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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:

Ing. Germán Palencia Gualdrón PROMIORIENTE S.A. E.S.P   -  Msc. Carlos Andrés Buenahora E.D. INGEOTECNIA S.A.S.

 

RESUMEN

El gasoducto Gibraltar – Bucaramanga, presenta características topográficas, y geológicas que otorgan uno de los mayores grados de dificultad constructiva que hasta la fecha se hayan tenido en el país para este tipo de obras.

La construcción de líneas de conducción en el país por zonas rocosas, ha generado amenaza geotécnica debido a la ocurrencia de caídos de roca. Estos deslizamientos han generado afectaciones sobre los ductos, la comunidad y la inversión de altos presupuestos en obras poco efectivas y con una importante afectación al paisaje.

Este trabajo tiene como objetivo presentar el análisis, diseño e implementación de obras, donde, como un ejercicio de innovación y búsqueda de alternativas técnicas y ambientalmente viables, se ha logrado utilizar estos mismos materiales como elementos de protección y un control de la erosión para evitar que se sigan generando desprendimientos del talud, conservando la naturalidad del paisaje y conformación de caminos para la comunidad.

1. INTRODUCCIÓN

El gasoducto Gibraltar – Bucaramanga, presenta características topográficas, y geológicas que otorgan uno de los mayores grados de dificultad constructiva que hasta la fecha se hayan tenido en el país para este tipo de obras.

La construcción de líneas de conducción en el país por zonas rocosas, ha generado amenaza geotécnica debido a la ocurrencia de caídos de roca. Estos deslizamientos han generado afectaciones sobre los ductos, la comunidad y la inversión de altos presupuestos en obras poco efectivas y con una importante afectación al paisaje.

Los sitios analizados y donde se implementaros los Muros secos corresponde a la vereda Caracolito y San Josecito del municipio de Toledo – Norte de Santander sobre el PK 60+000, PK 68+000 y PK 77+200 . Para el manejo inicial de esta problemática se construyeron trinchos metálicos de gran altura, los cuales sirven como barrera y como almacenamiento de estos caídos. Sin embargo, el impacto de los bloques sobre la tubería metálica del trincho genera daños permanentes y la cantidad de caídos superaba la capacidad de estas estructuras, adicionalmente, la corrosión genera un mayor deterioro y disminución de su vida útil, hasta llevar la estructura a la falla y generar un riesgo aún mayor. Estas estructuras no controlan la erosión y permite que la superficie del terreno destape más bloques de roca de manera permanente. Ante estas condiciones, surge la necesidad de implementar una obra que permitiera fijar los bloques de roca a la ladera y que a su vez se disminuyera la velocidad del agua para controlar la generación de más caídos. La posibilidad de retirar los bloques de roca del sitio era prácticamente imposible por la cantidad y por las dificultades de los accesos al sitio. Por otro lado si se retiraban, la superficie del terreno quedaba expuesta.

La idea del proyecto surge como la necesidad de implementar una obra de estabilización innovadora y funcional desde el punto de vista técnico y ambiental utilizando los bloques de roca abundantes sobre la ladera. Este tema se consideró importante debido a la gran afectación que genera el caído de rocas en las obras de infraestructura y la vida de las personas aledañas al derecho de vía del gasoducto. Los directamente involucrados en esta problemática son la empresa transportadora de gas, los animales y cultivos que hacen parte de la actividad económica de los propietarios de la vereda, los adultos y niños que asisten a una escuela aledaña.

    

2. Metodología

Los análisis realizados, consisten especialmente en ensayos de laboratorios, criterios de diseño de cortacorrientes y análisis de caídos de roca mediante modelos por computador.

Se realizaron a probetas de roca y suelo cemento de probetas de tamaño aproximado de 20x15x13 cm. A estas muestras se realizaron ensayos de Compresión simple, Carga Puntal, Impacto, Densidad, Flexión y Durabilidad, obteniendo los siguientes resultados:

- Compresión simple: 0.84 MPa

- Carga Puntal: 3.10 MPa

- Impacto: 522.732 Jo, 3.864 m/s, h= 30”. Falla parcial.

- Densidad: 17 KN/m3

- Flexión: 1.17 MPa

- Durabilidad: La muestra se mantiene bajo 15 lluvias intensas de 1 hora de duración, pero se genera una alteración del 50%.

 

Los criterios de diseño más importantes son la utilización de las rocas que se encuentran sobre el DDV, la separación de estos elementos, su ancho, altura, cimentación, pendiente de la ladera, precipitación, las especificaciones de los materiales que sirven de recubrimiento y la combinación con otro sistema de carácter natural como es la vegetación.

Los materiales implementados en la elaboración de los muros secos son fragmentos de roca obtenidos de los bloques de roca que se encuentran sobre el DDV.

 

Para el manejo de la escorrentía, en la parte superior del “Muro Seco” se maneja una inclinación con el propósito de retener y disminuir la velocidad del agua de escorrentía. De igual manera las aguas interceptadas por los “Muros Secos” se entregan a un canal construido con el mismo material (piedra y suelo cemento) a un costado del DDV y que permite entregarlas a un sitio donde genere menores afectaciones.

El análisis de caídos de roca se realizó mediante el programa de CSRP el cual permitió realizar simulaciones del comportamiento probable de caídos de roca de manera estadística y obtener para diferentes diámetros de rocas, la velocidad, altura de rebote y energía cinética. El diámetro típico del talud es de 30 centímetros y para el cual se considera aceptable su comportamiento.

