorno del lugar dado que luego de la primera temporada de lluvia la naturaleza cubrió las Geoestructuras de vegetación, corroborando así que la solución se alineaba con el medio ambiente

 

8. BIBLIOGRAFIA

[1] Departamento de Ingeniería. Manual de diseño con geosintéticos. Geosistemas Pavco S.A. Novena Edición. Bogotá. 2008.

[2] Leshchinsky, D. and Leshchinsky, O., “Geosynthetic confined Pressurized Slurry (GEOCOPS): Supplemental Notes, Version 2.0. Newark, Delaware, USA, 1996

 

[3] Koerner, R. M. (2005). Designing with Geosynthetics, 5th ed., Pearson Prentice Hall, New Jersey, USA.

Autor: Carlos Andrés Moreno Sarmiento.

Coautor: Rodrigo Andrés Hernández Sanchez. Geosistemas Pavco de Mexichem Colombia S.A.S.

ABSTRACT

The construction of the Colombian mega project “Sogamoso Hydroelectric Central”, better known as Hidrosogamoso which has been recently completed, has the largest reservoir of water in the country, hosting in its 7000 hectares about 4.8 billion cubic meters of water, which will generate 12% of energy that Colombia demands. The operation of this Hydroelectric requires the construction of additional works to minimize or avoid the environmental impact on surrounding areas. This is the case of the works performed in El Llanito Swamp, body of water that feeds and maintains its level thanks to the waters of The Sogamoso River, but due to the damming of the river generated by the operation of the Hydroelectric, it was required to capture water by building a new intake structure in addition to the natural existing channel, otherwise, this swamp would decrease its water level, affecting artisanal fishing and river transport among other activities in the region.

Works for bank protection and intake were built entirety with geosynthetics materials, showing the technical and economic benefits of these materials in hydraulic and environmental projects like this one. Using Geotubes to protect the river bank downstream and upstream of the intake, placement of nonwoven Geotextile on the entire surface of the excavation, placement by lifting high strength woven Geotextile bags known as Geobags, which were filled with site materials, Flexocreto was used to cover and protect the final surface, and finally, the construction of a soil reinforced wall using Woven Geotextiles to allow pedestrian transit on the dam.

1. INTRODUCCIÓN

La construcción del megaproyecto colombiano Central Hidroeléctrica Sogamoso o mejor conocido como Hidrosogamoso, recientemente terminado, cuenta con el embalse más grande del país, albergando en sus 7000 hectáreas, 4800 millones de metros cúbicos de agua, con los cuales generará el 12% de la energía que demanda Colombia. La puesta en funcionamiento de esta Hidroeléctrica requiere de la construcción de obras anexas que minimicen o eviten el impacto ambiental en zonas aledañas. Este es el caso de las obras construidas en La Ciénaga EL Llanito, cuerpo de agua que se alimenta y mantiene su nivel gracias a las aguas del rio Sogamoso, pero que debido al represamiento de este rio, generado por la puesta en funcionamiento de la Hidroeléctrica, requirió tomar el agua mediante la construcción de una nueva estructura de captación adicional a la que existe naturalmente, de lo contrario, esta ciénaga disminuiría su nivel de agua, afectando la pesca artesanal y el transporte fluvial entre otras actividades de la región.

Esta obra de protección de margen y captación fue construida con materiales geosintéticos en su totalidad, mostrando de esta manera los beneficios técnico-económicos que ofrece esta tecnología en obras hidráulicas y ambientales como esta. El uso de Geoestructuras para la protección de la margen del rio aguas abajo y aguas arriba de la captación, la colocación de Geotextil No tejido en toda la superficie de la excavación, la colocación mediante izado de bolsas de geotextil tejido de alta resistencia llenas con material del sitio conocidas como Geobolsas, el revestimiento final de toda la superficie con Flexocreto (tela de doble pared llena con concreto) y la construcción de un muro en suelo reforzado para permitir el peso peatonal sobre la presa, son de manera resumida las actividades ejecutadas en este gran proyecto hidráulico-ambiental.

2. UBICACIÓN DEL PROYECTO

La Ciénaga El Llanito está ubicada en la ciudad de Barrancabermeja, departamento de Santander, Colombia. Desde el casco urbano de la ciudad, toma aproximadamente una hora en camioneta llegar al sitio de las obras. Las figuras 1 y 2 muestras la ubicación descrita.

 

 

3. DESCRIPCION DEL PROYECTO

La Ciénaga El Llanito ha sido alimentada mediante su conexión natural al Rio Sogamoso a través del Caño San Silvestre, sin embargo, se requiere un segundo punto para su alimentación, pues se prevé que la puesta en funcionamiento de la Hidroelectrica, disminuya los niveles del rio Sogamoso durante ciertos periodos de tiempo, afectando así el nivel normal de la Cienaga y por consiguiente, sus actividades comerciales, económicas y sociales.

La nueva estructura de captación fue construida en el rio Sogamoso sobre su margen izquierda, aguas arriba de la intercepción con el Caño San Silvestre. El abastecimiento desde la estructura hasta la Cienaga, se lleva a cabo mediante un canal abierto de aproximadamente 5km de longitud

4. DISEÑO DE LA CAPTACIÓN

Principalmente, la concepción del diseño pretende tomar el agua del rio Sogamoso, sobrepasando el nivel superior de las Geoestructuras y encausarla mediante un canal corto revestido con Flexocreto hacia la presa. El paso del agua a través de la presa se logra mediante tuberías controladas por válvulas, cuya función será mantener la Ciénaga con el nivel adecuado de agua. Las figuras 4 y 5 muestran el plano de planta y corte longitudinal de la captación.

Uno de los principales motivos por los cuales se optó por el uso de los materiales geosintéticos en este proyecto, fue el poder usar los materiales granulares presentes en el sitio.

5. ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN

5.1 Protección de margen con Geoestructuras

Inicialmente fue construida una protección para evitar la socavación de la estructura de captación y sus tramos de margen aferentes, la cual consistió en la colocación de 550m de Geoestructuras sobre la margen izquierda del rio Sogamoso, proporcionalmente repartidas hacia aguas arriba y aguas abajo del punto de captación.

Fueron colocadas Geoestructuras llenas con una mezcla de agua con arena. Los materiales de la mezcla fueron colocados previamente en tolvas en donde ocurría la mezcla para posteriormente realizar el vertido por tubería hacia las Geoestructuras. Previamente fue colocado un geotextil no tejido punzonado por agujas en talud y lecho.

 

Las figuras N. 6, 7 y 8 muestran la sección transversal diseñada y fotografías correspondientes al llenado de las estructuras.

 

5.1.1 Materiales geosintéticos

5.1.1.1 Geoestructuras: estos tubos fabricados con geotextil tejido de 72 kN/m de resistencia en tira ancha y una permeabilidad de 8.1x10-2 cm/s, fueron dispuestas en longitudes de 20m y altura de 2m en su mayoría.

5.1.1.2 Geotextil No tejido: fueron usados geotextiles de polipropileno de 750N de resistencia Grab para proteger el talud de la margen antes de colocar las geoestructuras.

5.2 Excavación de la captación

Para la construcción de la captación, fue necesario realizar una excavación de 80m de largo por 40m de ancho aproximadamente; sus taludes fueron conformados con pendiente 1,5:1 hasta alcanzar profundidades de 5m.

Su fondo y taludes fueron revestidos con geotextil no tejido y sobre el primero de ellos, fueron colocadas bolsas fabricadas con geotextil tejido llenas con material arenoso del sitio. Una de las ventajas observadas de esta aplicación, consistió en el hecho que estas bolsas tienen 4 reatas en sus esquinas superiores que permiten izarlas más de una vez. Se tenían bolsas de dos tipos de tamaño, unas de 95cm x 95cm x 115cm y unas menos altas de 95cm x 95cm x 60cm; esto permitió colocar las bolsas desde la superficie por fuera de la excavación con una excavadora de brazo largo de un costado y una grúa desde el otro.

Estas bolsas colocadas en el fondo, permitieron no solo uniformizarlo y protegerlo sino también, estabilizar ciertas zonas en donde la capacidad del suelo era baja. Las figuras N. 9 y 10 muestran la excavación y el inicio de la colocación de las bolsas en el fondo de ella.

 

5.2.1 Materiales geosintéticos

5.2.1.1 Bolsa izable de geotextil tejido

Estas bolsas están fabricadas con geotextil tejido de alta resistencia a la tensión ( 72 kN/m) para resistir el tránsito de personal y equipos menores que se movilizaran sobre la plataforma durante y al finalizar su construcción. Adicionalmente, la manipulación de estas bolsas en este tipo de obras, exige una muy buena calidad tanto de geotextil como de retas de izado. La confección de esta bolsa también incluye una tapa en la parte superior, en el mismo material del cuerpo, la cual se cose mediante máquina de coser eléctrica una vez es colocado dentro el material de relleno.

 

5.2.1.2 Geotextil No tejido

Fue colocado en toda la superficie de la excavación, un geotextil no tejido de 540 N de resistencia Grab para mantener aislada y protegida la superficie de la excavación.

5.3 Construcción de la presa

El inicio de construcción de la presa consistió en la colocación de 9 tuberías metálicas orientadas en dirección longitudinal al cauce, cuya abertura es controlada desde la parte superior de la presa mediante válvulas.

Una vez estuvieron colocadas y soldadas las tuberías, se inició la construcción del cuerpo de la presa cuya conformación se llevó a cabo mediante las mismas bolsas de geotextil tejido llenas con material arenoso del sitio, que fueron colocadas en el fondo de la excavación. Una a una fueron izadas y colocadas desde los dos costados de la excavación, tanto del lado aguas arriba como aguas bajo.

Aspectos como tener disponibles dos diferentes alturas de bolsa y oportunidad de izado de las mismas hasta 3 veces, fueron muy importantes para lograr el acomodamiento adecuado y perfil especificado en los planos de construcción.

5.4 Revestimiento de la captación

La parte superior de toda la captación, incluidos los taludes, fondo y presa, fue revestida finalmente por una tela de doble pared fabricada en poliéster, dentro de la cual fue vertido por gravedad concreto hidráulico fluido.

La unión de los tramos de tela para lograr la continuidad del revestimiento, fue realizada mediante costura con maquina eléctrica en bordes transversales y longitudinales de la misma.

El tamaño máximo del agregado grueso del concreto utilizado fue de 1cm, característica importante para lograr un buen y uniforme desplazamiento del concreto dentro de la tela. Adicionalmente, fue usado un aditivo para mejorar la fluidez del concreto.

El revestimiento de concreto alcanza un espesor de 15cm, protegiendo la totalidad de las bolsas izables colocadas para conformar las superficies de la captación.

Para lograr un adecuado sostenimiento de la tela llena con concreto, fue necesario construir una zanja superior en todo el perímetro de la excavación, para colocar allí el primer tramo de tela llena y por consiguiente, lograr su anclaje.

5.4.1 Materiales geosintéticos

5.4.1.1 Tela para revestimiento en concreto

Es una tela resistente fabricada en poliéster con resistencia a la tensión de 25kN/m. Las figuras 15 y 16 muestran el revestimiento hecho con esta tela de color blanco.

