vega crespo ma_elena_del_rosario_44747
TRANSCRIPT
cmic iómísfct íilexícofi« de j o rsfJustf Sa ífcs l® CóíMlrucctén
Cámaro IflcHicono de lo Indu/lrio de
lo Con/lrucción
In/lilulo Tecnológico de lo Con/lrucción, fl. C.
CONSTRUCCIÓN DE ROMPEOLAS, ESCOLLERAS Y ROCAS IN SITU POR EL SISTEMA DE CIMBRA
FLEXIBLE "BOLSACRETO®"
TESIS PROFESIONAL QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO CONSTRUCTOR PRESENTA
MA. ELENA DEL ROSARIO VEGA CRESPO
MÉXICO, D. F., MARZO DE 2004.
¿ L i Q T E ÍNDICE
B 1 c i i i i T ir p
OBJETIVO.
INTRODUCCIÓN
Capítulo 1 LA INGENIERÍA COSTERA
1.1 La Playa y el Sistema Costero.
1.1.1 El Mar.
1.1.2 La Zona Costera
1.1.2.1 Respuesta Dinámica de la Playa a la Tormenta
1.1.2.2 Reacción de la Playa a la Tormenta.
1.1.3 Causas de la Erosión Costera.
1.1.3.1 Causas Naturales y Causas Inducidas por el Hombre
1.1.3.2 Transporte Litoral.
1.1.4 Métodos de Protección Costera.
Capítulo 2 ASPECTOS TÉCNICOS
2.1 Cimbras
2.1.1 Tipos de cimbras y materiales.
2.1.1.1 Cimbras para colados bajo el agua.
2.1.1.2 Cimbras flexibles con geotextiles.
2.2 Qué es el Bolsacreto®.
2.3 Materiales y equipo necesario.
2.3.1 Materiales
2.3.2 Equipo
2.4 Características de la Bolsa.
2.4.1 Pruebas realizadas.
Capítulo 3 MORTERO REQUERIDO
3.4 Especificaciones y Características del mortero.
3.4.1 Agregados
1
3.4.2 Trabajabilidad del mortero.
3.4.3 Mezclado y bombeo.
Capítulo 4 DISEÑO DE ESTRUCTURAS EMPLEANDO BOLSACRETO.
4.1 Fórmulas Utilizadas
4.2 Datos Requeridos
4.3 Cálculos Realizados.
4.4 Condiciones de las Olas Cerca de la Costa.
Capítulo 5 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO
5.1 Aplicación y Metodología.
5.1.1 Colocación de la Bolsa en el Lugar
5.1.2 Colocación del Mortero.
5.1.2.1 Operación de las Bombas para el Mortero
5.1.2.2 Suministro del Mortero.
5.1.2.3 Metodología.
Capítulo 6 COSTOS
6.1 Comparación con Otros Sistemas
Capítulo 7 OTRAS APLICACIONES 7.1 Ejercicio de Aplicación
Capítulo 8 CONCLUSIONES
Capítulo 9 BIBLIOGRAFÍA
2
OBJETIVO La finalidad de este documento es el presentar los elementos que conforman este sistema
constructivo de protección: desde una descripción de los factores de la ingeniería que forman parte
de su diseño, los materiales usados para su fabricación y aplicación, hasta un análisis de sus
ventajas socioeconómicas, en función de la mano de obra y materiales locales a utilizar. Además
de presentar al Ingeniero Constructor otro panorama de actividad en el cual se observan
cualidades de las cuales se pueden obtener grandes beneficios en su aplicación.
3
INTRODUCCIÓN La enorme y diversa posesión de recursos naturales con que cuenta nuestro país, hace
que sea considerado como uno de los países con mayor extensión litoral, calculada en más de
10,000 kilómetros de longitud.
Nuestro territorio marítimo, para beneficio de todos, debe ser aprovechado a través de una
prudente explotación de recursos, por medio de actividades de tipo industrial, comercial y turístico.
Este factor, aunado a la envidiable posición geográfica que goza el país con relación a los
demás del mundo, lo colocan en un centro económico a nivel mundial.
En los últimos años, el Gobierno Federal ha incrementado su interés por desarrollar
actividades con tendencia al aprovechamiento de los litorales. La prueba de ello se puede
constatar en el desarrollo que se ha dado en los principales rubros económicos nacionales, como
por ejemplo la generación de Puertos Industriales, Comerciales, Turísticos, etc.
Sin embargo, se debe tomar en cuenta que para todo tipo de mejora que se pretenda
ejercer en las zonas naturales con las que cuenta el país, se ocasiona, por mínimo que sea, un
desequilibrio ecológico, el cual debe ser considerado para su prevención ó rehabilitación.
En el desarrollo de la Ingeniería Civil, con el apoyo de la Ingeniería Marítima, se
encuentran nuevos métodos constructivos que por sus características técnicas y de aplicación
resultan innovadores.
En este caso, la utilización de polímeros1 en el colado y fraguado de mortero para la
fabricación de rocas en el sitio bajo el agua, es uno de esos métodos. El uso de polímeros en
forma de bolsas herméticas de grandes dimensiones, con varias bocas, da como resultado el
sistema llamado "Bolsacreto®". Este sistema se ha utilizado para construir rompeolas y escolleras,
en los cuales todo el cuerpo de los mismos se forma con Bolsacreto® o bien únicamente la coraza.
material que por su estado natural se encuentra en el ambiente.
4
u ' u T k C A
CAPITULO 1. LA INGENIERÍA COSTERA.
Debido a la naturaleza y complejidad, la mayoría de los problemas costeros (los que varían
ampliamente según el lugar), requieren para su solución de estudios específicos y bien analizados
de las condiciones propias del proyecto.
El trabajo del ingeniero dedicado a esta área está dividido en 3 fases principales: entender
el sistema físico de la playa y la respuesta de ésta; diseñar obras costeras que logren el objetivo
proyectado dentro de un impacto aceptable sobre la costa y, proyectar la construcción de obras
costeras, supervisando su desarrollo para asegurar que el proyecto cumpla con su cometido.
1.1 La Playa y el Sistema Costero.
La playa y la zona costera es la región donde las fuerzas del mar actúan contra la tierra.
Debido a que la línea costera es la intersección del aire, tierra y agua, las intersecciones físicas
que ocurren en esta región son únicas, muy complejas y difíciles de ser comprendidas
completamente. Como consecuencia, una gran parte de la presentación de este sistema es
simplemente descriptiva.
Los términos que describen un perfil típico de playa se visualizan en la figura I.
1.1.1 El Mar.
Los movimientos del mar que contribuyen al sistema costero, el que incluye olas, mareas,
corrientes, tormentas y Tsunamis. Las olas producidas por el viento (olas de viento), son las que
más energía aportan desde el mar hacia la playa y hacia los sistemas aledaños. Como el viento
sopla sobre el agua, las olas que generan varían de tamaño. Las olas de viento, las cuales son
también conocidas como oscilatorias, son usualmente descritas por su altura, espaciamiento y
periodo.
La altura de la ola es la distancia desde el tope de la cresta hasta el fondo de la depresión.
La longitud de las olas es la distancia horizontal entre crestas sucesivas. El periodo de las olas es
el tiempo entre una cresta y otra sucesiva respecto a un punto determinado. Si las olas se
propagan en aguas profundas, sólo la parte superior de las mismas y parte de la energía se
mueven hacia delante y las partículas de agua se mueven en el curso circular sobre su eje. La
altura, el espaciamiento y el periodo de las olas de viento en un punto de mar abierto, son
determinados por la distancia que recorre el viento, la duración y la distancia que recorre la ola
después de ser generada. La profundidad del agua también afectará el tamaño de las olas.
5
FIG 1 PERFIL DE PLAYA
1 1 Área Costera
Costa
Playa u Orilla
Zona trasera orilla
^ ^ Medaños
Declive de ^ \ la playa '
Zona frontal
Nivel alto ag^
í
Zona Cercana a la costa
Zona Interior
— —
Zona de reventazón
a
Punto de precipitación / ^ ^ de la ola
Zona Exterior
Fondo — y 1
Las mareas son creadas por la fuerza gravitacional de la luna y en menor parte por el sol.
Estas fuerzas de atracción y el hecho de que el sol, la luna y la tierra están siempre en movimiento
relativo unos con otros, provoca el movimiento en el agua del océano. Estos movimientos de
marea de las masas de agua son una forma de olas de gran periodo de movimiento que da como
resultado un crecimiento y caída de la superficie del agua en un punto. Las mareas cambian
constantemente el nivel de las olas que atacan la costa. Cuando las olas se acercan a la playa en
ángulo, crean una corriente poco profunda paralela a la costa.
Las mareas pueden ser del tipo llamado diurnas, con una elevación máxima y una
depresión en un periodo de 24 horas 20 minutos, que corresponde al día lunar; semidiuma, con
dos elevaciones máximas y dos depresiones de igual altura en ese mismo periodo o con dos
elevaciones y dos depresiones de distinta elevación cada una, que son llamadas mareas mixtas.
Los Tsunamis son olas creadas por terremotos u otros disturbios técnicos en el fondo del
océano. Estas olas de gran periodo, pueden viajar a través de todo el océano con velocidades
mayores de 800 Km. / hr y son las de mayor altura en la naturaleza.
Los cambios de nivel en el agua, son factores también importantes en el diseño de
6
cualquier obra marítima, ya que determina la elevación a la cual la energía del oleaje actúa sobre
la playa.
FIG 2 ESQUEMA DE OLA
Dirección de la ola j ^
Annplitud (L)
Cresta
ampli legión UCJ de la ola
AliurOh}^
eno
Nivel de agua tranquila
Profundidad (d)
Ancho depresión
Característica de la ola
7
1.1.2 La Zona Costera.
La línea costera es el punto de unión entre la tierra y el mar; es donde la tierra responde a
estos ataques por una variedad de "reacciones", las cuales disipan efectivamente la energía del
mar. La primera de estas defensas es la pendiente del tope de la playa, que causa que las olas
rompan lejos de la orilla, disipando así su energía. El proceso de rompimiento, usualmente crea
una barra lejos y enfrente del margen que ayuda a viajar a las olas que siguen. Las olas que
rompen inicialmente vuelven a romper de nuevo y volverán a romper varias veces antes de llegar a
la orilla. Al final del curso de la ola, se forma una loma irregular de arena y al final de la misma,
descansa la playa plana que es alcanzada sólo por las grandes olas en mareas altas y tormentas.
En muchas playas, los sedimentos están comprendidos entre el rango de arenas finas
hasta piedras. El tamaño y carácter de los sedimentos y la pendiente de la playa están
relacionados con las fuerzas a las que la playa está expuesta y al tipo de material que se
encuentre en la costa. Este material es derivado de la erosión de la formación de materiales por la
acción de olas y corrientes, así como por la transportación de materiales diversos transportados
por los ríos.
