facultad de ingenierÍa departamento ingenieria civil …

1

U N I V E R S I D A D D E L B Í O - B Í O FA C U LT A D DE IN GE NI ER Í A

D E PA RT A ME NTO I N GE NIE R IA CIV IL Y A MBI ENTA L

Profesor Patrocinante: Carmen González Labbé

PROPUESTA DE SISTEMA DE ALERTA TEMPRANA PARA

TALUDES DE LAS RUTAS CONCESIONADAS DE LA

PROVINCIA DE CONCEPCIÓN

Proyecto de Título presentado en conformidad a los requisitos para obtener el

Título de Ingeniero Civil.

CAROLINA PAZ JARA TAPIA

Concepción, Mayo, 2016

Universidad del Bío-Bío. Sistema de Bibliotecas - Chile

2

Nunca es tarde para encontrar el punto donde quedaste.

Seguir adelante es el desafío de cada día.

Anónimo.

ii


3

Esta tesis va dedicada a mis padres que siempre me han entregado su apoyo incondicional y

me han dado las herramientas para seguir creciendo en la vida, a mis hermanos por

soportarme y ayudarme a realizar mis estudios universitarios. También va dirigida a todas

aquellas personas, compañeros (as) y amigos (as) que hicieron de mi estadía en la universidad

un lugar lleno buenos momentos para recordar, en que las sufrimos, reímos, lloramos,

compartimos y nos apoyamos mutuamente.

Tampoco quiero dejar de lado mi pareja, Luis cuyo apoyo fue fundamental para dar termino a

esta etapa, por toda tu ayuda, consejos y compañía, muchas gracias.

Y por último dedicarle esta tesis a quienes ya no están conmigo, a mi abuelita mi segunda

mamá, quien me acompaño en los inicios de esta travesía, mi Nintu, mi fiel compañera de

estudio y largas noches de trasnoche, a la eterna Pinky y el guardián y loco Apolo, quienes

siempre entregaban su compañía y amor incondicional.

iii


4

NOMENCLATURA

CIMAT: Centro de Información y Monitoreo de Alerta Temprana.

DGA: Dirección General de Aguas.

DMC: Dirección Meteorológica de Chile.

EIRD: Estrategia Internacional para la Reducción de Desastres.

LA: Lluvia Acumulada.

LAA: Lluvia Acumulada Antecedente.

mm: milímetros.

NOAA: Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.

RNVV: Red Nacional de Vigilancia Volcánica.

SAT: Sistema de Alerta Temprana.

UNESCO: Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura.

UNISDR: Oficina de las Naciones Unidas para la Reducción del Riesgo de Desastres.

USCS: Sistema Unificado de Clasificación de Suelos.

USGS: Servicio Geológico de los Estados Unidos.

iv


5

INDICE GENERAL

RESUMEN ...................................................................................................................................... 7

ABSTRACT .................................................................................................................................... 8

1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 9

1.1.- JUSTIFICACIÓN DEL TEMA ............................................................................................. 10

1.2.- ALCANCES DE LA INVESTIGACIÓN. ............................................................................. 10

1.3.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................................. 11

1.3.1.- OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................... 11

1.3.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................................. 11

2. REMOSIONES EN MASA ....................................................................................................... 11

2.1 CAUSAS Y EFECTOS DE LOS DESLIZAMIENTOS. ........................................................ 12

2.2 ESTABILIDAD DE TALUDES .............................................................................................. 13

3. PRECIPITACION COMO FACTOR DESENCADENANTE DE DESLIZAMIENTOS DE

TIERRA. ........................................................................................................................................ 16

3.1 ANTECEDENTES DE UMBRALES DE LLUVIA PARA LA PREDICCIÓN DE

DESLIZAMIENTOS DE TIERRA ............................................................................................... 17

