“SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA,

DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN”

Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural

Presas filtrantes de costales rellenosde tierra

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CONAFOR

1.Definición y objetivos.

1.1. Definición.Presas de costales: Es un muro de bolsas o sacos de rafia, re-llenos de tierra, colocados perpendicularmente al flujo de la corriente de agua, para controlar la erosión en cárcavas, reteniendo suelo, rocas u otros fragmentos.

1.2. Objetivos.Colocar barreras en las riveras y taludes de las cárcavas con el fin de controlar el arrastre de suelo en la base y taludes de éstas.

Disminuir la velocidad del flujo del agua.

Contener los sólidos en suspensión producto del escurri-miento del agua.

Disminuir la pendiente de la cárcava.

Disminuir el azolve de cuerpos de agua (lagunas, lagos) y almacenamientos (presas, jagueyes).

Promover el establecimiento de vegetación natural.

2.Beneficios y desventajas de la obra.

2.1. Beneficios.Estabilizar el cauce de las cárcavas.

Disminuir la pérdida de nutrientes del suelo.

Recuperar la productividad del suelo.

Recobrar el área útil agrícola.

PRESAS FILTRANTES DE COSTALES RELLENOS DE TIERRA

Bajo costo económico.

Genera empleos a los pobladores de la zona.

Reduce la pérdida de humedad de los terrenos aledaños a la cárcava.

Favorece la infiltración del agua al subsuelo.

2.2. Desventajas.Su vida útil es muy corta (tres años como máximo).

No se debe usar en cárcavas mayores a 1.20 m de profun-didad.

No se recomienda establecerlas en pendientes superiores a 35 %.

No resiste cargas hidráulicas fuertes.

3.Condiciones donde se establece.En cárcavas que se están iniciando por efecto de la esco-rrentías erosivas.

En cárcavas con pendientes menores del 35%.

En cárcavas con profundidades menores de 1.20 m.

En cárcavas con taludes de consistencia firme.

Se recomienda que el ancho de la cárcava sea de 2.50 m a 3.50 m como máximo; con el fin de mantener su estabili-dad.

4. Criterios de diseño.Visita de campo para la localización de las áreas afectadas por erosión en forma de cárcavas.

En zonas donde no haya paso constante de maquinaria ni de animales.

Elección de la cárcava a controlar tomando en cuenta las condiciones que se requieren para su establecimiento. Ver punto 3.

Para conocer la pendiente de la cárcava se emplea un cli-símetro o clinómetro (nivel Abney o un nivel montado). Se miden las pendientes (por tramos) desde el inicio de la cár-cava hasta el final de ésta. La pendiente final será la media de las pendientes parciales. Figura 1.

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lado del lugar donde se determinó construir la presa. Acto seguido se amarra un cordel (mecate) de estaca a estaca.El cordel debe de quedar totalmente horizontal y perpendi-cular al flujo del agua.

Enseguida se debe de medir la sección hidráulica de la cár-cava, tomando como referencia la altura de la presa de cos-tales. Se recomienda dejar las estacas ya que servirán de guía para hacer la excavación. Figura 2.

Estadalero

Operador

La ubicación da la primera presa filtrante se localizará cerca al inicio de la cárcava (aproximadamente a 5 m). Se debe de tomar en cuenta que los taludes de la cárcava donde se vaya a ubicar la presa tengan una buena estabilidad (con-sistencia firme del suelo).

El empotramiento de la presa debe de ser de aproximada-mente de 0.30 m en los taludes y en el cauce de unos 0.15 a 0.20 m de profundidad.

El espaciamiento entre presas se estable mediante el uso de la ecuación:

E = (H / P) 100; donde E = Espaciamiento (m), H = Altura efectiva de la presa (m) y P = Pendiente de la cárcava (%).El sitio final de la ubicación de la presa se define en el terreno, ya que debe de considerarse la consistencia firme de los taludes de la cárcava.

La altura efectiva de la presa debe ser 1.00 m como máxi-mo (desde la altura del vertedor al fondo de la cárcava).

Las presas nunca se deben de ubicar en las curvas o salidas de la cárcava. Se recomienda ubicarlas 5.00 m aguas arriba de la entrada de la curva.

Los costales deben de medir 60 cm de largo por 40 cm de ancho y 25 cm de alto y que tengan una capacidad de 50 kg aproximadamente. Para una mayor durabilidad es nece-sario que se sometan a una impermeabilización con cha-popote.

5. Procedimiento de construcción.

Una vez localizado el sitio donde se va a construir la presa, se procede a realizar la limpieza de éste.

Tomando como referencia la altura de la presa de costales (dentro de la cárcava), se colocan dos estacas, una en cada

Figura 1.

Figura 2.

Figura 3.