Las características de la playa se describen usualmente en términos de medidas promedio
de: la arena que conforma, de su composición, de la elevación y ancho de la pendiente o
escalonamiento de la zona enfrente a la playa. Según el tamaño de las partículas de arena y de la
energía del oleaje, será la pendiente de la playa y en la zona interior predominarán arenas finas.
1.1.2.1 Respuesta Dinámica de la Playa a la Tormenta.
La playa constantemente ajusta su contorno para proveer una mejor y eficiente disipación
de la energía de la ola. Este ajuste es la respuesta natural al mar. Algunas veces se logra un
equilibrio entre la playa y el mar.
Existen dos tipos de respuesta dinámica de la playa al movimiento de las olas: respuesta a
las condiciones normales y respuesta a las condiciones de tormenta.
8
FIG 3 CONDICIONES DE OLEAJE PERSISTENTE
CONDICIONES DE OLEAJE PERSISTENTE
Sa l to h id ráu l i co Desl z a m i e n t o de la o ía
CONDICIONES DE TORMENTA
Sa l to h id ráu l i co Des l i zamien to de lu ola
S e d i m e n t o en suspención-
Nivel de agua
Las condiciones normales prevalecen la mayor parte del tiempo y la energía de la ola es
fácilmente disipada por las defensas naturales. Sin embargo cuando imperan las condiciones de
tormenta y generan olas conteniendo grandes cantidades de energía, la costa debe responder con
extraordinarias medidas, tales como el sacrificio de grandes secciones de playa. Con el tiempo las
playas se recuperan pero en algunos casos la arena es arrastrada a profundidades tales que
posteriormente ya no podrán ser regresadas por el oleaje, generándose pérdidas permanentes.
La respuesta normal de la playa... Cuando la ola se aproxima a la orilla, se encuentra la
primera defensa de la playa en la forma del fondo de la zona próxima a la orilla. Cuando la ola
alcanza una profundidad del agua igual a 1.3 veces la altura de la ola, ésta colapsa o rompe. Las
reventazones están clasificadas en 4 tipos: brincadoras, vertedoras, prolongadas y colapsantes.
La forma de las reventazones es controlada por lo escarpado de la ola y la pendiente del fondo
cercano a la costa. La reventazón resulta en una disipación de la energía de la ola por la
generación de turbulencia en el agua y por la transportación.
9
^ L I Q x E C A
1.1.2.2 Reacción de la Playa a la Tormenta.
Los cambios sutiles que sufre la playa sujeta a condiciones normales son imperceptibles
para el ojo inexperto pero los efectos son obvios cuando ocurre una tormenta. Estas no son
frecuentes, pero sus efectos pueden llegar a ser devastadores para la línea costera.
Durante las tormentas, los fuertes vientos generan olas muy altas, crean un oleaje que
incrementa el nivel de agua y expone al ataque de las olas a las partes altas de la playa que no
son vulnerables a las olas. El oleaje de tormenta permite que olas grandes pasen sobre la barrera
de la playa sin romper. Cuando las olas finalmente rompen, su efecto cizalleante no es suficiente
para disipar el incremento de energía que han sufrido. La energía remanente causa erosión en la
playa y a las partes de ésta que no están expuestas a este fenómeno. Los materiales erosionados
son acarreados por el agua en grandes cantidades hacia las afueras de la playa y son depositados
en el fondo para formar una barrera. Esta barrera crece lo suficiente como para que las olas
rompan lejos de la playa, forzándolas a disipar su energía en la zona de reventazón, obteniéndose
un perfil que se llama de invierno, aunque en nuestro país esto sucede en el periodo verano-otoño.
En esencia, la respuesta dinámica de la playa bajo el ataque de la tormenta es la pérdida
de parte de la playa y duna, proveyendo material para una barrera. Esta barrera protege la línea
costera, la tormenta puede dañar las estructuras que sin la protección adecuada, se ubican cerca
del agua y están expuestas a la acción directa de la ola o sujetas a socavación.
FIG 4 REACCIÓN A CONDICIONES DE TORMENTA
10
FIG 5 RESPUESTA DINÁMICA
Jope de duna
Perfil B - Ataque inicial de olas de tormenta
Perfil C - Ataque de la ola de tormenta sobre la duna
Recesión del tope
Perfil D - OesfTués del ataque de la tormenta, vuelve la acción
normal de la ola
11
1.1.3 Causas de la Erosión Costera
1.1.3.1 Causas Naturales y Causas Inducidas por el Hombre.
Como generadores de erosión en la costa, resultan identificables varias causas:
a) Aumento en el nivel del mar: Este aumento resulta en la lenta y paulatina recesión
de la línea costera, parcialmente debida al flujo directo y al resultado de ajustamiento del perfil
del nivel más alto del agua.
b) Variedad en el abastecimiento de sedimentos a la zona litoral: Cambios en el clima
del territorio que causen sequías pueden resultar en una reducción en el flujo de los ríos que
abastecen de sedimentos a la zona costera.
c) Olas de tormenta: Olas altas ocasionadas por tormentas, provocan que la arena
sea transportada y depositada temporalmente en una barrera o banco de arena. Luego, una
parcial recuperación de la playa se logra a través del transporte natural de este material hacia
la misma después de largos periodos por las olas normales.
d) Transporte de sedimentos a lo largo de la costa: La arena es transportada a lo
largo por las olas que rompen en ángulo en relación a la playa. Si la capacidad de acarreo de
sedimentos de la corriente longitudinal generada por estas olas excede la cantidad de
sedimentos naturalmente abastecido a la playa, degenera entonces, en la erosión.
e) Disgregación del sedimento de la playa: La disgregación del sedimento de la playa
por la acción de la ola, resulta de la distribución selectiva de las partículas (arenas, conchas,
etc.) a lo largo del perfil de la playa de acuerdo con el tamaño o las propiedades hidráulicas.
Dentro de las causas inducidas por el hombre, se considera que influyen en el sistema
costero:
a) Interrupción en la transportación de material: Es posiblemente el factor
considerado posiblemente el más importante de erosión, ya que el mejoramiento de las
entradas y controles de los canales por dragado fuera de la zona activa del litoral como por la
construcción de riscos ó peñascos erosionados, generan la interrupción del abastecimiento de
material hacia la zona en cuestión.
b) Reducción del abastecimiento de sedimentos a la zona de litoral: En algunas áreas
el transporte de sedimentos a la costa por ríos forma la mayor fuente de material en la zona
litoral. Represas construidas en estos ríos forman trampas de sedimentos sino reducen el flujo
de corriente por lo que se reduce el material requerido por las playas por retención.
12
1.1.3.2 Transporte Litoral.
Se define como transporte litoral al movimiento de sedimentos en la zona costera debido a
las olas y corrientes. Se divide en dos clases generales:
• Transporte paralelo a la playa. . . resulta del levantamiento del sedimento por
la ola al romper y el movimiento de este sedimento por la componente de energía de la ola
en una dirección paralela y una corriente generada por las mismas.
• Transporte perpendicular. . . determinado primeramente por el oleaje, el
tamaño de los sedimentos y pendiente de la playa. Generalmente las olas altas acarrean
material lejos de la orilla y las olas bajas y de largo periodo acarrean material hacia la
playa.
La dirección del transporte a lo largo de la orilla, está directamente relacionada a la
dirección con que la ola se acerca a la playa y el ángulo de la cresta de la ola respecto a la orilla.
Debido a la variabilidad del acercamiento de la ola a la playa, la corriente paralela varía de
dirección de temporada en temporada, día a día o de hora en hora. Así, la forma de la costa es el
resultado de la acción del oleaje que, por lo general, llega a ella en dirección oblicua.
Existen básicamente dos condiciones de oleaje diferentes: una que corresponde al oleaje
suave y persistente que llega a la costa la mayor parte del año, con olas de poca altura y largos
periodos y, la otra, que corresponde al oleaje de tormentas con olas que llegan a la playa de
diversas direcciones, con alturas considerables y con una gran mezcla de periodos cortos y largos.
El oleaje persistente ejerce una fuerte acción de arrastre sobre la arena, acumulándola en
la zona de la berma de la playa; esto se debe a que el rompimiento de la ola provoca que se ponga
en estado de suspensión gran cantidad de arena, la cual es acarreada por la ola en su
deslizamiento sobre la playa, y depositada cuando el agua se infiltra a través de la arena.
Para el oleaje de tormenta, las olas de diferentes direcciones y con una mayor frecuencia
que el oleaje persistente, se provoca que se eleve el nivel freático de la playa, por lo que se infiltra
por la arena una menor cantidad de agua de las olas que han roto, y el resto del agua, en su
retroceso hacia el mar crea fuertes corrientes que transportan grandes cantidades de arena y
causan, por tanto, la erosión de la playa. Estas corrientes pierden fuerza en una zona fuera del
litoral y depositan allí la arena que transportaban, formando así una barra de arena en esa zona; la
barra continúa creciendo hasta que disminuye la profundidad del agua en dicha zona a tal grado
que, con la ayuda de las corrientes de retorno hacia el mar, provocan que rompan ahí las olas y
por tanto, que lleguen con menor fuerza a la playa, por lo que la formación de esta barra de arena
durante las tormentas, asi como las dunas de una playa, constituyen mecanismos de defensa
13
natural contra el ataque del oleaje de tormentas.
Cuando cesan las olas de tormenta, y el oleaje persistente arriba nuevamente sobre la
playa, la arena depositada en la barra formada es restituida sobre la playa. Así, mientras la
formación de la barra durante una tormenta pudo tardar solamente unas horas, el retorno de la
arena a la playa puede durar semanas y hasta meses y durante ese tiempo, se transportan
grandes volúmenes de material hacia la zona de la costa según la dirección oblicua en que llega el
oleaje; incluso puede considerarse que el 95% del total del transporte litoral ocurre en una cuantas
semanas después de una tormenta, y el otro 5% durante el resto del año. Por lo mismo, una playa
que tenga más eventos de tormenta al año y que el oleaje persistente arribe más oblicuamente
sobre ella, tendrá más transporte litoral.
1.1.4 Métodos de Protección Costera
El borde costero, esta constituido por playas de arenas finas o gruesos, así como por
acantilados o zonas rocosas, mantiene un contacto permanente con el elemento de movilidad
continua que es el mar. La energía que contiene dicho movimiento se transmite al medio terrestre
produciendo una deformación del mismo más o menos reducida, que es sólo perceptible al
observador sólo al cabo de un cierto tiempo.
En esquema, el litoral puede asimilarse a un mecanismo de distribución de los sedimentos
o partículas sólidas. En él existen zonas de producción de sedimento llamados fuentes, así como
zonas de consumo, llamados drenes o sumideros, mientras que todo él es, asimismo, una red de
transporte de las partículas sólidas.
