EL REMODELADO DEL TERRENO EN LA … los nuevos paisajes que se crean con las restauraciones mineras....

Capítulo de libro incluido en: García, A. y Travieso, J.R. 2013. Restauración Ecológica en Minería. De la teoría a la práctica. Fundación Ciudad de la Energía, Ponferrada, pp. 31‐46

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EL REMODELADO DEL TERRENO EN LA RESTAURACIÓN ECOLÓGICA DEL ESPACIO AFECTADO POR ACTIVIDADES MINERAS: DEL USO DE CRITERIOS

GEOMORFOLÓGICOS AL MÉTODO GEOFLUV

José F. Martín Duque1, Nicholas Bugosh2

1. Departamento de Geodinámica (UCM) e Instituto de Geociencias IGEO (CSIC,UCM), Facultad de Ciencias Geológicas,

UCM, C/José A. Novais 2, 28040, Madrid, [email protected] 2. GeoFluv, 7003 Avondale Road, Fort Collins, Colorado 80525, United States, [email protected]

RESUMEN La tesis de este artículo es la siguiente: la introducción de criterios geomorfológicos en el proceso de

“remodelado del terreno” constituye una condición esencial para garantizar la estabilidad, desde el corto al largo plazo, de las restauraciones de espacios afectados por actividades mineras. Mediante la réplica de relieves que se identifican como ‘referentes’, adecuados para los espacios que se pretende restaurar, esta aproximación geomorfológica permite obtener, simultáneamente, beneficios económicos, sociales, ecológicos y estéticos. Todo ello en tanto se minimiza el mantenimiento de las superficies restauradas y se maximiza su potencial productivo, su biodiversidad y su integración visual. En definitiva, los enfoques geomorfológicos en las restauraciones mineras promueven la mayor sostenibilidad posible de los terrenos que han tenido una ocupación temporal por parte de la actividad extractiva, favoreciendo y potenciando otros usos y la provisión de nuevos servicios ecosistémicos. En este artículo se parte de un análisis del uso de criterios geomorfológicos, en general, para explicar luego una herramienta particular: el método GeoFluv y el software que lo desarrolla (Natural Regrade). Este método permite el diseño asistido por ordenador de topografías de espacios afectados por minería sobre la base de principios científicos proporcionados por la Geomorfología. Además de explicar la herramienta, se incluyen algunos ejemplos realizados con la misma.

Palabras clave: restauración geomorfológica, restauración ecológica, restauraciones mineras, GeoFluv,

Natural Regrade 1. INTRODUCCIÓN

El proceso de “remodelado del terreno” constituye una fase esencial para garantizar la máxima estabilidad de los nuevos paisajes que se crean con las restauraciones mineras. Estos paisajes se construyen normalmente mediante el relleno parcial de los huecos de explotación con materiales estériles que, en su mayoría, proceden de la propia explotación (residuos mineros propios). Pero no siempre, ya que también pueden utilizarse residuos mineros ajenos al hueco, e incluso residuos de procedencia no minera. Pero esta fase de las restauraciones mineras también puede requerir el remodelado parcial de frentes de explotación (afectado por tanto al sustrato, y no a los estériles o ‘residuos’). En todos esos casos, según recoge la normativa aplicable actualmente en España a las restauraciones mineras (Real Decreto 975/2009 sobre gestión de los residuos de las industrias extractivas y de protección y rehabilitación del espacio afectado por actividades mineras) —pero con normativas equivalentes en otros países— la entidad explotadora deberá asegurar la estabilidad de los residuos utilizados en la restauración, así como prevenir la contaminación del suelo y de las aguas (superficiales y subterráneas).

En este contexto, la introducción de criterios geomorfológicos en el remodelado del terreno (también referido como remodelado topográfico), de espacios afectados por actividades mineras se está mostrando como una aproximación esencial para conseguir esos fines, y para lograr una verdadera restauración ecológica de esos lugares. Todo ello en tanto permite conseguir la máxima estabilidad de los paisajes restaurados, y maximizar sus beneficios económicos, sociales, ecológicos y visuales.