3.1.1 UMBRAL EMPÍRICO PROVINCIA DE CONCEPCIÓN. ................................................. 19

3.1.2 UMBRAL FÍSICO PARA LA PROVINCIA DE CONCEPCIÓN ....................................... 20

4. SISTEMAS DE ALERTA TEMPRANA (SAT)....................................................................... 21

4.1 OBJETIVOS DE UN SAT ....................................................................................................... 22

4.2 COMPONENTES DE UN SAT ............................................................................................... 22

4.3 FUNCIONAMIENTO DE LOS SAT ...................................................................................... 23

4.4 TIPOS DE SAT ........................................................................................................................ 25

4.5 SAT PARA DESLIZAMIENTOS DE TIERRA PROVOCADOS POR LLUVIAS ............... 26

4.5.1 COMPONENTES DE DISEÑOS DE UN SAT PARA DESLIZAMIENTO PROVOCADO

POR LLUVIAS ............................................................................................................................. 27

4.5.2 TECNOLOGÍA USADAS EN LOS SAT POR DESLIZAMIENTO PROVOCADOS POR

LLUVIA ........................................................................................................................................ 30

4.6 EXPERIENCIA INTERNACIONAL EN LA IMPLEMENTACIÓN DE SAT ..................... 31

5. CARACTERÍSCAS DE LA ZONA EN ESTUDIO ................................................................. 33

5.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA ZONA ..................................................................... 33


6

5.2 CARACTERÍSTICAS HIDROLÓGICAS DE LA ZONA ...................................................... 33

5.3 CARACTERÍSTICAS VIALES. ............................................................................................. 34

5.3.1 SERVICIABILIDAD Y SEGURIDAD VIAL ...................................................................... 35

6. PROPUESTA DE SAT PARA RUTAS CONCESIONADAS DE LA PROVINCIA DE

CONCEPCIÓN .............................................................................................................................. 37

6.1 ANÁLISIS DE OCURRENCIA DE DESLIZAMIENTO PROVOCADOS POR LLUVIA. .. 37

6.2 PROPUESTA METODOLÓGICA DE SAT ........................................................................... 43

6.2.1 COMPONENTES DEL SAT. ............................................................................................... 43

6.2.1.1 CONOCIMIENTO DE LOS RIESGOS ............................................................................ 44

6.2.1.2 MONITOREO Y ALERTA............................................................................................... 45

6.2.1.3 DIFUSIÓN Y COMUNICACIÓN .................................................................................... 48

6.3 TABLA PARA INTERPRETACIÓN DE NIVELES DE ALERTA ...................................... 49

7. ANÁLISIS ................................................................................................................................. 50

8. CONCLUSIONES. .................................................................................................................... 51

9. RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 51

10. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 52

ANEXO ......................................................................................................................................... 55


7

“PROPUESTA DE SISTEMA DE ALERTA TEMPRANA PARA TALUDES DE RUTAS

CONCESIONADAS EN LA PROVINCIA DE CONCEPCIÓN”

Autor: Carolina Paz Jara Tapia.

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad del Bío Bío

Correo Electrónico: [email protected]

Profesor Patrocinante: Carmen González Labbé

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad del Bío Bío

Correo Electrónico: [email protected]

RESUMEN

Los deslizamiento de tierra, son procesos frecuentes en Chile, provocados por diferentes factores,

tales como procesos geológicos, geomorfológicos y estímulos externos como la lluvia. La

posibilidad de ocurrencia de un deslizamiento comienza desde el mismo momento en que se forma

una ladera natural o se construye un talud artificial. Lo anterior ha conducido a numerosos estudios

en el mundo, sobre sistemas de alerta temprana, con el fin de predecir, monitorear, prevenir y alertar

a la población ante el desarrollo de un deslizamiento, mediante la determinación de umbrales

empíricos y físicos que relacionan las precipitaciones con los deslizamientos y las propiedades del

suelo. Debido a esto, es que se propone un sistema de alerta temprana para los taludes de las rutas

concesionas en la Provincia de Concepción, relacionando umbrales empíricos con los distintos

niveles de alerta y umbrales físicos con los sensores para su monitoreo. Con el fin de alertar,

informar y resguardar la vida de los usuarios de las rutas.