 

 

 

3. Conclusiones

 

Teniendo en cuenta los análisis realizados y la experiencia en la zona, el sistema de “Muro seco” o trincho en piedra, permite definir una estructura la cual fija a la ladera los bloques de roca para evitar su desprendimiento y controlar la erosión y la posibilidad que se destapen otros fragmentos de roca al disminuir la velocidad del agua de escorrentía, poderla interceptar y sacarla de la zona de afectación.

 

 

     

 

Las dificultades presentadas durante la investigación radicaron principalmente en la dificultad de transporte y conservación de las muestras, la elaboración de una máquina que simulara las condiciones de lluvia y la obtención de parámetros para la elaboración de los modelos.

 

4. Bibliografía

 Carlos, R. (2013). Determination of the Separation of Diverter Berms for Erosion control.

 

 Transoriente. (2011). Especificaciones técnicas de obras Geotécnicas.

 

Germán Rivillas-Ospina1, Jesús Pérez2, Gabriel Ruiz³, Marianella Bolívar1, Ximena Arguelles1, Alejandra Builes1, Vilma Alvarez1, Carlos Ramos1, Carlos Gutierrez2,

1Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad del Norte, Km 5 Vía Puerto Colombia, 1569, Colombia

2Departamento de Ingenería Civil, Universidad EAFIT, Cp 574, Medellín, Colombia

3 Laboratorio de Procesos Costeros, CINVESTAV Mérida, 97310, México

Palabras Clave: Erosión costera, Ciénaga de Mallorquín, Bocas de Ceniza, Morfodinámca de Playas, Hidrodinámica

 

 

PRESENTACIÓN

Este estudio se enfoca en la celda litoral asociada al humedal costero conocido como Ciénaga de Mallorquín, que abarca desde el espigón en la desembocadura del río Magdalena hasta la punta Solinilla (Punta Roca). Esta investigación tiene como propósito evaluar las fuentes de sedimento del sistema de manera, efectuar un análisis histórico de la evolución morfológica del humedal mediante el análisis en planta de los cambios de la línea de costa para diferentes escalas espaciales y temporales y determinar el transporte de sedimentos mediante simulación numérica.

 

 

OBJETIVOS

Identificar los principales impactos en la barra costera asociada a la Ciénaga de Mallorquín para establecer una línea base del estado actual del sistema y evaluar los cambios morfológicos en la playa con los desarrollos de infraestructura portuaria durante los próximos años.

 

Analizar las variaciones de la línea de costa como consecuencia de un intenso proceso erosivo y pérdida del equilibrio del sistema asociado modificaciones en las fuentes de sedimento, que desde hace varios años se viene presentando en la zona de estudio.

 

MARCO TEÓRICO

 

El fenómeno de la erosión costera constituye en la actualidad un problema de grandes dimensiones pues involucra a todas las regiones del planeta, con procesos de recesión de la línea de costa que afectan las actividades humanas, el bienestar social y la pérdida de los servicios eco sistémicos de los ambientes costeros del mundo. Esta problemática que no es ajena a las costas del Caribe Colombiano se ha intensificado en las últimas décadas debido forzamientos de diverso origen como: extracciones no controladas de arena para actividades constructivas, pérdida de la fuente de sedimentos por la construcción de embalses en las partes medias y altas de las cuencas, establecimiento inadecuado de infraestructura costera, entre otros.

Para identificar los cambios que a nivel morfológico ha sufrido el humedal costero Ciénaga de Mallorquín, se llevó a cabo una revisión de la información secundaria publicada acerca de las problemáticas del cuerpo de agua. Esta incluyó no solo la revisión de textos científicos sino también información de bases de datos nacionales e internacionales, como IDEAM, INVEMAR, DIMAR, CIOH, NOAA y ETOPO. Posteriormente para la caracterización física del sitio se llevó a cabo una campaña de medición para recopilar información de datos batimétricos, topografía y muestras de sedimento. Se realizó una caracterización y estimación de las propiedades físicas de las muestras de sedimento a través de análisis estadístico.

Con relación al material que componen las playas, los métodos de análisis para cuantificar la forma, el tamaño y la composición del sedimento se basan en postulados estadísticos que han sido desarrollados a lo largo de los años. Sin embargo, el hecho significativo es que bajo el principio de la caracterización de los granos del material se puede llegar a un estudio detallado del origen y la forma.

El procedimiento estadístico se aplica a problemas donde es necesario realizar la clasificación del material (composición y tamaño), establecer los mecanismos que dieron origen a la playa y conocer la manera en cómo fue depositado el sedimento. La clasificación se realiza a partir de los principales parámetros estadísticos de la muestra y con base en ello se puede determinar si la dispersión y depositación del material fue originada por el oleaje y/o las corrientes, así como definir cuáles son los factores físicos que intervienen en la configuración de la playa. Esta información es muy relevante a la hora de llevar a cabo el diagnóstico y el análisis de los agentes que pueden generar erosión en un sistema litoral y valorar la interacción del sedimento con los procesos físicos presentes en la zona costera.

Una metodología adoptada para efectuar el análisis de la distribución de tamaños de la muestra de sedimento consiste en expresar los estadísticos mediante una expresión logarítmica que describe la conversión del diámetro (????) en milímetros a unidades phi (), por medio de la ecuación =−????????????2???? (Krumbein 1936a). Para llegar a esta clasificación y en particular en el caso de los sedimentos, se toman como medidas de tendencia central la media o la mediana del diámetro de la muestra, donde una de estas dos variables puede llegar a adquirir mayor importancia que la otra. En una distribución normal, la media es el valor del diámetro que representa el centro de gravedad de la distribución de frecuencias mientras que la mediana desde un punto de vista geométrico, es la cantidad que divide de forma simétrica la curva de frecuencias (Inman, 1952).