 

 

6. PUESTA EN FUNCIONAMIENTO

Para permitir una segura y fácil manipulación de las nueve válvulas que controlan el caudal que pasa del Rio Sogamoso a la Ciénaga El Llanito, fue construido un muro en suelo reforzado que permite tener un área amplia en la parte superior para realizarlo. Adicionalmente facilita el tránsito de personal y habitantes entre los dos lados de la captación.

La construcción de dicho muro consistió en la colocación de capas ascendentes consecutivas de material granular envuelto en Geotextil tejido, hasta llegar a la parte superior en donde se encuentran las válvulas. Sobre la última capa, fue colocada una mezcla arena-asfáltica para dar una mayor durabilidad al camino.

Una vez terminadas las etapas de construcción de la captación, fue roto el Jarillón que impedía el paso del agua del rio Sogamoso hacia la Ciénaga, obteniendo así su llenado.

 

CONCLUSIONES

La Captación fue terminada en su totalidad de acuerdo a los planos de construcción. Como conclusiones tomadas durante y al final de la construcción, se mencionan las siguientes:

1. El comportamiento de las bolsas izables y de los tubos en geotextil tejido al ser llenos con material o suelo del sitio, fue el adecuado, evitando así incurrir en sobre costos que habrían podido ser generados por la consecución de material importado de canteras en su totalidad.

2. El poder contar con diferentes alturas de bolsas izables llenas con material del sitio, fue fundamental para lograr la adecuada conformación de la presa con la menor cantidad posible de vacíos. Igualmente fue importante que el material de estas bolsas fuera muy resistente y permitiera su izado más de una vez.

3. Las bolsas izables llenas con material del sitio lograron estabilizar el piso de la captación, facilitando así el tránsito de personal y materiales durante las etapas siguientes de obra.

4. El llenado de la tela de poliéster con concreto fluido para el revestimiento final, se logró obteniendo unos excelentes resultados en cuento a resistencia del concreto y rendimiento, tanto en las áreas secas como en las áreas sumergidas.

5. El uso de Geotextil no tejido colocado sobre toda la superficie excavada, resultó de gran importancia durante toda la obra, pues permitió mantener aislado y protegido el suelo de soporte durante toda la construcción.

6. Se debe contar con el apoyo permanente del fabricante de los geosintéticos durante todo el transcurso de la obra, esto para lograr el mayor desempeño de los mismos.

7. El ahorro de dinero para la ejecución del proyecto gracias al uso de los geosintéticos, fue significativo respecto a las alternativas evaluadas con procedimientos convencionales.

8. Los materiales geosintéticos bien aplicados son de gran utilidad en este tipo de obras hidráulicas.

 

AGRADECIMIENTOS

Especiales agradecimientos al Consorcio Pavco – Geobiotecnica, quien fue el constructor de la obra, por la información suministrada para la elaboración de este documento. De igual manera, un agradecimiento muy especial a las firmas Arquitectos e Ingenieros Asociados SA e ISAGEN, quienes fueran el Administrador Delegado y cliente final del proyecto, respectivamente, por permitir el uso del material fotográfico e información técnica con alcance académico para este ejemplar. Por último, un reconocimiento especial para la firma consultora INGETEC, quien fuera el diseñador e interventor del proyecto.

 

REFERENCIAS

 Especificaciones técnicas del proyecto (2014). Construcción de la estructura de captación y protección de la margen izquierda del rio Sogamoso sobre la zona aferente a la estructura de captación, requerida para ejecutar las obras de construcción, conexión rio Sogamoso – Ciénaga El Llanito. AIA SA.

 Planos Generales del proyecto (2014). Construcción de la estructura de captación y protección de la margen izquierda del rio Sogamoso sobre la zona aferente a la estructura de captación, requerida para ejecutar las obras de construcción, conexión rio Sogamoso – Ciénaga El Llanito. AIA SA.

 

 Registro fotográfico (2014 – 2015). Proyecto Ciénaga el Llanito. Consorcio Pavco-Geobiotecnica.  Página web: https://www.isagen.com.co

APLICACIÓN DE SOFTWARE ESTRATA® v 1.0 PARA LA ESTRATIFICACIÓN DE TRAZAS EN FUNCIÓN A UN ANÁLISIS DE RIESGO DE AFECTACIÓN POR PROCESOS DE EROSIÓN HIDRICA

Autores: CRUZ, C. F., CAMPOS, C.J.; VÁSQUEZ ACUÑA, J.; BARRIENTOS GINÉS, J. D. & G. O. SALERNO.

EJE TEMÁTICO: MINERÍA, PETRÓLEO, GAS Y ENERGÍA.

PRESENTACIÓN

La provisión de energía que necesita la sociedad implica el transporte de combustibles por grandes distancias mediante ductos. La instalación de estas estructuras en ambientes sensibles como la selva, incrementan los procesos erosivos detonados por las precipitaciones, afectando aspectos ambientales, sociales, culturales y económicos. Frecuentemente el mantenimiento del Derecho de Vía de los ductos se realiza mediante obras de control de erosión y revegetación al generarse un proceso erosivo que ocasiono daños en la traza.

A través del desarrollo e implementación del software ESTRATA®, se logra segmentar la traza en tramos en función del riesgo por erosión hídrica y utilizar la información para planificar los trabajos de mantenimiento, implementando acciones e inspecciones preventivas y trabajos proactivos en los sectores de mayor riesgo, enmarcadas en un plan de confiabilidad de ductos.

El Software considera los tipos de erosión predominantes en ambientes de selva; erosión superficial de la traza, erosión en cruces de agua y procesos de remoción en masa. La valoración del riesgo de cada tramo resulta del producto de la probabilidad de ocurrencia de los tres tipos de erosión y la severidad del daño de cada proceso.

Se aplicó ESTRATA® en dos flowlines en donde se desarrollan gasoductos y se utilizó una tormenta detonante de 165 mm. En cada uno se observaron diferentes cantidades de tramos de la traza con riesgo alto, medio, bajo y sectores sin riesgo. Los resultados obtenidos permiten la planificación de acciones de inspección, trabajos preventivos, proactivos y de mantenimiento en los tramos de mayor riesgo.

El proceso de valoración del riesgo de cada tramo involucra la determinación de la probabilidad de ocurrencia de los tres tipos de erosión, las consecuencias del daño de cada proceso y por último el riesgo que es el producto de la probabilidad de ocurrencia por las consecuencias.

 

1.       OBJETIVOS DEL TRABAJO

Ø  Implementar el software ESTRATA® para segmentar trazas en tramos en función del riesgo por erosión hídrica.

Ø  Contar con una herramienta de planificación del mantenimiento, con acciones e inspecciones preventivas en los sectores de mayor riesgo.

 

2.       MARCO TEÓRICO

Dentro de los alcances de los servicios de Mantenimiento de DDV de ductos en ambientes de selva, se incluyen los trabajos de control de erosión como técnicas para minimizar la generación de procesos erosivos por acción del agua. La metodología tradicional que se emplea para este tipo de trabajos, consiste esencialmente en la ejecución de inspecciones rutinarias y la construcción de obras de arte en campo. Esta metodología de trabajo genera la necesidad de contar con criterios adecuados y útiles para la priorización de atenciones de fallas ante un evento extraordinario de precipitaciones que pueda desencadenar un número considerable de afectaciones en los DDV.

Ante este escenario se planteó incorporar en los planes de contingencias y de trabajos del servicio de mantenimiento rutinarios (planes anuales), criterios que permitan definir un orden de prioridad de atención en función a un análisis de riesgo de falla asociado a los procesos de erosión hídrica teniendo en cuenta la existencia tres tipos de geo-amenazas en los ambientes de selva (erosión superficial, socavaciones en cursos de agua y procesos de remoción en masa) y, considerando esta necesidad, se desarrolló y aplicó el software con la finalidad de obtener información que permita definir y priorizar las áreas y trabajos de mantenimiento.

 

3.       ANTECEDENTES O ESTADO DE INVESTIGACIÓN

Para el desarrollo del presente trabajo se ha tomado como base la presentación inicial del software que fuera exhibido en el VII Congreso Iberoamericano de Control de Erosión y Sedimentos desarrollado en Antigua, Guatemala en el año 2014, evento en el cual se mostraron los primeros avances del desarrollo de esta herramienta de gestión.  

mente la misma se Actualmente la misma se encuentra en proceso de implementación en servicios de mantenimiento de DDV de gasoductos existentes en ambientes selváticos de Perú y constituye una herramienta dinámica en cuanto a la información requerida para su funcionamiento, aplicación en campo y obtención de resultados.

 

4.       ASPECTOS METODOLÓGICOS

4.1.              Área de estudio

 

La aplicación del Software ESTRATA® se realizó en las trazas de los gasoductos Malvinas – Cashiriari III y Mipaya – Pagoreni A pertenecientes al proyecto Camisea, ubicados en los Lotes 88 y 56 respectivamente, sector de selva del sur de Perú, en la zona denominada Bajo

Urubamba, Distrito de Echarate,   Provincia de la Convención, región Cusco (Figura 1).

 

En escala regional, las trazas de ambos gasoductos se desarrollan por una unidad fisiográfica o morfo-estructural correspondiente a las planicies de la llanura Amazónica, mientras que en escala local se ubican primordialmente en sectores colinosos. En la zona de estudio la temporada de lluvias se presenta típicamente entre los meses de octubre y abril, concentrándose en este período el 84 % de la precipitación total anual. La precipitación anual promedio registrada en el campamento Malvinas (base de operaciones del proyecto) es de 3317 mm.

 

4.2.             Identificación de geo-amenazas

Basándonos en la clasificación de los tres tipos de geo-amenazas que se presentan en ambientes de selva, ESTRATA® considera los tipos de erosión predominantes: erosión superficial en la traza (RUSLE: ecuación universal revisada de pérdida de suelo); erosión en cruces de cursos de agua (ecuación de socavación generalizada) y procesos de remoción en masa asociado a depósitos de suelo (ecuación de ábacos de Hoeck y Brey).

 

4.3.             Probabilidad de ocurrencia

El proceso de valoración del riesgo de las geo-amenazas identificadas en cada tramo del gasoducto involucra la determinación de la probabilidad de ocurrencia de los tres tipos de procesos erosivos, las consecuencias del daño de cada proceso y el riesgo, el cual es el producto de la probabilidad de ocurrencia por las consecuencias.

En los casos de erosión superficial o socavación, la falla se establece cuando la pérdida de tapada deja expuesto el ducto, mientras que en el caso de un depósito de suelo (botadero), el deslizamiento del mismo constituye la ocurrencia de una falla.

Finalmente, la valoración del riesgo de cada tramo resulta del producto de la probabilidad de ocurrencia de los tres tipos de erosión y la severidad del daño de cada proceso.