Fuentes de sedimento
• Cauces fluviales de régimen continuo o intermitente (ríos, torrentes, golas, etc.)
• Acantilados en fase de retroceso
• Conchas marinas y otros elementos calcáreos
• Arrastres por el viento
Vertidos artificiales producidos por obras de regeneración (minas, canteras, etc.)
Drenes o sumideros: son aquellos puntos en los que el sedimento sale del mecanismo de
distribución o bien, queda inmovilizado en él.
14
1 Elementos que generan drenes o
[sumideros
• Cañones submarinos
• Ensenadas o estuarios naturales I
• Obras de defensa o regeneración 1
• Puertos comerciales o deportivos
• Transporte por viento
• Extracciones artificiales de sólidos
• Pérdidas por abrasión.
Donde la playa y las dunas protegen la costa, una protección adicional puede ser no
requerida. Aunque cuando las fuerzas naturales crean erosión, las olas de tormenta pueden dañar
las estructuras que se encuentran en la orilla, por lo que las estructuras deben ser construidas
para proveer protección.
Se determina que las estructuras de protección caen en algún rubro de la siguiente
clasificación:
a) Estructuras que impiden a las olas alcanzar la zona de puerto (rompeolas y
muros, por ejemplo)
b) Estructuras cuya finalidad es el retardar el transporte litoral de sedimentos.
Estos pueden ser usados conjuntamente con muros o rellenos o bien, ambos.
Las estructuras construidas sobre la orilla (escolleras, muros y rellenos, etc.) generan
protección, basadas en su uso y diseño para la parte superior de la playa, la cual enfrenta el
desarrollo en la zona posterior.
Las escolleras son estructuras retenedoras de sedimentos diseñadas para resistir el ataque
de las olas. Similar es el uso de muros. Ambos casos pueden ser construidos de metal, madera,
mortero, gaviones, etc.
Los espigones son barreras que se disponen por lo general, perpendiculares a la costa,
para atajar o impedir parte del transporte litoral que ocurre a lo largo de una determinada zona de
playa; sus efectos dependerán básicamente de su longitud, su altura y permeabilidad.
El resultado es que la pendiente de la playa es cada vez mayor en la zona de depósito y
15
disminuye en la zona de erosión, y ambas pendientes tienen prácticamente una misma elevación
cerca del empotramiento del espigón.
Un espigón puede trabajar individualmente o formando parte de un sistema de espigones:
se colocan uno tras otro y la distancia que exista entre ellos será determinante para lograr que
cumplan con el objetivo para el cual fueron diseñados, que generalmente es el de formar,
ensanchar y estabilizar una zona determinada de playa.
Los rompeolas son estructuras que se construyen para proteger contra la acción del oleaje
a una determinada zona costera, como puede ser un puerto, bahía, atracadero o playa.
En ocasiones se construyen rompeolas paralelos a la costa que funcionan como trampa de
arena, y su longitud y altura serán determinantes para lograr mayor efectividad. El tipo de
estructura más eficiente es aquella que no permite que sobrepase gran cantidad de oleaje. La
elevación de cresta requerida de un rompeolas, depende en gran parte de la altura, periodo y
longitud de la ola, así como del talud y permeabilidad de la estructura.
En ocasiones estos rompeolas se construyen totalmente sumergidos y a menores
profundidades, buscando así, reducir sus costos de construcción y mantenimiento; en este caso se
debe considerar que la relación entre la altura de ola incidente y la ola transmitida, debe ser
adecuada de manera que provoque los depósitos deseados de arena. Es también importante
considerar que para atenuar el oleaje que incide contra el rompeolas sumergido, es más
conveniente incrementar la altura de la estructura que incrementar su ancho.
Los rompeolas paralelos a la costa se sitúan de tal manera que proporcionen abrigo a un
acceso portuario o una playa turística o para proteger la infraestructura cercana a la costa, originen
un depósito litoral, o provean una zona de calma en la cual algunas embarcaciones puedan
encontrar refugio o se pueda operar algún equipo especial.
Al disminuir la energía de las olas que arriban al sitio, los rompeolas provocan que parte de
la arena del transporte litoral se deposite en esa zona; ya que al generarse una zona de aguas
relativamente tranquilas entre la estructura y la playa, se ve favorecido el depósito de la arena. Con
el tiempo, el depósito de arena va en aumento y tiende a unir la playa con la estructura. Al material
acumulado entre el rompeolas y la playa se denomina "tómbolo".
16
FIGS . 6 Y 7 TÓMBOLO
, Zona de energlc
LINEA ORIGINAL DE PLAYA NUEVA LINEA DE PLAYA
TRANSPORTE LITORAL
OLEAJE NORMAL INCIDENTE
17
Para la selección del tipo de estructura a emplear dependerá de factores como:
Condiciones del terreno... tienen gran influencia en la selección del tipo, se consideran en
general bajo dos aspectos: 1) el material de cimentación debe ser compatible con el tipo de
estructura; una estructura que requiere cierta penetración o anclaje para su estabilidad no
convendrá colocarla en suelo rocoso; en cambio, en un suelo blando podrá colocarse tanto una
estructura flexible, si se tiene la precaución de utilizar piedras de tamaño adecuado como relleno, o
coraza de algún otro material que sirva para evitar la socavación por la fuga del material fino
subyacente, como también puede construirse una estructura soportada a base de pilas. 2) si se
coloca un revestimiento que no sea el adecuado de acuerdo a la resistencia del terreno se puede
inducir el deslizamiento de éste, provocando fallas en la estructura.
Exposición a la acción del oleaje... La medida de exposición al oleaje, a menudo determina
la selección del tipo estructural, así como los detalles del diseño geométrico. Dependiendo de la
severidad del oleaje, podrán construirse estructuras ligeras como planchas de madera o pequeños
enrocamientos, o estructuras pesadas a base de grandes rocas o bloques de mortero.
Disponibilidad de materiales... relacionado directamente con los costos de construcción y
mantenimiento, así como con el tipo estructural. El análisis de los costos debe incluir los costos
diseño y construcción, así como, ios costos anuales considerando los intereses y amortizaciones
de la inversión, añadiendo un porcentaje por costos de mantenimiento. La estructura óptima será
aquella que provea la mayor protección con el mínimo costo.
18
CAPITULO 2. ASPECTOS TÉCNICOS.
2.1 Cimbras.
Como definición la cimbra es cualquier estructura temporal empleada para soportar durante
su erección una estructura permanente hasta que ésta última sea auto soportable.
Las especificaciones generales para la cimbra prestan atención especial a los siguientes
aspectos:
a) Confinamiento del mortero, para dar forma según las dimensiones requeridas y
suficientemente herméticas para evitar fugas del mortero durante el colado del mortero.
b) Resistencia suficiente para soportar la presión originada por la colocación del
mortero.
c) Determinación del tiempo de permanencia de la cimbra considerando: cargas de
construcción, resistencia a edades tempranas del mortero y la posibilidad de recuperación de
contra flechas.
d) Integridad de la estructura mediante juntas de colado convenientemente
localizadas y sujetas previamente a la aprobación del diseñador, restringiendo su localización a
los sitios en que se debilite en menor grado la estructura.
Los moldes o formas deberán ajustarse a la configuración, líneas, niveles de elevación y
dimensiones que vaya a tener el mortero, según lo indiquen los planos respectivos.
2.1.1 Tipos de cimbras y materiales
La selección de materiales para la cimbra debe basarse en dos aspectos:
• Máxima economía para el constructor.
• Seguridad y calidad requerida para la obra terminada.
19
B I B L I O T E C A
La siguiente tabla de recomendaciones no excluye el uso de cualquier otro material, que
cumpla con los aspectos previamente señalados:
Material
Acero
1 Aluminio
Magnesio
Triplay
I Madera
I Papel prensado. [Tubular
1 Cartón corrugado
i Mortero
I Fibra de vidrio
1 Plástico
IGEOTEXTIL
Uso principal
Cimbra pesada y andamiaje; columnas y puntales; cimbras permanentes, inc. Soldadura
Paneles ligeros
Paneles ligeros
Paneles ligeros, acabado aparente
Estructura y recubrimiento
Columnas, losas y pilotes
Aligeramiento rectangular o cilindrico en losas y trabes
Zapatas, precolados y cubiertas
Losa reticular, trabes y motivos arquitectónicos
Acabados aparentes
Recubrimientos a taludes, elementos precolados y estructurales
Especificación
Al SC
Fabricante
Fabricante
Fabricante
Normad 8-46
Fabricante
Fabricante
ACI
Fabricante
Fabricante
Fabricante
Datos de diseño I
Manual del AISC 1
Fabricante 1
Fabricante i
Fabricante I
Esfuerzos en fundó i de su densida 1 aparente I
Fabricante 1
Pruebas por not contarse con datos i
Código ACI
Fabricante I
Fabricante 1
Fabricante j
2.1.1.1 Cimbras para colados bajo el agua.
El colado del mortero sumergido se ejecuta por tubería generalmente forzando el mortero
desde la superficie hasta el sitio de colado manteniendo el extremo de la tubería en inmersión
constante del mortero fresco.
Las cimbras para estas estructuras se diseñan convencionalmente exceptuando la
20
densidad del mortero. Sin embargo considerando las grandes presiones que pueden desarrollarse
en el extremo de la tubería, las cargas aplicadas deben evaluarse por personal experimentado en
este tipo de obra.
La cimbra para colado bajo el agua se construye en la superficie para que su montaje se
ejecute por buzos, generalmente en una operación lenta y costosa.
2.1.1.2 Cimbras flexibles con Geotextiles.
La cada vez más frecuente oferta de productos sintéticos y asfálticos con fines de drenaje,
filtración, control de erosión e impermeabilización, como alternativa para sustituir materiales
naturales en la construcción, obliga a los profesionales de la ingeniería a familiarizarse con las
propiedades, aplicaciones, ventajas y desventajas de estos nuevos materiales.
Los geosintéticos son productos industriales elaborados con polímeros derivados del
petróleo, que se utilizan en obras de tierra o en la construcción en general. Se distinguen dos tipos
principales: los geotextiles o telas para ingeniería, que se caracterizan por su alta permeabilidad,
similar a la de los materiales granulares limpios (k>_ 10"9 cm Is) y están representados por los
textiles propiamente dichos, las georredes y las geomallas de plástico. El otro tipo corresponde a
las geomembranas, o elementos de poco espesor y muy baja permeabilidad (k<= 10"11 cm Is)
Los polímeros más empleados en la fabricación de geotextiles son polipropileno (PP)
poliéster (PET), polietileno en redes (PE) y poliamida o nylon. En geomembranas se utilizan
principalmente asfalto, polietilenos de alta y baja densidad (HDPE y LDPE), cloruro de polivinilo
(PVC), hule butilo (MR), polietileno clorado (CSPE), policloropreno o neopreno (CR) y monómero
dieno propileno etileno (EPDM).
