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7/16/2019 DEFENSAS COSTERAS
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DEFENSAS COSTERAS
En algunos ámbitos los términos defensa del mar y protección costera son empleados para
referirse, respectivamente, a la defensa contra las inundaciones y la erosión. El término
defensa costera es más tradicional, pero gestión costera se ha convertido en más popular y
como campo se ha expandido para incluir las técnicas que permiten que la erosión se cobre
tierras.
== Antecedentes históricos == fernanda me amooo
La ingeniería de costas, en lo relacionado con los
puertos, comienza con el desarrollo de las
civilizaciones ancestrales a la par que el tráfico
marítimo, quizás alrededor del 3500 a. C. Las
dársenas, los rompeolas y otras obras portuariasfueron construidos manualmente y a menudo a gran
escala.
Algunas de las obras portuarias son todavía visibles
en unos pocos puertos que todavía hoy existen, mientras que otros han sido recientemente
explorados por la arqueología subacuática. Muchas de las obras portuarias ancestrales han
desaparecido tras la caída del Imperio romano.
Muchos de los esfuerzos costeros ancestrales estaban dirigidos a las estructuras portuarias,
con la excepción de algunos pocos lugares donde la vida dependía de las proteccionescosteras. Venecia y su laguna es uno de esos casos. Las protecciones de las costas de Italia,
Inglaterra y Holanda pueden ser rastreadas hasta al menos el siglo VI. En la antigüedad se
comprendieron fenómenos como las corrientes del Mediterráneo y los patrónes eólicos, así
como la conexión causa-efecto entre los vientos y las olas.
Roma introdujo muchas innovaciones revolucionarias en el diseño de puertos. Aprendieron a
construir muros subacuáticos y se las arreglaron para construir sólidos rompeolas para
proteger puertos completamente expuestos. En algunos casos puede que se empleara la
reflexión de las olas para prevenir la colmatación. También emplearon rompeolas superficiales
bajos para provocar la rotura de las olas antes de que alcanzaran los rompeolas principales.
Fueron los primeros en dragar en Holanda para mantener el puerto en Velsen. Los problemas
de colmatación de este puerto fueron resueltos cuando los muelles sólidos anteriores fueron
reemplazados con nuevos espigones apilados de una forma abierta. Los Romanos introdujeron
también en el mundo el concepto de las vacaciones en la costa.
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Retos actuales en la Gestión Costera
La zona costera es un área dinámica de cambios naturales y de uso humano creciente. Aunque
ocupa menos del 15% de la superficie emergida de la Tierra, acoge a más del 50% de la
población mundial (se estima que más de 3,1 mil millones de personas viven a menos de 200
kilómetros del mar). Dado que se espera que las tres cuartas partes de la población mundial
residirán en la zona costera para 2025, las actividades humanas originadas en esta pequeña
porción de territorio impondrán una presión desorbitada sobre el sistema global. Las zonas
costeras contienen riqueza en recursos para producir bienes y servicios además de albergar a
la mayor parte de las actividades comerciales e industriales. En la Unión Europea, casi la mitad
de la población actual vive a menos de 50 kilómetros del mar y los recursos de las zonas
costeras producen gran parte de sus riquezas económicas. Tanto la pesca, como el transporte
marítimo y el turismo compiten por el espacio vital a lo largo de los 89.000 kilómetros
estimados de línea de costa, y las zonas costeras contienen algunos de los más valiosos y
frágiles hábitats naturales de Europa. Las protecciones costeras consistieron hasta los 50's enla interposición de estructuras estáticas entre el mar y la tierra para prevenir la erosión y/o las
inundaciones, teniendo una gran tradición. Para este periodo se han desarrollado nuevas
técnicas o políticas amigables para preservar el medio ambiente cuando esto es posible.
Siguen siendo de importancia cuando se trata de zonas bajas que requieren protección. Por
ejemplo: Venecia, Nueva Orleans, Holanda o el Mar Caspio.
La protección contra los ascensos del nivel del mar en el siglo XXI cobrará especial importancia,
a medida que el ascenso del nivel del mar se está acelerando en la actualidad. Esto
representará un reto para la gestión costera, dado que los diques y rompeolas son por lo
general costosos de construir, por lo que los costes de la construcción de protecciones paraplantar cara al ascenso del nivel del mar pueden ser enormes.