 

 

 

Ø   Erosión superficial

La erosión superficial ocurre por el impacto de las gotas de lluvia y el arrastre por la escorrentía superficial y esta condicionada por el tipo de suelo, geomorfología, tipo de cobertura vegetal y la presencia de eventuales obras de control de erosión. Se establece como supuestos que el proceso erosivo se concentra en el sector del gasoducto y que el ducto tiene una tapada de suelo promedio de 1,2 m

 

 

La probabilidad de ocurrencia de erosión superficial en la traza del gasoducto se calcula mediante la ecuación universal revisada de pérdida de suelo (“Revised Universal Soil Loss Equation”, Wischmeier & Smith 1965,1978)

Donde A es igual a la pérdida de suelo por unidad de área [Ton/ha/año], R representa el factor de erosividad de lluvia-escorrentía [MJ mm/ha/h], K significa la erosibilidad del suelo [ton h/MJ/mm], L es igual a la longitud del talud, S es el factor de pendiente del talud, C representa el factor de cobertura vegetal y P es el factor de prácticas de manejo.

 

Socavación en quebradas

En relación a este proceso erosivo, el forzante directo de la socavación lo constituye la velocidad de la corriente de agua asociada a la onda de crecida, la cual está condicionada por la geomorfología (pendiente longitudinal y sección transversal), tipo de suelo del fondo del cauce, tipo de cobertura y presencia de obras de protección.

El parámetro básico que permite dimensionar la magnitud del problema es la profundidad máxima de socavación, dejando expuesto al ducto.

 

La probabilidad de ocurrencia de socavación en quebradas, o cursos de agua, es evaluada mediante la aplicación de la fórmula de socavación generalizada propuesta por Lischtvan & Lebediev.

 

Dónde β es un coeficiente que depende de la frecuencia con que se presente la crecida de análisis, X un exponente variable que depende del diámetro medio de las partículas dm, h0 la profundidad inicial referida al nivel de agua en metros, I0 la pendiente longitudinal y n el coeficiente de rugosidad de Manning.

 

 

Ø   Deslizamientos en depósitos de suelo

El deslizamiento de un depósito de suelo, o proceso de remoción en masa, esta forzado directamente por la acción de las precipitaciones como factor desencadenante y está condicionado por el tipo de suelo, la geomorfología (en especial la pendiente), la geología estructural (presencia de fallas), el tipo de cobertura vegetal, la presencia de obras de protección y contención y la presencia de red de flujo en el talud (afloramientos de agua).

En el caso de los deslizamientos de los depósitos de suelo, la probabilidad de una falla se obtiene a partir de la aplicación de los ábacos de Hoeck y Bray

Donde c y φ son la cohesión y el ángulo de rozamiento interno efectivo del terreno, γ es el peso específico aparente del terreno del talud, y H la altura del talud.

  

4.4.             Valoración de las Consecuencias

A partir de un análisis de la severidad de las consecuencias de los procesos erosivos sobre los individuos, el ambiente, las instalaciones y otros riesgos se definieron valores de consecuencia de: 3 para la erosión superficial, 4 en el caso de socavación y 5 ante la ocurrencia de un deslizamiento de un depósito de suelo (Tabla 1).

 

 

4.5.             Valoración del Riesgo

Finalmente, la valoración del riesgo por acción de la erosión hídrica se obtiene a partir del producto entre la probabilidad de ocurrencia de erosión y el valor de consecuencia definido en cada caso.

 

 

4.6.             Entorno de trabajo

La información requerida por cada modelo es incorporada y procesada en módulos de carga de datos en entorno Phyton siendo toda la información requerida por el software, preparada y obtenida mediante herramientas de SIG (Sistemas de Información Geográfica), así como también la visualización de los resultados generados por ESTRATA® se realiza en formato SIG.

 

5.       RESULTADOS

Se aplicó ESTRATA® en los flow lines Malvinas – Cashiriari III y Mipaya – Pagoreni B de 45 y 40 km de extensión respectivamente, con una tormenta de diseño de 165 mm. En el flow line Malvinas - Cashiriari III se generó la segmentación en 321 segmentos, de los cuales 130 resultaron con riesgo de erosión hídrica bajo, 9 segmentos presentaron un riesgo medio, solo 1 segmento evidenció riesgo alto y el resto no presentaron riesgo de erosión (Figura 6 y Figura 7).

En el caso del flowline Mipaya la segmentación de la traza, de aproximadamente 40 km, generó 248 segmentos. Del total de segmentos de este sector 33 resultaron con riesgo bajo de erosión hídrica, 60 segmentos con riesgo medio, un segmento con riesgo alto y 154 segmentos sin riesgo de erosión (Figura 8).

6.       CONCLUSIONES

La generación de segmentos con diferentes niveles de riesgo por erosión hídrica realizado por ESTRATA® otorgó un criterio destacado para la planificación del servicio de mantenimiento de los gasoductos Malvinas - Cashiriari III y Mipaya – Pagoreni B; lo que se traduce en una focalización de los trabajos y recursos en los sectores de riesgo alto y medio y consecuentemente una reducción del esfuerzo en aquellos sectores con riesgo bajo o sin riesgo. En ese sentido resulta importante mencionar que esto se traduce en una mejora en el tiempo de respuesta ante eventos no deseados mediante una detección temprana y planificación ante contingencias basada en el análisis de riesgo.

 

A su vez esta herramienta se constituye como una herramienta proactiva y predictiva que permite definir soluciones integrales, posibilitando que se minimicen los costos de mantenimiento y se complementa con la gestión de la integridad de ductos en operación que se requieren en esta industria.

Resulta importante mencionar que esta herramienta se encuentra en proceso de mejora, buscando incorporar otros parámetros de riesgo asociados a los gasoductos, como daños por terceros y acción de la corrosión externa al ducto.

 

7.       APORTES DE LA INVESTIGACIÓN A LA TOMA DE DECISIONES

 

La sistematización de las tareas de mantenimiento del DDV de ductos en operación en ambientes de selva a través del desarrollo y aplicación de esta herramienta, permite la aplicación de un sistema de gestión enmarcado dentro de una planificación anual y tomando como criterio el análisis de riesgo en relación al control de la erosión hídrica, cuya acción y/o falla ocasiona impactos económicos, sociales y ambientales significativos en el área.

Asimismo, la detección temprana de problemas asociados a proceso erosivos y la correcta identificación de las acciones necesarias para manejarlos, contribuyen a la minimización del riesgo mediante la planificación de las tareas de mantenimiento y por ende a la adecuada asignación de recursos (humanos, infraestructura, equipos, económicos) para la atención.

Cabe mencionar además que, si bien el software ha sido desarrollado en trazas de ductos ya construidas, este tipo de análisis de riesgo puede ser utilizado en la etapa de selección de trazas (etapa previa a la construcción del derecho de vía), lo que permite desarrollar ductos por aquellas áreas en las que se ha identificado el menor riesgo geotécnico posible.

   

8.       BIBLIOGRAFIA

 

Ø  C. CRUZ, G. O. SALERNO, G. F. MURILLO, M. L. GUANTAY, J. D. BARRIENTOS & Y. A. BUSTAMANTE, 2014. “Estratificación de trazas de pipelines en función a un análisis de riesgo de afectación de la integridad de las instalaciones por procesos de erosión hídrica en ambientes de selva”. VII CICES – Antigua, Guatemala, Octubre 2014.

Ø  GARCÍA, H.; COLONIA, J. & CORRALES, J. 2012. “Plataforma tecnológica para el monitoreo de amenazas naturales en el Oleoducto OCENSA”. Recuperado el 25 de mayo del 2014, dehttp://www.uptc.edu.co/export/sites/default/eventos/2013/cf/siisg/memorias/documentos/2_11Plataforma_amenazas_naturales.pdf

Ø  HOEK, E. and BRAY, J.W., 1981 “Rock Slope Engineering”. Revised 3rd Edition. Institution of Mining and Metallurgy. Spon Press. Londres.

Ø  MENÉNDEZ, A. N., “Manual Técnico para el Cálculo de Erosión en Taludes - Software TALUD”, INMAC S.A, Diciembre 2004.

Ø  MENÉNDEZ, A. N., “Manual Técnico para el Cálculo de Erosión en Cursos Fluviales – Software EROS versión 1.0”, INMAC S.A, Año 2003

Ø  WISCHMEIER, W. H, SMITH, D.D., 1965, “Predicting reinfall-erosion losses cropland east of the Rocky Mountains: A guide por selection of practices for soil and water conservation”. USDA, Agric. Hand. No. 282.

 

Ø  WISCHMEIER, W. H, SMITH, D.D., 1978, “Predicting reinfall-erosion losses: A guide to conservation planning”. USDA, Agric. Hand. No. 537.

Hidroituango en Colombia, presión y normas

Publicado en Noticias

REFLEXION SOBRE HIDROITUANGO, SPACE, CHIRAJARA Y VELEZ

autor : Jaime Suarez

Los problemas que se están presentando en las obras de ingeniería ocurren por alguna

causa. En ocasiones no detectamos la anomalía hasta después de que ocurre la falla, y a

veces vemos el problema y no le damos importancia.

En Space aprendimos que había irregularidades y falta de control en los cálculos

estructurales y nació la ley Anti‐Space, con buenas intenciones pero incompleta. Por

ejemplo: Quien revisa que el estudio geotécnico es el correcto?

En presas y otras obras hidráulicas no hay reglamentación de la parte técnica en Colombia

y el diseñador o el desarrollador imponen sus propios criterios. Quién revisa la parte técnica

de estos proyectos? El Anla?. Realmente nadie los revisa y los proyectos se construyen con

los errores incluidos y es la naturaleza misma, la encargada de indicarnos que estábamos

mal, cuando ya es tarde para corregir. Adicionalmente algunas empresas son

“técnicamente prepotentes” y si algún profesional hace una observación de que algo no

está correcto se vienen lanza en ristre contra quien tuvo el valor de conceptuar. Conozco

el caso de un proyecto hidroeléctrico en el cual el geólogo del proyecto indicó que había

una falla geológica activa junto a la presa y el resultado fue que este profesional fue retirado

del proyecto, con el argumento de que no podían tener enemigos adentro del proyecto.

Hoy después de varios años de construida la presa observamos que esta falla sí existía y le

corresponde a Dios protegernos para que no ocurra nada grave.

Las interventorías de los diseños (cuando existe interventoría técnica del diseño) en muchos

casos no revisan o no tienen el poder para revisar y modificar la parte técnica. Todo

proyecto y en especial los proyectos de alto riesgo deberían tener revisores técnicos que

sean co‐responsables con los diseñadores. Por ejemplo, en Chile los revisores deben

responder por la calidad técnica de los proyectos.

La geología y la geotecnia del relieve Colombiano son muy complejas y muchas veces

construimos sin tener la información completa, o conocemos los riesgos y nos le medimos

a “que no va a pasar nada”.

En el caso de Hidro‐ituango los efectos de la falla de Romeral y los deslizamientos, los cuales

habían sido alertados por reconocidos geotecnistas, se tuvieron en cuenta para el diseño y

construcción de los túneles?. Por qué en Medellín se permitió construir el edificio Space

sobre una quebrada?. En Velez construimos una presa sobre unas cavernas de grandes

proporciones y nadie sabía. En Chirajara, se insiste en recimentar la pilona que falló sobre

un mono‐caisson anclado a un coluvión inestable.

Los ingenieros colombianos debemos aprovechar estas catástrofes para reflexionar y

corregir el rumbo. Debemos aprender de nuestros errores.