En función de su respuesta hidráulica, se pueden dividir a estos productos en geosintéticos
discontinuos o geotextiles (permeables) y en geosintéticos continuos o geomembranas
(impermeables).
Las características hidráulicas de los textiles dependen en gran medida de los
procedimientos de fabricación y de los materiales empleados en su producción, que comprenden
los filamentos largos, las fibras cortas (2 A 10 cm) y las tiras, con ancho entre 1 y 3 mm; quedan
incluidos en este último tipo los elementos gruesos de diámetros hasta 5 mm, que se utilizan en la
fabricación de las geomallas, son sometidas a esfuerzos de tensión que orientan sus moléculas en
una o dos direcciones para rigidizarlas y su campo de aplicación es en el refuerzo de suelos.
Las funciones que cubre un geotextil son: separación, entre materiales de diferente
granulometría; refuerzo, como elemento resistente dentro de la masa de suelo; filtración y drenaje,
al evitar la migración de sólidos y permitir el flujo del agua en el sentido normal o a través de su
21
plano; e impermeabilización, cuando un textil es impregnado con un producto asfáltico o polímero
para hacerlo impermeable y se convierte en geomembrana.
Para que un geotextil pueda realizar todas esas funciones, se requiere que cumpla con
algunas características de resistencia, durabilidad y permeabilidad.
Durabilidad. . .
^ _ I I _ ^ -^ P
Dos casos deben ser considerados: el flujo normal y el flujo a través del plano textil.
Cuando se utiliza un geotextil en el interior de una masa de suelo como filtro o dren se
requiere en forma simultánea que la abertura entre las fibras sea lo suficientemente grande para
que el agua fluya en forma casi libre y que las aberturas sean lo suficientemente pequeñas para
que no se destruya la estructura del suelo por migración de partículas. Los criterios tradicionales en
filtros granulares establecen que la permeabilidad del filtro debe ser mayor 10 veces a la del suelo
y que los mayores espacios del filtro (disnitro ), deben ser menores que las partículas del suelo
(dossueio) para evitar la tubificación.
En forma comparativa, de acuerdo con el criterio de permeabilidad, considerando una
alteración del flujo y de la presión por influencia del filtro del 10%, espesores de filtros granular de 1
cm y de geotextil de 10 mm (conservador) se ha propuesto:
kf> 10 ks filtros granulares
kf< 10 filtros geotextiles
donde: kf y ks, son los coeficientes de permeabilidad del filtro y del suelo, respectivamente.
2.2 ¿Qué es el Bolsacreto®7.
Cimbra textil impermeable para colado en el sitio de elementos masivos de mortero simple.
Sustituto alternativo para enrocamiento y elementos prefabricados de mortero en la construcción
de estructuras marítimas y fluviales.
El sistema Bolsacreto® tiene como fin colocar morteros bajo el agua. Utiliza bolsas
fabricadas a base de polímeros que resuelven problemas sobre la fuga de agregados cuando son
llenados con mortero fresco, ya que el desperdicio de finos y en especial de cemento en lugares
con oleaje y lo grandes corrientes se ve disminuido con el empleo de telas impermeables, con
22
refuerzos interiores, exteriores y en costuras, además de válvulas de cierre directo.
Gracias a los grandes avances tecnológicos en el área de materiales sintéticos, se ha
logrado que mediante un proceso y con diseño especial, de los telares se obtengan elementos
dobles con refuerzos que aseguren el espesor de acuerdo al proyecto.
2.3 Materiales y equipo necesario
2.3.1 Materiales
Debido a la sencillez del procedimiento y metodología del sistema, los materiales utilizados
en la fabricación del mortero a excepción del cemento, como lo son: el agua, la arena y los
agregados grueso o piedrín, pueden ser propios del lugar, los cuales tuvieron que haber acreditado
pruebas de laboratorio como granulometría en el caso de los agregados.
1 Agua... Casi cualquier agua natural que sea potable y que no tenga un sabor u olor
pronunciado, se puede utilizar para producir mortero. Sin embargo, algunas aguas
no potables pueden ser adecuadas para el mortero. La calidad del agua de
mezclado no establece ninguna relación condicionante con el aspecto
bacteriológico (como en el caso de aguas potables); básicamente se refiere a sus
características físico-químicas y a sus efectos sobre el comportamiento y las
propiedades del mortero.
El agua de mezclado que contengan impurezas excesivas afecta de acuerdo a las
características de las mismas:
• el tiempo de fraguado
• resistencia del mortero
• contracción por secado
• durabilidad
• manchado
IMPUREZAS LIMITES EFECTO SOBRE EL MORTERO
(ppm)
Algas 2,000 Inclusión de aire
Carbonates 1,000 Reducción del tiempo de fraguado
23
Sulfato de Na 10 000 f l t a r e s i s t e n c i a temprana; baja a edades largas
Alta resistencia temprana: baja a edades largas Sulfato de Mg. 40,000
c | o r u r o s Reducción en tiempo de fraguado; alta resistencia temprana
Fosfatos, Arsenates, , .„„ ,., . , . , , . Boratos Retardo del fraguado
Azúcar 500 Retardo del fraguado
El agua de mar que contenga hasta 35,000 ppm de sales disueltas, generalmente es
adecuada como agua para fabricar mortero simple. Aún cuando el mortero hecho con agua de mar
puede tener una resistencia temprana mayor que un mortero normal, sus resistencias a edades
mayores (después de 28 días) pueden ser inferiores. Esta reducción de resistencia puede ser
compensada reduciendo la relación agua-cemento.
1 Arena... Los agregados finos comúnmente consisten en arena natural
(excavados o dragados de alguna mina, río, lago o lecho marino), o piedra triturada siendo
la mayoría de sus partículas menores que 5 mm.
2 Cemento... puede ser tipo Portland I ó Portland tipo V (Cemento Portland
Ordinario, CPO; o Cemento Portland Puzolánico CPP, según la actual nomenclatura);
siendo éste ultimo mayor resistente a la acción de los sulfates del agua de mar, ya que es
bajo en aluminato tricálcico AlaCa. También se puede utilizar el tipo II o de escoria de altos
hornos (CPEG). Si sólo se dispone del tipo I u Ordinario puede emplearse, debiendo
considerar un incremento en las dimensiones de los elementos bolsacreto para proveer un
posible desgaste externo por el ataque de los sulfatas y carbonos.
3 Aditivos... se entiende como aquel material diferente al agua, agregados,
cemento hidráulico y fibras de refuerzo que se utiliza como un ingrediente del mortero o
mortero y que se añade a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado (según
Norma ASTM C 125), y que tienen como objetivo el proporcionar a la mezcla propiedades
de trabajabilidad, modificar el tiempo de fraguado , sangrado, calor de hidratación,
velocidad del desarrollo de resistencia, densidad, resistencia mecánica, reducción de la
permeabilidad y mayor durabilidad.
4 Bolsacreto... se puede fabricar de diversos materiales sintéticos. Sin embargo,
deben vigilarse varios aspectos, ya que las películas simplemente laminadas, encierran el
peligro de que al producirse una pequeña cortada se rasguen, y se pierda totalmente la
24
mezcla del interior de la bolsa. Es un sistema mediante el cual se cuelan directamente en
el lugar grandes bloques de mortero bajo el agua, utilizando cimbras flexibles de material
sintético impermeable.
Debe tener una resistencia suficiente para soportar las presiones durante el momento de
llenado y ser al mismo tiempo ligero de peso para ser fácilmente maniobrable, además de
mantener abajo el factor costo. Los resultados con filamentos de polipropileno tejidos y ligados
mediante un proceso especial a lámina de polipropileno, se pueden considerar aceptables.
5 Tapete antisocavación... que será a base de geotextil, con resistencia mínima,
el cual servirá para prever la socavación que pueda ser generada por el oleaje.
2.3.2 Equipo
Debido a la sencillez del sistema, el equipo es de fácil transportación, habilitado y
operación, mismo que se enlista a continuación:
1 Bomba Mayco C-30D de 12 m3/hr de capacidad, con salida de 2" de diámetro
2 Bomba autocebante para agua de 1,000 It/min aprox.
3 Revolvedora c/ motor a gasolina. 1 saco, 12 HP
4 Mangueras, conexiones, copies y accesorios en general.
Las mezcladoras y bombas para mortero modernas, ofrecen varias oportunidades para
lograr mejores resultados en cuanto a la eficiencia y economía de los métodos tradicionales de
colado de mortero.
El sistema de bombeo del mortero consiste de una bomba montada de alguna forma en un
transportador o sobre una tarima, además de las tuberías y mangueras flexibles. Las bombas de
mortero están compuestas por una tolva de recepción en la cual se vacía el mortero, una cámara
de bombeo y una tubería de entrega.
Una de las características principales de cualquier bomba para mortero, es su sistema de
válvulas diseñadas para reducir en todo lo posible, su resistencia al flujo del mortero con cambios
mínimos en la dirección o en la disminución de áreas transversales.
Por último, como equipo especial para la mano de obra, es considerado el de buceo, que
consta de un compresor o tanque de oxígeno, traje de neopreno, accesorios como visor, aletas,
25
etc., mismo que será utilizado sólo por personal calificado.
2.4 Características de la bolsa
El Bolsacreto se puede fabricar de diversos materiales sintéticos. Sin embargo, existen
varios aspectos que deben vigilarse, ya que las películas simplemente laminadas encierran el
peligro de que al producirse una pequeña cortada se rasgue y pierda totalmente la mezcla del
interior de la bolsa.
Como descripción misma del Bolsacreto, es importante mencionar que es una tela plana,
en presentación de Rafia de polipropileno, construida a base de cintas (8x8 cintas por pulgada en
pie y trama), laminada (reforzada por la cara interior) con un peso de 6.5 oz. /yd2 ya laminada. No
es susceptible al ataque biológico por bacterias, hongos ni algas. Además de no ser atractivo a
roedores.
Dentro de las propiedades importantes de trabajo se mencionan las siguientes:
Resistencia de la cinta en trama: 7.15 Kg.
Resistencia de la cinta en pie: 5.2 Kg.
Resistencia de la tela por m2 en pie: 258 Ib. /cm
Resistencia de la tela por m2 en trama: 209 Ib. /cm.
2.4.1 Pruebas realizadas
Los resultados de pruebas con la cimbra textil Bolsacreto, originó que se le incluyeran una
serie de refuerzos especiales interiores de alta elasticidad, adherencia y resistencia que se
tensaban automáticamente al momento del llenado y que actúan como un sistema de pretensado
durante la etapa plástica y del fraguado de la mezcla, demuestran que se mejoran notablemente
las características de complicidad y homogeneidad del mortero, lográndose incrementar el peralte y
disminuir la permeabilidad.