Estacas

Estacas

Hilo

Luego se realiza la excavación, tomando como referencia los puntos anteriores. La dimensión de la excavación será igual al

ancho que tengan los costales con tierra, colocados hori-zontalmente. Figura 3.

Una vez realizada la excavación debe de compactarse el área donde se van a colocar los costales. El llenado de los costales debe hacerse previamente. Estos deben de estar cocidos fuertemente y con una puntada muy fina, esto con el fin de evitar que se salga la tierra fácilmente.

empotramientoexcavación yÁrea de

Estacas

15cm

30cm

4

La colocación de los costales debe de realizarse de manera “cuatrapeada” (intercalados). En el centro de la presa debe de quedar, a manera de vertedor, un espacio equivalente a un costal con tierra. Figura 4.

Realizada la formación del cuerpo de la presa se recomien-da colocar estacas (en el área localizada aguas abajo) dis-tanciadas 0.50 m, con el fin de dar estabilidad a la presa. Figura 5.

Una vez puestas las estacas se procede a la conformación del delantal, (colchón hidráulico) para lo cual se colocan tres hileras de costales a lo ancho de la cárcava, en una sola cama y en forma trapezoidal, aguas abajo; como se mues-tra en la figura 6.

Es importante realizar la compactación del suelo en la base de la pared de la presa filtrante, aguas arriba, como tam-

Vertedor

Empotramiento

Figura 4.

Figura 5.

Figura 6.

Delantal

Empotramiento

Vertedor

Estaca

Empotramiento(30cm)

Vertedor

15cm

bién en los taludes correspondientes, esto con el fin de evi-tar socavamiento de la estructura.

6. Mantenimiento. Evitar el paso de animales y maquinaria cerca al cuerpo de la presa, mediante una campaña con los campesinos de la zona.

Para recuperar las condiciones naturales del lugar, se de-berá propiciar el desarrollo de vegetación nativa, sobre la zona azolvada.

Si se llegara a destruir una parte de la presa, a unos meses de realizada, se debe de reparar inmediatamente.

7. Ejemplo de cálculo.En el paraje la Era perteneciente a la Delegación de Milpa Alta, Distrito Federal, se requiere realizar el control de una cárcava, mediante el uso de presas filtrantes de costales rellenos de tierra.

7.1. Características generales. Pendiente media de la cárcava 25%, profundidad de 1.10m, ancho del sitio donde se va a construir la presa filtrante de costales con tierra es de 2.50 m. Se considera un empotra-miento, en los taludes, de 0.30 cm y de 15 cm en la base de la cárcava. Fig. 7.

Dimensiones: - Altura de la presa: 1.25 m

- Ancho de la presa: 3.10 m (2.50 m + 0.60 m)

Las dimensiones del costal lleno de tierra son: 60 cm de lar-go por 40 cm de ancho por 25 cm de alto.

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Vshc = Volumen de la sección hidráulica de la cárcava (m3)

Vstp = Volumen sección transversal de la presa (m3)

Excavación

Empotramiento

Empotramiento

0.30m 0.50m 1.57m0.25m

0.18m

0.30m

0.90m

1.10m1.10m1.25m

0.15m

Vhsc

Vstp

Estaca

Estaca

A

A

AA1

2

3

4

Figura 7.

- Volumen de costal con tierra: Vc = 0.06 m3.

a)Volumen de excavación Vexc = Vstρ– Vshc ---------------------- Ec. 1 Donde:Vexc = Volumen de excavación (m3)Vstp = Volumen sección transversal de la presa (m3)Vshc = Volumen de la sección hidráulica de la cárcava (m3)

Desarrollo.Vstp = 3.10 m x 1.25 m x 0.40 m

Vstp = 1.55 m3

Vshc = (A1 + A2 +A3 +A4 +A5) (Altura del costal con tierra). Ver fig. 6.

Vshc = (0.27 m2 +1.73 m2 +0.12 m2 + 0.08 m2) 0.40mVshc = 0.88 m3

Sustituyendo en la ecuación 1Vexc = 1.55 m3 – 0.88 m3

Vexc = 0.67 m3

( ) 227.02

10.1 50.01 m

mxmA ==

2 73.1 10.1 57.12 mmxmA ==

( ) 2 12.02

25.0 10.1 90.03 m

mmxmA ==

( ) 2 08.02

90.0 18.04 m

mxmA ==

Volumen de excavación = 0.78 m3

b) Número de costales: Nc

A este número de costales se le debe de agregar el número de costales que se requieren para hacer el delantal o col-chón hidráulico y así obtener el número total de costales a comprar y también el volumen de tierra que se requiere para llenar todos los costales.