Los cambios en el nivel del mar provocan respuestas adaptativas directas de las playas y de los
sistemas costeros, como podemos ver en la sucesión de un descenso del nivel del mar. Cuando
el nivel del mar asciende, los sedimentos costeros son parcialmente desplazados hacia arriba
por las olas y por la energía de las mareas, de manera que el proceso de ascenso del nivel del
mar tiene una componente de transporte de sedimentos hacia tierra. Esto desemboca en un
modelo dinámico de los efectos del ascenso con desplazamientos continuos de los sedimentos
que no es compatible con los modelos estáticos donde los cambios de la línea de costa están
basados solamente en los datos topográficos.
Enfoques planificadores
Existen cinco estrategias genéricas para la defensa costera:
No hacer nada, no proteger, preparar un eventual abandono del lugar
Gestionar el retroceso o la realineación, lo cual representa que los planes de retroceso
adopten soluciones ingenieriles que reconozcan los procesos naturales de ajuste, e
identifiquen una nueva línea de defensa donde construir nuevas defensas
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Mantener la línea actual, proteger la línea de costa, con lo que se construyen diques
alrededor de la línea de costa.
Avanzar hacia el mar, mediante la construcción de nuevas defensas mar adentro de las
originales
Intervenir limitadamente, adaptarse, haciendo ajustes para ser capaz de arreglárselas
con las inundaciones, que alcancen las tierras costeras y los edificios verticalmente
La decisión de qúé estrategia adoptar corresponde a cada lugar específico, en función del
patrón de cambio relativo del nivel del mar, las condiciones geomorfológicas, la disponibilidad
de sedimentos y la erosión, a lo que hay que añadir una serie de factores sociales, económicos
y políticos.
De forma alternativa, se pueden emplear enfoques de la gestión integrada en áreas litorales
para prevenir el desarrollo en las zonas propensas a la erosión o a las inundaciones. La gestión
del crecimiento puede representar un reto para las autoridades locales costeras quienes a
menudo se las ven y se las desean para proveer las infraestructuras necesarias para las nuevas
personas residentes que vienen buscando nuevas formas de vida en la costa.1 Las inversiones
en transporte sostenible para reducir el promedio de la huella ecológica de las personas
visitantes de las costas son a menudo una buena manera de salir del atasco costero. Algunos
ejemplos son Dongtan y la vía oceánica de la Costa Dorada de Queensland, Australia.
Gestionar el retroceso
Gestionar el retroceso es una alternativa frente a construir o a mantener estructuras costeras.
El retroceso controlado permite que zonas que no estaban previamente expuestas ainundaciones por parte del mar pasen a ser inundadas. Este proceso se da en zonas bajas
estuarinas o deltáicas y casi siempre implica la inundación de tierras que en algún momento
pasado habían sido reclamadas por el mar. El retroceso controlado representa a menudo una
respuesta frente a cambios en el balance sedimentario o frente ascensos del nivel del mar.
Esta técnica es empleada cuando los terrenos adyacentes al mar son de poco valor. Se toma
esta decisión para permitir que los terrenos se erosionen e inunden, creando nuevos hábitats
marinos, intermareales y marismeños. Este proceso puede continuar durante muchos años
dando lugar a una estabilización natural.
El primer retroceso controlado en el Reino Unido fue en un área de 0,8 ha en la Isla de Northey
en Essex, tras las inundaciones de 1991. Esto fue seguido por Tollesbury y Orplands, también
en Essex, donde se rompieron los diques en 1995. En el Delta del Ebro (España) las autoridades
costeras tienen planeado un retroceso controlado en respuesta a la erosión costera (MMA
2005, Sitges, Meeting on Coastal Engineering; EUROSION project).
Coste - El principal coste suele ser la compra de las tierras a inundar. Pueden ser necesarias
compensaciones para la relocalización de las personas residentes. Cualquier otra estructura
antropogénica que vaya a ser engullida por el mar ha de ser adecuadamente desmantelada
para prevenir la contaminación marina. En algunos casos, debe construirse un muro de
retención para proteger la tierra más allá del área a inundar, aunque estas estructuras suelen
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ser generalmente más bajas que las que serían necesarias para proteger la costa existente. La
supervisión de la evolución del área inundada representa un coste adicional. Los costes
pueden disminuir si se deja que las defensas existentes vayan fallando de forma natural, pero a
menudo los proyectos de realineamiento costero serán manejados más activamente, por
ejemplo mediante la creación de grietas artificiales en las defensas existentes para permitir la
entrada al mar en un lugar dado y de una manera predeterminada, o mediante la preparación
de canales de drenaje previos para la creación de marismas.