En procesos de erosión, transporte y sedimentación es muy común el hecho de determinar la distribución del tamaño de los sedimentos para conocer la capacidad de movilidad que éstos pueden llegar a tener. El cálculo para establecer la distribución de tamaños de las partículas de una muestra de sedimento requiere establecer la distribución de las frecuencias del tamaño de las partículas y mediante un método gráfico determinar los diferentes percentiles del tamaño del sedimento (Poppe, Eliason and Hastings, 2004).

Con la caracterización física del sitio y de las propiedades del sedimento fue posible realizar un diagnóstico del sistema, destacando las principales problemáticas y los impactos antropogénicos que desde la parte costera afectan a la distribución del sedimento en la zona.

Posteriormente, una modelación matemática fue realizada para entender el comportamiento de la hidrodinámica local en las proximidades del humedal. La modelación hidrodinámica fue realizada con el modelo Delft 3D, que se encuentra compuesto por diversos módulos para representar el comportamiento desde aguas indefinidas hasta aguas someras (Uittenbogaard R. E., et al., 1992). Posee el módulo Wave que simula procesos de propagación de oleaje mediante el modelo numérico Shoreline WAve Simulation (SWAN). Este modelo considera la interacción no lineal entre componentes de oleaje, white capping, corrientes y fenómenos de transformación del oleaje como la refracción. Posee otro módulo conocido como el FLOW el cual permite determinar la hidrodinámica local al resolver un modelo Navier-Stokes.

 

 

ANTECEDENTES

 

Un humedal costero es un cuerpo de agua que se encuentra separado del océano mediante una barrera natural, el cual se conecta de manera intermitente con el mar por una o más bocas lagunares que se activan con la variación de la marea (Kjerfve, 1994). De acuerdo con Kjerfve (1994) éstos se clasifican en tres grupos de acuerdo con las condiciones hidromofológicas: a) humedales ahogados (“choked”); b) humedales restringidos (restricted) y c) humedales de derrame (leaky). Esta clasificación se basa en el número de canales que permiten el intercambio de agua continental con agua salobre que arriba con la marea. La morfología, evolución y dinámicas de los humedales costeros se encuentran definidas mediante el transporte de sedimentos hacia su interior, por medio de mecanismos de transferencia como el oleaje, las mareas, las corrientes costeras y las condiciones meteorológicas que definen las características meteo-marinas del clima marítimo (Bird, 1994).

Por otro lado, es importante mencionar que los principales impactos antropogénicos que afectan este tipo de sistemas son las actividades extractivas; cambios en la línea de costa; expansión de la mancha urbana; cambios de uso de suelo por actividades de agricultura, industria y ganadería; construcción de comunicaciones artificiales para favorecer la navegación, entre otras. Estas afecciones han generado un proceso de erosión y una pérdida de resiliencia de los humedales costeros, especialmente ante eventos de tormenta y fenómenos hidrometeorológicos extremos.

 

A lo largo de su historia la ciénaga de Mallorquín ha sufrido cambios morfológicos importantes debido a la presencia de forzamientos de diferente naturaleza. Al principio la laguna estaba compuesta por un sistema de barras costeras originadas por la dinámica de lo que constituía para esa época el delta activo del río Magdalena (Martínez, 1990). Posteriormente, fueron establecidas una serie de obras marítimas para favorecer las actividades navegación de la Sociedad Portuaria de Barranquilla a través de un canal de navegable que inicia en Bocas de Ceniza y que junto con obras de estabilización del cauce aguas arriba de la desembocadura, generó una disminución en la fuente de sedimentos del sistema al rigidizarse la margen derecha del río (desde aguas abajo hacia aguas arriba). Esto generó por un lado, cambios en la dinámica natural de delta del río Magdalena y a futuro variaciones morfológicas en la zona litoral adyacente a su desembocadura.

 

METODOLOGÍA

El caribe colombiano se encuentra localizado en las coordenadas 7°30’ y 16°30’ N, y 71° y 82° O. Los países limítrofes en la frontera norte son Jamaica, Haití y República Dominicana. Por el este con Venezuela y al Oeste con Nicaragua, Costa Rica y Panamá. En la frontera donde el mar limita con el continente el país cuenta con 1600 km de línea de costa (Figura 1).

Este importante mencionar que este cuerpo de agua se encuentra localizado en el departamento del Atlántico en las coordenadas 11°05’55” N y 74°51’00” W. Limita al noroeste con el mar Caribe y al sur con la zona Norte del Distrito de Barranquilla (Figura 2). Hace parte de la antigua llanura de inundación del cauce del río Magdalena antes de que el sistema fuera intervenido con obras de abrigo para la navegación. Se encuentra delimitada por una barra costera de espesor variable que la separa del mar, con una comunicación natural que varía espacialmente en función de las condiciones marinas, particularmente la altura y dirección del oleaje y las variaciones del nivel medio del mar (marea).

 

 

 

1. Clima Marítimo

 

El análisis de clima marítimo consistió en la determinación de los procesos que interactúan en la dinámica atmósfera-océano. Consiste en determinar las magnitudes de viento, altura de ola y periodo para diferentes condiciones climáticas a lo largo del año, bajo escenarios pasados, presentes y futuros. Es posible identificar los estados de mar más representativos en la zona de estudio ante escenarios de régimen medio y extremal mediante técnicas de análisis estadístico. Para ello se empleó información de oleaje y viento de dos boyas virtuales cercanas a la desembocadura del río Magdalena. La información sintética fue obtenida de la empresa Buoyweather la cual emplea el modelo WAVEWATCH III para estimar mediante re-análisis, con una resolución temporal horaria y para un periodo de 30 años, valores de altura de ola y su período asociado. El WAVEWATCH III es un modelo espectral desarrollado por la NOAA, el cual resuelve la fase espectral mediante la ecuación de balance de acción de densidad (Tolman, 1999a). En la actualidad es el modelo más utilizado para generar oleaje en aguas profundas.