Nicolau (2003a, 2003b) y Martín-Duque et al. (1998, 2010a, 2010b) incluyen información detallada sobre esta ‘poderosa’ idea. La base de este razonamiento es la siguiente: dado que la minería de superficie modifica las formas del terreno, la ciencia geomorfológica otorga criterios racionales para conseguir la mayor estabilidad posible de los paisajes restaurados, otorgando criterios para el diseño de nuevas formas del terreno. Estos criterios son ‘adicionales’, o mucho más completos, que los estrictamente geotécnicos,


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dado que hacen referencia, sobre todo, a la estabilidad ante la erosión hídrica y fluvial, y no sólo ante movimientos en masa.

El desarrollo de este nuevo concepto de restauración minera surge dado que, a pesar del significativo perfeccionamiento que han experimentado las técnicas de restauración minera en las últimas décadas, existen demasiados ejemplos de fracasos de las mismas. Estos fracasos son muy comunes en procesos de restauración que se han centrado en remodelar el terreno desde ópticas exclusivamente centradas en buscar una estabilidad geotécnica, o en aproximaciones demasiado centradas en reducir el impacto visual desde enfoques muy ‘reduccionistas’, tales como “evitar que se vean los huecos y frentes mineros”. Pero también en los que se centran en establecer una cubierta vegetal sobre el escenario objeto de actuación, cueste lo que cueste, y sean cuales sean las condiciones de partida. Y todo ello olvidando abordar adecuadamente la resistencia ante la erosión hídrica y fluvial y la funcionalidad ecológica de las formas del terreno restauradas.

En este contexto, el diseño y la reconstrucción de formas del terreno desde una base experta (otorgada por la Geomorfología y la Hidrología) están mostrando ser decisivos para el manejo casi exclusivo de la escorrentía, o para la restitución de procesos ecológicos clave ―tales como la funcionalidad biológica del suelo―. Ello es así porque las aproximaciones de restauración ecológica de terrenos afectados por minería que se basan en criterios geomorfológicos recuperan la ‘estructura’ de los ecosistemas, que se convierte así en el hardware esencial que permite una restitución adecuada de los procesos ecológicos.

En este contexto, el procedimiento GeoFluv-Natural Regrade es una herramienta que permite diseñar en formatos CAD formas geomorfológicamente ‘estables’. Todo ello a partir de medidas de paisajes geomorfológicamente estables, los cuales se utilizan como referentes, para ser replicados. En este sentido se diferenciaría de muchas soluciones que se desarrollan a partir de generar relaciones basadas en respuestas observadas, normalmente en condiciones no reales, y que luego se extrapolan al mundo real.

2. ¿CUÁL ES EL FUNDAMENTO DEL MÉTODO GEOFLUV? Como acabamos de indicar, el método GeoFluv (patentado en EEUU,

http://www.geofluv.com/home.html) y el software Natural Regrade que lo ejecuta (Carlson Software and Bugosh, 2005), constituyen un desarrollo concreto, o una herramienta, de una aproximación mucho más amplia, que puede referirse como la adopción de ‘criterios geomorfológicos’ para la restauración ecológica de espacios afectados por minería.

Tratando de sintetizar al máximo, tanto la aproximación geomorfológica general como su concreción GeoFluv-Natural Regrade se preguntan: ¿cuáles serían las formas del terreno más estables en el espacio minero que precisa ser restaurado? Y una vez interpretadas esas formas del terreno, se diseñan y se construyen. El método comienza, pues, con la identificación de las formas del terreno que son estables para los materiales y contexto (fisiográfico y climático) objeto de actuación, que sirven como ‘análogos’ para ser reproducidos. A partir de su identificación, es preciso medir y obtener una serie de parámetros morfológicos, climatológicos e hidrológicos, que se incorporan como inputs del software.

Precisando un poco más el procedimiento, que aparece sintetizado en varias publicaciones del ámbito de la minería estadounidense (Bugosh, 2000, 2002, 2004, 2006b, 2007, 2009; Bugosh y Eckels, 2006), éste pasa por identificar el tipo de red de drenaje (densidad y morfología de canales y valles) y el perfil de las laderas de los interfluvios que se formarían durante un periodo largo de tiempo, dados unos determinados materiales, fisiografía y clima. De este modo, las laderas y canales construidos, que replican a los ‘naturales’, son estables. Y lo son porque están en equilibrio con esas condiciones ambientales. En esencia, es como si se ‘comprimiera’ el tiempo que un paisaje necesita para ser estable, ‘construyéndolo’ con dicha estabilidad desde el principio.