Técnicas constructivas duras
Groynes
Los Groynes son barreras o muros perpendiculares al mar hechos de madera, cemento y/o
rocas. Los materiales de la playa se acumulan allá donde la corriente de deriva litoral es
predominantemente en una dirección, creando una playa más ancha y desarrollada, y por lo
tanto mejorando la protección de la costa porque el material arenoso filtra y absorbe la
energía de las olas. Sin embargo, existe una pérdida correspondiente de material arenoso
aguas abajo de la corriente de deriva, por lo que se ha de construir otro groyne ahí. Además,
los groynes no protegen la playa contra las olas de temporal y si se colocan demasiado juntos
se crean corrientes que llevan el material arenoso fuera de la costa.
Los groyes son medidas de defensa costera extremadamente efectivas en coste, requiriendo
poco mantenimiento, y son unas de las estructuras de defensa costera más extendidas. Sin
embargo, se los ve cada vez más como perjudiciales para la estética de la línea costera y
encuentran una fuerte oposición en muchas comunidades costeras.
Muchos expertos y expertas consideran los groynes como una solución "blanda" dada la
mejora de la playa existente.
El coste estimado es de £200.000 por groyne, unas £60 por metro.
Además de su elevado coste, existe un problema llamado el Síndrome del Griyne Terminal. El
último groyne que se construye, o groyne terminal, impide que la deriva litoral aporte
materiales desde las localizaciones cercanas. Este es un problema muy común en las costas
británicas de Hampshire y de Sussex.
Muros
Los muros, normalmente de mampostería, hormigón o roca, se construyen en la base de los
acantilados o para proteger asentamientos contra la erosión o las inundaciones. Los muros al
estilo antiguo reflejan toda la energía de las olas de vuelta al mar, y para ello a menudo los
muros se culminaban en forma combada lo que incrementa además la turbulencia local, re
suspendiendo la arena y los sedimentos durante las tormentas.
Los muros modernos intentan destruir la mayor parte de la energía incidente, con el resultadode menores olas reflejadas y la reducción de la turbulencia, para lo que toman la forma de
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revestimientos en pendiente. Los diseños actuales son realizados con formas porosas de rocas
y elementos de hormigón (Seabees, SHEDs, Xbl), con tramos intermedios de escalones para el
acceso a la playa, mientras que en los lugares donde se requiere un elevado grado de acceso
peatonal, los escalones se distribuyen en todo el frente, pero a una pendiente más plana si han
de alcanzarse los mismos niveles de coronación.
Se ha de tener cuidado con la elección del lugar donde colocar el muro, particularmente en
relación al prisma barrido por el perfil de la playa, a las consecuencias de recesiones de la
playa a largo plazo, y con respecto al nivel de coronación de servicio. Estos factores han de ser
tenidos en cuenta al evaluar la relación entre el coste y el beneficio, que debe ser favorable
para que la construcción del muro esté justificada.
Los muros pueden hacer que las playas pasen a ser disipativas, volíendolos inútiles para sus
propósitos. Su presencia puede dejar una cicatriz en el paisaje que intentan salvar.
Algunos ejemplos modernos son los de Cronulla (NSW, 1985-6), Blackpool (1986-2001),
Lincolnshire (1992-1997) y Wallasey (1983-1993). Los emplazamientos de Blackpool y de
Cronulla pueden ambos ser visitados mediante Google Earth y con cámaras web locales
(Cronulla, Cleveleys).
Un ejemplo más interesante es el muro en Sándwich Kent, donde un muro de "Seabee" está
enterrado a las espaldas de la playa bajo los guijarrols con el nivel de coronación en el nivel del
bordillo de la carretera.
Los muros son probablemente el segundo método más tradicional utilizado en gestión costera.
El coste estimado es de entre £800 y £5,000 por metro lineal.
DEFENSAS LONGITUDINALES
SEAWALLS AND BULKHEADS
Un SEAWALLS, rompeolas o malecón (solo si es transitable) es una estructura costeraque tiene por finalidad principal
proteger la costa o un puerto de la
acción de las olas del mar o del clima.
Son calculados, normalmente, para
una determinada altura de ola con un
periodo de retorno especificado. El
cálculo y diseño de una estructura
marítima de este porte, así como de
diques, molles o muelles, y otrasestructuras marítimas, es diseñado por especialistas en ingeniería hidráulica.
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También se llaman cortaolas a una parte de los pilares de un puente, que tiene la
finalidad de sustentar la presión del agua.