Mediante este análisis fueron determinadas las probabilidades de excedencia de los estados de mar característicos y la probabilidad conjunta para diferentes intervalos de clase. Es importante resaltar que para la estimación de eventos extremos se definió como valor de tormenta, aquel valor de altura de ola que superara un umbral característico definido a partir de la metodología “Peak Over Threshload” (por sus siglas en inglés). Adicionalmente se construyeron las rosas de oleaje y viento con base en la información contenida en la boya virtual.

2. Aumento del nivel medio

 

La predicción de la marea astronómica se efectuó mediante un análisis armónico. Para ello se empleó el modelo GRENOBLE (Le Provost et al, 1994) con el fin de generar las componentes armónicas de la marea en la zona de estudio. Se llevó a cabo una modelación de 52 años (2008-2032) y luego de efectuar el análisis armónico se obtuvo la serie sintética de marea en el área de estudio.

3. Estudio de Propagación de Oleaje

 

Para el estudio de propagación de oleaje se empleó el modelo matemático espectral Simulating WAves Nearshore (SWAN, por sus siglas en inglés), el cual resuelve la función fuente de densidad y la ecuación de balance de energía. Este modelo describe la propagación de los frentes de onda generados por viento, los procesos de transformación y la interacción no lineal entre las componentes de oleaje.

4. Modelación Hidrodinámica

 

Para el estudio de hidrodinámica se empleó el software Delft 3D mediante su módulo de cálculo 3DFlow. Este modelo numérico resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes considerando la aproximación de Boussinessq, en la cual el efecto de la variable de densidad es tenida en cuenta en los términos de presión (Ecuación 1.1 a 1.3). Es un modelo robusto y multipropósito que puede ser aplicado para representar procesos físicos en zonas costeras, estuarios y ríos. Adicionalmente, presenta un módulo de simulación morfológica que junto con el hidrodinámico permite simular procesos de transporte y su interacción con el oleaje, mareas y diferentes condiciones meteorológicas

 

 

Donde Fx y Fy son los esfuerzos de Reynolds, los cuales son solucionados mediante la hipótesis de viscosidad de remolino. El transporte de sedimentos es simulado a través de la ecuación de advección-difusión (ecuación 4), la cual es conocida como la ecuación de transporte de cantidad de movimiento mediante la aplicación de las ecuaciones de la energía cinética turbulenta k y la tasa disipación turbulenta (ε)

 

 

 

 

Donde w es el flujo en la dirección z, w_s es la velocidad de asentamiento de partícula en agua saturada, c la concentración de masa (kg/m3), DH y Dv son la tasa de deposición del sedimento cohesivo kg/(m2s) en la horizontal y vertical respectivamente.

Con base en la disponibilidad de información in situ, se establecieron casos de modelación orientados a facilitar la compresión de los procesos hidrodinámicos de corto plazo o de un año característico. Se seleccionó el año 2010 como el año a estudiar por la presencia de máximos históricos en la zona.

 

 

DISCUSIÓN

Se realizó una comparación dentro de un contexto histórico para evidenciar los cambios morfológicos que en planta ha sufrido el humedal de Mallorquín. En la Figura 3-A se evidencia para el año de 1953 un humedal compuesto por diversos cuerpos de agua en la margen derecha del río Magdalena (vista de aguas abajo hacia aguas arriba). El espejo de agua posee de mayor dimensión con barras en que conectan con el continente en su interior. Mientas que en la imagen derecha (Figura 3-B) se puede observar un humedal reducido y el humedal se limita al espejo de agua que se encuentra al sur de la imagen presenta en la Figura 3-A. Se efectuó adicionalmente un análisis de la evolución de la línea de costa desde el año 2002 hasta el 2016, donde se evidencia un proceso de erosión intenso en los últimos 14 años con una pérdida de 309 metros de frente de playa aproximadamente.

 

 

 

 

1. Clima Marítimo

 

Los resultados del análisis de los campos de viento demuestran que la mayor parte del año la zona de estudio presentó vientos predominantes del noreste Figura 4, siendo diciembre y enero los meses de mayor magnitud del viento, con registros entre 8 y 10 m/s. El mes de octubre presentó los vientos de menor magnitud y mayor variabilidad, registrándose vientos del noroeste, norte y noreste.

Mediante análisis estadísticos y probabilísticos, fue posible identificar los estados de mar más representativos. La rosa de oleaje de la serie sintética (Figura 5-A), indicó que la dirección predominante del oleaje fue hacia el suroeste, entre los 33.75° y 45°, un valor medio entre los 2 y 2.5 m, y valores máximo de altura de ola entre los 5 y 6 m. Con base en la curva de probabilidad de excedencia extremal, se encontró que el oleaje extremo más recurrente presentó una altura de 3.6 m, y el oleaje extremal crítico, el cual supera el 95% (Figura 5-B), comprende desde los 4.23 m hasta el máximo registro de altura significante de 5.55   

 

 

2. Aumento del nivel medio

 

Para la calibración de los modelos numéricos se empleó información de niveles de la estación limnimétrica de “Casa Pilotos” e información de oleaje disponible en internet de la boya direccional de oleaje más cercana perteneciente a la Dirección General Marítima. Los resultados de calibración hidrodinámica según las variaciones del nivel del mar demuestran una buena correlación entre los datos medidos y modelados (Figura 6). A pesar de que la información disponible está sujeta a procesos y variaciones por parte de forzamientos de diferente naturaleza como con el caudal, el oleaje y/o el viento, fue posible simular las variaciones de nivel del mar de manera horaria durante un periodo de 4 meses.

