POSTER DIQUE MIXTO BIOMASA RESIDUAL
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DIQUE MIXTO DE BIOMASA RESIDUAL: UN NUEVO ELEMENTO PARA CONTROLAR LA EROSIÓN Guillermo Tardío Cerrillo y Carlos Caballero Serrano Ingenieros de Montes de PROFOYMA, Estudios y Proyectos, S.L. Resumen Los diques mixtos de biomasa residual se idearon durante las actuaciones para controlar la erosión en la Corona Forestal del Teide a principios del año 2008, tras el gran incendio que asoló más de 18.000 hectáreas. El esquema simplificado de este dique mixto consiste en una estructura formada por estacas verticales y largueros horizontales, que crean un espacio tridimensional que se rellena con una matriz de restos vegetales más finos. A ambos lados del mismo se colocan taludes de piedra con la función de conseguir un perfil hidrodinámico. En el cálculo de este dique se tuvieron en cuenta los fundamentos de las estructuras de madera y se precisa que para reforzar su rigidez se arriostra con una soga biodegradable que se ancla al terreno circundante. La matriz formada con los restos de desbroces (ramas y ramillas), crea un sustrato inmejorable para que, con el inevitable soterramiento de las barreras debido a la sedimentación, aparezcan nuevos brotes de la vegetación de la zona (islas verdes o bio-islas). La naturaleza porosa y permeable del dique le permite evacuar de manera controlada, a través de su cuerpo, el caudal de escorrentía que le llega. Estos diques mixtos, cuyo objetivo es la corrección de laderas, son compatibles con otros tipos de diques (gaviones, mampostería hidráulica, etc.) que se realizan en los cauces. Son estructuras da carácter temporal debido a su núcleo de biomasa forestal y a sus paramentos de piedras sueltas. A causa de la inevitable mineralización de los materiales que conforman su núcleo, sus paramentos de mampostería actuarán como reserva de piedras tipo escollera, que se adaptarán a los cambios de morfología de la cárcava o barranco incipiente. Tras la última visita de seguimiento a las obras el pasado mes de enero de 2009, se ha comprobado su buen funcionamiento, tanto en la sedimentación conseguida como en la recolonización vegetal del terreno erosionado. Imagen 1. Dique mixto de biomasa residual totalmente construido Imagen 2. Detalle del anclaje al terreno Imagen 3. Planos del dique mixto en fase de proyecto Metodología de cálculo Gráfico 1. Leyes de empujes de los elementos verticales y horizontales del dique mixto Para el dimensionado de la sección circular se estimó el valor de los esfuerzos máximos a soportar por la sección mediante la ecuación: σmax = Mmax/W Donde: σmax , es la tensión máxima de flexión. Mmax , el momento máximo de flexión. W, el módulo resistente de la sección. Para determinar el valor del momento máximo, se supuso que los largueros horizontales se comportan como vigas biapoyadas. La ley de empujes ejercida sobre los mismos, para una determinada cota, es uniforme y tiene al valor: 0,1h2 + 1,2h2/2, que corresponde con el de empuje del talud de piedras e hidrostático respectivamente. Dichos valores se afectan por los coeficientes respectivos de las acciones, en función de su naturaleza permanente o variable. Según lo anterior, Mmax= (ql2)/8 en el caso de los largueros horizontales; donde q es el valor del empuje ejercido sobre el elemento horizontal y l el vano que salva el elemento horizontal entre los elementos verticales 2,0 7,0 1,5 6,3 1,0 5,8 Altura del dique mixto (m) Diámetro mínimo estaca vertical (cm) 2,0 0,5 8,6 1,5 0,5 7,8 1,0 0,5 7,2 Altura de la fajina armada (m) Separación entre estacas verticales (m) Diámetro mínimo larguero horizontal (cm) Tabla 1. Diámetros mínimos de los elementos verticales y horizontales tras el cálculo estructural. Discusión La utilización de biomasa residual como material para la construcción de hidrotecnias para combatir la erosión y demás procesos de desertificación, es una estrategia muy recomendable en el medio forestal ya que, en muchas ocasiones, los restos generados durante los tratamientos silvícolas no tienen ninguna utilidad y representan únicamente un coste de transporte. La magnitud de los diámetros mínimos necesarios para la construcción de este tipo de dique mixto resulta ser muy poco limitante ya que, tanto diámetros como alturas mínimos, se pueden obtener incluso entre los residuos de las labores de desbroce de matorral. Esto hace de esta técnica una opción fácilmente aplicable en un gran número de actuaciones selvícolas en entornos con problemas de pérdida de suelo. Por último, la naturaleza porosa-permeable de este tipo de diques permite la evacuación controlada del caudal de escorrentía junto con la creación de una balsa de agua a pie de dique que