BULKHEADS es un muro de contención, tal como un mamparo de un barco o de un muro de
contención cuenca. También se puede utilizar en minas, para contener inundaciones.
Mamparos costeros se refiere más a menudo
como malecones, mamparos o revestimientos
escollera. Estas estructuras artificiales se
construyen a lo largo de líneas de costa con el
propósito de controlar la erosión de las playas.
Los materiales de construcción utilizados son
pilotes de madera, productos de vinilo
desarrollados comercialmente, grandes rocas
apiladas para formar una pared, o un dique
construido en hormigón u otro material duro.
Los dueños de propiedades costeras normalmente buscan desarrollar mamparos en un intento
de frenar la erosión del gran deslizamiento de tierra causado por la acción del oleaje.
The Cape Hatteras faro se coloca detrás de un dique de sacos de arena que se estabilizó
temporalmente la erosión de la costa, el oleaje destruyó el dique poco después de su
construcción.
Estudios realizados durante las últimas décadas han dado lugar a la sensibilización del público
en cuanto a los posibles efectos negativos que pueden traer los mamparos de las playas y las
zonas de hábitat interconectados de peces, plantas y aves. Muchos estados han promulgado
leyes para proteger las playas para permitir el uso futuro de las playas, así como proteger estos
hábitats naturales. A partir de 1971, Washington propietarios del Estado están obligados aobtener un permiso para la construcción de los mamparos que se adhieren a las estrictas
regulaciones de la Ley de Gestión Shoreline (SMA), promulgada por la legislatura estatal. ESPIGONES
Los espigones o diques son estructuras
marítimas lineales más o menos
perpendiculares a la línea de costa que
intentan retener el movimiento de arenas a
lo largo del litoral. Se construyenfrecuentemente con la intención de
estabilizar las playas o crear calas
artificiales. Los espigones interceptan el
transporte sólido litoral longitudinal,
acumulando sedimentos aguas arriba de la
obra pero reduciendo el suministro de
arena aguas abajo. Esto provoca una
erosión creciente en el tiempo y el espacio
de las playas a sotamar, ya que se debe
sustituir la fuente de aportes sedimentarios.Si la longitud del espigón es grande puede llegar a ser una barrera total al paso de sedimentos.
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Espigones largos (groynes)
Los espigones son estructuras relativamente sólidas alargadas que se colocan para desviar la
corriente de agua o controlar el arrastre de materiales del fondo, (Lp / B1 > 0.33). Un espigón
es una estructura construida a un ángulo con la dirección de flujo, anclada en la orilla del canal
y con una cabeza para el manejo del flujo en la punta. Los espigones incrementan la velocidad
del agua al disminuirse la sección del río, aumentando el gradiente y generando
macroturbulencia intensa. La turbulencia generada por los espigones puede producir
remolinos o vórtices fuertes que generen a su vez socavación, la cual representa un problema
de estabilidad para la estructura del espigón.
Los espigones pueden construirse con bloques de roca, bloques de concreto, gaviones,
hexápodos, tetrápodos, pilotes de acero, madera, o bambú o combinaciones de varios
materiales. Los espigones de enrocado tienen generalmente una sección trapezoidal. Los
materiales de gran tamaño se acumulan unos sobre otros, formando una estructura alargada.
El objetivo del espigón es desviar la corriente del río alejándola de zonas críticas para prevenir
la erosión de la orilla y establecer un canal más estable. Ellos se utilizan también en ríos anchostrenzados para establecer un canal bien definido que no sufra ni agradación ni degradación y
que mantenga su localización de año en año. En este caso los espigones pueden tener diques
muy largos en su punta junto al agua para ayudar a definir el canal del río. Los espigones se
utilizan además, en ríos meándricos para controlar el flujo en la entrada o salida de la curva.
Los espigones se emplean para protección de las riberas de los ríos, en el caso del golpeo de
las corrientes del río contra los taludes de las riberas. Se coloca generalmente a intervalos de
dos a cuatro veces la longitud de las secciones individuales. Se recomienda un mínimo de tres
espigones para resultados efectivos.
Espigones permeables e impermeables
Los espigones pueden ser permeables o impermeables en el sentido que pueden permitir o no
el paso del agua a través de ellos. Los espigones permeables son más efectivos en los ríos que
tienen mayor cantidad de carga de fondo y altas concentraciones de sedimentos, debido a que
estos espigones facilitan la sedimentación.