Palabras claves: Deslizamiento, Precipitación, Umbral empírico, Umbral físico, Sistema de

Alerta temprana.

Palabras= 10.614 (palabras)+10 (figuras/tablas) *250 + 2 (figuras/tablas)*500=14.114 palabras

aproximadamente.


8

“PROPOSAL OF EARLY WARNING SYSTEM FOR SLOPE OF CONCESSION

ROUTES IN THE PROVINCE OF CONCEPCIÓN”

Author: Carolina Paz Jara Tapia.

Department of Civil and Environmental Engineering, University of the Bío-Bío

Email: [email protected]

Teacher Guide: Carmen González Labbé

Department of Civil and Environmental Engineering, University of the Bío-Bío

Email: [email protected]

ABSTRACT

The landslides are common processes in Chile mainly caused by different factors such as geological

geomorphological and external stimuli processes like rainfall. The posibility of acurrence of a

landslides starts from the same time a natural slope is formed or an artificial slope in constructed.

To above led to numerous studies in the world on early warning systems in order to predic, monitor,

prevent and alert the population to the development of a landslides by determining empírical and

physical thresholds linking rainfall to landslides and soil properties. Because of this is that an early

warning systems for slope in the concessions routes in the province of Concepción is propossed

relating the empírical thresholds to the different levels of alert and physical thresholds with sensors

for monitoring in order to alert, inform and protect the lives of road users.

Keywords: landslides, rainfall, empírical thresholds, physical thresholds, early warning systems.


9

1. INTRODUCCIÓN

Toda forma de urbanización implica una relación entre sociedad y territorio que inevitablemente,

genera riesgos, pero es conocido que algunos modos de urbanización generan aún más riesgos

debido a la alta transformación que produce el hombre en el área y los cambios que conlleva toda

esta incidencia, esto sumado a la ocurrencia de eventos hidrometeorológicos que constantemente

nos afectan pudiendo llegar a ser devastadores por la falta de organización comunitaria, como lo

son los deslizamientos de tierras e inundaciones entre otros. Chile no es un país exento a sufrir de

estos eventos, debido a su extensa y variada geografía, además de las intervenciones que ha

realizado el hombre en el proceso de desarrollo y urbanización del país, como lo son la construcción

de carreteras, en que en muchos casos es necesario intervenir cerros creando taludes, los cuales son

propensos a deslizar debido a los efectos que genera la lluvia en ellos.

La ocurrencia de un fenómeno hidrometeorológico frena súbitamente el funcionamiento normal de

un país, ciudad o población según la magnitud que tenga el evento, interrumpe y retrasa hasta en

años las actividades de desarrollo, comprometiendo recursos humanos y materiales que afectan al

progreso cotidiano. El aumento de estos eventos, han manifestado y comprobado la escasez de

instrumentación y medidas apropiadas para alertar a las personas que se encuentran en zonas de

riesgos y quienes serán los primeros afectados por una emergencia, por lo que es necesaria la

creación de un sistema de alerta temprana en constante monitoreo que permita concentrar datos,

analizarlos y tomar decisiones ante situaciones que se estén generando en el momento, para así

mitigar los daños, dar respuestas rápidas y adecuadas durante y después de ocurrido un evento.

Los sistemas de alerta temprana constituyen acciones que integran además de instalaciones físicas,

procedimientos tecnológicos que permiten mantener la comunicación y conocimiento de forma

rápida y en tiempo real de todo cuanto se desarrolla ante la eminente presencia del evento

hidrometeorológico, así como las decisiones tomadas y ejecutadas por la comunidad y las

organizaciones responsables previamente entrenados.