 

 

3. Propagación del Oleaje

 

El comportamiento del oleaje durante la época seca de 2010 presentó alturas de ola frente al canal de acceso con valores de máximos hasta de 2 m (Figura 7) en comparación con la húmeda donde se alcanzan valores de 1.6 m. Al interior del canal de acceso, en la estación de Casa Pilotos se obtuvieron valores máximo de 0.77 m, una mediana de 0.37 m y una altura significante mínima de 0.05 m.

                                        

 

Durante este periodo el área de estudio se caracteriza por registrar las mayores velocidades de viento y mayores alturas de ola. Los trenes de onda predominaron desde el nor-noreste en el canal de acceso y el frente de playa del humedal para los tres estados de mar de ésta época, propagándose hacia el interior del canal de acceso y de manera frontal a la línea de costa asociada al humedal.

 

4. Hidrodinámica

 

Para evaluar la manera como los factores físicos activan los procesos costeros se consideraron las variaciones de las corrientes en la zona de estudio. Las componentes de velocidad durante el proceso de pleamar para la época húmeda, que va desde octubre hasta noviembre, evidenciaron en las proximidades de la costa una distribución de vectores superficiales (Figura 8-A) con trayectorias definidas. Se puede observar una corriente litoral paralela a la playa con velocidades de 0.5 m/s en dirección oeste. El campo superficial de corrientes durante el nivel máximo en la época de húmeda describe velocidades de flujo entre 0.13 m/s y 2.33 m/s, y una media de 1.59 m/s. Es importante resaltar el papel que juega el Tajamar en la dinámica de la zona, puesto que da origen a unos patrones de difracción del oleaje forzando al flujo a desplazarse con una trayectoria sur hasta que por efectos del fondo y la frontera física que constituye la línea de costa hace cambiar de dirección a la corriente.

En la capa media del perfil (Figura 8-B) se puede observar un flujo que de igual manera viaja hacia el sur pero con campos de velocidades con trayectorias irregulares pues ya se empieza a notar el efecto de fondo. Esta condición turbulenta activa los procesos de transporte de sedimento en suspensión desde la desembocadura del río Magdalena por las tensiones que se generan entre las capas fluido, las cuales transportan una importante cantidad sedimento hacia el cañón submarino junto con una pequeña cantidad no cuantificada de material que alcanza a evitar esta formación geológica, y que por efectos de difracción del oleaje debido al espigón (Tajamar), es depositada en la margen izquierda de esta estructura costera.

El campo de velocidad en la capa profunda (Figura 8-C) durante los niveles máximos de la época de húmeda, presentó registros de velocidad entre 0.64 m/s y 1.83 m/s en la desembocadura, y velocidades menores viajando a lo largo de la costa frente al humedal. En ésta zona se presenta una turbulencia totalmente desarrollada, con velocidades inferiores respecto a la capa de superficie, pero con trayectorias caóticas de los campos de velocidades por el efecto de los esfuerzos turbulentos en el interior de la capa límite de fondo. Debido a la interacción no lineal entre la condición de contorno de fondo-fluido y entre las propias capas del fluido, se da origen durante la época húmeda a un importante mecanismo arrastre de los sedimentos en la región marino-costera del río Magdalena, y a la formación de un flujo de retorno que forma vórtices de gran escala. Estos vórtices pueden ser los responsables de la formación de las barras sumergidas a la entrada del canal de acceso y que continuamente impiden el desarrollo adecuado de las actividades portuarias. Igual que en la capa intermedia, una porción del sedimento alcanza a pasar a la margen izquierda del espigón y con la ayuda de los fenómenos de transformación del oleaje y las corrientes costeras, dan origen a la flecha que actualmente existe justo al frente de la Ciénaga de Mallorquín. Esa es la principal evidencia de que una parte del sedimento viaja y es depositado en las proximidades de éste humedal costero.  

 

 

 

5. Fuentes de Sedimento del Sistema

 

El incremento en los procesos hidrodinámicos durante el mes de junio de 2010 origina frente a la desembocadura una acumulación de material y procesos de erosión con pérdidas de material hasta de 4 m hacia los sectores circundantes. Durante esta época que se tiene un régimen medio de oleaje se aprecia en la Figura 9-A una migración hacia la zona de la ciénaga bordeando el margen derecho del Tajamar (vista de aguas arriba hacia aguas abajo del río). Esta cantidad de material forma la flecha que se produce en la mitad de la sección de éste y es la evidencia de que no todo el material termina en el cañón submarino.

 

El cambio de estación y el consecuente amento en el régimen de viento y la presencia de oleaje con mayor contenido energético para la época de octubre de 2010 (Figura 9-B), se puede observar un proceso de acumulación de material a cada lado de la desembocadura generando la formación las barras de arena sumergidas que ante bajos caudales del río Magdalena durante el fenómeno del niño, tantos problemas generan a las actividades de navegación y al viaje de las embarcaciones al puerto de Barranquilla. En consecuencia, se tiene para ésta época muy poco transporte de sedimentos hacia la barra litoral de la ciénaga de Mallorquín, generándose una reducción del ancho de la barra y comúnmente la apertura de la boca lagunar, que habilita el ingreso del mar hacia el interior del humedal. Se aprecia que las obras hidráulicas intensifican la erosión en los primeros kilómetros aguas arriba de la desembocadura.. En este punto el río tiene a generar acumulación de material de hasta 14 m, y pérdidas de hasta 4.9 m hacia el sector frente al extremo izquierdo del Tajamar. Un comportamiento similar se presenta en los espolones ubicados aguas arriba de la desembocadura.