Los espigones impermeables son más efectivos cuando se requiere mantener una profundidad
de cauce para navegación, debido a que la socavación es mayor y por lo tanto el cauce va a
tener una mayor profundidad.
Forma de los espigones
Los espigones pueden también clasificarse de acuerdo a su forma en planta, así:
1. Espigón recto formando un ángulo con la orilla y que tiene una cabeza con un sistema de
protección contra la socavación en la punta.
2. Espigón en forma de T, el ángulo a es generalmente de 90 grados y el dique en la punta es
paralelo a la dirección del flujo.
3. Espigón en forma de L, que permite mayor espacio para sedimentación entre espigones y
menos socavación en su cabeza y son más efectivos para facilitar la navegación.
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Espigones cortos (spurs)
Los espigones cortos o spurs son diques transversales de Lp / B1 < 0.33
Donde:
LP = Es la longitud de la estructura proyectado sobre
la línea perpendicular a la corriente y
B1 es el ancho de la sección definitiva del río.
Kondap y Prayag (1989) recomiendan limitar la longitud de los espigones a 0.2B , donde B es el
ancho del río y el espaciamiento entre espigones a 3L. El espaciamiento máximo que puede
permitirse es 4L.
DIQUES
Diques longitudinales: Los diques longitudinales se
construyen en la propia línea de costa o en la parte
posterior de la playa. Suelen tener el doble objetivo de
proteger del oleaje y actuar como muro soporte de los
terrenos detrás de ellos. Estas obras interfieren
sobretodo el transporte transversal, ya que no permiten
que el material de la trasplaya se incorpore a la dinámica
propia del perfil de la playa. El oleaje incidente se refleja
en el dique, cosa que impide la acumulación de
sedimento y provoca un aumento en el nivel de agitación
delante de la obra, que se va erosionando en la base. A
veces el dique acaba desmoronándose por
descalzamiento de su pie.
Diques exentos: Los diques exentos o rompeolas se
construyen mar adentro, paralelamente a la línea de
costa, e interceptan las olas antes de que lleguen a
la orilla. El oleaje se difracta en los extremos de la
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estructura, cambiando su dirección de propagación y su altura. Los diques exentos
interrumpen el transporte sólido litoral, tanto el longitudinal como sobre todo el transversal, y
actúan como sumideros de material. Su efecto es mayor cuando la distancia a la costa es tal
que exteriormente a ellos el transporte longitudinal es prácticamente nulo. El dique retiene a
ambos lados la mayoría de los sedimentos transportados, provocando la generación de un
hemitómbolo o de un tómbolo dependiendo de la distancia relativa de la obra. Una vez
formado el tómbolo o hemitómbolo, el comportamiento frente a la dinámica litoral es similar
al indicado para los espigones.
NORMAS DE DISEÑOS DE ESPIGONES
El diseño de un grupo de espigones es una función de los siguientes factores:
1. Variables del flujo
a. Profundidades de aguas mínimas, normales y máximas.
b. Cantidad de carga suspendida con relación a la carga de fondo.
2. Parámetros del cauce
a. Pendiente y velocidad del río.
b. Características del material de fondo (arcilla, limos, arena, grava, cantos, guijarros).
c. Tamaño del canal (ancho y sección).
3. Materiales disponibles para construcción
Previamente al diseño debe analizarse las posibilidades de materiales para su construcción.
4. Posibilidad de avalanchas y otras amenazas
Ha ocurrido un número muy alto de fallas de espigones que justifican un replanteo total de los
sistemas de análisis, diseño y construcción empleados hasta ahora. Para evitar la destrucción
y/o arrastre de los espigones deben tenerse en cuenta las siguientes características:a. Conocimiento del régimen hidráulico del río.
b. Cálculo de socavación del cauce con el espigón.
c. Diseño de una cimentación con la profundidad adecuada.
d. Diseño hidráulico del espigón.
e. Diseño estructural (resistencia y flexibilidad) del espigón.
El espigón no debe causar un cambio brusco en la dirección de la corriente, sino por el
contrario producir un cambio suave. Los espigones son efectivos solamente si el espaciamiento
entre ellos no es muy grande.
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A) CURVA DE UN RADIO
R = Radio de curvatura.
Ø = Angulo de la curvatura.
S = Separación entre espigones.
