Presas filtrantes de costales rellenos de tierra

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“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 rellenos de tierra
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    02-Feb-2017
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  • SECRETARA DE AGRICULTURA, GANADERA,

    DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIN

    Subsecretara de Desarrollo Rural Direccin General de Apoyos para el Desarrollo Rural

    Presas filtrantes de costales rellenosde tierra

  • 2

    CONAFOR

    1.Definicin y objetivos.

    1.1. Definicin.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 erosin en crcavas, reteniendo suelo, rocas u otros fragmentos.

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

    Disminuir la velocidad del flujo del agua.

    Contener los slidos en suspensin producto del escurri-miento del agua.

    Disminuir la pendiente de la crcava.

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

    Promover el establecimiento de vegetacin natural.

    2.Beneficios y desventajas de la obra.

    2.1. Beneficios.Estabilizar el cauce de las crcavas.

    Disminuir la prdida de nutrientes del suelo.

    Recuperar la productividad del suelo.

    Recobrar el rea til agrcola.

    PRESAS FILTRANTES DE COSTALES RELLENOS DE TIERRA

    Bajo costo econmico.

    Genera empleos a los pobladores de la zona.

    Reduce la prdida de humedad de los terrenos aledaos a la crcava.

    Favorece la infiltracin del agua al subsuelo.

    2.2. Desventajas.Su vida til es muy corta (tres aos como mximo).

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

    No se recomienda establecerlas en pendientes superiores a 35 %.

    No resiste cargas hidrulicas fuertes.

    3.Condiciones donde se establece.En crcavas que se estn iniciando por efecto de la esco-rrentas erosivas.

    En crcavas con pendientes menores del 35%.

    En crcavas con profundidades menores de 1.20 m.

    En crcavas con taludes de consistencia firme.

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

    4. Criterios de diseo.Visita de campo para la localizacin de las reas afectadas por erosin en forma de crcavas.

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

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

    Para conocer la pendiente de la crcava se emplea un cli-smetro o clinmetro (nivel Abney o un nivel montado). Se miden las pendientes (por tramos) desde el inicio de la cr-cava hasta el final de sta. La pendiente final ser la media de las pendientes parciales. Figura 1.

  • 3

    lado del lugar donde se determin 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 seccin hidrulica de la cr-cava, tomando como referencia la altura de la presa de cos-tales. Se recomienda dejar las estacas ya que servirn de gua para hacer la excavacin. Figura 2.

    Estadalero

    Operador

    La ubicacin da la primera presa filtrante se localizar cerca al inicio de la crcava (aproximadamente a 5 m). Se debe de tomar en cuenta que los taludes de la crcava 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 ecuacin:

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

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

    Las presas nunca se deben de ubicar en las curvas o salidas de la crcava. 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 impermeabilizacin con cha-popote.

    5. Procedimiento de construccin.

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

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

    Figura 1.

    Figura 2.

    Figura 3.

    Estacas

    Estacas

    Hilo

    Luego se realiza la excavacin, tomando como referencia los puntos anteriores. La dimensin de la excavacin ser igual al

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

    Una vez realizada la excavacin debe de compactarse el rea 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 fcilmente.

    empotramientoexcavacin yrea de

    Estacas

    15cm

    30cm

  • 4

    La colocacin 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 formacin del cuerpo de la presa se recomien-da colocar estacas (en el rea 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 conformacin del delantal, (colchn hidrulico) para lo cual se colocan tres hileras de costales a lo ancho de la crcava, en una sola cama y en forma trapezoidal, aguas abajo; como se mues-tra en la figura 6.

    Es importante realizar la compactacin 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

    bin 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 campaa con los campesinos de la zona.

    Para recuperar las condiciones naturales del lugar, se de-ber propiciar el desarrollo de vegetacin 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 clculo.En el paraje la Era perteneciente a la Delegacin de Milpa Alta, Distrito Federal, se requiere realizar el control de una crcava, mediante el uso de presas filtrantes de costales rellenos de tierra.

    7.1. Caractersticas generales. Pendiente media de la crcava 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 crcava. 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.

  • 5

    Vshc = Volumen de la seccin hidrulica de la crcava (m3)

    Vstp = Volumen seccin transversal de la presa (m3)

    Excavacin

    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 excavacin Vexc = Vst Vshc ---------------------- Ec. 1 Donde:Vexc = Volumen de excavacin (m3)Vstp = Volumen seccin transversal de la presa (m3)Vshc = Volumen de la seccin hidrulica de la crcava (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 ecuacin 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 excavacin = 0.78 m3

    b) Nmero de costales: Nc

    A este nmero de costales se le debe de agregar el nmero de costales que se requieren para hacer el delantal o col-chn hidrulico y as obtener el nmero total de costales a comprar y tambin el volumen de tierra que se requiere para llenar todos los costales.

    Para la realizacin del delantal de la presente presa se colo-caran en la primera lnea 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 lnea se colocaran 3 costales (1.80m/0.60m) y puestos per-pendicularmente al flujo de la corriente. En la tercera lnea se colocaran tres costales (1.20m/0.40m) en forma paralela al flujo de la corriente. Se requieren 11 costales para la con-formacin del delantal. Nmero 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 excavacin por lo que se deben de adquirir 1.45 m3 de tierra (2.22 m3 - 0.78 m3).Considerando un promedio de compactacin del 50% se requerir comprar 2.17 m3

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

    Vc

    VexcNc =

    3

    3

    06.0

    55.1

    m

    mNc =

    talesNc cos26=

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    Concepto Das

    1 2 3 4 5 6 - Localizacin X

    - Limpieza, trazo y nivelacin X

    - Excavacin para desplante y empotramiento X

    - Compactacin del rea de desplante X

    - Compra de insumos X

    - Enchapopotado de costales X

    - Llenado y cocido de costales X X

    - Colocacin de los costales X X

    - Compactacin 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 volmenes de la obra del ejemplo

    8.1. Costos de personal.Para la realizacin 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 raa Pieza 1 30.00 30.00 - Solvente (Diesel) L 2 7.00 14.00 - Morillos(2.50 m*0.10m de dimetro) con punta de lpiz

    Pieza 4 100.00 400.00

    Total 1 078.00

  • 7

    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 mtrica (30m) Pieza 1 300.00 300.00 - Flexmetro (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 compr no solamente es para la realizacin de una presa, sta servi-r para la construccin de varias presas.

    9. Bibliografa. Agencia para el Desarrollo Internacional. AID. 1963. Glosa-rio de Conservacin de Suelos y Agua. Centro Regional de Ayuda Tcnicas. USA.

    Colegio de Postgraduados .SARH. 1977. Manual de Conser-vacin del Suelo y Agua. Chapingo, Mxico.

    Comisin Nacional Forestal, CONAFOR. 2004. Proteccin, Restauracin y Conservacin de Suelos Forestales. Manual de obras prcticas. Mxico.

    Federacin Nacional de Cafeteros de Colombia. 1975. Ma-nual de Conservacin de Suelos de Ladera. Colombia.

    Surez de Castro Fernando. 1980. Conservacin 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 Autno-ma Chapingo. [email protected] [email protected]: 595-93-14-108

    Tangaxuhan Llanderal Ocampo. [email protected]: 01 55 17 09 66 47

    Revisin Tcnica:

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

    [email protected]