Este método es una alternativa a los procedimientos que son dominantes actualmente, a nivel mundial, para el remodelado del terreno de espacios afectados por minería, cuya estabilidad a largo plazo está comprometida en la mayor parte de los casos. De hecho, el método se ha desarrollado precisamente para solucionar un problema demasiado extendido a nivel global: la inestabilidad geomorfológica de restauraciones mineras caracterizadas por formas de terrazas (secuencias de laderas rectilíneas y bermas) y drenajes artificiales (tipo bajantes, rip-rap…). En su lugar, con este método se busca crear paisajes armónicos con las condiciones geomorfológicas existentes, en lugar de ‘luchar’ contra dichas fuerzas. Así, mediante la estabilidad más o menos ‘permanente’ de las superficies restauradas, se minimiza el riesgo de generar pasivos ambientales y externalidades. En este punto conviene dejar muy claro que cuando hablamos


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de estabilidad lo hacemos en términos de ‘equilibrio dinámico’, dado que nunca existe un estatismo en los sistemas geomorfológicos terrestres. En efecto, en la totalidad de la superficie terrestre existe actividad geomorfológica, y en la mayoría de esa superficie siempre existe un cierto flujo de agua y sedimentos, que buscan relaciones de equilibrio, salvo perturbaciones.

También es preciso destacar que toda la argumentación que se hace en este documento se centra en el proceso de diseño y reconstrucción geomorfológica (topografía más disposición del sustrato que lo forma) de las restauraciones mineras. Y sucede que estos aspectos son, probablemente, los menos desarrollados hasta el momento en la restauración ecológica de espacios afectados por minería, y que suelen ser esenciales, dado que se aplican a espacios en los que ha habido una transformación profunda de todos los compartimentos del ecosistema, incluyendo el relieve. Sin embargo, todo el ‘estado del arte’ relativo a otros enfoques de la restauración ecológica (véase el capítulo Restauración Ecológica: otra forma de hacer las cosas, en este mismo libro) son válidos, y se mantienen, para ser desarrollados sobre las formas del terreno diseñadas y construidas sobre la base de principios geomorfológicos (en general) y con GeoFluv-Natural Regrade (en particular).

3. ¿CÓMO FUNCIONA GEOFLUV-NATURAL REGRADE? Como se ha indicado en el epígrafe anterior, el software funciona a partir de una serie de inputs

morfológicos, climatológicos e hidrológicos. Entre los morfológicos, procedentes del referente que se desea replicar, están: la densidad de drenaje, la distancia media entre el inicio de la red de drenaje y las divisorias de las cuencas que drenan, distintos valores de la geometría en planta y en sección de la red de drenaje, o la pendiente de las laderas de los interfluvios. Entre los climatológicos e hidrológicos se usan distintos valores de duración-frecuencia de las precipitaciones locales o el coeficiente de escorrentía; a partir de ellos, el software hace uso de modelos como el método racional, para estimar las secciones de los canales (de bankfull y de la llanura o zona inundable) a lo largo de toda la superficie objeto de restauración. Todos los detalles del funcionamiento del software aparecen descritos en Bugosh (2006b).

4. EJEMPLOS DE RESULTADOS DE DISEÑOS El programa sustituye cálculos largos y tediosos por diseños rápidos y eficientes. Pero sobre todo,

realizados con criterios científicos (hidrológicos y geomorfológicos). Estos diseños se concretan en mapas topográficos e imágenes tridimensionales de los paisajes resultantes de dichos diseños (Figuras 1 a 4).

Figura 1 (izquierda). Mapa topográfico del diseño, mediante GeoFluv-Natural Regrade, de reconstrucción geomorfológica de una

cantera en Somolinos (Guadalajara, España).

Figura 2 (derecha). Vista 3D de un Modelo Digital de Elevaciones (MDE) de la propuesta de reconstrucción geomorfológica de una cantera en Somolinos (Guadalajara, España).