Lt = Longitud de trabajo de los espigones.
b) Curva de dos o más radios
Elementos a diseñar
Los puntos más importantes a tomar en cuenta al diseñar una protección basado en espigones
son: (Maza, 1975)
a. Localización en planta. Radios de las curvas, longitud de las tangentes, ancho estable del río.
b. Longitud de los espigones.
c. Elevación de la cresta de los espigones
d. Espaciamiento entre espigones.
e. Número de espigones
f. Pendiente de la corona.
g. Angulo de orientación respecto a la orilla.
h. Taludes laterales de los espigones.
i. Permeabilidad del espigón.
j. Características y tamaño de los Materiales para la construcción de los espigones.
k. Determinación de las condiciones de flujo alrededor de los espigones.
l. Predicción de la socavación en la curva y socavación local en el extremo del espigón.
LOCALIZACIÓN EN PLANTAAl proyectar una obra de defensa ya sea protegiendo la orilla actual, o bien, en una margen
nueva (al hacer una rectificación) se requiere trazar en planta el eje del río y en las orillas
dibujar una línea paralela al eje a la cual llegarán los extremos de los espigones. La longitud de
cada espigón, estará dada por la distancia de la orilla real a esa línea. La separación entre las
nuevas orillas, es decir el ancho B, estará dado por el estudio de estabilidad de la corriente, el
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cual tomará en cuenta si el tramo será navegable, el cambio de pendiente si se rectifica el río,
etc. Cuando se trata de una rectificación en cauces formados por arenas y limos, conviene
dentro de lo posible, que los radios de las curvas nuevas, medidos hasta el eje del río tengan la
longitud R siguiente:
2.5 B < R < 8B
Dónde:
R = Radio de Curva
B = Ancho del río
Al respetar los radios anteriores, la defensa que se haga sobre la base de espigones, trabajará
eficientemente. Si los radios de curvatura son menores, la separación de los espigones
disminuye y económicamente es preferible construir una defensa marginal apoyada en la
orilla. Si los radios son mayores, el río tiende a formar un cauce con menores radios dentro de
la curva y no todos los espigones trabajan eficientemente. Cuando solo se desea proteger las
orillas actuales de un río, y no se desea hacer trabajos de rectificación, la línea que une los
extremos de los espigones deberá trazarse lo más uniformemente posible, aunque no
necesariamente tendrá un radio único.
Los proyectos de este tipo son los más comunes en la primera etapa de desarrollo de una
región ya que se trata de fijar las orillas al menor costo posible. La selección de la línea que une
los extremos de los espigones incluye en la longitud de los mismos y ésta, junto con la
orientación que se les dé, determina la separación, entre ellos. Por lo tanto es indispensable
estudiar varias localizaciones en esa línea.
Al protegerse, ya sea una sola curva, o un tramo completo, los primeros tres espigones de agua
arriba deben tener longitud variable. El primero deberá ser de la menor longitud posible (igual
al tirante), y los otros aumentar uniformemente, de tal manera que el cuarto tenga ya la
longitud de proyecto. La pendiente longitudinal de la corona debe ser uniforme en todos ellos
y por lo tanto la misma de los demás espigones.
Por último conviene aclarar que aunque la línea teórica que une los extremos de los espigones
pueda tener diversos radios de curvatura, nunca deberá tener un tramo en que su radio de
curvatura se mida hacia la orilla exterior. Todos los radios de esa línea se deberán medir hacia
el mismo lado; es decir, hacia el interior de la curva.
SEPARACIÓN ENTRE ESPIGONES
La separación entre espigones se mide en la orilla entre los puntos de arranque de cada uno y
depende primordialmente de la longitud del espigón de aguas arriba de su orientación y de la
localización de la orilla. Para calcularla se toma en cuenta la inclinación del espigón respectivo
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a la orilla de aguas abajo y la
ampliación teórica de la
corriente al pasar por el
extremo del espigón. El ángulo
de esa desviación es de 9° a
14°. La longitud de anclaje
debe ser mayor cuando las
orillas son de poca altura, con
el objeto de evitar que la
corriente pueda desviarse por
detrás de los espigones.
Generalmente, se construye
primero el espigón localizado
más aguas arriba y luego los
espigones subsiguientes hacia
aguas abajo.
Esto se hace con el objetivo de
poder construir los espigones
en aguas bajas y calmadas.
Los espigones se construyen
en grupos mínimo de cuatro
espigones seguidos (Derrick,
1998). Una de las decisiones
más importante del diseño es
la separación entre espigones individuales. Los espigones deben colocarse a una distancia tal
que la acción conjunta de ellos pueda separar el eje de flujo de la orilla, se debiliten las
corrientes entre espigones y se promueva entonces, sedimentación en los espacios entre ellos
(Przedwojski 1995). Si los espigones están demasiado separados, las corrientes pueden atacar
la orilla que se pretende proteger entre dos espigones, generándose erosión o produciéndose
meanderización de la corriente. La construcción de espigones muy cerca unos de los otros
produce un sistema menos eficiente y más costoso.