Ingeniero Jaime Suárez Díaz

EL SALVADOR

Autor: Oscar Alfredo Rivas Cerna

 

RESUMEN DEL TRABAJO

Metapán es un municipio de Santa Ana, El Salvador, ubicado al occidente del país. Es conocido como “La Ciudad Blanca” debido a que es el municipio del país en el cual se encuentra el mayor banco de caliza y otras rocas sedimentarias, motivo por el cual en él se encuentran las canteras de las cuales se extrae la materia prima para la producción en dos diferentes plantas, del cemento comercializado en todo el país.

La topografía de la zona se clasifica como terreno montañoso, presentando pendientes del terreno natural superiores al 70%. En la cantera El Colorado, como medida de protección de las vías por las que circulan los camiones que transportan el material extraído y, principalmente, de la integridad de las personas que se conducen a bordo de estos, se propuso un sistema contra la caída de rocas y control superficial de la erosión de los taludes.

El sistema instalado se compone fundamentalmente de una matriz de anclajes primarios y secundarios que sirven para sujetar una malla de doble torsión de Alta Resistencia a la tracción. La malla hexagonal de doble torsión se colocó directamente sobre el terreno en taludes, para contrarrestar la caída de rocas y/o para la regularización de la superficie. Con este sistema se espera darle estabilidad superficial al talud y que la caída de los bloques de piedra sea controlada y que estos no lleguen a la vía, y, al mismo tiempo, contribuir contra la erosión del talud.

 

PALABRAS CLAVE: CONTROL DE CAÍDA DE ROCAS, CONTROL DE EROSION EN TALUDES ROCOSOS.

1. INTRODUCCIÓN

Para el diseño de las obras de control de la erosión en un talud debe realizarse un análisis muy completo de las condiciones geológicas, geotécnicas, hidrológicas y ambientales que permitan tener un conocimiento completo del comportamiento del talud después de construido.

A diferencia de los suelos, la estructura que presentan las rocas es complicada, ya que bajo su apariencia sólida y homogénea se esconden asintropías originadas por grietas, planos de fractura o estratificación, diaclasas o plegamientos que hacen que su comportamiento mecánico no sea el esperado a primera vista.

Los taludes naturales o los excavados en roca están sujetos de forma permanente a procesos de inestabilidad, provocados por agentes erosivos.

Una de las principales causas de los problemas en los taludes es la presencia del agua de la lluvia, la escorrentía y el agua subterránea, por lo tanto el manejo de las aguas es muy importante desde el inicio de la construcción. Pare evitar estos problemas, en ocasiones se requieren obras con materiales no orgánicos para complementar la protección con vegetación.

A continuación se presenta el caso de la cantera El Colorado, ubicada en el cantón Tecomapa del municipio de Metapán. Esta cantera es una de las cuales se extrae caliza y otras rocas sedimentarias para la producción del cemento que se distribuye en todo El Salvador. La materia extraída desde las canteras es transportada hacia la planta El Ronco; ahí es procesada y se produce el cemento. Esta es una gran fuente de empleo para la zona y para todo el territorio nacional. Para proteger la integridad de la circulación de las personas que transportan el material extraído se propuso un sistema contra la erosión y desprendimiento de rocas en taludes rocosos.

2. GENERALIDADES DEL PROYECTO

Actualmente Metapán es una ciudad con alto desarrollo comercial, debido a sus minas de piedra caliza utilizadas para producir cemento, a su límite con la frontera guatemalteca y a ser una de las ciudades con alto componente industrial.

La obra se localiza en la Cantera El Colorado, cantón Tecomapa, desvío La Joya. Esta cantera es una de las que alimenta a la planta El Ronco, en la cual se producen 1.7 millones de toneladas de cemento al año.

Debido a la topografía montañosa de la zona, a lo largo de las vías por las que se conducen los vehículos pesados encargado del transporte del material extraído, se encuentran taludes en corte que presentan pendientes elevadas y material rocoso susceptible a caída o desprendimientos superficiales de fragmentos rocosos que se hallan en equilibrio inestable. El detonante de estos desprendimientos tiene origen muy variado, y va desde la erosión del material rocoso hasta pequeñas perturbaciones sísmicas (que pueden ser generadas por el paso de vehículos pesados).

3. SOLUCIÓN ESCOGIDA

 

En parte de la vialidad el problema de estabilidad se presenta en los taludes naturales en cortes existentes (ver fig.1), y que son afectados en mayor o menor grado por el proyecto. Consecuentemente surge la importancia de alcanzar un adecuado conocimiento de la naturaleza y características de las formaciones geológicas, las propiedades de resistencia al corte de los macizos y de los mecanismos que eventualmente pueden conducir al fenómeno de inestabilidad de taludes y que permita definir el tipo de obras de estabilización necesarias, con base en los respectivos análisis de estabilidad.

Los taludes existentes, identificados a lo largo de toda la vialidad están conformado por roca basáltica y roca del tipo ignimbrita con grado de intemperismo variable entre W1 a W3. La otra formación geológica observada en la ruta son rocas ignimbritas ácidas con alteración hidrotermal poco meteorizadas.

Para los tramos de taludes donde se interceptan rocas basálticas, se detectó un estrato superficial de suelo residual del tipo SC, CL, SM y MH de un espesor variable entre 1.0 a 3.0 metros. Subyacente a este estrato se localiza el manto rocoso. Dada la altura de los cortes proyectados, la incidencia de esta capa en la estabilidad global del talud es despreciable.

A lo largo de toda la ruta, se detectaron macizos rocosos con un considerable grado de fracturas (Ver figura 2), los cuales dejan expuesto un plano potencial de susceptible a desprendimientos de roca, por lo que deberían ser protegidos.

 

Las mallas de doble torsión se utilizaron para controlar los desprendimientos superficiales en los taludes, y se fijan mediante anclajes de 1m en la superficie y en la cabecera del talud y permiten una gran resistencia a la rotura.

 

La malla tendida, es una solución que conduce la caída de material, más que detenerla. Las piedras se deslizan de forma controlada entre el talud y la malla, permaneciendo, de este modo, depositadas en la cuneta sin llegar a la calzada o a la vía.

Los trabajos de instalación de cualquier tipo de malla metálica se llevan a cabo bajo las medidas de seguridad más estrictas y siempre por parte de equipos de operarios especializados en trabajos verticales.

 

 

 

 

4. DESCRIPCIÓN DE LOS TRABAJOS

El sistema propuesto consiste de una malla de alta resistencia para la estabilización superficial de capas de suelo o roca, combinada con anclaje, que sustituye la colocación de concreto lanzado.

Las perforaciones para los anclajes se realizaron con martillos neumáticos, equipados con brocas de 1.0m de longitud y un diámetro de 2”, las cuales se rellenaron con una lechada de arena-cemento colocando una barra de acero de 1” de diámetro.

Adicionalmente la malla doble torsión sobre los taludes, se ancló mediante un sistema de fijación “placa y tuercas” a los anclajes. Las siguientes figuras continuación se muestran los detalles representativos correspondientes al diseño final de la protección.

 

La malla con anclaje adapta perfectamente a la topografía del terreno y permite su vegetación natural o artificial, para que visualmente no cause un gran impacto. La malla es peso reducido (175 kg por cada 105 m2), resistente a la corrosión (cuatro veces más que el galvanizado), permite el drenaje natural del talud, y es de fácil instalación. La idea es obtener un sistema moderno que sobresalga de los sistemas de mallas convencionales y del concreto lanzado.

La malla de alta resistencia se fabricada con alambres de 2.7 mm de diámetro, entrelazados entre sí (doble torsión), para formar rombos de 80 por 100 mm con un diámetro libre interior en cada rombo de 80 mm.

5. MATERIALES

A. Cable de acero perimetral

Es cable galvanizado 16 mm de diámetro que se utiliza para reforzar todo el perímetro del área donde fue colocada la malla de alta resistencia. Cable con revestimiento de zinc( UNI EN 10264-2, DIN 3060, UNI ISO 2408), Tipo 6x19(DIN 3060, UNI ISO 2408),Tensión nominal de rotura a la tracción1770.0 N/mm2, Carga mínima de rotura del cable de 40.3 kN

B. Alambre

 Malla hexagonal de doble torsión tipo 8x10

 B.2. Resistencia a la tracción: Todo el alambre utilizado en la fabricación de la red de alta resistencia y en las operaciones de amarre durante su instalación, debe ser de acero dulce recocido de acuerdo con las especificaciones NBR 8964, ASTM A641M-98 y NB 709-00,esto es, el alambre deberá tener una tensión de ruptura media de 380.0 a 480.0 N/mm².

 B.3. Revestimiento del alambre: Todo el alambre utilizado en la fabricación de la red de alta resistencia y en las operaciones de amarre durante su instalación, debe ser revestido con aleación zinc- 5% aluminio (Zn 5 Al 95 MM) de acuerdo con las especificaciones de la ASTM A856M-03, clase 80, esto es: la cantidad mínima de revestimiento Galfan en la superficie de los alambres es de 244.0 g/m².

 Elongación: La elongación no deberá ser menor que 12%, de acuerdo con las especificaciones de la NBR 8964 y de la ASTM A641M-98. Los ensayos deben ser hechos antes de la fabricación de la red, sobre una muestra de alambre de 30 cm de largo.

 Adherencia del revestimiento: El revestimiento Galfan® debe adherir al alambre de tal forma que, después del alambre haber sido enrollado 15 veces por minuto alrededor de un mandril, cuyo diámetro sea igual a 3 veces el del alambre, no pueda ser escamado o quebrado o removido con el pasar del dedo, de acuerdo con la especificación de la ASTM A641M-98. Los ensayos deben ser hechos antes de la fabricación de la red.

 Diámetro: El diámetro del alambre a ser utilizado en la fabricación de la malla debe ser de 3.0 mm y de 3.9 mm para el borde superior, que debe ser enrollado mecánicamente.

 Tolerancia: Se admite una tolerancia en el diámetro del alambre de ± 2,5%.

C. Placas de anclaje

Son de forma cuadrada con acero laminado, y con barreno central de 40 mm de diámetro. Son fabricadas especialmente para ser instaladas con la malla de alta resistencia. Las placas deberán tener unas dimensiones mínimas de 130x130 mm y un espesor de 7 mm

D. Ganchos de sujeción

Son elementos metálicos que se utilizan para la unión vertical y horizontal entre paneles de malla, y para la unión del cable perimetral con la malla. Son galvanizados en caliente, y tienen un diámetro de 6 mm. Alternativamente podrá utilizarse alambre galvanizado de un diámetro de 2.2 mm según lo indican los planos.

E. Clips de de sujeción

Elementos metálicos que se utilizan para el amarre en los dobleces de los cables perimetrales de refuerzo.

 

6. EQUIPO Y HERRAMIENTAS

A. Máquina perforadora autopropulsada (normalmente son máquinas propulsadas con aire a presión), el diámetro de la perforación deberá ser al menos 1,5 veces el diámetro de el ancla cuando no se requiera de protección anticorrosivo del ancla. Cuando sea requerido instalar el ancla con protección anticorrosivo, está será mediante manguera corrugada, por lo cual, el barreno normalmente es de 4‖ de diámetro.