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Figura 3. Modelo 3D de un diseño de restauración geomorfológica mediante GeoFluv-Natural Regrade. Imagen de GeoFluv (Fort

Collins, Colorado, Estados Unidos).

Figura 4. Detalle de un canal meandriforme diseñado con GeoFluv-Natural Regrade. Imagen de GeoFluv (Fort Collins, Colorado, Estados Unidos).


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A su vez, el método y el programa permiten: - Realizar cálculos de volúmenes precisos sobre el movimiento de tierras que resulta ser más

eficiente, identificando ‘regiones’ de excavación y relleno, y opciones más eficientes (distancias mínimas) de compensación entre excavación y relleno.

- Realizar evaluaciones sobre la estabilidad (de canales y laderas) de distintas alternativas de diseño, mediante la comprobación de la capacidad erosiva de los canales (shear stress), o de la vulnerabilidad ante la erosión hídrica de las laderas, mediante la aplicación de modelos empíricos como la RUSLE.

5. MODO DE CONSTRUCCIÓN Y EJEMPLOS DE RESTAURACIONES La forma habitual de dirigir estas restauraciones, una vez diseñadas, es mediante monitores incluidos en

la maquinaria, que muestran al operador, a partir de su posición mediante GPS y en función del diseño que llevan incorporado, las rutinas que debe realizar; si bien también se realizan replanteamientos topográficos convencionales, con estación total o GPS diferencial, que guían los movimientos de tierras (Figura 5).

Figura 5. Trabajos de replanteamiento topográfico para la construcción del relieve diseñado con GeoFluv-Natural Regrade en la

cantera de Somolinos (Guadalajara, España). La figura 6 muestra el resultado de la primera fase de reconstrucción geomorfológica de la cantera de

Somolinos (Guadalajara, España), con una superficie aproximada de una hectárea.


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Figura 6. Imagen superior, sector norte de la cantera de Somolinos antes de su reconstrucción geomorfológica (fotografía aérea oblica de Paisajes Españoles S.A., abril de 2011). Imagen central, vista 3D del diseño de este sector; Imagen inferior, sector norte de la

cantera de Somolinos después de su reconstrucción topográfica, incluido el extendido de un coluvión carbonático que actúa como protosuelo (fotografía aérea oblicua de Paisajes Españoles S.A., julio de 2011).

La página http://www.geofluv.com/solutions.html muestra varios ejemplos más de restauraciones

llevadas a cabo con GeoFluv-Natural Regrade (ver figuras 7 a 11).


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Figura 7. Imagen aérea de la construcción de un proyecto de restauración diseñado con el método GeoFluv. La superficie restaurada (en tonos grises, dentro del círculo rojo) se distingue del terreno no modificado del entorno (en tonos marrones). Este proyecto recibió la distinción de mejor restauración minera de Estados Unidos en 2004. Fotografía de Jim O’Hara, New Mexico

Mining and Minerals Division.

Figura 8. La imagen de la izquierda muestra una restauración ‘tradicional’, después de más de 40 años de ser finalizada, en la que la erosión hídrica continúa actuando y la cubierta vegetal es mínima. El método GeoFluv fue utilizado como una solución a esta problemática, debido a que los procesos erosivos recurrentes en esta ladera bloqueaban una carretera adyacente. La misma zona se

muestra en la imagen de la derecha, justo después de su remodelado con el método GeoFluv. La existencia de una cuenca hidrográfica menor minimiza la erosión, y la variedad de orientaciones de ladera promueve la diversidad de la vegetación. A su vez,

las dimensiones del canal han sido diseñadas para disipar la energía erosiva de la escorrentía concentrada. Imágenes de BRS, Riverton, Wyoming, Estados Unidos.

Figura 9. Los observadores de este ejemplo de restauración siguiendo el método GeoFluv con Natural Regrade se sitúan sobre un antiguo frente de explotación, mirando hacia un valle construido en el proceso de restauración en una escombrera exterior a un hecho minero. A pesar de carecer de cubierta vegetal en su primer año, este lugar resistió los efectos de una precipitación torrencial de más de 100 años de periodo de recurrencia, lo que evitó que se requirieran labores de reparación de los efectos de los procesos erosivos.

Imagen de GeoFluv (Fort Collins, Colorado, Estados Unidos).