26
CAPITULO 3 MORTERO REQUERIDO
3.4 Especificaciones y características del mortero.
El mortero es básicamente, una mezcla de dos componentes agregados y pasta. La pasta,
compuesta de cemento y agua, une a los agregados (arena) para formar una masa semejante a
una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y agua.
3.4.1 Agregados
Los agregados deben conservar su consistencia por medio de la combinación de los
materiales finos para proporcionar una graduación uniforme y continua y una cantidad reducida de
vacíos. Las graduaciones de arena deben ser siempre paralelas a las líneas límites de la zona.
3.4.2 Trabajabilidad del mortero.
La facilidad de colocar, consolidar y acabar al mortero recién mezclado se denomina
trabajabilidad.
El mortero debe ser trabajable, pero no se debe segregar ni sangrar excesivamente. El
sangrado es la migración del agua hacia la superficie del mortero recién mezclado provocada por
el asentamiento de los materiales sólidos - cemento y arena dentro de la masa. El sangrado
excesivo aumenta la relación agua-cemento cerca de la superficie.
3.4.3 Mezclado y bombeo.
Se requiere un mezclado apropiado. Cuando se utiliza dosificación en seco, la mezcladora
debe tener aspas eficientes y rotar un número suficiente de veces para lograr una mezcla
adecuada. Se debe tener cuidado en el tiempo en que se tarda la mezcla pasar en la bomba, ya
que una tubería se puede obstruir hasta con 0.05 m3.
Habrán ocasiones en que una mezcla en particular no pueda ser bombeada y a no ser que
tenga remedio, no deberá perderse el tiempo tratando de bombearla. Esto genera un atraso y las
mezclas subsecuentes pueden perder esta propiedad.
Las razones por las que un mortero puede ser no bombeable son:
1 El mortero puede sangrar profusamente. Esto es posible con bajos contenidos de
cemento o con agregados pobres o mal graduados. Generalmente, la solución consiste en
mejorar la graduación o incrementar el contenido de partículas finas, introduciendo ya sea más
97
cemento, arena más fina, puzolanas o un agente o aditivo que haga más espesa la mezcla.
2 Los efectos de la fricción pueden ser excesivos. Esto ocurre con líneas de tuberías
largas, contenidos elevados de cemento o valores bajos de revenimiento.
El colado del mortero con bomba permite ventajas como:
^ Una terminación más rápida del colado, en comparación con los métodos
tradicionales.
S La disminución de los requerimientos de planta y de mano de obra ya que se
reduce el manejo del mortero.
s Una solución eficiente y económica a los problemas asociados con los accesos
limitados y/o difíciles a la obra.
Además de lo antes mencionado, el bombeo representa una forma indirecta de controlar la
calidad del mortero. En su mayor parte las mezclas mal proporcionadas no se pueden bombear.
Consecuentemente, cualquier desviación de la calidad requerida en el mortero se hará evidente
durante las operaciones de bombeo.
Dentro de las opciones más recomendadas para proporcionar bombeabilidad a una
mezcla, es el uso de aditivos para que el bombeo se logre sin la necesidad de agregados
especiales o el aumento del contenido del cemento.
Algunos agentes que tienen la propiedad de mejorar la bombeabilidad son:
• Aditivos reductores de agua.
• Aditivos inclusores de aire.
• Guías de bombeo para incrementar la densidad del agua.
• Aditivos minerales finamente divididos.
Dentro de los aditivos experimentados, se encuentra uno que su objetivo es facilitar el uso
de agua salada para hacer la mezcla de mortero, sin que ésta se vea afectada por los sulfatos del
agua de mar. Este producto recibe el nombre de Producto Z-12/c desarrollado por la empresa
Concrete Hitech Ltd. Este aditivo es resultado de la conjunción de 18 diferentes químicos
inorgánicos que desarrollan una función específica cada uno e influyen en las propiedades del
mortero resultante. Desde el desarrollo de este producto se ha podido utilizar agua de mar y
agregados sin lavar provenientes del mar en la elaboración del mortero. El único inconveniente es
el costo del producto que incide en el precio por m3 del mortero. Sin embargo, este sobrecosto es
28
compensado por la eliminación de otros aditivos tales como plastificantes, retardantes y agentes
curadores. Este producto también provee seguridad adicional en áreas donde la pureza de los
ingredientes para cualquier mezcla del mortero sea cuestionable.
Por lo general, un aditivo que ayuda a la trabajabilidad, usualmente mejora la
bombeabilidad sin cambiar el diseño de mezclas. No obstante, la elección adecuada del tipo de
aditivo y las ventajas logradas dependen mucho del contenido de cemento, del grado de
uniformidad del agregado y del tamaño de las líneas de bombeo.
En la práctica, las mezclas de mortero bien graduadas, de buena calidad y que han sido
dosificadas de acuerdo con alguno de los procedimientos de diseño establecidos, en general se
bombean satisfactoriamente cuando se preparan bajo niveles apropiados de trabajabilidad. Esto es
particularmente cierto cuando el equipo de bombeo es nuevo o está bien conservado con sus
válvulas, sellos y uniones bien ajustadas. Cuando la bomba no se encuentra bajo estas
condiciones ideales, algunas de las técnicas de verificación pueden ser útiles para determinar si se
habrán de presentar problemas con la mezcla de mortero. Como resultado, pueden producirse
lotes sucesivos de mortero de calidad similar, lo que es bastante satisfactorio para el cumplimiento
de los requisitos de un bombeo rutinario.
29
CAPITULO 4 DISEÑO DE ESTRUCTURAS EMPLEANDO BOLSACRETO
El diseño de rompeolas debe basarse en gran parte en la experiencia, complementada con
información de ensayos en modelos. No existe para el diseño ningún método analítico exacto, pero
hay ciertas fórmulas que pueden usarse para un diseño seguro.
4.1 Fórmulas utilizadas
Los taludes y peso de los elementos se diseñan para resistir la acción del oleaje, por lo
general se sigue el criterio que se presenta a continuación:
La siguiente ecuación fue propuesta por Hudson para determinar la relación entre el peso y
talud para distintas alturas de ola:
W= 5S_H! ,
KD(5s/5w-1)3cota
Donde:
W, peso del elemento (kg)
KQ, coeficiente de estabilidad de Hudson (ton m / m3)
H, altura de la ola de diseño (m)
a, ángulo que forma el talud con respecto a la horizontal.
5s, peso volumétrico del elemento (m / m3)
5w, peso volumétrico del agua
En México se hicieron ensayos en bloques de mortero pero indicaron que la fórmula de
Hudson no es aplicable para el diseño de rompeolas con elementos Bolsacreto. Para ello se
llevaron a cabo estudios en el Instituto de Ingeniería de la UNAM, obteniéndose la siguiente gráfica
para diseño:
30
L0 /H ICO -i
140
IZO
100
BO
60
40
20
40
Talud 1:1 Lot i tomentos 4a baltóCríto 4B.tuvl«ron EotocodQB «n lo cele +14.0 o lo - 5 0 m PFofurdidod al pl* 40 i« sítirveiíiifl « 50 m L = Loogh^d <j« la onda in nguai prnlundb» H -Alluro d* ta onda al pie da lt¡ •»CC»lte«l En-Eiírijíc de ki OIÍQ por metro de oncho w = PKSQ dal bDlsocralú QCH metro d« ancho
E«,Z -L /H» 47.^45-2 756{^¡) 4 0.0562 l^V
J L. 60 80 100 120
Ep'WH
Pesos estables para los elementos Bolsacreto
En que: Eo = (Yw H2 L0) / 8
Siendo: yw = Peso específico del agua LQ = Longitud de la ola en aguas profundas H = Altura de la ola de diseño
4.2 Datos requeridos
En cuanto a las mareas, Fonatur (Fondo Nacional de Fomento al Turismo), publica el
manual de "Predicción de Mareas" para cada año que, previos estudios mareográficos
presentados por el Servicio Mareográfico del Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional
Autónoma de México, para los diversos puertos de la República Mexicana.
Esta predicción de mareas contiene la hora a la que ocurren las pleamares y las
bajamares, así como la altura con relación al plano de referencia, en cada uno de los desarrollos
mencionados.
Cuando no hay información disponible sobre las características de las olas de la localidad
del rompeolas, se recurre a datos estadísticos publicados en los libros "Sea and Swell" u "Ocean
Ware Statistics", o bien se recurre a calcular la altura y longitud de la ola de diseño, basado en
fórmulas hipotéticas tomando en cuenta el viento, el alcance y la profundidad del agua. Para
determinar la altura de la corona del rompeolas, se consideran la altura de la ola significante
31
calculada más el nivel de la marea de tormenta más la altura del corrimiento de la ola (run vp).
Un rompeolas de bolsacreto, por su superficie inclinada que podría causar el rompimiento
de la ola, no necesitará ser tan alto como el muro vertical. Además, la irregularidad y rugosidad de
la superficie inclinada romperá las olas y resultará en una disipación considerable de la energía de
las mismas. Por tanto, es generalmente confiable presumir que un rompeolas de bolsacreto
proveerá protección adecuada si su corona se coloca en la altura máxima de ola (valle o cresta)
antes de romper y arriba del nivel de pleamar. Para taludes muy suaves, la altura puede reducirse.
El ancho de la corona de un rompeolas debe ser aproximadamente igual a la altura de la
ola de diseño.
La estabilidad de un rompeolas de bolsacreto depende del peso y de la pendiente del talud
con la cual se colocan. Puede probarse analíticamente por ensayos en modelos que el peso de las
bolsas variará con la inclinación del talud sobre el cual se colocan; esto es, taludes pronunciados
requieren bolsas más pesadas y taludes más tendidos requieren bolsas menos pesadas.
4.3 Cálculos realizados
Ya que la función primordial de un rompeolas es de dar protección adecuada al puerto
contra la acción de olas, es importante que tengan una elevación que prevendrá el rebase sobre la
misma. La mayoría de las olas romperán sobre o antes de que lleguen al talud de protección y
subirán sobre la superficie inclinada.
Estudios en Estados Unidos, concluyen que la pendiente del talud del rompeolas y la
pendiente de la ola, son las variables principales que afectan la subida de las olas en aguas cuya
profundidad corresponde a valores grandes de altura relativa, H / d, y que la subida de las olas
decrece al aumentar la pendiente de la ola y disminuir la pendiente del talud del rompeolas.