La presente investigación se basa en la propuesta de un sistema de alerta temprana para

deslizamientos de tierra, asociados a eventos hidrometeorológicos. Para lo cual se efectuaron

revisiones a algunas investigaciones y estudios realizados por otros autores y experiencias

mundiales, nacionales y locales que guardan relación con el presente trabajo.


10

1.1.- Justificación del tema

Los deslizamientos de tierra tienen efectos importantes sobre el hombre, sus bienes materiales y

sus actividades en el país. El crecimiento urbano que experimenta el país, y en especial la Provincia

de Concepción, ha obligado a intervenir el uso de suelos en busca de una mejor conexión vial. La

provincia cuenta con importantes caminos, como lo son la Ruta CH-156, Ruta de la madera que

conecta a Concepción hacia el sureste, con las comunas de San Pedro de la Paz, Santa

Juana y Nacimiento, y la Ruta CH-152, Autopista del Itata, que conecta al área metropolitana con

la ciudad de Chillán. Ambas están expuestas en toda su longitud a sufrir deslizamientos de taludes

y más aún cuando las condiciones hidrometeorológicos de la región favorecen este tipo de suceso.

Es por esto que el uso de sistemas alerta temprana son claves para la predicción y monitoreo de las

variables que causan los deslizamientos de tierra, como lo son la precipitación y los efectos que

esta ocasiona en el suelo, con el fin de tomar medidas de prevención, mitigación y por sobre todo

alertar a los usuarios de un potencial riesgo de deslizamiento para contribuir a la disminución de

pérdidas materiales y de vidas humanas.

1.2.- Alcances de la investigación.

Si bien este estudio realiza una propuesta de Sistema de Alerta Temprana provocados por lluvias,

es necesario aclarar que el diseño será de carácter metodológico, el cual contiene las funciones,

organigrama estructural, sensores y/o implementos y protocolos de actuación ante un deslizamiento

de tierra.

El sistema de alerta temprana para deslizamiento de tierra se hará en base a la combinación de

modelos de umbrales empíricos y físicos, permitiendo una adecuada caracterización de la amenaza

en términos de probabilidades de ocurrencia en tiempo y espacio.

Los valores y variables de umbrales empíricos y físicos para realizar el sistema de alerta temprana,

ya han sido calculados y determinados en investigaciones anteriores, por lo que no forma parte de

este estudio realizar una nueva investigación de ellos.


https://es.wikipedia.org/wiki/Santa_Juana

https://es.wikipedia.org/wiki/Santa_Juana

https://es.wikipedia.org/wiki/Nacimiento_(Chile)

https://es.wikipedia.org/wiki/Gran_Chill%C3%A1n

11

1.3.- Objetivos de la investigación

1.3.1.- Objetivo general

Propuesta metodológica de un Sistema de Alerta Temprana para deslizamiento en rutas

concesionadas.

1.3.2.- Objetivos específicos

Correlacionar umbral empírico y físico de precipitación con serviciabilidad de la ruta.

Diseñar la organización y los protocolos de actuación para el manejo del Sistema de Alerta

Temprana.

Identificar los dispositivos esenciales del sistema de alerta temprana en caso de

deslizamiento.

Proponer variables a considerar en un Sistema de Alerta Temprana para rutas

concesionadas, en base a experiencia internacional.

2. REMOSIONES EN MASA

Los fenómenos de remoción en masa son procesos de transporte de material definidos como

procesos de movilización lenta o rápida de determinado volumen de suelo, roca o ambos, en

diversas proporciones, generados por una serie de factores (Hauser, 1993). Estos movimientos

tienen carácter descendente ya que están fundamentalmente controlados por la gravedad (Cruden,

1991).