protege al mismo frente la escorrentía lateral. Sobre este punto convendría plantear una investigación al efecto. Conclusiones La utilización de biomasa residual como material para la construcción de hidrotecnias para combatir la erosión y demás procesos de La rápida puesta en obra de los diques mixtos de biomasa residual ha permitido observar unos resultados preliminares positivos. Las principales ventajas de este sistema son las siguientes: Es una solución económica. Además, los diámetros mínimos de los elementos que conforman el núcleo de dique son fácilmente generados en casi todas las labores selvícolas. Los materiales empleados en su construcción pueden variar en función de lo disponible en el entorno circundante. En consecuencia, la tipología de materiales incluida en el presente artículo no supone una limitación a la hora de trasladar esta actuación a otras zonas. Por ejemplo, en zonas carentes de piedras los paramentos del dique se pueden construir con los mismos restos vegetales que conforman su núcleo reforzando con tirantes de soga biodegradable. Al utilizarse un material biodegradable de fácil integración en el ciclo de nutrientes, a la vez que se consigue una pendiente de equilibrio mediante la serie de diques mixtos, se generan islas verdes que consolidan mejor la solera de la cárcava o barranco incipiente. Otra ventaja que apoya el uso del dique mixto es que, durante su funcionamiento, se produce un proceso de filtrado al ser su estructura porosa y permeable. Se trata, por tanto, de un método de bio-ingeniería que ofrece un soporte adicional a medio plazo a las raíces y es de fácil integración en el paisaje circundante. Teniendo las especificaciones de las obras, su dimensionado es de fácil aplicación; siendo solamente necesario el análisis de la microcuenca de vertido para la obtención de los parámetros hidrológicos en el lugar donde se van a emplazar estas estructuras. Fotografías de los efectos de los diques mixtos de biomasa residual tras los primeros caudales de avenida. Se puede observar la formación de cuñas de aterramiento y la colonización por parte de la vegetación tanto de las zona entre diques como del propio núcleo del dique. Imagen 4. Serie de diques mixtos de biomasa residual vistos desde aguas abajo. H LÍNEAS DE CORRIENTE LÍNEAS EQUIPOTENCIALES Imagen 5. Redes de flujo en el interior del dique mixto. Su naturaleza porosa- permeable le permite evacuar de manera controlada el caudal de avenida. También forma una lámina de agua a su pie que le protege frente a escorrentías procedentes de ladera.
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DIQUE MIXTO DE BIOMASA RESIDUAL: UN NUEVO ELEMENTO PARA CONTROLAR LA EROSIÓN
Guillermo Tardío Cerrillo y Carlos Caballero Serrano
Ingenieros de Montes de PROFOYMA, Estudios y Proyectos, S.L.
ResumenLos diques mixtos de biomasa residual se idearon durante las actuaciones para controlar la erosión en la Corona Forestal del Teide a principios del año 2008, tras el gran incendio que asoló más de 18.000 hectáreas.El esquema simplificado de este dique mixto consiste en una estructura formada por estacas verticales y largueros horizontales, que crean un espacio tridimensional que se rellena con una matriz de restos vegetales más finos. A ambos lados del mismo se colocan taludes de piedra con la función de conseguir un perfil hidrodinámico. En el cálculo de este dique se tuvieron en cuenta los fundamentos de las estructuras de madera y se precisa que para reforzar su rigidez se arriostra con una soga biodegradable que se ancla al terreno circundante.La matriz formada con los restos de desbroces (ramas y ramillas), crea un sustrato inmejorable para que, con el inevitable soterramiento de las barreras debido a la sedimentación, aparezcan nuevos brotes de la vegetación de la zona (islas verdes o bio-islas). La naturaleza porosa y permeable del dique le permite evacuar de manera controlada, a través de su cuerpo, el caudal de escorrentía que le llega.Estos diques mixtos, cuyo objetivo es la corrección de laderas, son compatibles con otros tipos de diques (gaviones, mampostería hidráulica, etc.) que se realizan en los cauces.Son estructuras da carácter temporal debido a su núcleo de biomasa forestal y a sus paramentos de piedras sueltas. A causa de la inevitable mineralización de los materiales que conforman su núcleo, sus paramentos de mampostería actuarán como reserva de piedras tipo escollera, que se adaptarán a los cambios de morfología de la cárcava o barranco incipiente.Tras la última visita de seguimiento a las obras el pasado mes de enero de 2009, se ha comprobado su buen funcionamiento, tanto en la sedimentación conseguida como en la recolonización vegetal del terreno erosionado.