Es muy importante mencionar que este equilibrio cuasi-estático que presenta la barra puede ser alterado ante el establecimiento de nueva infraestructura portuaria, por ejemplo el Superpuerto, debido a que generaría un cambio en los patrones de difracción del oleaje y en la dinámica del sistema. Básicamente, el escaso transporte de sedimento que actualmente se presenta desde la desembocadura viajaría hasta el fondo del canal navegable que permite el ingreso al interior puerto, con una profundidad de 20 metros. Esto en definitiva puede generar erosiones excesivas en el borde costero y ante una condición extrema, podría llegar a perderse esta barrera natural que conforma el humedal.

Esta nueva condición debe ser tenida en cuenta por las entidades gubernamentales, no gubernamentales y los tomadores de decisiones para que con anticipación consideren las medidas necesarias que permitan mantener las condiciones que actualmente presenta el humedal, a fin de que no se tengan impactos negativos por la construcción de esta obra portuaria. Soluciones como los rellenos de playa pueden ser una gran solución para mantener el equilibrio del sistema.

 

 

CONCLUSIONES

Se encontró que la ciénaga de Mallorquín en las últimas décadas ha sufrido pérdidas importantes de arena en la barra costera que la separa del mar. Fundamentalmente por la interrupción de las fuentes de sedimento y por la dinámica marina presente en la zona. Además, se pudo evidenciar mediante simulación numérica y mediante imágenes de satélite, que existe en la actualidad un transporte de sedimentos que si bien no es importante, ayuda a mantener un equilibrio cuasi-estable del frente de playa.

Con el establecimiento de la nueva infraestructura la condición del humedal va a sufrir cambios importantes. Por lo tanto, se pueden tener efectos negativos y no esperados por las obras de gran magnitud que se están desarrollando en las proximidades del humedal costero. Esta investigación se deja como línea base que permita identificar a priori los impactos que esta obra pueda generar a futuro, y constituye una gran ayuda para que de parte de las entidades de gobierno se tomen las medidas necesarias que conduzcan a mantener el sistema sin alteraciones en su dinámica

 

 

 

Aportes de la investigación a la toma de decisiones

Esta investigación constituye un elemento fundamental para la toma de decisiones en lo referente a la gestión integrada de las zonas costeras, donde se debe considerar cada uno de los impactos generados por la infraestructura costera no solo desde la perspectiva del comportamiento físico del humedal, sino también de la componente ambiental y social. Con la presentación del estado actual y consecuencias futuras de las diferentes obras propuestas deben ser consideradas las medidas de fortalecimiento, mitigación, restauración y/o rehabilitación de los cambios causados a la dinámica del ecosistema y la playa en general. Constituye más que un pensamiento crítico, una vía para trabajar conjuntamente con las personas involucradas en el proyecto para mantener la estabilidad de la Ciénaga de Mallorquín.

 

Aportes de la investigación a los temas de la región

A nivel regional se busca fortalecer el conocimiento de los ambientes naturales, generar una línea base de información de la ciénaga y asociar las diferentes problemáticas del humedal en cuanto a pérdida de material sedimentario, con los problemas de erosión costera que se vienen presentando a lo largo de todo el litoral Caribe Colombiano. Esto permitirá contrastar metodologías, resultados positivos y negativos e identificar el origen de esta problemática que de forma general, viene afectando a las zonas costeras de Colombia.

 

BIBLIOGRAFÍA

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POPPE, L.J., Eliason, A.H. and Hastings, M.E. (2004) A Visual Basic Program to Generate Sediment Grain-Size Statistics and to extrapolate particle distributions. Comput. Geosci., 30, 791-795.

TOLMAN H. L. . (1989). The numerical model WAVEWATCH: a third generation model for the hindcasting of wind waves on tides in shelf seas. Techn., ISSN 0169-6548, Rep. no. 89-2, 72 pp. Communications on Hydraulic and Geotechnical Engineering, Delft Univ.

 

UITTENBOGAARD R. E, Van Kester, J. A. T. M, Stelling G S. (1992). Implementation of three turbulence models in 3D-TRISULA for rectangular grids. Report Z81, Delft Hydraulics. The Netherlands.

Autores: Juan Pablo Ospina Dussan  / David Jesús Felibert Álvarez

1. Presentación

Estudios y Asesorías Ambientales de Colombia – ESIMCO, es una empresa de capital colombiano, compuesta por un equipo profesional de altas calidades académicas y comprobada experiencia en el sector público y privado, que le apuesta al medio ambiente como un factor de competitividad. ESIMCO desarrolló en el año 2013 una investigación tendiente a reconocer sustancias asociadas al control del polvo y de la erosión en vías. Como resultado de esta investigación, ESIMCO evidenció las oportunidades de comercializar copolimeros para el control del polvo y de la erosión y se hizo representante exclusivo de uno de los fabricantes de grandes y reconocidos de los Estados Unidos.

EP&A ENVIROTAC, INC., es la empresa LIDER en Norteamérica en el desarrollo de productos y soluciones para el control de la erosión, la estabilización de suelos y control del polvo. Con más de 30 años en el mercado, EP&A ha consolidado la experiencia necesaria para brindar soluciones costo-eficientes que den respuesta a los problemas de inestabilidad de la vías destapadas y al polvo generado en las mismas. Con esta Alianza Estratégica ESIMCO - EP&A, se está en la capacidad de brindar soluciones a mediano y largo plazo, para el control de la erosión, la estabilización de suelos y el control del polvo.