4.4 Condiciones de las Olas cerca de la Costa
Los fenómenos de las olas del agua aplicados a la predicción de las condiciones de las
olas cerca de la costa son aquellas de sitios de poca profundidad, refracción, quebramiento y
difracción. Así como la ola viaja en la superficie, un cambio en la altura ocurre por los cambios de
velocidad en el grupo, Cg, de la ola. Esta velocidad está relacionada con la propagación de la onda
C, en que esa energía es transmitida a un sistema de olas. El proceso de la ola en poca
profundidad, un coeficiente de poca profundidad, Dd, es usado para cuantificar el cambio de altura
de la ola de la forma que H=Dd*Ho, donde Ho es la altura de la ola en agua profunda y el
coeficiente de la poca profundidad es dada por:
32
Dd=[Tan h i n d . tt+A-nd/L)]
L Sn h 4Tr/L
Debe ser notado que el proceso del lugar de profundidad es lineal en términos del alto de
la ola. En aguas profundas, Dd igual a la unidad, su valor se reduce al mínimo de 0.91 a d / Lo
=0.15 y es por eso que se incrementa sin ningún límite. En la práctica el límite es alcanzado en el
punto cuando se quiebra la ola.
La velocidad de propagación de la ola, C, es dada por:
C = (9L/2TT tan h (2Trd /L))1/2
De donde se puede observar que en un decrecimiento de la profundidad del agua, tan h (2TTd / L), se reduce, no linealmente, la ola disminuye la velocidad. El frente de una ola en particular se va acercando flotando uniformemente al ángulo de la playa; cualquier porción en particular del frente de la ola va a disminuir su velocidad a un promedio diferente a las demás partes del frente, resultando un cambio de la dirección en la propagación de la ola y por lo tanto se termina en la refracción de la ola donde los rayos son trazados en ángulos rectos a la cresta de la ola sobre una pequeña superficie del océano, conduciendo al incremento de la altura de la ola. Recíprocamente, la divergencia de rectángulos puede resultar una disminución en la altura de la ola.
Si bo y b son las distancias entre rectángulos en aguas profundas y no tan profundas respectivamente, relacionando las energías de la ola en dos localidades, obtenemos
Who2boCgo = WH2bCg
Donde el suscrito "o" se refiere a las condiciones de la profundidad del agua.
De este modo,
H= bo/b * Dd ; Ho = KrDd*Ho
Donde Kr, es el coeficiente de la refracción. Nuevamente se hace notar que la refracción es en proceso lineal en la altura de la ola. La presencia de la corriente también hará su resultado en la refracción de la ola.
La extensión de la velocidad cambia de altura, como es la propagación de la ola si la corriente está en el ángulo de la dirección de la ola. El orden de la magnitud de estos cambios pueden ser vistos considerando el desplazamiento de la ola con suavidad. Puede ser demostrado que la extensión de la ola cambia de Lo a T de acuerdo con la ecuación
L / Lo = (1/2 + a)2
Donde a = 1 + u * 4/Co
u es la velocidad de la corriente y
Co es la velocidad de la ola en aguas profundas. Similarmente, la altura de la ola cambiará de Ho a Rdado por...
33
H/Ho= 2/a(1+a)
De este modo, por el seguimiento de la corriente a 10% de la velocidad de la ola, la extensión se incrementa por un factor 1.19 y la altura de la ola la disminuye por un factor de 0.88. por una corriente contraria de la misma magnitud, los valores correspondientes son de 0.79 y 1.21 respectivamente.
Soluciones apropiadas son aprovechadas para las olas y las corrientes intersectando ángulos finitos. Una consecuencia común de esta intersección es la que puede ser posible una reducción en la extensión de la ola, un incremento asociado a la altura de la ola resulta un incremento en la pendiente de la misma, definida como la razón del alto al largo de la ola que conduce eventualmente a un rompimiento de la misma. En aguas profundas, un criterio para el rompimiento de la ola, es a menudo dado como H / L =1/7; pero para las olas dispersas, el límite está en la región desde 1/16 hasta 1/20.
El fenómeno familiar del rompimiento de olas en aguas no muy profundas es extremadamente complejo en términos hidrodinámicos, pero para propósitos de predecir las condiciones del oleaje en el punto de rompimiento, la relación semi -empírica H = 0.78 d, en donde "d" es la profundidad del agua, se usa normalmente. La absorción es la pérdida de energía del oleaje debido a la fricción del fondo y a la percolación. Tales pérdidas de energía son a menudo muy pequeñas, a menos que las olas se desplacen por largas distancias en agua poco profunda. Un coeficiente de percolación es proporcionado por Bretschneider y Reid en la forma siguiente:
Kp = (tan h (2TTd / L))B
donde B= BirpA/mt, siendo "m" la pendiente, "g"
14
CAPITULO 5 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO
5.1 Aplicación y Metodología.
5.1.1 Colocación de la Bolsacreto en el lugar.
La colocación de las bolsas empieza desde la orilla hacia adentro del mar, procediendo
primero a fijar la base de tela geotextil. Esto se hace utilizando los mismos Bolsacretos a manera
de presión sobre el suelo.
Dependiendo del tipo de sedimentación a lo largo de la costa, la obra puede hacerse por
etapas. Es decir, se construye una sección de determinada altura; la cual hace la vez de escollera
con lo que se sedimenta arena, lográndose una plataforma suficientemente compacta y segura
para seguir colocando Bolsacreto hasta lograr la amplitud final del diseño deseado. Con la
colocación por etapas se hace que el oleaje trabaje conjuntamente haciendo que se formen
mesetas, con lo que se logra un ahorro de materiales, mano de obra y equipo. La ubicación y
colocación de la bolsa bajo el agua, requiere la intervención de buzos especializados, quienes van
colocando en el sitio preciso según un programa y orden preestablecido, las bolsas vacías, las
cuales son sostenidas e interconectadas con los elementos vecinos previamente colocados hasta
que tienen en su interior suficiente peso para no ser desplazadas por el oleaje o corrientes.
Por los estudios realizados, se ha encontrado que para la estabilidad, orientación,
acomodo, orden de colocación, entrelazamiento, protección antisocavación al pie de las
estructuras e interconexión con fuertes cables flexibles, por lo menos las tres capas superiores de
elementos Bolsacreto o el elemento de la corona tengan mayores dimensiones y peso que los
demás.
Por otro lado, para evitar la socavación, se recomienda la construcción de un delantal
protector y de series de miniespigones de cota descendente a espaciamientos de 3 o 4 veces su
longitud perpendicularmente al eje principal de trazo de rompeolas o de la protección marginal.
5.1.2 Inyección del mortero.
5.1.2.1 Operación de las Bombas para Mortero.
La bomba seleccionada debe tener la capacidad para bombear la cantidad requerida de
mortero sobre la distancia necesaria dentro del tiempo disponible para llenar la bolsa. Siempre que
sea disponible, debe escogerse la vía más corta entre la bomba y el punto donde esté la bolsa.
Los dobleces deben evitarse en lo posible; los ángulos agudos de radios mayores causan menos
resistencia que los dobleces articulados, la reducción en el diámetro de la tubería, los codos, las
mangueras flexibles, etc., producen fricción y resistencia adicionales, además que reducen el
35
alcance máximo.
Las juntas de la tubería deben ser a prueba de filtraciones de lechada y permitir, no
obstante, desalineamientos ligeros. Antes de iniciar el bombeo, se coloca una mezcla de lechada
en la tolva de premezclado y se bombea a través de la línea para acondicionar la tubería antes de
iniciar el bombeo del mortero; esto es para proporcionar el medio inicial de lubricación. Cuando
haya que agregar más tubería, es mejor hacerlo por secciones llenándolas despacio a una
velocidad de bombeo bajo hasta que las nuevas secciones estén bien lubricadas.
El bombeo se comienza lentamente hasta que se haya expulsado toda la lechada de la
línea y comience a fluir el mortero y entonces pueda aplicarse la velocidad total de bombeo.
Usualmente, la lechada se descarga fuera de las bolsas para evitar una sobre-concentración de
éstas.
Si se utiliza mortero hecho en planta, las entregas deben espaciarse de manera que
aseguren un colado continuo y toda suspensión debida a alteraciones en la línea, así como otras
demoras deben determinarse de antemano y es necesario actuar de inmediato para superar
imprevistos.
Las técnicas del colado deben tomar en cuenta las buenas prácticas de bombeo y las
tuberías deben irse retrayendo progresivamente hacia la bomba. Es necesario lavar las tuberías y
el equipo, así como reponer la dotación de la bomba. Después de que ha terminado el colado, la
línea debe limpiarse con agua a presión y una boquilla adecuada.
5.1.2.2 Suministro del Mortero.
Es de esperarse que el proveedor del mortero suministre en el momento convenido, una
mezcla que se ajuste a las especificaciones necesarias y que sea adecuada para ser bombeada
hacia las bolsas. Los cuatro especialistas a quienes concierne de alguna manera la calidad del
mortero son: el supervisor del proyecto, el contratista, el operador de la bomba para mortero y el
proveedor del mortero, en su caso.
s El supervisor del proyecto... controla el trabajo y los procedimientos empleados y
puede determinar los estándares de producción, por ejemplo la relación máxima de
agua/cemento; el tipo de cemento, el tamaño del agregado empleado y la metodología al
colocar el mortero en las bolsas.
s El contratista... cuela el mortero y proporciona parte de las especificaciones de la
mezcla, la cual requerirá de cierto grado de trabajabilidad y de características especiales en el
llenado de las bolsas a fin de asegurar la obtención de un fraguado y una compactación
adecuadas. Él es quien decide las secuencias de manejo del colado, el tamaño máximo de
36
agregado y el volumen de colado en una sola operación.
S El operador de bomba... con su equipo, traslada el mortero desde la mezcladora
hasta la bolsa. La trabajabilidad y el contenido de cemento, la graduación forma y textura, así
como las proporciones de agregado empleadas y la velocidad de entrega, deben ajustarse a las
características y capacidades del sistema de bombeo empleado.
^ El proveedor... debe cumplir con los requisitos especificados por la otras tres
partes y suministrar el mortero con la frecuencia y tiempo convenido.
En caso de que el mortero sea hecho en obra, la responsabilidad del Supervisor,
Contratista y Operador, serán las mismas, ya que se debe trabajar en condiciones semejantes,
pero especialmente tener un especial cuidado en la fabricación y suministro del mortero.
37
agregado y el volumen de colado en una sola operación.
•^ El operador de bomba... con su equipo, traslada el mortero desde la mezcladora
hasta la bolsa. La trabajabilidad y el contenido de cemento, la graduación forma y textura, así
como las proporciones de agregado empleadas y la velocidad de entrega, deben ajustarse a las
características y capacidades del sistema de bombeo empleado.
s El proveedor... debe cumplir con los requisitos especificados por la otras tres
partes y suministrar el mortero con la frecuencia y tiempo convenido.
En caso de que el mortero sea hecho en obra, la responsabilidad del Supervisor,
Contratista y Operador, serán las mismas, ya que se debe trabajar en condiciones semejantes,
pero especialmente tener un especial cuidado en la fabricación y suministro del mortero.