B. Bomba de inyección de mortero.

C. Cizallas para cortar los alambres de la malla.

D. Caja de herramientas con juego de llaves

E. Llave de torque de 350 libras-pie con dado del tamaño de las tuercas de las anclas.

F. Pinzas graduables para apretar los ganchos de sujeción de paneles de malla.

G. Tráctel, para tensar el cable perimetral.

H. Herramientas complementarias para el funcionamiento de las mencionadas anteriormente.

 

 

 

7. CONSTRUCCIÓN DE PROTECCIÓN

A. Preparación del terreno

El terreno debe ser debidamente preparado antes de colocar la malla en su lugar para lo cual se necesitó:

a. Limpieza del talud

b. Nivelación del talud

c. Recorte del talud

B. Replanteo

En esta parte deben marcarse los elementos listados a continuación con pintura o estacas, dependiendo del terreno y de las actividades de construcción.

a. Limites perimetrales

b. Esquinas

c. Anclajes, numerados

Durante el replanteo deben considerarse la distancia entre anclas que figuran en el proyecto y tratar de no superarla en lo posible.

 

D. Colocación de anclajes

Luego de la perforación se procedió a la colocación de las varias roscadas en cada agujero, a continuación los pasos:

a. Preparación de el ancla para ser colocada dentro del barrero (colocar centradores, mangueras de inyección, y posiblemente su protección contra la corrosión, etc).

b. Inyección de las anclas con mortero proporción 1:3.     

c. Asegurase de que quede suficiente juego de la rosca del ancla para tensar la malla.

d. Una vez que el mortero haya fraguado, podrán realizarse las pruebas de tensión de las anclas.

E. Colocación de la malla

Antes de colocar la malla se debe cortar las anclas que puedan obstaculizar la instalación.

Para la colocación de la malla debe de seguirse el siguiente proceso:

a. Colocar la malla de alta resistencia.

b. Conectar los paneles de malla con los ganchos de unión.

c. Colocar las placas y tuercas de las anclas temporalmente.

d. Fijar los cables perimetrales de refuerzo con los ganchos de unión y tensarlos hasta que no quede catearía alguna.

e. Una vez cubierta el área de estabilización, apretar las tuercas de las anclas hasta el torque indicado en el proyecto, normalmente el torque debe de ser de 200 a 250 pie-libra, para alcanzar una tensión del ancla ante 70 y 100 kN, esto, para anclas de 38 mm de diámetro.

 

 

F. Otras recomendaciones

a. Dependiendo el diámetro de las anclas será el torque aplicado.

b. En caso de requerir obras de drenaje sobre el área a cubrir con malla, es necesario ejecutarlas antes de colocar la malla de alta resistencia (por ejemplo, drenes).

c. La malla siempre debe colocarse en sentido longitudinal (desenrollarse en contrapendiente del talud, nunca debe instalarse a lo largo).

d. Los empalmes verticales entre paños de malla serán de 10 cm mínimo.

e. En las uniones horizontales entre mallas no es necesario considerar empalme, quedan a tope.

8. Obras finalizadas

Se colocaron sobre los taludes la malla doble torsión en un área de 11,800 m2 para lo que se requirió un aproximado de 2,900 perforaciones de 1.00mts de profundidad. La obra se ejecutó en un periodo de 3 meses.

 

 

 

9. CONCLUSIÓN

El tipo de solución para controlar la erosión superficial en un talud, depende principalmente del tipo de suelo y de la pendiente del talud. En el caso de que tengamos una combinación de Suelo con Roca es indispensable colocar un material que promueva el crecimiento natural de la vegetación en el suelo y que garantice una resistencia suficiente para que las rocas no se proyecten a la vía afectando la seguridad de la misma. Esta solución para el control de la erosión supone que los suelos a proteger serán Geotécnicamente estables.

10. BIBLIOGRAFÍA

 

 Maccaferri do Brasil Ltda. (2005). “Sistemas contra caídas de rocas”, Brasil

Autor: ING. CHRISTIAN SILVA       Hunt LNG Operating Company      PERU

 

1.- Presentación.

El gasoducto PERULNG, es un componente del proyecto de exportación de LNG del Perú que comprende una planta de licuefacción de gas natural, un puerto de embarque de LNG (gas natural liquidado) y un gasoducto que tiene una longitud de 408 Km y un diámetro de 34”; inicia su recorrido en Ayacucho, pasando por Huancavelica, Ica y finalmente Lima (en la planta de licuefacción de “Melchorita”)

Dicho gasoducto atraviesa una geografía impresiónate, nace en la ceja de selva del Perú, pasa por la cordillera de los Andes Sudamericanos y recorrer una franja costera, en esta franja costera el gasoducto pasa por un sector de DUNAS, las cuales son monitoreadas constantemente, dicho monitoreo arroja variaciones importantes que indican grandes volúmenes de arena en movimiento y por consiguiente pérdida de cobertura sobre el gasoducto. Debido a esto PERULNG ejecuta trabajos de control de erosión sobre el sector de Dunas (recuperación de cobertura sobre el gasoducto).

 

 

 

2. Objetivos.

2.1 Preservar las coberturas mínimas sobre el eje de la tubería de 34” de PERULNG.

Según el ASME 31.8 (norma para trasporte de Gas Natural) indica que la cobertura mínima para la clase 1 en el tramo que atraviesa las Dunas es de 610 mm

 

 

2.2 Evitar la exposición del ducto y el Cable de Fibra Óptica (FOC) de comunicaciones mediante trabajos de recuperación de cobertura sobre el gasoducto (Control de Erosión Eólica)

 

3. Marco Teórico.

 

3.1 Criterio de diseño.

Durante la ingeniería básica del diseño del gasoducto, se realizaron estudios de riesgo geotécnico, dicho estudio índico (entre otros riesgos) que en un tramo de la traza del gasoducto atraviesa un sector de DUNAS y que esto podría generar erosión eólica sobre el DDV y por consiguiente podría descubrir o destapar el gasoducto. Debido a esta condición, se determina instalar un sistema de monitoreo a lo largo de todo el sector de DUNAS, llamada “Sand Markers”.

 

3.2 Metodología

La metodología para el monitoreo del sector de dunas se basa en la instrumentación de dicho sector, en un programa de lecturas de la instrumentación en campo, análisis de las lecturas de campo, trabajos de recuperación de cobertura (si es requerido) y nuevamente lecturas de instrumentación en campo.

  

4. Antecedentes

Durante la epata constructiva del gasoducto se realiza un levantamiento topográfico más detallado del sector DUNAS y se determina instalar 61 Sand Markers a lo largo de 13 Km (KP 325 al KP 338) ver Anexo 1: Plano “3087-L-DT-100060 REV_0”

Es importante mencionar que el estudio de riesgo arrogo 5.2 km de Dunas de manera puntual, sin embargo durante el estudio definido se decidió instrumentar todo el tramo de manera continua es decir 13 Km.

El diseño de los Sand Markers se muestra a continuación.

 

 

5. Aspectos Metodológicos

 

5.1 Lecturas de Sand Markers

Durante la epata de operación del gasoducto se tiene un programa de monitoreo del sector de las Dunas atravesó de las lecturas de los Sand Markers, dichas lecturas se llevan a cabo dos (2) al año

 

5.2 Análisis de instrumentación

Una vez obtenida las lecturas de la instrumentación en campo, se procede al análisis y toma de decisión sobre si se requiere o no intervenir el sector de las dunas, para esto usamos dos herramientas:

5.2.1 Gráficos Comparativos

Se realizan gráficos comparativos tomando como base el año de inicio de operaciones del gasoducto (2010) y se superponen las lecturas anuales.

En el figura 7 se observa un decremento de coberturas en febrero de 2012 con respecto al año 2010 (tramo KP 325 al KP 331); debido a esto se programaron trabajos de incremento de coberturas (agosto 2012) lo cual se refleja en la misma figura.

 

5.2.2 Inspecciones In Situ

Durante la toma de datos de la instrumentación en campo, se realiza un recorrido sobre todo el sector de DUNAS y se realiza un registro detallado de las ocurrencias sobre el DDV, por ejemplo en marzo del 2011 en el KP 328+685 se registró la tubería de 34” de PERULNG expuesta por erosión eólica.

 

 

Estas dos herramientas son usadas en la toma de decisiones.

 

5.3 Recuperación de cobertura.

Una vez determina la necesidad de recuperar o incrementar la cobertura de suelo sobre en gasoducto se programan trabajos de recuperación de coberturas, en el PERU se conocen como “tapadas”. Durante los 6 años de operación del gasoducto se han realizado 4 intervenciones o compañas de incremento de coberturas.

El incremento de la cobertura se realiza mediante la creación de dunas artificiales sobre el eje del ducto, para lo cual se utiliza con un excavador de oruga.

 

5.3.1 Primera Campaña (Julio 2011): se incrementó la cobertura del gasoducto en 5 puntos, movilizando 6 030 m3 de arena sobre le DDV.

 

 

 

5.3.2 Segundo periodo (Agosto 2012): se incrementó la cobertura del gasoducto en 12 puntos, movilizando 18 687 m3 de arena sobre le DDV.

 

 

5.3.3 Tercer periodo (agosto - septiembre 2014): se incrementó la cobertura del gasoducto de manera preventiva de manera lineal, en gran parte del tramo, movilizando 3 169 m3 de arena sobre el DDV.

 5.3.4 Cuarto periodo (noviembre 2015): se incrementó la cobertura del gasoducto de maner preventiva de manera líneal, en gran parte del tramo, movilizando 2 458 m3 de arena sobre le DDV.                                                   

 

 

 

5.3.5 Ratios de remediación de erosión eólica:

A continuación se muestra los volúmenes de arena desplazado sobre el derecho de vía (DDV) de PERULNG, para la recuperación de las coberturas, así como los metros lineales remediados o intervenidos:

 

 

 

De la figura 16 se observa que los mayores volúmenes de arena pertenecen a los años en que la intervención al DDV fue correctiva (se intervino puntalmente el DDV) y los menores volúmenes de área pertenecen a dos últimos años en la que la intervención fue preventiva.

En forma inversa, cuando se realizan intervenciones correctivas los metros lineales del DDV son mucho menores a cuando se realizan intervenciones preventivas.

 

6. Bibliografía.

 Procedimiento: “COLP-PLO-MNT-PRC-00041_Mantenimineto de tapada en campo abierto”

 Estudio de riesgo geotécnico elaborado por BGC año 2006.

 ASME 31.8

7. Aporte de la investigación en la toma de decisiones.

 Es necesario el monitoreo de los DDV de los pipelines (Oil &Gas) cuando estos estén instalados en sectores de dunas, como ya hemos visto la erosión eólica es capaz de descubrir las tuberías y sus accesorios.

 Para decir la intervención en el sector de las Dunas, no solo basta las lecturas de los Sand Markres sino que se debe hacer una inspección detallada del tramo, se sugiere realizar dos (2) veces por año la lectura de la instrumentación y una vez por año la inspección detallada del tramo.

 

 Del punto 5.3.5 claramente se observa que la intervención preventiva conlleva a intervenir mayores metros lineales y poco volumen de arena, este escenario es el más eficiente ya que implica menores costos en los trabajos de remediación.