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Figura 10. Este ejemplo de restauración de un frente de restauración escarpado, realizado siguiendo el método GeoFluv, muestra cómo dicho frente ha sido transformado en una forma del terreno funcional y estéticamente atractiva. Para ello se abrieron

pequeños valles en las zonas superiores del frente, y el material excavado fue acumulado y remodelado en forma de intefluvios entre dichos valles. El resultado es una alternancia de pequeños valles e interfluvios similares a los que se forman a lo largo del

tiempo, por erosión natural, en el entorno. Imagen de GeoFluv (Fort Collins, Colorado, Estados Unidos).

Figura 11. Ejemplo de restauración siguiendo GeoFluv-Natural Regrade. El antiguo frente de explotación, claramente identificable en la imagen superior, fue remodelado siguiendo un procedimiento similar al descrito en la figura 10. La imagen

superior muestra también cómo el hueco de explotación comienza a ser transformado en un valle fluvial, en el año 2003, mediante la acumulación adecuada de los estériles mineros. La imagen inferior muestra el aspecto que tenía la superficie restaurada en 2008.

Imagen de GeoFluv (Fort Collins, Colorado, Estados Unidos).


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6. VENTAJAS 6.1. Beneficios económicos Según lo descrito hasta ahora, la primera interpretación que un posible usuario de este método podría

hacer es que es probable que sus resultados sean realmente exitosos desde un punto de vista ecológico y visual, y quizás social, pero que será un método de restauración muy caro. Sin embargo, si este método se está imponiendo en países como Estados Unidos, Canadá o Australia es precisamente, y sobre todo, por los beneficios económicos que reporta a quien lo desarrolla. Así:

• Se minimiza el mantenimiento de las superficies restauradas (prácticamente se elimina el mantenimiento y la reposición de drenajes, corrección de formas erosivas…), dado que las nuevas formas son estables desde el principio y a largo plazo.

• Debido a ese ahorro recién explicado, y al ahorro de estructuras artificiales (bajantes de hormigón, drenajes tipo rip-rap…), el coste final de las restauraciones que siguen esta aproximación acaba siendo menor que el de restauraciones de tipo convencional.

• Se favorece la recuperación de las fianzas mineras. En países como Estados Unidos, las administraciones correspondientes no devuelven las fianzas mineras hasta que no se demuestra que hay una garantía clara de haber eliminado los riesgos de afección al medio ambiente tras los cierres mineros. Por ello, muchas empresas han adoptado y promovido este método.

• Con una frecuencia creciente, la diferencia entre adoptar un enfoque como éste, o no, se traduce, ni más ni menos, en una autorización o no de la actividad minera. Es decir, propuestas de explotación que reciben Declaraciones de Impacto Ambiental negativas pueden acabar siendo autorizadas por el hecho de adoptar enfoques de este tipo, que muestran una clara responsabilidad social y ecológica por parte del promotor, y demuestran que la actividad minera es compatible con el mantenimiento de los valores y servicios de los ecosistemas y paisajes transformados. En resumen, el beneficio económico en este caso es tan simple como “tener o no tener actividad económica”.

6.2. Beneficios sociales • Se incrementa la aceptación social de la actividad minera, al mostrar un compromiso inequívoco de

la entidad que promueve la explotación con la sostenibilidad del territorio sobre el que se actúa y se transforma.

• Se maximizan las posibilidades de uso de los terrenos restaurados (natural, forestal, pastizal, agrario, recreativo, e incluso de desarrollos urbanos).

• Se restauran los servicios ecosistémicos y el capital natural de las superficies afectadas, cuyos beneficiarios más inmediatos son los habitantes del entorno, a la vez que contribuyen a revertir la degradación ‘global’ por una creciente transformación del territorio.

6.3. Beneficios ecológicos y paisajísticos • Se minimizan los riesgos de afección al medio ambiente, al estabilizar los huecos y estériles mineros

mediante el diseño de canales y laderas que se encuentran en un equilibrio dinámico con las condiciones del entorno.