 

2. Objetivo del estudio

Identificar la Efectividad de los Co-polímeros Acrílicos para el Control de la Erosión Originada por Escurrimiento Hídrico en Laderas.

 

3. Marco teórico

 

ESIMCO da alcance a problemas de inestabilidad de suelos y de polvo generado en taludes y áreas conformadas en suelos destapados, a través de la aplicación de una mezcla patentada de polímeros o co-polímeros de cadena larga en base acrílica, diseñados para brindar durabilidad a suelos destapados.

Las moléculas del polímero forman estructuras reticulares fuertemente entrelazadas entre sí; y cuando la solución se mezcla con el suelo, el polímero recubre la superficie de las partículas, facilitando la compactación y formando lazos entre los iones libres de las mismas. Las características de la solución aplicada son las siguientes:

4. Antecedentes de la investigación

La erosión eólica e hídrica genera problemas en canales y taludes toda vez que generan cárcavas y arrastres de material que debilitan y producen fayas estructurales que no solo las estropean, sino que también, aumentan la periodicidad y costos de los mantenimientos, disminuyen el tiempo de vida útil de las estructuras, arrastran material que debe ser reemplazado y taponan los cursos naturales del agua. Dado lo anterior se evidenció la necesidad de reconocer el impacto positivo o negativo de la aplicaron de copolimeros acrílicos en este tipo de estructuras, para el control de la erosión.

 

 

5. Aspectos metodológicos

A continuación se describen las generalidades metodológicas del estudio:

• Las pruebas de simulación de escurrimiento se realizaron con una corriente de agua conducida hacia una superficie de suelo compactado lo suficientemente rápido como para inducir un caudal sobre el suelo.

• El suelo fue compactado en una caja de pruebas con una pendiente de 2H:1V.

• El escurrimiento fue recogido y analizado según volumen, peso de sedimentos y turbiedad.

• La efectividad del EVIROTAC II fue evaluada ensayando muestras de suelo tratadas y no tratadas.

• Para simular la efectividad potencial del EVIROTAC II en los suelos generalmente hallados por el Departamento de Transporte de Alaska (AKDOT), se preparó una muestra de prueba en el laboratorio HWA para la gradación promedio de los datos de los suelos de Alaska proporcionados por AKDOT.

• El material promedio de los suelos de Alaska consta de: 40% de Grava, 46% de Arena y 14% de Finos, y clasifica como SM.

• Mezclando dos materiales fácilmente disponibles, grava triturada (CSBC) y finos del foso de lavado donde se hizo el CSBC, preparamos un material de prueba consistente en 46.6% de Grava, 37% de Arena y 16.4% de Finos, similar al suelo promedio de Alaska.

• Suelos de Alaska no Tratados: Compactados al 95% con Densidad Proctor Máxima al Valor Óptimo de Humedad. Densidad Seco 132.1 pcf @ 7.3% MC.

• Suelos de Alaska Tratados: Compactados para que coincidan con la densidad in-situ del suelo no tratado, después de aplicarse ENVIROTAC II líquido sin diluir con 2% de contenido de sólidos. Se agregó agua para facilitar la compactación. Además, se aplicó tratamiento tópico de ENVIROTAC II a razón de 1 gal/25 pie2 (1.63L7m2) a la superficie compactada del suelo.

• El tiempo de secado de los suelos tratados se limitó a 3 días.

5.1 Propiedades de las muestras

A continuación se describen las características de las muestras de los suelos tratados y no tratados:

Suelo no Tratado:

• Suelo Seco 29.3 lbs

• Agua 2.14 lbs

• Volumen= 0.222 pies3

• Densidad Húmedo= 141.6 pcf (pounds per cubic feet)

• Densidad Seco= 132 pcf (pounds per cubic feet)

MC = 7.3% (moisture content)

Suelo Tratado con ENVIROTAC II

• Suelo Seco 29.3 lbs

• EV II Líquido 1.63 lbs

• Agua 1.14 lbs

• Volumen= 0.222 pies3

• Densidad Húmedo=140.1pcf

• Densidad Seco= 132 pcf

• MC = 6.1%

5.2 Procedimiento del ensayo

Las características del procedimiento de ensayo fueron las siguientes:

• Los aplicadores de goteo se prepararon para aplicar agua a razón de 250-320 ml/minuto (una profundidad total de 4.8 a 6 pulgadas de agua por hora). Se realizaron ajustes durante el ensayo para comprobar la sensibilidad de las mediciones de turbiedad.

• Se recogió el escurrimiento del surtidor en 12 intervalos seleccionados, generalmente cada 5 minutos, y durante 1 hora de duración de la simulación.

• Se midió la turbiedad en unidades nefelométricas (NTU) usando un medidor de turbiedad óptico LaMotte 200e. Se analizó el TSS pesando y secando en horno las muestras y después, determinando la masa de los sedimentos, al restar la masa de los suelos secados en el horno del agua más la masa de los sedimentos.

 

6. Resultados

En la siguiente ilustración se observa que en la superficie del suelo no tratado, los finos han sido erosionados y arrastrados.

 

 

La aplicación del ENVIROTAC II redujo significativamente la cantidad de sedimentos arrastrados por el escurrimiento. Los sedimentos arrastrados por el escurrimiento se redujeron como promedio de 1.3 g/L en suelos no tratados a 0.1 g/L en los suelos con tratamiento. Efectividad en reducción de sedimentos del 92%.