Imagen 1. Dique mixto de biomasa residual totalmente construido
Imagen 2. Detalle del anclaje al terreno
Imagen 3. Planos del dique mixto en fase de proyecto
Metodología de cálculo
Gráfico 1. Leyes de empujes de los elementos vertic ales y horizontales del dique mixto
Para el dimensionado de la sección circular se estimóel valor de los esfuerzos máximos a soportar por la sección mediante la ecuación:σmax = Mmax/W
Donde:σmax , es la tensión máxima de flexión.
Mmax , el momento máximo de flexión.W, el módulo resistente de la sección.Para determinar el valor del momento máximo, se supuso que los largueros horizontales se comportan como vigas biapoyadas. La ley de empujes ejercida sobre los mismos, para una determinada cota, es uniforme y tiene al valor: 0,1h2 + 1,2h2/2, que corresponde con el de empuje del talud de piedras e hidrostático respectivamente. Dichos valores se afectan por los coeficientes respectivos de las acciones, en función de su naturaleza permanente o variable. Según lo anterior, Mmax= (ql2)/8 en el caso de los largueros horizontales; donde q es el valor del empuje ejercido sobre el elemento horizontal y l el vano que salva el elemento horizontal entre los elementos verticales
2,07,0
1,56,3
1,05,8
Altura del dique mixto (m)Diámetro mínimo estaca vertical (cm)
2,00,58,6
1,50,57,8
1,00,57,2
Altura de la fajina armada (m)
Separación entre estacas verticales (m)
Diámetro mínimo larguero horizontal (cm)
Tabla 1. Diámetros mínimos de los elementos vertica les y horizontales tras el cálculo estructural.
DiscusiónLa utilización de biomasa residual como material para la construcción de hidrotecnias para combatir la erosión y demás procesos de desertificación, es una estrategia muy recomendable en el medio forestal ya que, en muchas ocasiones, los restos generados durante los tratamientos silvícolas no tienen ninguna utilidad y representan únicamente un coste de transporte.La magnitud de los diámetros mínimos necesarios para la construcción de este tipo de dique mixto resulta ser muy poco limitante ya que, tanto diámetros como alturas mínimos, se pueden obtener incluso entre los residuos de las labores de desbroce de matorral. Esto hace de esta técnica una opción fácilmente aplicable en un gran número de actuaciones selvícolas en entornos con problemas de pérdida de suelo.Por último, la naturaleza porosa-permeable de este tipo de diques permite la evacuación controlada del caudal de escorrentía junto con la creación de una balsa de agua a pie de dique que protege al mismo frente la escorrentía lateral. Sobre este punto convendría plantear una investigación al efecto.
ConclusionesLa utilización de biomasa residual como material para la construcción de hidrotecnias para combatir la erosión y demás procesos de La
rápida puesta en obra de los diques mixtos de biomasa residual ha permitido observar unos resultados preliminares positivos. Las principales ventajas de este sistema son las siguientes:
Es una solución económica. Además, los diámetros mínimos de los elementos que conforman el núcleo de dique son fácilmente generados en casi todas las labores selvícolas.
Los materiales empleados en su construcción pueden variar en función de lo disponible en el entorno circundante. En consecuencia, la tipología de materiales incluida en el presente artículo no supone una limitación a la hora de trasladar esta actuación a otras zonas. Por ejemplo, en zonas carentes de piedras los paramentos del dique se pueden construir con los mismos restos vegetales que conforman su núcleo reforzando con tirantes de soga biodegradable.
Al utilizarse un material biodegradable de fácil integración en el ciclo de nutrientes, a la vez que se consigue una pendiente de equilibrio mediante la serie de diques mixtos, se generan islas verdes que consolidan mejor la solera de la cárcava o barranco incipiente. Otra ventaja que apoya el uso del dique mixto es que, durante su funcionamiento, se produce un proceso de filtrado al ser su estructura porosa y permeable. Se trata, por tanto, de un método de bio-ingeniería que ofrece un soporte adicional a medio plazo a las raíces y es de fácil integración en el paisaje circundante.
Teniendo las especificaciones de las obras, su dimensionado es de fácil aplicación; siendo solamente necesario el análisis de la microcuenca de vertido para la obtención de los parámetros hidrológicos en el lugar donde se van a emplazar estas estructuras.
Fotografías de los efectos de los diques mixtos de biomasa residual tras los primeros caudales de aven ida. Se puede observar la formación de cuñas de aterramiento y la colonización por part e de la vegetación tanto de las zona entre diques c omo del propio núcleo del dique.
Imagen 4. Serie de diques mixtos de biomasa residual vistos desde aguas abajo.
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LÍNEAS DE CORRIENTE
LÍNEAS
EQUIPOTENCIALES
Imagen 5. Redes de flujo en el interior del dique mixto. Su naturaleza porosa-permeable le permite evacuar de manera controlada el caudal de avenida. También forma una lámina de agua a su pie que le protege frente a escorrentías procedentes de ladera.