37
5.1.2.3 Metodología
Planeación para el bombeo:
Para obtener buenos resultados en el bombeo del mortero, resulta indispensable que las
partes involucradas directamente en este proceso; es decir, el contratista, el proveedor del mortero,
el subcontratista del equipo de bombeo, el supervisor del proyecto y los colocadores de bolsas,
participen activamente, tengan la capacidad de tomar decisiones antes y durante el proceso de
colado, asimismo, tener en cuenta que sus responsabilidades están interrelacionadas.
Son muchos los puntos que deben decidirse o discutirse cuando el contratista planea el
fraguado del mortero con el operador de la bomba.
Estos comprenden:
1. Requisitos de especificación del mortero.
• Resistencia a la compresión a los 28 días.
• El tamaño máximo del agregado
• Los márgenes de revenimiento permisible al momento de la entrega.
• El contenido de aire del mortero
• El tipo y cantidad de aditivos.
2. Detalles físicos del fraguado.
• Cantidad de mortero que va a colocarse según el número de bolsas
• La velocidad de llenado de las bolsas
• Hora en que se iniciará el bombeo y tiempo estimado en que terminará
• Posición fija de la bomba y su distancia hasta el lugar de las bolsas
• Secuencia de la colocación y fraguado.
• Área de maniobras para las mezcladoras o camiones en su caso
• Posición en que estarán las mezcladoras o los camiones durante la espera
y durante la descarga en su caso.
38
3. Servicios y ayudas que debe presentar el contratista. El operador de la bomba
solicitará al contratista:
• Que le permita el acceso a la obra algún tiempo antes del inicio del
fraguado para poder instalar todo su equipo.
• Que proporcione un camino de entrada satisfactorio hasta la obra.
• La seguridad de que el sitio donde se estacionará el camión sea terreno
firme y nivelado.
• El suministro de soportes apropiados para las secciones de la tubería
• La iluminación necesaria
• El abastecimiento de agua para el lavado del equipo
• La designación de un área para el lavado de la bomba mezcladora o del
camión.
Un supervisor experimentado también debe asegurar que se realicen todos los acuerdos
necesarios antes de iniciar las entregas de mortero. Esto se aplica no sólo en caso de cambios en
las dosificaciones de la mezcla de mortero, sino también en los procedimientos de inspección que
deben seguirse durante el colado del mortero.
La colocación del mortero dentro de las bolsas se hace bajo el agua utilizando los buzos
que introducen la manguera de bombeo por una manga o boca que tiene la bolsa, la cual se sella
luego de llenada la bolsa.
Es de recalcar que la única mano de obra tecnificada necesaria es ésta, la demás puede
ser del lugar.
^9
CAPITULO 6 COSTOS
6.1 Comparación con otros sistemas
Los métodos que se emplean para la protección de playas, han ido adquiriendo cada vez
mayor importancia conforme se van creando o desarrollando diversos asentamientos humanos en
las zonas costeras.
Los sistemas que se han empleado tradicionalmente para controlar los problemas de
erosión, no siempre han proporcionado los resultados esperados y en ocasiones su costo de
construcción o mantenimiento ha sido muy elevado.
Para poder hacer un análisis comparativo real de costos entre sistemas tradicionales de
construcción con el sistema Bolsacreto®, es necesario conocer los sistemas constructivos
generalizados y así, poder relacionar con base a costos, tiempo de ejecución y volumen de obra, y
no solamente por unidad (m3) o tonelada de manera unitaria.
Cuando la coraza es basada en rocas de grandes dimensiones, resulta equiparable al
sistema de elementos prefabricados, pues el costo en movimiento, desde el lugar de extracción,
carga, acarreo y descarga hasta el sitio, ya que también debe ser por el empleo de maquinaria
pesada, misma que retarda el proceso constructivo.
Una vez seleccionado el material, las características del proyecto determinarán los
procedimientos de construcción. Tradicionalmente para construir escolleras y rompeolas separados
de la costa, ya sea con enrocamiento o con elementos precolados de mortero, se ha requerido de
un terraplén de acceso al sitio de la obra, lo cual requiere sea removido una vez terminada la
estructura, con el consecuente incremento en el tiempo de terminación de la obra y de costos, todo
lo cual gravitará onerosamente sobre el costo del proyecto. Además se requiere para ello de
equipo pesado de construcción.
A continuación se presenta una descripción general de las etapas que se requieren
efectuar para una construcción como la descrita.
40
CANTERA PLANTA CONCRETO
| CAMÓN |
BASCULA
PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCIÓN
CAMÓN | 1
/^X l 40 TON 1
L
PATANA DF.
CMíCA
\ / FFFF
1 CAMINO ACCESO
\ NO
MUELLE
V s i
/ OBRA
PATANA DE
CONSTRUCTION PROCEDURE *
DEMOLICIÓN DE CAMINO
OBRA TERMINADA
Diagrama de flujo de las etapas de construcción con enrocamiento.
[CEMENTO
ARENA k
AGUA
U^ 1
1 h-1
OBREROS
LOCALES
REVOLVEDOR
_ i
BUZOS |
n / t u j r — B O M •4
LLENADO DE
CIMBRAS
OBRA COMPLETA |
Diagrama de Flujo del procedimiento alternativo de construcción con Bolsacreto
41
Comparativamente, si consideramos un elemento de protección a construirse desplantado
a 3.0 m de profundidad, con su parte superior localizada 2.0 m arriba del nivel del mar, tanto en los
casos de enrocamiento y Bolsacreto, se obtienen los resultados siguientes:
SECCIÓN TRANSVERSAL
PROCEDIMIENTO DE
CONSTRUCCIÓN
Roca o elementos precolados de concreto
Elementos de mortero colados en sitio
PARÁMETROS
Volumen total
Tiempo de construcción
Costo total
Volumen total
Tiempo de construcción
Costo total
VALOR
6,500 m3
90 días
SS'OOO.OOO
1,150 m3
30 días
$920,000
42
CAPITULO 7 EJERCICIO DE APLICACIÓN
Para presentar el sistema constructivo en su totalidad, se presenta a continuación, la ejecución de
la Obra denominada: "PROLONGACIÓN DE ESCOLLERAS SUMERGIDAS"; obra ejecutada para
la Administración Portuaria Integral de Coatzacoalcos, Veracruz. México.
• Antecedentes.
El Puerto de Coatzacoalcos es, conjuntamente con el de Veracruz y Altamira, de los más
importantes del Golfo de México, localizándose en la desembocadura del río del mismo nombre,
aproximadamente 3 km aguas arriba.
Desde su construcción, siempre ha tenido problemas de sedimentación, ocasionados
principalmente por azolves aportados por el río, como por la arena producto del acarreo litoral, lo
cual ha motivado la necesidad de dragar aproximadamente 1'200,000 m3 por año en el canal de
navegación para mantener la plantilla de éste a la profundidad de proyecto especificada de -15.00
m, referida al nivel de bajamar media.
Estudios realizados previamente, utilizando el criterio de Sato-Tanaka para estimar el volumen de
arena transportado por el mar, indicaron que: 956,000 m3 son transportados en la dirección Oeste-
Este; 607,000 m3 en la dirección Este-Oeste. Con el Método CERC los resultados fueron de
1'134,000 y 926,000 m3 en las mismas direcciones que el anterior, por lo que la resultante para el
primer caso es de 349,000 m3 y de 208,000 m3 para el segundo; ambas en dirección Oeste-Este.
Al respecto, se calcula que aproximadamente 200,000 m3 se depositan entre las escolleras
existentes.
Eso obligó a la Administración Portuaria, quien tiene el compromiso de mantener las profundidades
necesarias para así garantizar que las embarcaciones naveguen con seguridad en su entrada al
puerto, a realizar un estudio a través del Instituto Mexicano del Transporte, dependiente de la
Secretaria de Comunicaciones y Transportes, que es un organismo especializado en resolver este
tipo de problemas y otros relacionados con las vías de comunicaciones de nuestro país.
El Instituto Mexicano del Transporte dio inicio al estudio, tomando en consideración todos los
elementos tales como el oleaje, profundidad, corriente, vientos y el acarreo litoral que tiende a
depositarse en la bocana (cruce de escolleras).
• Alternativas de solución.
Las alternativas que se estudiaron en el laboratorio de hidráulica del IMT para las corazas fueron
41
utilizando Tetrápodos o Cubos Ranurados. La ola de diseño fue considerada de 6.00 m de altura,
con periodos de 5 y 6 segundos, provenientes de las direcciones norte, noreste y noroeste.
Los resultados arrojaron las siguientes cifras:
TIPO
Tetrápodo
Cubos
Ranurados
CUERPO
Cantidad
(pzas.)
5,526
5,334
10,854
10,148
Peso(Ton)
12.6
12.6
14.35
14.35
MORRO
Cantidad
(pzas)
377
340
794
718
Peso(Ton)
20
20
17.5
17.5
COSTO (sólo
coraza)
USDLS
$15.589
Millones
$22.140
Millones
Después de analizar los resultados de ambas alternativas se consideró que los costos que
implicaría el realizar la prolongación de las escolleras y el tiempo que implicaría la obra,
considerando cualquiera de los dos casos, no resultaba ser la solución económica ni atractiva,
desde el punto de vista de tiempo de ejecución, para los intereses de la Administración Portuaria
Integral, por lo que se optó considerar una alternativa adicional totalmente diferente.
Para ello se llevaron a cabo estudios en el laboratorio del IMT, tanto en el canal de olas como en el
tanque de morros, que consistió en dos escolleras sumergidas, de 3.0 m de altura constante, en
profundidades de agua que llegaban hasta los -15.00 m. Y ambos lados de longitud de 230 m.
Esta alternativa consistía en utilizar contenedores textiles de polímeros llenados directamente en
su sitio con mortero cemento-arena.
De conformidad con los resultados de los estudios en modelo hidráulico y los de gabinete, el
proyecto ejecutivo para la prolongación de escolleras sumergidas quedó definido como sigue:
Se proyectó una sección transversal de 3.0 m de altura a lo largo de todo el cuerpo y con 4.0 m en
los morros. Cada uno de los contenedores textiles, de 2.0 m de ancho, 1.0 m de altura y 8.0 m de
largo, con un peso aproximado de 24 ton una vez llenado con mortero, contando además con
44
cuatro cintas textiles de alta tenacidad en sus costados para lograr unir uno con otro y así obtener
una sección homogénea.
Se especificó durante el diseño que los contenedores textiles, de diseño especial, deberían
colocarse sobre un tapete antisocavación de textil artificial a base de polímeros, con lastres
tubulares perimetrales incorporados, para ser llenados con arena, manteniéndose el tapete en su
sitio mientras se lastraba mediante el empleo de varillas de acero.
Así mismo, previo al inicio de los trabajos, se llevaron a cabo estudios de Impacto Ambiental y
Residuos Peligros (CRETIB) a los que se cumplieron satisfactoriamente y el Instituto Mexicano de
Ecología otorgó su aprobación.