 

Autores: Ricardo Schiava - Edgardo Ávila

Universidad Nacional de Santiago del Estero; Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologías; República Argentina

 

 

1.            UBICACIÓN.

El Sistema Hídrico Figueroa está ubicado en el Dpto. Figueroa, en la Provincia de Santiago del Estero, integrante de la región Noroeste de la República Argentina

 

2.            RESEÑA HISTÓRICA.

 El Sistema de Riego “Figueroa" tiene sus orígenes alrededor de 1940 como consecuencia del estímulo que se dio a las actividades agropecuarias sustentadas en la economía denominada de “bañados” que surge del aprovechamiento hídrico de los derrames del río Salado sobre áreas deprimidas aledañas a su cauce. Precisamente es el “Bañado Figueroa” el que da el nombre al Sistema. Fue desarrollado para optimizar el manejo de las áreas afectadas obteniendo beneficios importantes a partir de los fenómenos de inundaciones resultantes del irregular comportamiento hidrológico y de las condiciones hidrográficas del río Salado en esa zona.

                Las obras hidráulicas más importantes en el sistema son

         1)       El “Embalse denominado “km Cero”, para 7 hm3 de almacenamiento.

2)       El Canal Encauzador “Ingeniero Gini” (encauzaba el Bañado Figueroa), de 40 kilómetros de longitud, diseñado con una capacidad de conducción de 25 m3/seg.

3)       A partir del año 1957, comenzó la construcción del Dique Embalse “Figueroa”, de 55 hm3 de capacidad, con dominio para 10.000 has ubicadas en el Departamento homónimo y para otra ubicada en la zona Sur de la Provincia, con dos riegos asegurados al año.

                El auge de las actividades productivas se manifestó hasta el año 1982. Posteriormente, el grave deterioro de la infraestructura de abastecimiento de agua para riego y otros usos provocó el éxodo poblacional y la substancial reducción de la economía de producción de la región de influencia del río Salado aguas abajo del Embalse “Figueroa”, quedando postergado por más de 20 años el progreso de esa zona.

 3. SECUENCIA DE LOS FENÓMENOS DE DEGRADACION DEL SUBSISTEMA DE RIEGO “FIGUEROA”

         El franco deterioro del sistema de abastecimiento para regadío comenzó en la década del 80 del siglo anterior, con la activación de profundas cárcavas iniciadas por actividad antrópica, afectando de manera severa las conducciones, al punto de interrumpir la provisión normal de agua y de degradar el propio Sistema de Riego. La degradación se inició aproximadamente a los 63° 31´56” de Longitud Oeste y 27° 35´13” de Latitud Sur, llegando en la actualidad a los 63° 34´24” de Longitud Oeste y 27° 09´16” de Latitud Sur, comprendiendo unos 50 kilómetros de longitud de avance de los procesos erosivos en los últimos 33 años.

                                La secuencia cronológica de los fenómenos es la siguiente:

Año 1982:           El frente erosivo se manifiesta en el tramo comprendido entre las obras de arte ubicadas entre el km 34 y la obra de restitución al Río Salado ubicada en el km 40. La actividad del fenómeno se presentó con preponderancia en la dirección Norte encaminándose claramente hacia la Ruta Provincial N° 5 siguiendo las antiguas canalizaciones que se ejecutaron al inicio de la operación del Sistema de riego.

                Año 1983: Las cárcavas afectaron a la Ruta Provincial N° 5. El fenómeno afecta de manera substancial las dos alcantarillas de la Ruta Provincial N° 5 produciéndoles erosiones al pie del orden de los 7,00 m de profundidad.

                Años 1984-1985: En esos años se produjo el colapso de una de las alcantarillas y la Ruta Provincial N° 5 queda cortada. Al entrar la cárcava al “bañado”, se acelera nuevamente la erosión siguiendo rumbo Norte hasta interceptar el Canal Vecinal Margen Izquierda produciendo su captura y profundización de cauce, dejando fuera de servicio las 10.000 ha dominadas por él desde el lugar denominado “la Dársena”.  Comenzó a desactivarse el área de “bañados”.

 Años 1990 - 1994: Se hacen intentos de dotar de agua para distintos usos, mediante la ejecución de ataguías de cierre a los efectos de elevar el nivel de agua y reconectar el Canal Vecinal Margen Izquierda. Estas ataguías son destruidas año tras año al ser sobrepasados por la corriente evacuadas por el vertedero que en ese momento estaba fuera de servicio. Se pierde el control sobre el proceso erosivo; este se acentuó y agravó la situación. Los cauces se profundizan y los frentes erosivos avanzaron de manera sostenida.

                Años 1995 y 2004: A pesar de la continuidad de los procesos erosivos no se realizan obras correctivas para controlarlos.

                Años 2005-2008: Se estudia, proyecta y construye un puente canal para restablecer el riego a través del canal margen Izquierda. Este atraviesa la cárcava de 10,00 (diez) m de profundidad y de 50,00 (cincuenta) m de ancho de boca.

  

                Años 2008-2012: Las cárcavas no se encuentran fijas ni estacionarias, con continuo avance; presentan una forma dendrítica y convergente a un solo frente hacia aguas abajo.

Años 2012-2015: Se ejecutan obras de control de erosión consistente en terraplenes laterales y un salto hidráulico para frenar el avance de la erosión.

 Año tras año se produce un avance importantísimo de las mismas. El tipo de escurrimiento en manto, sumado a la dispersividad y colapso del suelo loessico, hacen que el material sea removido con velocidades máximas cercanas a los 0,60 m/seg.

 

4. PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE LOS SUELOS

A los efectos de determinar las causas por las que se producen los fenómenos de carcavamiento en la zona, se detalla a continuación un resumen de los resultados de los estudios realizados a tal fin.

 

4.1. Caracterización de la zona.

Toda el área presenta un mismo ambiente geomorfológico, con una superficie con escasos desniveles topográficos y zonas con bajos anegables.  Esto determina la presencia de sedimentos en superficie muy homogéneos.

 

Textura: Los suelos superficiales son de textura fina, arcillas limosas, típicos loess de la planicie de Santiago, que corresponden a los grupos CL, CL-ML y ML con escasa presencia del tipo CH.

Contenido salino: El carbonato de calcio en los suelos en áreas deprimidas adquiere las mayores concentraciones, con valores hasta 3,5 %, producto del movimiento ascensional por capilaridad o descendente de las aguas superficiales, con la conformación del horizonte de acumulación o precipitación por fenómenos fisicoquímicos. El contenido salino expresado en porcentaje de sales totales, varia entre 0,50 % a 1,40 %.

Humedad: Los suelos presentan un amplio rango de humedades naturales, variando las mismas entre 15 % y 35 % como valores extremos mínimo y máximo.

Densidades: La densidad natural del suelo seco es muy baja varía entre 1,190 gr/cm3 y 1,364 gr/cm3.

Permeabilidad: Los ensayos de permeabilidad llevados a cabo en estos sedimentos porosos arrojaron valores comprendidos entres 1x10-4 y 1x10-6 cm/seg, correspondiendo estos valores a limo y arcillas estratificadas con contenido de arenas muy finas.

Parámetros físicos: La fracción que pasa tamiz 200 varía entre 77% a 86%, con límites líquidos entre 27 % y 42% e índice de plasticidad de 4,6 a 18. El ángulo de fricción interna Øuo y la cohesión Cu (Kg/cm2), del suelo superficial en estado de humedad natural

Colapsabilidad: ensayos doble edométricos sobre muestras inalteradas de calicatas se ejecutaron en condiciones de humedad natural y saturada. De la comparación del comportamiento deformacional y de sus respectivas presiones de fluencia, surge que presentan una alta susceptibilidad al colapso por lo que se califican de verdaderamente colapsables. En general son suelos macro porosos de baja densidad natural y elevada porosidad. Sus partículas son ligadas fisicoquímicamente por efecto de tensiones capilares, material cohesivo inter partícula y agentes cementantes como calcáreos y yeso. Cuando el suelo se humedece por encima de su humedad crítica los vínculos inter granulares desaparecen por disolución de sales y la estructura macroporosa colapsa con gran reducción de volumen (SCHIAVA et al., 2010).

 

4.2. CONSIDERACIONES FISICO QUIMICAS:

SHERARD et al. (1976) indican que algunas arcillas naturales se dispersan ante la presencia de agua relativamente pura, como la originada por precipitaciones. El fenómeno se genera debido a que el agua presente en los poros del suelo tiene una mayor concentración de cationes que el agua pura de lluvia. Cuando ésta última ingresa al suelo produce básicamente dos efectos:

Por un lado tiende a tomar cationes del agua de poro para reducir la diferencia de concentración, lo que genera un desequilibrio entre el complejo de adsorción de la partícula de arcilla y el agua de poro, produciéndose una transferencia de cationes desde la partícula hacia el agua de poro. El resultado es una descompensación eléctrica de la estructura química de la arcilla, aumentando la repulsión electrostática entre partículas.

Al mismo tiempo, los cationes que permanecen adheridos a la partícula de arcilla tienden a aumentar su esfera de solvatación por la disminución de la concentración de cationes en la solución. Esto aumenta la distancia entre partículas con la consecuente reducción de las fuerzas de atracción.

Ambos efectos producen la dispersión de las partículas de arcilla, tendiéndola al estado coloidal. En estas condiciones un gradiente hidráulico mínimo puede provocar erosiones considerables. La interacción química del agua que se almacena y/o percola a través del sedimento poroso permeable, produce fenómenos de defloculación, los cuales son causantes de la erosión acelerada. En el caso en estudio, la relación entre la concentración total de cationes  (Na+, K+, Ca+ Mg++) en el estrato de saturación y el porcentaje de sodio soluble (SHERARD et al,1975), la mayoría de los suelos en superficie son susceptibles a la erosión coloidal hasta una profundidad de 7,00 m. Es decir al contener sodio soluble en porcentajes mayores al 60 %, estos suelos al humectarse son dispersivos.       

Por otro lado, según la relación entre el Índice de Plasticidad y la fracción de arcilla en el suelo más fino que 0,002 mm (SKEMPTON, 1953), permite calificar a estos suelos como dispersivos en un gran porcentaje y con limos erosionables en porcentaje menor.

 

 

4.3. PERFIL GEOTECNICO

 

Geológicamente los suelos están compuestos por limos arcillosos y arcillas limosas de características colapsables, desde la superficie hasta aproximadamente los 7,00 metros de profundidad, a partir del cual se encuentran estratos de arcillas de mediana plasticidad, con la aparición de mantos de arenas finas limosas entre los 12,00 y 15,00 m y de los 18,00 a los 22,00 m. A partir de esa profundidad y hasta los 38,00 m se desarrollan arcillas de mediana plasticidad muy compactas. El nivel freático oscila entre los 8,00 y los 10 m de profundidad. (SCHIAVA et al, 2006)

 

En resumen, debido a acciones antrópicas ya sea por laboreo intensivo de la tierra con desmontes y por la construcción de infraestructura de canales y caminos, se ha removido la capa superior de suelo impermeable de la antigua zona de bañados del río Salado que evitaba la infiltración del agua hacia mantos subyacentes y mantenía el sistema en equilibrio. Por la posterior infiltración de agua de precipitación pluvial o bien de riego por inundación, hasta profundidades que afectan los estratos de suelos subyacentes de características loessicascolapsables, se produce inicialmente la falla y la posterior evolución como erosión retrógrada.