• Dado que los canales construidos transportan agua y sedimentos en una proporción equilibrada, tal y como lo harían sus equivalentes naturales, las superficies restauradas se pueden conectar directamente con la red fluvial del entorno. Todo ello constituye un avance de integración ambiental sustancial con respecto a esquemas normativos rígidos, que no permiten conectar hidrológicamente las superficies mineras a su entorno. De hecho, a veces se requieren balsas que necesitan de un mantenimiento indefinido, lo que supone un pasivo ambiental enorme para la actividad minera.

• Las restauraciones se realizan, casi exclusivamente, con estériles mineros, ahorrando materiales externos y artificiales (hormigón, escolleras, diques…).

• Se obtiene una gran diversidad topográfica (se multiplica el rango de distintas pendientes y orientaciones de ladera), lo que maximiza la biodiversidad del entorno (figura 12), mejorando incluso, en muchos casos, las oportunidades de las plantas y la vida silvestre con respecto a las condiciones de partida.


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• La diversidad de formas del terreno amplifica las posibilidades de infiltración de agua, que estará disponible para las plantas (Figura 12). Todo ello a diferencia de la mayoría de los diseños convencionales, en los cuales la filosofía es evacuar el agua hacia fuera de las zonas restauradas, que por tanto no estará disponible para las plantas.

• Se consiguen paisajes visualmente coherentes y muy atractivos (ver figuras 6 a 12), que consiguen la mayor integración visual posible, en tanto se basan en, o replican, la fisiografía del entorno.

Figura 12. El espacio ocupado por toda la escena, salvo la sierra del fondo, está restaurado siguiendo el método GeoFluv-Natural Regrade. Obsérvese cómo la franja intermedia muestra zonas más oscuras y más claras. Las más oscuras corresponden a zonas en las que la configuración del terreno permite una mayor duración de la humedad edáfica, lo que pone de manifiesto que la heterogeneidad topográfica se convierte, directamente, en mayor biodiversidad (distintas especies colonizarán distintos nichos, de forma espontánea).

Imagen de David L. Clark, New Mexico Energy, Minerals, and Natural Resources Department. En definitiva, se produce la máxima integración ambiental (económica + social + ecológica y paisajística), y por tanto la sostenibilidad, de la actividad minera en su entorno.

7. A MODO DE SÍNTESIS: HACIA UNA MINERÍA SOSTENIBLE En el momento actual, y a diferencia del pasado, la restauración de huecos y estériles mineros tiende a

no considerarse un gasto innecesario. Al contrario, el desarrollo normativo y una creciente sensibilidad ambiental ‘global’ lo han convertido en una parte esencial del proceso minero. Desde esta realidad, la adopción de las mejores prácticas de restauración de espacios afectados por minería, mediante un manejo experto del movimiento de tierras basado en criterios científicos geomorfológicos e hidrológicos, puede ser muy rentable económicamente, de igual modo que lo es el desarrollo de la mejor planificación posible de las labores de explotación.

Sobre este razonamiento, las mejores restauraciones posibles en minería son mucho más que “apilar estériles”, construyendo escombreras siempre con formas piramidales o en terrazas, para, a partir de ahí, centrar todos los esfuerzos en estabilizar el suelo y en promover el desarrollo de la revegetación. Al contrario, las exigencias ambientales actuales y futuras de la población demandan los mayores estándares en la calidad de las restauraciones. Así las cosas, las expectativas actuales ya van dirigidas a la sostenibilidad de las zonas mineras restauradas, entendido este concepto como la necesidad de “mantener la funcionalidad ambiental de los espacios restaurados para el beneficio de futuros usuarios del territorio”. Y todo ello haciendo viable el mantenimiento de la actividad económica minera. En este contexto, la introducción de los criterios geomorfológicos aquí explicados constituye una herramienta muy útil.

Agradecimientos: La evaluación de las ventajas del uso de criterios geomorfológicos en las restauraciones mineras, en general, y del método GeoFluv-Natural Regrade, en particular, se está realizando en el marco de un proyecto de investigación del Plan Nacional (CGL2010-21754-C02-01), de un contrato de investigación con la empresa CAOBAR S.A (222/2011 de la UCM) y del proyecto REMEDINAL-2 (S2009/AMB-1783 de la Comunidad de Madrid). Los diseños del relieve de las figuras 1, 2 y 6 han sido realizados por Ignacio Zapico Alonso.

8. REFERENCIAS

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