Control de erosión costera y fluvial mediante el empleo de … · Pilarczyk K. W., 2000....
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Tema D: Estructuras Hidráulicas Control de erosión costera y fluvial mediante el empleo de tubos de geosintético Elena Gómez Angulo Departamento Técnico de Huesker S.A. [email protected] Natalia Arizcuren Departamento Técnico de Huesker S.A. [email protected] Iñaki Amigot Departamento Técnico de Huesker S.A. [email protected] 1 Introducción Gran parte de nuestras costas y cauces están sometidos a procesos erosivos continuos que pueden llevar a su degradación e incluso a su desaparición. Las soluciones más empleadas para luchar contra la erosión en estos casos son la construcción de diques de contención, rompeolas o espigones. Todas estas estructuras pueden construirse empleando geosintéticos que abaratan y disminuyen los tiempos de instalación. El presente artículo tiene por objeto explicar las aplicaciones, el diseño, instalación y ventajas del empleo de tubos de geosintético en la protección de costas y medios fluviales. Figura 1 Obra de protección de costas mediante geosintéticos
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Tema D: Estructuras Hidráulicas
Control de erosión costera y fluvial mediante el empleo de
tubos de geosintético
Elena Gómez Angulo
Departamento Técnico de Huesker S.A.
Natalia Arizcuren
Departamento Técnico de Huesker S.A.
Iñaki Amigot
Departamento Técnico de Huesker S.A.
1 Introducción Gran parte de nuestras costas y cauces están sometidos a procesos erosivos continuos que pueden llevar a su
degradación e incluso a su desaparición.
Las soluciones más empleadas para luchar contra la erosión en estos casos son la construcción de diques de
contención, rompeolas o espigones. Todas estas estructuras pueden construirse empleando geosintéticos que
abaratan y disminuyen los tiempos de instalación.
El presente artículo tiene por objeto explicar las aplicaciones, el diseño, instalación y ventajas del empleo de
tubos de geosintético en la protección de costas y medios fluviales.
Figura 1 Obra de protección de costas mediante geosintéticos
Tema D: Estructuras Hidráulicas
2 Antecedentes El empleo de geosintéticos para esta aplicación se remonta a los años 60, a pesar de que el mayor auge de estos
sistemas tuvo lugar en los años 80.
Normalmente se empleaban geosintéticos de alta resistencia que confinaban rellenos de arena o de mortero.
Podemos diferenciar entre el empleo de:
- sacos de geosintético, generalmente rellenos con material granular o mortero
- matrices rellenas de arena formadas por dos geotextiles unidos entre sí formando una larga sección con
apariencia de largos tubos o taludes formados por capas de geosintéticos que envuelven y estabilizan
capas de arena
- contenedores de geosintético, también generalmente rellenos por material granular, y con volumen de
relleno entre 100 y 700 m3. Se rellenan en barcazas y, a continuación, se dejan caer al fondo, para que
se depositen en el emplazamiento previsto
- tubos de geosintético, tubos permeables rellenos de material generalmente granular, con dimensiones de
1-10 m de diámetro y hasta 200 m de longitud. Se rellenan una vez emplazados y las materias primas
más empleadas en su fabricación son el poliéster y el polipropileno.
Figura 2 Duna reforzada con sacos de geosintético en Wangerooge, Alemania
Figura 3 Terraplén envuelto con geosintéticos en Playa Vero, Florida
A comienzos de los años 60 se utilizaban los llamados “Longard Tubes”, tubos de geotextil tejido de
polipropileno con una capa impermeable en su superficie. Se rellenaban una vez emplazados, mediante el
bombeo de una mezcla de material granular con agua, a través de un orificio en la zona central del tubo. Los
sólidos quedaban depositados en su interior y el agua era evacuada por unos orificios laterales. Se empleaban
más comúnmente para crear diques o rompeolas y alcanzaban diámetros máximos de 2 m.
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El mayor problema de estas estructuras era la estabilidad por vuelco por lo que su uso fue limitado. Esto se debía
a la presencia de esa cubierta impermeable, que evitaba la salida del agua que quedaba en el interior del tubo,
una vez lleno. La morfología final del tubo era bastante circular, lo que le hacía peligrar su estabilidad.
Ya en los años 80, se desarrollaron tubos usando geotextil tejido de mayor resistencia y sin capa impermeable lo
que mejoraba su estabilidad.
Figura 4 Tubo de geosintético durante su instalación. Port Levandou, Francia (2002)
3 Tubos de geosintético Los tubos de geosintético son tubos permeables rellenos de material granular y en los que un correcto diseño y
elección de los materiales a emplear son primordiales.
3.1 Aplicaciones
Los tubos de geosintético pueden emplearse en protección de costas o medios fluviales. A continuación
enumeramos sus funciones en ambos casos.
Funciones de los tubos de geosintético en el medio fluvial:
• Evitar la erosión de las orillas.
• Favorecer la colonización y el crecimiento de la flora en las orillas. En este caso los tubos se instalan a
una distancia de la ribera y son estructuras temporales. El objeto es que la vegetación será capaz de
absorber la energía de la corriente, reduciendo la erosión en la orilla, una vez retirado el tubo.
• Reducir la velocidad de la corriente cuando son colocados transversales al cauce.
• Rellenar cavidades existentes en los lechos de los ríos. Evitan el aumento de la erosión en esas zonas.
Funciones de los tubos de geosintético en costas:
• Ejecución de diques de contención. Los tubos quedan colocados a una distancia suficiente de la orilla,
paralelos a la misma. Reducen la energía de las olas y con ello la erosión producida en la costa.
• Ejecución de rompeolas con tubos paralelos a la costa.
• Ejecución de espigones. Los tubos se colocan perpendicularmente a la línea de costa. Actúan reduciendo
la energía de las olas y favoreciendo la sedimentación de material granular en la playa.