 

 5. ACCIÓN IMPLEMENTADA PARA LA RECUPERACIÓN DEL SISTEMA PRODUCTIVO Y PROVISIÓN DE AGUA PARA DISTINTOS USOS.

             

Ante el reclamo de la población rural afectada, se decide ejecutar una obra que permita disponer de los caudales suficientes para el abastecimiento de agua atravesando una cárcava de 50,00 m de ancho por 10,00 m de profundidad. De esta manera se diseña y ejecuta una obra trascendental dentro del Sistema Hídrico Figueroa, como es la construcción de un puente canal de 80,00 m de longitud, cimentado con pilotes a 24,00 m de profundidad. También fue construido un canal revestido en hormigón simple de 10 cm de espesor, de 8 km de extensión, previa   pre saturación del suelo y posterior compactación del mismo.

                           

6.  ACCIÓN IMPLEMENTADA PARA LA FIJACION DE LAS CARCAVAS

 

Al ejecutarse la obra de la restauración del Dique Figueroa, con la construcción de un nuevo vertedero de excedencias a un nivel de fundación tal que podría llegar a ser afectado por las erosiones retrocedentes se diseño y ejecuto una obra de control de erosiones en la cabecera de las cárcavas que tiene un ancho y cauce definido, a los efectos de “ahogar” (inundar) las mismas y evitar de esa manera su propagación y/o avance hacia aguas arriba. Completa el sistema de fijación terraplenes laterales y frontales para conformar una superficie anegada y evitar de esa manera la formación de saltos con agua proveniente del nuevo vertedero de crecientes del remodelado Dique Figueroa, en el que se unifican los diques “El Cero” y “Figueroa” respectivamente, conformando un solo dique de almacenamiento y control de crecientes.

 

 La obra de control se ubico a 14 km del vertedero y consistió en un salto escalonado materializado con geotubos rellenos mediante refulado cubierto por una arena seca y sobre ella una geomanta cubierta de bloques de hormigón, asegurado cada uno   mediante cuatro pines. Esta obra se destruyó a pocas horas de su puesta en funcionamiento (Octubre de 2012), posiblemente debido al gradiente existente entre el nivel de entrada y salida que erosiono la base de los geotubos, produciendo el colapso del suelo y descalce, descenso de los geotubos con el desgarramiento de los mismos y de la geomanta con bloques, inutilizando completamente esta obra.

 

 

 Posteriormente se decide la ejecución de otra obra de control materializando el salto con tablestacas metálicas con el fin de lograr su implante a mayor profundidad de 8,50 m y muros laterales de gaviones caja, asentados sobre un geotextil a los efectos de evitar el arrastre de los suelos.

Ante las crecientes del año 2014 se hace la prueba hidráulica y se observa el descenso de los muros laterales de gaviones y el arrastre de las tablestacas conjuntamente con el cabezal de unión entre ellas. Esto fue debido a que el agua tomo contacto con el suelo detrás de los gaviones, produciendo un escurrimiento preferencial, arrastrando el suelo y descalzando los muros de gaviones caja. Este fenómeno se produjo solamente en los laterales de la obra.

 

Se procede a la reparación de esta obra mediante la ejecución de muros laterales de hormigón armado a los efectos de evitar el contacto del agua con el suelo, la demolición y posterior ejecución del cabezal de las tablestacas. Ante los caudales erogados a través del vertedero del Dique Figueroa en marzo de 2015, no se observó problema alguno luego de su puesta en funcionamiento.

 

 

7.            CONCLUSIONES:

1)          Los hechos ocurridos, relacionados con la degradación del Sistema Figueroa, muestra cuan activos son los fenómenos erosivos propios de las cárcavas.

2)          La forma en que se presentaron dejó escaso margen para las acciones correctivas destinadas a la preservación de los asentamientos humanos y las áreas productivas.

3)          Los análisis y ensayos efectuados en los suelos loessicos, determinan su peligrosidad por producción de fenómenos de dispersividad de tipo fisicoquímico y colapso con el consiguiente progreso del fenómeno de erosión retrograda afectando a todo el manto de loess por el arrastre de las partículas al generarse cascadas durante el escurrimiento, hasta su asiento en el estrato arenoso. El fenómeno de erosión retrocedente en estudio avanza de manera errática e impredecible formando cárcavas con un ancho variable de 50,00 a 70,00 m y una profundidad máxima aproximada de 10 m a 12 m.

4)          No queda duda que la reactivación de la zona requirió la intervención oficial para ordenar el Sistema a partir de la aplicación de un programa que involucró la participación de técnicos, economistas, ambientalistas y juristas, bajo una clara orientación técnico, económica, ambiental y política hacia el bien común tendiente a revertir la situación y restablecer la producción de la zona afectada.

5)          Con el paso del tiempo se verificará si las hipótesis adoptadas en los proyectos para la ejecución de las obras de control de erosiones han sido las correctas.

 

8.            BIBLIOGRAFÍA:

 

  1. LUCIO T.E.; SCHIAVA R, GUIMARD F. “Estudio de Suelos para canal derivador en Km 21”. Recursos Hídricos Santiago del Estero. 2006.
  2. PROYECTO DE PUENTE CANAL, Jefatura de Estudios y Proyectos de la Administración Provincial de Recursos Hídricos, Provincia de Santiago del Estero. 2006.
  3. ROLDAN A. A. Proyecto de Reconstrucción Integral del Sistema Figueroa. C.F.I. Consejo Federal de Inversiones de la República Argentina. 2007
  4. Schiava, R., Lucio T.E., Schiava R.A. “Loess colapsables del noroeste de Argentina. Correlación entre el módulo de deformación y valores del ensayo SPT”. XX Congreso Argentino de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica. 537-544. 2010.
  5. SCHIAVA R, LUCIO T.E., GUIMARD F. “Estudio de Suelos en Puente Canal”. Recursos Hídricos Santiago del Estero. 2006
  6. SHERARD, J.L; DUNNINGAN, L.P.; DECKER, R.S; STEELE, E. “Pinhole Test for Identifying Dispersive Soils. Proceedings”.  American Society for Civil Engineers, Vol. 102. N° GT8, Aug. 1975.
  7. SKEMPTON, A W, “The colloidal activity of clays”. III Congr. Int. Mec. Suelos. Zurich, 1,369-377. 1953

 

 

 

 

 

 

 

1 INTRODUCCIÓN

Debido a acuerdos realizados entre la Alcaldía Municipal de Porto Alegre y la empresa WMS Supermercados do Brasil, esta última tendría la responsabilidad de realizar obras de mejoramiento al entorno de su establecimiento, situado en la Avenida Sertório, 6600, barrio Sarandi, Porto Alegre - RS. Para tal efecto, fue contratada la empresa Pedraccon – Mineração e Pavimentação para la ejecución de las obras y, específicamente para el segmento en mención, la empresa EAT – Engenharia e Consultoria Ltda fue contratada para realizar el proyecto de canalización del arroyo Passo da Mangueira.

Algunos desafíos de esta obra fueron, garantizar la estabilidad geotécnica de las márgenes del canal y estabilizar hidráulicamente parte del perímetro mojado de la sección frente a los esfuerzos de arrastre oriundos de la escorrentía. Con base en los desafíos presentados, se realizaron estudios geotécnicos de las márgenes que permitieron definir colchões Reno® con revestimiento en mortero en la base y parte inferior del talud, y Geomantas MacMat 16.1 (Maccaferri de Brasil) en el trecho superior del talud  

1.1 Caracterización del lugar de la intervención

 

A lo largo del trecho donde fue realizada la intervención, fue posible observar que el suelo local era heterogéneo y compuesto, de modo general, por una capa de relleno areno-limoso y una capa de arcilla arenosa subyacente (Figura 2).


La capa de arcilla presentaba grietas de desecación e inestabilidad localizada. Por otro lado, el talud de la camada de relleno sufría un proceso erosivo en su base, hecho que podría dar inicio a una ruptura global  

1.2 Análisis de estabilidad geotécnica

El primer paso fue la verificación de la estabilidad geotécnica de los taludes con el objetivo de evaluar si la solicitud de SMAM sería viable. Para eso, los parámetros de los suelos fueron adoptados a través de una correlación realizada con ensayos de sondeo a percusión ejecutados en el lugar.

 

El factor de seguridad adoptado para una sección sometida a la acción del nivel freático fue de 1,3 y para una sección libre de la acción del nivel freático fue de 1,5. Después, el modelamiento de la sección del canal fue realizado con un análisis de los taludes por medio del software de ingeniería geotécnica SLIDE 6 – Rocscience (Figura 4).

 

1.2 Determinación del revestimiento

A partir de la hipótesis que el talud del canal a ser ejecutado se encontraba geotécnicamente estable, fue necesario realizar las verificaciones hidráulicas del mismo.

La sección del canal adoptado fue la trapezoidal, con base de 7 metros y taludes 1:1,25 estabilizados. Los parámetros para proyecto fueron obtenidos a partir del PDDrU - Plan Director de Drenaje Urbano, cuenca de los arroios Passo das Pedras y Mangueira, de 2002, desarrollado por el IPH para la Alcaldía de Porto Alegre.

 

Los criterios de dimensionamiento y selección de la solución más adecuada consideran, en general, los parámetros velocidad y esfuerzo de arrastre.

Siendo que el suelo predominante posee una velocidad admisible de 0,50 m/s y la velocidad actuante es de 2,38 m/s, se pone en evidencia la necesidad de protegerlo superficialmente contra la acción de la escorrentía.

2 DESCRIPCIÓN

En la parte inferior (1/3 de la altura del canal) y base del talud (Figura 1), fueron utilizados colchones Reno® con cara revestida en mortero, solución que protegería parte del lecho contra los esfuerzos de arrastre de la escorrentía y también facilitaría el mantenimiento del canal.

Para el resto del talud (2/3 superior) fue adoptado el uso de una geomanta para el control de la erosión, con posterior aplicación de vegetación tipo gramínea de raíz primaria, asociada con leguminosas de raíz primaria de altura entre 50 mm y 150 mm.

Los motivos principales que determinaron la utilización de la geomanta como revestimiento de los 2/3 superiores de los taludes del canal fueron: el bajo costo del material y su buena productividad ejecutiva. Por tratarse de un material con 90% de vacíos, la geomanta se torna un revestimiento totalmente permeable, hecho que da algunas ventajas adicionales a la solución, pues con una alta cantidad de vacíos se puede obtener una óptima integración con el medio ambiente, permitiendo así el crecimiento de la vegetación local dentro de la manta y devolviendo a la margen natural casi todas sus características ambientales después de la ejecución de la obra. De esta forma, se atiende a cabalidad la solicitud realizada por la SMAM. Otros puntos importantes para canales de drenaje revestidos con geomantas permeables son: permitir que parte de la escorrentía sea absorbida por el suelo de la base y de las márgenes en los periodos de sequía, y también, con un contra flujo aliviar los niveles freáticos del área paralela al canal.