Para la realización del delantal de la presente presa se colo-caran en la primera línea 5 costales de manera que queden localizados equidistantes del centro del vertedor (2.00m / 0.40m) y paralelos al flujo de la corriente. En la segunda línea se colocaran 3 costales (1.80m/0.60m) y puestos per-pendicularmente al flujo de la corriente. En la tercera línea se colocaran tres costales (1.20m/0.40m) en forma paralela al flujo de la corriente. Se requieren 11 costales para la con-formación del delantal. Número de costales (Ntc) que se deben de comprar :

Ntc = 26 + 11 = 37.

c) Volumen de tierra (Vt) que se requiere para llenar los costales.

Vt = Ntc x VcVt = 37 costales x 0.06 m3

Vt = 2.22 m3.

Se tienen 0.78 m3 de tierra de la excavación por lo que se deben de adquirir 1.45 m3 de tierra (2.22 m3 - 0.78 m3).Considerando un promedio de compactación del 50% se requerirá comprar 2.17 m3

8. Costos.Para la realización de los costos se debe de hacer primero un programa de trabajo, el cual se detalla a continuación en el cuadro1.

Vc

VexcNc =

3

3

06.0

55.1

m

mNc =

talesNc cos26=

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Concepto Días

1 2 3 4 5 6 - Localización X

- Limpieza, trazo y nivelación X

- Excavación para desplante y empotramiento X

- Compactación del área de desplante X

- Compra de insumos X

- Enchapopotado de costales X

- Llenado y cocido de costales X X

- Colocación de los costales X X

- Compactación en la base y taludes de la presa X

Cuadro 1. Programa de trabajo.

Cuadro 2. Materiales.La lista de materiales del cuadro 2, se ajustan a los volúmenes de la obra del ejemplo

8.1. Costos de personal.Para la realización de la presa, compuesta de 40 piezas de costal, se estima un costo total de mano de obra de $3,600.00

8.2. Costos de materiales.

Concepto Unidad Cantidad Costo unitario

($) Costo total

($) - Costales Pieza 40 5.00 20 0.00 - Estacas (50 cm*5 cm *2.5cm) Pieza 20 5.00 10 0.00 - Tepetate m3 1 300.00 300.00 - Chapopote kg 2 17.00 34.00 - Hilo de ra�a Pieza 1 30.00 30.00 - Solvente (Diesel) L 2 7.00 14.00 - Morillos(2.50 m*0.10m de diámetro) con punta de lápiz

Pieza 4 100.00 400.00

Total 1 078.00

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Concepto Uni dad Cantidad Costo unitario

($) Costo total

($) - Zapapicos Pieza 2 113.00 226.00 - Pala de cuadrada Pieza 2 90 .00 180 .00 - Pala recta Pieza 1 110 .00 110 .00 - Barreta Pieza 1 223.00 223.00 - Carretilla Pieza 1 650.00 65 0.00 - Marro (10 libras) Pieza 1 300 .00 300 .00 - Machete Pieza 1 120 .00 120 .00 - Agujas de arrea Pieza 2 7.00 14.00 - Cinta métrica (30m) Pieza 1 300.00 300.00 - Flexómetro (7.50m) Pieza 1 120 .00 120 .00 - Guantes de carnaza P ar 4 50.00 200.00 Total 2 643.00

Resumen de costos.

Costo total mano de obra $ 3 600.00Costo de materiales: $ 1 478.00Costo de herramientas: $ 2 443.00 Costo total $ 8,021.00

Es conveniente aclarar que la herramienta que se compró no solamente es para la realización de una presa, ésta servi-rá para la construcción de varias presas.

9. Bibliografía. Agencia para el Desarrollo Internacional. AID. 1963. Glosa-rio de Conservación de Suelos y Agua. Centro Regional de Ayuda Técnicas. USA.

Colegio de Postgraduados .SARH. 1977. Manual de Conser-vación del Suelo y Agua. Chapingo, México.

Comisión Nacional Forestal, CONAFOR. 2004. Protección, Restauración y Conservación de Suelos Forestales. Manual de obras prácticas. México.

Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. 1975. Ma-nual de Conservación de Suelos de Ladera. Colombia.

Suárez de Castro Fernando. 1980. Conservación de Suelos. CATIE . Costa Rica.

8.3. Costos de herramientas.

Cuadro. 3. Herramientas.

10. Elaboraron:

M.C. Jaime A. Rey Contreras. Departamento de Suelos de la Universidad Autóno-ma Chapingo. jaimerey@hotmail.com. jrlisandro988@gmail.comTeléfono: 595-93-14-108

Tangaxuhan Llanderal Ocampo. tllanderal@colpos.mxTeléfono: 01 55 17 09 66 47

Revisión Técnica:

Dr. Demetrio S. Fernández-Reynoso. Especialidad de Hidrociencias, Colegio de Postgra-duados.

demetrio@colpos.mx