Generalmente la distancia entre espigones está relacionada con el ancho del río la longitud del
espigón, la velocidad del flujo, el ángulo a y la curvatura de la orilla.
Generalmente los espigones permeables pueden ser espaciados a mayores distancias que los
impermeables.
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Las recomendaciones de Maza Alvarez (1989) son las siguientes:
a. Separación en tramos rectos:
Cuando se requieran construir espigones en tramos rectos y sin empotramiento en la margen,
la separación deberá ser la que se indica.
b. Separación en curvas
Para la localización de espigones en curva Maza (1989) recomienda suponer un ángulo b de 9º
a 14º de desviación de la corriente para la colocación del siguiente espigón. La separación Sp,
entre espigones colocados en curva, conviene controlarla gráficamente como se indica en la
figura 12.8. Si la curva es regular y tiene un único radio de curvatura la separación que
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Elevaciones y pendientes longitudinales de la cresta
Se han construido espigones sin pendiente longitudinal (S = O) hacia el centro del cauce y con
pendiente de 0.02 a 0.25. Experimentalmente se ha probado espigones con cresta horizontal y
con pendientes de 0.1 a 0.5 y 1.
Los espigones deben construirse con pendiente hacia adentro del río. Deben inclinarse a la
elevación de la margen o a la elevación de la superficie libre correspondiente al gasto
dominante. El extremo dentro del cauce debe tener alturas máximas de cincuenta centímetros
sobre el fondo actual; con ellos se logran pendientes de 0.5 a 0.25. Los espigones construidos
con pendientes longitudinales de 0.1 o mayores han proporcionado más favorablemente el
depósito de sedimento entre ellos y han resultado más económicos.
Pendientes laterales de los espigones
Antiguamente se construían espigones con la pendiente suave en la pared aguas arriba y
pendiente fuerte aguas abajo, pero en los últimos años se ha cambiado totalmente el sistema,
utilizando pendientes muy suaves a ambos lados. Generalmente la pendiente lateral varía
desde 3H : 1V a 5H : 1V en la zona de la cabeza y un poco menos inclinados a medida que se
avanza hacia la orilla. La corona o cresta se deja por lo general de 2 metros de ancho.
ORIENTACIÓN DE LOSESPIGONES
La orientación de los espigones se mide por el ángulo que forma hacia aguas abajo, el eje
longitudinal del mismo con la tangente a la orilla en el punto de arranque.
Se debe analizar tres tipos de espigones así:
1. Espigones inclinados hacia aguas arriba (ángulo α > 90º )
El sistema más popular en el mundo es el de colocar los espigones inclinados hacia aguas
arriba, porque según los autores ellos producen el mejor efecto, en lo que se refiere a
sedimentación de materiales y a desvío de la corriente de la orilla (Richardson y otros 1975). A
estos espigones se les llama espigones deflectores porque según algunos autores repelen el
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flujo hacia el centro del cauce. La mayoría de las referencias en la literatura recomiendan
inclinaciones entre 100º y 120º (Beckstead, 1975). Derrick (1998) recomienda limitar el ángulo
de inclinación a 110º
2. Espigones inclinados hacia aguas abajo (ángulo α < 90º)
Estos espigones no son recomendados por algunos autores porque se argumenta que atraen el
flujo hacia la orilla y por lo tanto nunca deben colocarse en la parte cóncava de las orillas
(Przedwojski 1995). En cambio Maza recomienda ángulos de inclinación de 70º, porque según
él se disminuye la socavación en la cabeza del espigón.
Según Maza en un tramo recto, en una curva regular, conviene que los espigones formen un
ángulo de 70° con la dirección de la corriente. Si la curva es irregular y aún más si tiene un
radio de curvatura menor de 2.5B, los ángulos de orientación serán menores de 70° y pueden
alcanzar valores hasta de unos 30°.
3. Espigones ortogonales al flujo (ángulo α = 90º)
Un espigón a 90 grados protege en forma similar los lados aguas abajo y arriba del espigón.
Estos espigones son más cortos pero poseen menores ventajas de sedimentación que los
inclinados hacia aguas arriba, sin embargo, son utilizados con frecuencia en los casos en los
cuales se requiere controlar un canal navegable.