Cuando la escorrentía alcanza un nivel de agua elevado en un canal trapezoidal, se puede concluir que el nivel freático presente en el suelo acompaña en altura la escorrentía. Sin embargo, durante el rebajamiento de la lámina de agua, se tiene una situación crítica si es observada desde el punto de vista geotécnico, porque cuando la escorrentía es totalmente rebajada, el nivel freático del suelo también sufre un rebajamiento, aunque a una velocidad inferior pues el agua necesita percolar entre las partículas sólidas para concluir el proceso.

 

Durante el periodo de sequía, el nivel freático se mantiene bajo em relación a los periodos lluviosos, pues con la llegada de un nuevo caudal sobre el canal en estas situaciones, una parte del volumen de agua puede ser absorbida por el propio suelo de las márgenes revestidas con geomantas, disipando así el volumen total de agua a ser drenado. Esto solo es posible pues la cara del revestimiento con geomanta no crea obstáculos significativos en la interfaz del suelo con el agua.

Considerando la composición mencionada anteriormente, fue posible crear un sistema para soportar la velocidad crítica estimada para el trecho de revestimiento de 2.04 m/s, desde que la duración del llenado sea inferior a 5 horas.

En total fueron instalados 7.150,00 m² de geomanta tridimensional de polipropileno de 16 mm, suministrados por la empresa. La obra inició el 5 de abril de 2013 y se concluyó el día 9 de octubre del mismo año. En total se consideraron apenas 23 días de trabajo para la instalación de la geomanta, representando una productividad media de 310,00 m²/día para un equipo de cinco hombres, es decir, 62,00 m²/hombre.día.

A continuación se nombran las principales ventajas de la utilización de la geomanta:

 Estructura de revestimiento flexible;

 Velocidad admisible de hasta 2,04 m/s;

 Permeabilidad;

 Practicidad ejecutiva;

 Alta productividad (62 m²/hombre.día)

 Bajo impacto ambiental;

 Bajo costo, fijado al costo de 25% destinado a la obra.

3 METODOLOGÍA DE EJECUCIÓN

 

El primer paso para la instalación de la geomanta fue realizar la limpieza del talud a través de la remoción de troncos, gravas o cualquier obstáculo que pudiera interponerse en la extensión del geosintético. Esa limpieza fue realizada con la ayuda de equipos pesados y con posterior refinamiento manual. De esa manera, en la Figura 6 es posible verificar el talud regularizado y el inicio de la ejecución del revestimento con colchón Reno® en la base del canal.

 

 

Previamente a la instalación de la geomanta, fue ejecutada una canaleta espaciada al menos 1,0 m de la parte alta del talud, con la función principal de anclar la geomanta en el mismo y además ser responsable por el drenaje superior

La canaleta fue ejecutada antes del desarrollo de la geomanta sobre el talud, con altura y profundidad de 0,30 m, teniendo la misma extensión longitudinal del trecho a ser protegido. La extremidad superior de la geomanta fue dispuesta dentro de la canaleta y fijada con ganchos. Después de la primera fijación del geosintético, la canaleta fue rellenada con el propio suelo que fue retirado de la misma y compactada manualmente.

Después de anclada, la geomanta es desenrrollada de arriba para abajo, con traslapos de 30 cm en los extremos de los rollos (Figura 8).

 

Para mantener la geomanta en contacto directo con el talud, fueron aplicados ganchos de anclaje a lo largo de la margen, en una razón de 3,25 ganchos/m², espaciados de acuerdo a la

Los ganchos de fijación garantizaron una mejor uniformidad y contacto del geosintético con el talud. Por ese criterio se evalúa que aunque el talud estando libre de irregularidades,fue realizada una inspección visual en el lugar después de la aplicación de la geomanta sobre el mismo, verificando la necesidad de instalación adicional de ganchos en los puntos que no presentaban una fijación adecuada.

 

Para el correcto desarrollo de la vegetación sobre la geomanta, se hace necesaria la realización de una siembra sobre el material. En este caso se optó por la hidro-siembra, a través del lanzado de las semillas en la cantidad, fertilización e hidratación correcta, evitando así el uso de suelo sobre la misma. Tal procedimiento fue escogido por ser más rápido que el proceso de siembra tradicional, siendo su aplicación más indicada en grandes áreas a ser revegetalizadas.

 

CONCLUSIÓN: 

La obra fue concluida dentro del plazo estimado por el cliente, presentando una alta productividad debido a la innecesidad de mano de obra especializada y equipos especiales. Aunque en los trechos con presencia de lámina de agua de hasta 30 cm, la ejecución fue realizada por el mismo método descrito anteriormente. Además de los beneficios ejecutivos, la solución con geomanta fue la propuesta más viable económicamente para la protección de las márgenes, cuadrando la obra en el 25% del presupuesto destinado a la inversión. Debido al proceso de hidro-siembra, el revestimiento presentó una óptima integracióncon el medio ambiente, facilitando el desarrollo de vegetación en el talud del canal. Adicionalmente, con las raíces reforzadas por la presencia del geosintético, se aumentó la resistência de la manta a la escorrentía y se devolvió a la margen características ambientales similares a las presentadas antes de la realización de la obra. Se puede concluir también que la permeabilidad del revestimiento adoptado permitió un alivio de las corrientes presentes en el nivel freático hacia la parte interior del canal, ayudando de esta forma en la estabilidad geotécnica de la margen.

El canal está en pleno funcionamento, cumpliendo la propuesta inicial de proteger las márgenes y el fondo contra procesos erosivos oriundos de la escorrentía y de las intemperies.

 

AGRADECIMIENTOS

Nos gustaría agradecer a SMAM (Secretaría Municipal del Medio Ambiente), que apoyó la elaboración de un proyecto con revestimiento de bajo impacto ambiental.

Adicionalmente, agradecemos a la Alcaldía Municipal de Porto Alegre y a la empresa WMS Supermercados do Brasil. Otras empresas que merecen nuestros agradecimientos son Pedraccon – Mineração e Pavimentação que ejecutó las obras, y la empresa EAT – Engenharia e Consultoria Ltda que fue contratada para realizar el proyecto de canalización del arroyo Passo da Mangueira.

REFERENCIAS

MACCAFERRI DO BRASIL. Revestimentos de Canais e Cursos de Água (2009). São Paulo, p. 21-63. MACCAFERRI DO BRASIL. Comics de instalação (2010). São Paulo.MACCAFERRI. Double Twist Wire Mesh Products for The Restoration of Fluvial Environments. Itália.

 

 

MEJORES PRACTICAS DE CAMINOS RURALES

Publicado en Eliminar

Autor: Gordon Keller, PE, GE

GENESEE GEOTECHNICAL

 

Los caminos son clave para el desarrollo económico y social de los países ya que facilitan la conexión entre personas y el intercambio de productos y mercancías, para mejorar salud y educación, etc. Para atender las necesidades tanto de las personas y la integridad de los ecosistemas del región, los caminos que se construyan en las áreas rurales deben de ser buenos, que la ingeniería de caminos sea bien hecha, las normas para su construcción ¨bajas y rurales¨ que tengan un buen drenaje y que reciban el mantenimiento adecuado, haciendo que la obra cumpla con los conceptos de “Mejores Prácticas de Caminos”.

Las Mejores Prácticas de Caminos son técnicas o diseños prácticos que cuando se aplican adecuadamente previenen o reducen la erosión, mantienen la calidad del agua y minimizan los impactos ambientales adversos del camino. Se basan en un buen diseño en todos los aspectos del camino, incluyendo su construcción, rehabilitación, y mantenimiento. Consideran los pasos para el cruce de la vida silvestre, los pasos para especias acuáticas y medidas para prevenir el ingreso de especias invasoras.

 

UNOS PUNTOS CLAVE

Aplicar la Ingeniería Básica y Mejores Prácticas.

·         Utilizar Tecnología Apropiada y Costo-Efectivo.

·         Implementar Medidas de Mitigación Ambiental Práctico.

·         Proteger Caminos Contra Tormentas.

 

·         Gente son como Oro- Precioso! Conseguirlos y Capacitarlos!

 

 

 El Camino Óptimo con Impactos Mínimos

·         Planificación

·         Localización

·         Diseño

·         Construcción

·         Mantenimiento

·         Cierre o Eliminación

 

 

 NORMAS DE DISEÑO DE CAMINOS

 

 

 

 

 

 BUENA PLANIFICACION + BUENA INGENIERIA con consciencia = BUEN MITIGACION AMBIENTAL

Que son los Impactos de Caminos?

Impactos Positivos

·         Mejorar Calidad de la Vida

·         Mejor Acceso a los Parques/Reservas

·         Facilitar Manejo de Áreas

·         Promover Desarrollo en Áreas Rurales

·         Transito más Rápido a Lugares

·         Más Lucrativo los Productos

·         Menos Costos de Operación

Impactos Negativos

·         Degradación de Calidad de Agua

·         Mortalidad de Animales/Fragmentación

·         Barreras Contra Movimiento de Pez -AOP

·         Promoviendo Especias Invasoras

·         Perdida de Terrenos

·         Cambios de Uso de Terrenos/Deforestación

·         Presión contra Reservas y Áreas Sensibles

·         Promoción de Derrumbes/Cambios de Cauces de Agua

·         Danos a Áreas Riberianos/Manglares

·         Alto Costo de Mantenimiento y Reparación/

·         Uso de Fondos/Recursos Limitados

·         Deforestación y Cazando Ilegal

·         Polución y Basura

·         Seguridad Vial y Accidentes

Impactos Sobre Calidad de Agua

 

 ¿COMO PREVENIMOS MALEZAS?

CON MEJORES PRÁCTICAS

·         Productos Sin Malezas    (semillas, grava, suelo, etc.)

·         Utilizar Suelo Local

·         Lavar Equipo

·         Control Durante Construcción

·         Educación Publico y de Obreros

·         Quemas Controladas

·         Método Biológico

·         Químicos

 

 

 

 

        CAMBIOS EN USO DE LOS TERRENOS

HERRAMIENTAS DE DISENO

         Hidrológica

        Método Racional

         Hidráulicos

        Formula de Manning

         Diseño con Zampeado

         Conceptos Sobre Filtros

         Uso y Función de Geotextiles

 

 

 

 

 

ESTABILIZACION DE TALUDES

1-EVITAR   2-PREVENIR    3-ESTABELECER

·         Cortes

·         Rellenos

·         Métodos de Estabilización

o   Uso de Vegetación

o   Sub Drenaje

o   Remover Material

o   Cambia de Plataforma

o   Modificación del Talud

o   Estructuras-Muros y Rellenos Reforzados

     

MATERIALES

·         Propiedades de Agregados

·         Estabilización de Suelos

·         Canteras y Bancos de Préstamo

·         Cambio en Volumen

·         Compactación

·         Clasificación de Suelos

·         Pruebas y Ensayos

  

     

CONTROL DE EROSIÓN

·         Métodos Físicos

·         Métodos Vegetativos

·         Medidas Biotecnológicas

·         Control de Cárcavas

 

 

 

 

 

 

 

Los enlaces externos se proporcionan para fines de referencia. IECA no se hace responsable por el contenido de sitios externos en Internet.
© Diseñado por www.am689.com | iecaiberoamerica.org. Todos los derechos reservados.

Top Desktop version