• Procedimiento Constructivo.
Lo primero que se realizó, previo a la colocación del tapete y de los contenedores textiles fue
preparar la corona de ambas escolleras a fin de permitir el paso de la planta portátil de energía
eléctrica para alimentar las bombas sumergibles, así como poder transportar a los morros los
materiales necesarios para la ejecución de los trabajos. Para ello se tuvo que remover la roca que
se encontraba sobre las coronas y colocarse una superficie de rodamiento a base de material
arcilloso llamado localmente "revestimiento".
En base a los planos constructivos se inicia el trazado con DGPS (Sistema de Posicionamiento
Global Diferencial) de la línea del eje de la escollera, posicionando los puntos de inicio, intermedios
y final, para posteriormente hacer el trazo directamente en el fondo marino con cabo de 3/8" 0 .
Con ayuda del personal de buceo se colocan como referencias varillas en los vértices de cada
estructura, siempre con apoyo y rectificación topográfica, iniciando los trabajos con la colocación
del tapete antisocavación.
El tapete antisocavación se coloca sobre el fondo del mar, previa limpieza del área. Se enrolla en
superficie y se baja al fondo para desenrollarse fijándose por medio de varillas clavadas
estratégicamente en el lecho de acuerdo al trazo del proyecto alineándose de manera adecuada,
Inmediatamente después se inicia con el llenado del lastre del tapete. Éste se hace por medio de
inyección hidráulica de una mezcla de agua con arena y cemento en el fondo del mar mediante
una bomba traga-sólidos. Para poder lograr esta inyección, el lastre viene provisto de bocas o
válvulas de llenado (a todo lo largo del tapete), con cintas de poliamida de alta tenacidad. Una vez
introducida la manguera de descarga de la bomba, se acoplan o amarran a la punta de la descarga
o "pitillo", para facilitar esta actividad de llenado.
45
Para el llenado de los contenedores Bolsacreto®, que en esta obra son de dimensiones de 8 x 2 x
1, se colocan vacíos sobre el tapete antisocavación con la ayuda de personal de buceo. Una vez
colocados y sujetados a varillas o grampines, se inicia el llenado de las mismas por medio de una
bomba de corriente trifásica de 6" 0 de succión y de descarga. El tiempo de llenado de la bolsa
varía entre 40 minutos a 1 hora (dependiendo de las condiciones del equipo de trabajo, climáticas y
la experiencia del personal de buceo y apoyo en la superficie), este tiempo es utilizado por el
personal de buceo para colocar y preparar otra bolsa vacía sobre el tapete.
Se realiza la colocación de la bolsa vacía de acuerdo al trazo del proyecto, estas bolsas se colocan
sobre el tapete antisocavación sujetándose a las bandas de amarre que tiene integrada la bolsa y
se procede al llenado de la misma, el orden para la colocación de estos es alternado, se colocara y
llenara la primera y la tercera bolsa y así alternadamente para conseguir una estructura uniforme
y relativamente compactada.
Video del proceso del constructivo de la construcción de la obra. Se realiza video antes, durante y
al final de la obra para tener evidencia del aspecto constructivo de la escollera sumergida.
• CONCLUSIONES AL CASO PRÁCTICO.
Debido a que es una situación bastante común que con el tiempo las escolleras y rompeolas
tiendan a ser rebasadas por los acarreos litorales, lo cual ocasiona probables a los canales de
navegación o al intercambio de aguas, se puede llagar a la conclusión de que tarde o temprano
tendrá que hacerse algo al respecto, ya sea traspasando la arena artificialmente de un lado a otro,
o prolongando las estructuras existentes. Hasta ahora la tendencia ha sido el prolongar las
estructuras existentes mediante réplicas , lo que en el caso presente ha demostrado ser una
alternativa poco económica y no muy rápida de ejecutar.
El costo asombrosamente reducido de utilizar una opción como la que aquí se presenta,
seguramente representará un atractivo muy interesante para obras similares.
Los resultados obtenidos a partir de esta experiencia ofrecen una alternativa no solamente
sumamente económica sino de rápida ejecución para las obras portuarias o para estructuras en
lagunas costeras con problemas similares. La opción de realizar una prolongación utilizando
contenedores textiles, representa una opción atractiva y funcional, no solamente en países en
desarrollo, en los cuales suele ser sistemático no contar con fondos suficientes como para llevar a
cabo costosas obras de ingeniería para este fin, sino que también para los países industrializados
debido a sus múltiples ventajas.
Esta opción no solamente es económica y rápida de llevarse a cabo, sino que además presenta la
ventaja de utilizar equipo lijero, económico y fácil de conseguir donde quiera y de fácil tr operación,
46
además de permitir que una obra se lleve a cabo por etapas, difiriéndose así la inversión al llevarse
a cabo su ejecución cuando, como y donde se requiera.
A la fecha la evaluación objetiva del comportamiento de la obra ha demostrado que éste ha sido el
esperado, ya que la arena ha sido retenida en forma efectiva por las estructuras, lo cual se ha
visto reflejado en un considerable ahorro en los gastos para el dragado de mantenimiento,
permitiendo así, invertir en otros trabajos de infraestructura. Una ventaja adicional de esta
tecnología es que una vez que cualquiera de las dos estructuras haya retenido suficiente cantidad
de arena como para verse rebasada, es perfectamente factible incrementar su altura utilizando
como apoyo la misma superficie de la arena retenida, sirviendo ésta como desplante para la
subsiguiente sobreelevación.
47
OTRAS APLICACIONES
La utilización de cimbras textiles en especial el "Bolsacreto", en los últimos años se ha aplicado en
nuestro país básicamente, en diversos proyectos marítimos y fluviales que han funcionado
satisfactoriamente.
Como ejemplos podemos mencionar:
Mar
1 Construcción de Espigones con elementos Bolsacreto
Río
1 Utilización como lastre para tapete antisocavación, para proporcionarle una estabilidad y
evitar desplazamientos generados por las corrientes
2 Construcción de delfinarios, cerrando áreas por medio de "barreras" creadas con
Bolsacretos, en donde se permite el desarrollo de estos animales.
3 Cierres mediante escolleras sumergidas de radas para fines turísticos, es decir, se cierra
una determinada área para generar una zona de aguas tranquilas en donde se permita el
ejercicio de actividades acuáticas y de recreo.
4 Utilización como rellenos en zonas socavadas para la protección de las pilas de puentes
carreteros.
5 Protección en conos de derrame a los puentes, para evitar socavaciones generadas por las
corrientes de los ríos.
6 Como elementos de coraza para escolleras con núcleo de Sandtainers® (elementos textiles
permeables rellenos de arena, de grandes dimensiones), para proporcionarle a la
estructura una estabilidad mayor y generarle una capa impermeable que impida el
desplazamiento de los elementos rellenos de arena.
4R
CAPITULO 8 CONCLUSIONES
Si se cuentan con unas condiciones favorables de trabajo, con mano de obra suficiente y
especializada, con el material y equipo necesario, además de la experiencia de profesionistas
dedicados a este ramo de la Ingeniería, se concluye que, el sistema constructivo Bolsacreto®,
representa el mejor sistema constructivo para proyectos marítimos y fluviales. Ya que si se toman
en cuenta los aspectos físicos, técnicos y sociales que genera este tipo de construcción,
representa una verdadera opción como método constructivo
Así, la facilidad en transportación, suministro y manejabilidad de los materiales y
herramientas necesarios para su ejecución, genera un programa de suministros que permite a la
empresa manejar sus condiciones de financiamiento adecuadas para crear una estabilidad
económica, misma que redundará en la situación financiera favorable de la propia empresa.
La maquinaria y equipo de construcción requerido para este tipo de obra, debido a su
tamaño y manejabilidad, facilita su transportación y operación, siendo necesaria la operación
especializada únicamente para la maquinaria (siempre y cuando las condiciones del terreno y del
proyecto requieran de su utilización).
En cuanto a la mano de obra, se generan numerosas fuentes de trabajo temporal para
habitantes de la localidad, además de la especializada (personal de buceo), quienes basados en
su experiencia, proporcionan al sistema una fluidez en la ejecución de los trabajos, ya que se
evitan problemas de falta de comunicación o entendimiento para poder ejercer correctamente las
labores correspondientes, además de ser un ejemplo para las futuras generaciones que se
interesan en laborar en este tipo de obras.
Para el profesional, proporciona el conocimiento y experiencia en otro rubro de la
Ingeniería que poco a poco se demuestra que representa una verdadera opción para desarrollarse
profesionalmente y así no centrarse en los tradicionales rubros que aunque necesarios para el
desarrollo del país, la saturación que ha presentado en los últimos tiempos impiden la evolución
que el individuo requiere personalmente.
4Q
r* i i c B I B L I O T E C A
FOTOGRAFÍAS AL CASO PRACTICO GEOTEXTIL
BOLSACRETO
50
SUMINISTRO Y MANEJO DEL CEMENTO
MEZCLADORA DE CEMENTO Y ARENA (REYMER)
51
BOMBA DE INYECCIÓN DEL MORTERO (MAYCO)
TRABAJOS SUBMARINOS
52
ESCOLLERAS DE COATZACOALCOS. VER
53
OTRAS APLICACIONES ESCOLLERAS
átam
54
OBRAS PRIVADAS DE GENERACIÓN DE PLAYAS
55
OBRAS PRIVADAS DE GENERACIÓN DE PLAYAS
^
[' & *
áT.
m^
mm R •
" 3
^ ^ M B É Í ^ ' ^ M Í
55
PROTECCIÓN A LOS CONOS DE DERRAME EN PUENTES
56
ESTRUCTURAS PARA ESTABILIZACIÓN Y RECUPERACIÓN DE PLAYAS (CANCÚN. Q. ROO)
57
CONFINAMIENTO DE AREAS PARA GENERAR ESPACIOS DE RECREACIÓN EN AGUAS
TRANQUILAS
ESPIGONES (RANCHERÍA MACAYO. REFORMA CHIAPAS)
,Jfe*«*ftl ¿LÉL*
58
CAPITULO 9. BIBLIOGRAFÍA.
• Comisión Federal de Electricidad Manual de diseño de obras civiles.
• Maza, J. A. Faradji, Marcos. Porraz, Mauricio Construcción de rompeolas y escolleras in situ Memorias de la IV Conferencia Interamericana de Tecnología de
Materiales, 1975.
• Aguilar Alcerreca, Boyer Orozco, Sempere Ramírez. Ingeniería de Ríos y Costas. UNAM,1977.
• U.S. Army Corp of Engineers. Shore Protection Manual, Vols I y II Deparment of de Army Corp of Engineers.
• Guillermo Mac'donel, Julio Pindter, Luis Herrejón Incieniería Marítima y Portuaria. México, 1999