Altura de los espigones
Los espigones pueden ser sumergidos o no sumergidos. Aunque los espigones sumergidos
presentan una mayor socavación aguas abajo del espigón, la socavación en la punta es menor
y se adaptan mejor a las condiciones de inundaciones. Sin embargo, algunos autores
recomiendan que los espigones permeables o sólidos trabajen en condiciones no sumergidas
para disminuir la socavación lateral la cual puede destruir los espigones (Przedwojski 1995).
Los espigones permeables funcionan mejor sumergidos porque crean alteraciones menores al
flujo.
Algunos investigadores recomiendan que no se permita que el flujo pase por encima del
espigón para evitar socavación lateral del mismo.
Para propósitos de navegación en Holanda la altura de los espigones se construye entre 0.3 y
1.3 metros por encima del valor medio de agua anual.
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Maza (1989) recomienda pendientes longitudinales de la cresta entre 10% y 25%, sin embargo,
otros autores difieren de su apreciación y prefieren espigones con muy poca pendiente en la
cresta.
La utilización de espigones de baja altura disminuye la sedimentación pero forman unas áreas
de aguas bajas entre espigones que facilitan la vida acuática.
Cabeza de los espigones
Debido a la formación de huecos de socavación junto a la cabeza de los espigones tanto en las
riberas cóncavas como convexas, las cabezas deben ser lo suficientemente resistentes y tener
pendientes muy suaves para disminuir la socavación. Muchos autores prefieren la cabeza en
forma de punta como un sistema de disminuir la amenaza de socavación.
Espigones con punta en L
La construcción de una cabeza en la punta del espigón formando una L restringe las corrientes
sedimentadoras de moverse hacia el área entre espigones e inducen socavación profunda a lo
largo de la cara de la L, paralela al flujo: sin embargo la socavación es menor que en los diques
con punta.
Estudios biológicos realizados en los Estados Unidos (Shields, 1983) revelan que en las aguas
bajas detrás de las eles se forman comunidades acuáticas muy diversas.
La socavación local en la punta de los espigones es de importancia durante su construcción,
cuando se utilizan elementos que están sueltos entre sí (bolsas, piedras, gaviones, etc.). La
socavación local en el extremo del espigón deja de tener importancia si el espigón se construye
con una fuerte pendiente longitudinal.
Longitud de los espigones
La longitud total de un espigón se divide en longitud de anclaje o empotramiento y longitud
del trabajo. La primera es la que está dentro de la margen y la segunda la que está dentro de la
corriente.
La longitud de los espigones se determina con base a buen juicio de ingeniería, basándose
principalmente en el estudio de la morfología de la corriente, características del thalweg y
comportamiento de la corriente (Derrick 1998). Cuando la curva es uniforme (rectificación)
todos los espigones tienen la misma longitud, ángulo de orientación y por lo tanto la
separación entre ellos es la misma La longitud de trabajo, medida sobre la corona, se
selecciona independientemente y se ha comprobado que conviene que esté dentro de los
límites siguientes:
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h < L < B/4
Dónde:
B = ancho medio del cauce, y
h = tirante medio; ambos para el gasto dominante.
L = longitud efectiva del espigón.
Los espigones se pueden construir en ocasiones sin tener longitud de anclaje; es decir, sin que
penetren dentro de la margen, apoyados únicamente a la orilla.
La máxima longitud de empotramiento es igual a L/4.
Huecos o discontinuidades en el cuerpo del espigón
Los huecos son discontinuidades o indentaciones en la cresta de los espigones. Estos huecos
pueden construirse en los diques nuevos o excavarse en diques existentes. El propósito de
estos huecos es permitir el flujo de agua a través del espigón en avenidas intermedias para
disminuir la sedimentación y formar piscinas detrás de los espigones aguas abajo.
Este sistema se ha utilizado con mucha frecuencia en el río Mississippi (Shields, 1983).
Generalmente, el flujo a través de la discontinuidad genera un hueco de socavación
inmediatamente aguas abajo, formando pequeñas piscinas internas dentro de la corriente.
Desde el punto de vista de erosión, estos huecos dentro del cuerpo del espigón requieren de la
construcción adicional de obras para impedir que esta socavación genere inestabilidad en el
espigón.
Materiales para espigones
Para la construcción de espigones se utiliza una gran variedad de materiales, entre los cuales
se encuentran los siguientes:
• Enrocado
• Gaviones
• Pilotes
• Madera o bambú
• Elementos prefabricados de concreto.