• Ejecución de núcleos de las estructuras anteriores. Sobre los tubos se colocan otro tipo de materiales,
como piedras o escolleras. Con esta solución se consigue disminuir la cantidad de material de préstamo.
• Ejecución de núcleos de dunas costeras. Los tubos actúan de refuerzo de la duna.
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Estas soluciones pueden ser a su vez tanto temporales como permanentes. Un ejemplo de una obra realizada
como solución permanente es la ejecución de un espigón con tubos de geosintético perpendiculares a la costa. De
este modo se reduce la energía de las olas y la playa queda protegida frente la erosión y va regenerándose sin
necesidad de un aporte de arena artificial.
Figura 5 Fotografías de una obra en Agrigento, Italia, antes y después de la instalación de tubos de geosintético
Un ejemplo de aplicación temporal sería la ejecución de un dique transversal en un río, para permitir el acceso de
maquinaría pesada a la zona donde debe ejecutarse la cimentación de un puente. Una vez terminada la obra la
estructura es destruida.
Figura 6 Ejemplo de dique construido con tubos de geosintético en un río en Riga, Letonia
3.2 Principios de diseño
Para cada caso en particular se realiza un diseño de las dimensiones del tubo (diámetro y longitud del mismo),
del número de tubos a emplear y de la resistencia del material geosintético que conforma el tubo.
El diseño de los tubos de geosintético tiene que contemplar una serie de aspectos externos como la estabilidad a
deslizamiento, a vuelco, el descalce de la cimentación, la capacidad portante, la estabilidad global, y sus
asientos.
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Figura 7 Modos de fallo externos a tener en cuenta en el diseño
Y otra serie de aspectos internos, la rotura de la piel del geosintético, la pérdida del relleno a través de la piel del
geotextil y la deformación del material de relleno.
Figura 8 Modos de fallo internos a tener en cuenta en el diseño
En el geosintético se generan tres tensiones, tensión radial, tensión longitudinal y tensión generada entre la boca
de llenado y el tubo (consecuencia de la presión de llenado). Como es lógico, la resistencia del material a
emplear es determinada por el valor más alto de estas tres tensiones.
El procedimiento de diseño según Liu, Goh y Silvestre (Silvestre, 1990) relaciona los parámetros del
geosintético con las tensiones generadas en él.
3.3 Instalación
El primer paso consiste en coser el tubo en sentido longitudinal a un paño de geotextil que protegerá el tubo en
su base y regularizará la superficie de apoyo. A este mismo paño y del mismo modo, se cosen dos tubos de
pequeño diámetro en los extremos que servirán de anclaje.
Figura 9 Detalle de la instalación del tubo de geosintético
Geotextil
Tubos de anclaje
Tubo de geosintético
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En una siguiente fase, se rellenan los tubos de pequeño diámetro para dejar el sistema perfectamente anclado a la
superficie de apoyo. A continuación se rellena el tubo principal que va a conformar la estructura.
El tubo de geosintético, a lo largo de su longitud, presenta una serie de bocas o tubos para la entrada del material
de relleno y la salida del agua.
Figura 10 Boca de llenado del tubo de geosintético
Los tubos de geosintético se rellenan por bombeo, habitualmente con una draga, generalmente utilizando
material granular de la zona. La draga comienza a bombear dentro del tubo una mezcla de arena con agua, con
mucha mayor proporción de agua que de arena, por una de las bocas de entrada. Las demás bocas del tubo se
mantienen abiertas. A través de ellas sale el agua sobrante. El material granular va decantando en el interior del
tubo de geosintético y comienza a consolidar. Cuando la draga termina el llenado en una boca, ésta se cierra, y se
comienza el bombeo por la siguiente.
Una vez relleno el tubo, se atan con una cuerda todas las bocas de entrada/salida de agua.
La consolidación del material introducido continúa una vez cerradas las bocas, saliendo el agua residual a través
del geotextil, hasta alcanzar su morfología final.
Los tubos deben protegerse frente al vandalismo, a los rayos UVA (en el caso de que el geosintético no esté
protegido), a los desgarros y al punzonamiento, sobre todo cuando hablamos de estructuras permanentes y con
velocidades de agua superiores a los 1,5 m/s.
Figura 11 Llenado del tubo de geosintético
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3.4 Ventajas
Son muchas las ventajas de esta solución. Entre ellas se pueden destacar las siguientes:
• El tubo de geosintético evita la migración del material de relleno haciendo posible el empleo de
materiales que en otras condiciones no sería posible emplear. Esto hace que la solución sea más
económica y respetuosa con el medio ambiente.
• El equipo necesario para la instalación es muy sencillo, sólo se necesita un equipo que bombee la
mezcla de agua y material granular dentro del tubo.
• Se utiliza agua como medio de transporte del relleno y por tanto al trabajar en un medio acuático la
instalación es más rápida.
• Si se deja el tubo de geosintético sin proteger, se produce una colonización de flora y fauna autóctonos
en el mismo, en tan sólo unos meses.
Figura 12 Tubo de geosintético colonizado por fauna autóctona. Agrigento, Italia (2008)
4 Conclusiones El empleo de tubos de geosintéticos en la protección de costas y cauces es una solución generalmente más rápida
en ejecución y más económica que otras clásicas (diques o espigones tradicionales).
Una larga y dilatada experiencia de esta aplicación en todo el mundo, avala el sistema y su gran competitividad
frente a otras soluciones.
Es importante recalcar que cada obra debe ir precedida de un correcto diseño y una exquisita instalación para
asegurar el éxito a largo plazo de la misma.
5 Bibliografía Pilarczyk K. W., 2000. Geosynthetics and Geosystems in Hidraulic and Coastal Engineering
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