La turbiedad del escurrimiento fue significativamente menor, aunque alguna lixiviación del ENVIROTAC II hizo que el escurrimiento fuera ligeramente turbio. La turbiedad se redujo de un promedio de 891 NTU para suelo no tratado a 29 NTU para los suelos con tratamiento. La efectividad en la reducción de la turbiedad fue del 97% (Ver ilustración 6-3).

7. Bibliografía

 Addo, Jonathan Q. and Thomas G. Sanders, Effectiveness and Environmental Impact of Road Dust Suppressants, Mountain-Plains Consortium, Colorado State Univ., Fort Collins, Colorado, March 1995.

 Atkinson, John, An Introduction to the Mechanics of Soils and Foundations, McGraw Hill Book co., San Francisco, 1993.

 Cleghorn, H.P., Dust Control and Compaction of Unpaved Roads – Field Trials, Ministry of Transportation, R&D Branch, Report No. MAT-92-02, February 1992.

8. Aportes de la investigación a la toma de decisiones

 

El mayor aporte de este estudio de investigación se ve representado en la conveniencia de usar copolimeros de acrílicos para evitar la erosión en taludes, laderas y canales de riego.

Sobrevivir sin destruir la naturaleza

Publicado en Noticias

 

 

El ser humano ha cambiado los ecosistemas introduciendo especies foráneas en áreas que no existían, su búsqueda de alimentos, riqueza y producción a desconocido el equilibrio de cada ecosistema, los  desequilibrios generados han tomado tiempo para lograr sobreponerse a la crisis inicial y aunque se han desarrollado nuevas especies sigue surgiendo la duda  si es bueno cambiar la homeostasis que conocimos sin la intervención de la tecnología humana.

En esta época que oímos como la abeja está en peligro queremos traer la historia de la abeja en nuestra Iberoamérica.

Sabemos que no existían abejas productoras de miel en Iberoamérica, es decir el género Apis . Conocemos que existían abejas sin aguijón pero  sin ningún conocimiento ni estudio se introdujeron las abejas europeas 4 siglos atrás.

La miel hasta el siglo  siglo XVII  era el único  endulzante, y se sabe que  los pueblos cazadores recolectores denominados hetentotes  en África, fueron los primeros en recogerla, la encontraban en los árboles miombo preferidas por la  Apis mellifera scutellata .

Se reconoce la existencia de 24 subespecies de la abeja melífera, A. mellifera, diez de las cuales evolucionaron en África, ocho en Europa y seis en el cercano oriente.

Evolucionan adaptándose a cada ambiente, Europa con sus estaciones, produce monocultivos en  en los veranos cálidos y por tanto las abejas producían mucha miel para tener reservas en el invierno. En contraste Aferica es caliente con periodos de sequía y  lluvia esporádica, se acostumbran a defenderse de muchos enemigos y son agresivas pero también migran buscando estar seguras.

 La abeja africana se introdujo en el año  1956 en Brasil, por el Doctor  Warwick Esteban Kerr, quien las estudia, identificando las características de  dos tipos de abejas Apidae y 5 subespecies de Apis mellifera y unas 40 especies de abejas con aguijón.  El Doctor Ker considera  que las abejas Apis dorsata, la A.m. adosanii son las que tienen las cualidades para trabajar  produciendo miel y cera en mayor proporción que las americanas y solo como desventaja la agresividad, esta sería la utilizada para crear híbridos y mejorar las características de la  Apes mellifera ligustica .

Las características apreciadas eran su capacidad de trabajo y su capacidad de adaptarse a diferentes temperaturas, en los primeros experimentos se detectó que su producción  era del doble de miel.

En conclusión se vió a las abejas africanas  más pequeñas que las europeas,  más agresivas,  defienden y abandonan el panal más fácil buscando sobrevivir. Su introducción y un error en el manejo generó que se propagara rápidamente por América, tanto como que se extendieron a 100 kilómetro por año y se registran  aumentos tan rápidos como de 300 y 500 kilómetro por año.

Es decir se  exacerbó   la característica de agresividad  y de migración. El desequilibrio fue tal que  hubo 80 muertes de seres humanos en un año debido a su ataque. En el curso de 30 años la abeja africanizada está presente en toda  América hasta USA.

Este desequilibrio se da también por la falta de enemigos en este continente , a diferencia de la cantidad de enemigos que tenía en su continente de origen: avispas (polarus latifrons Kohl ), moscas (Philanthus diadema F y taquínido Rondanioo esthus apivorus), hormiga safari ( Anomma spp. O Dorylynae)  y el tejón.

La respuesta muy negativa fue acabar con las colonias, de manera muy torpe. Introducían agua con jabón en la colonia y las mataban, eso más el cambio climático a mermado las colonias de abejas en América.

Se conoce que debido a la llegada de la abeja africanizada las colmenas y empresas dedicadas a ello disminuyeron, aun cuando actualmente nuevos apicultuores más pequeños han buscado adaptarse al manejo de una abeja más agresiva, mas trabajadora y resistente a enfermedades.

 Se puede considerar que el ser humano comete errores al manejar su medio ambiente solo pensando en su beneficio, pero  la naturaleza en su capacidad de adaptarse en muchas ocasiones sigue beneficiando al hombre. La pregunta que nos surge es si por ello debemos seguir actuando sin pensar en el daño ecológico que causamos.

 

Bibliografía.

 

Bosaquimanos y hotentotes

http://www.romulolander.org/bosquimanos-y-hotentotes/

Las abejas en el mundo.

http://www.fao.org/docrep/008/y5110s/y5110s04.htm

http://guadanatur.es/expansion-de-las-abejas-europeas-en-america/

Colonización, impacto y control de las abejas melíferas africanizadas en México

<http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=42319744005> ISSN 0301-5092

 

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.

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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

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