Existen numerosas clasificaciones para los distintos tipos de eventos de remoción en masa, las

cuales han sido proporcionadas, entre otros, por Varnes (1978), Hauser (1993) y Cruden & Varnes

(1996). Las remociones en masa han sido clasificadas por estos últimos autores en las siguientes

categorías principales que serán explicadas en Anexo A:

Desprendimientos o caídas

Deslizamientos (rotacionales y traslacionales)

Flujos

Toppling o volcamientos

Extensiones laterales

Estas clasificaciones consideran diversos factores, como por ejemplo, los tipos de materiales

involucrados (suelo o roca), el mecanismo de ruptura, el grado de saturación que alcanza. Estos

factores, junto con las características geológicas, geotécnicas y geomorfológicas del entorno,


12

condicionan la potencial generación de remociones en masa, así como las velocidades de

desplazamiento y el volumen de material desplazado. Son frecuentes además, los procesos

combinados, como por ejemplo deslizamientos que derivan en flujos (Scott et al, 2001).

Si bien es cierto que existe una serie de factores condicionantes para el desarrollo de los eventos

que deben ser identificados y estudiados, es asimismo de crucial importancia identificar el factor

que se encarga de desencadenarlo. Entre los principales factores desencadenantes de estos

fenómenos se encuentran los sismos, responsables principalmente de deslizamientos y caídas, y

lluvias intensas, que generan en su mayoría flujos y deslizamientos, si bien ambos factores son

capaces de desencadenar todos los tipos de remociones en masa.

2.1 Causas y efectos de los deslizamientos.

Los deslizamientos ocurren como resultado de cambios repentinos o graduales en la composición,

estructura, hidrología o vegetación en un terreno en declive o pendiente.

Estos cambios pueden desencadenarse por:

Vibraciones como las ocasionadas por los sismos, explosiones, maquinaria, tráfico.

Remoción del soporte lateral por la erosión, fallas geológicas existentes en las pendientes,

excavaciones, construcciones, deforestación y pérdida de la vegetación.

Sobrecarga del terreno producida por el peso del agua, hielo, nieve o granizo, acumulación

de rocas o material volcánico. También basura o deshechos, la carga de los edificios y

estructuras, así como de la vegetación misma.

Fuertes lluvias, aumento de los niveles por el concepto de precipitaciones o de saturaciones

de agua.

Efectos adversos:

Los efectos adversos, se caracterizan debido a que su impacto se limita a un área específica.

Lesión a las personas.

Problemas con la comunidad por afectar la calidad del agua.

Corte parcial o total de camino en uso.

Daño a la propiedad privada o pública.

Impacto público.

En algunos casos el movimiento de tierra puede generar inundaciones secundarias en caso

de ríos, quebradas o canales bloqueados por escombros o deslizamientos, pudiendo afectar

cultivos, situación no muy frecuente.


13

2.2 Estabilidad de taludes

Los deslizamientos de suelo, están gobernados por la Ecuación de Esfuerzo. Para el estudio de la

estabilidad de taludes contra los deslizamientos, se requiere estimar la resistencia del suelo ante la

acción de esfuerzos de corte tangencial, la cual consiste en la modelación física del fenómeno del

deslizamiento y que permite establecer la resistencia máxima del suelo al movimiento de sus

partículas; es decir: la fuerza que se opone al deslizamiento o resbalamiento del suelo sobre si

mismo, la cual es impartida por las fuerzas cohesivas entre partículas y por la resistencia friccional

entre estas cuando son forzadas a deslizarse (Gray y Sotir, 1996; Suárez, 1998). Consecuentemente,

el esfuerzo cortante es importante en la capacidad de los fluidos (agua o viento) para causar erosión.

La resistencia al corte tangencial de los suelos tiene su efecto en el arranque de las partículas del

suelo, erosión por cárcavas y en las orillas de los ríos y deslizamientos (Lal,1990).

La teoría de Charles Auguste de Coulomb propuesta en 1773, establece que un material falla

cuando el esfuerzo cortante en una dirección iguala la resistencia al cortante en la misma dirección,

lo cual depende de la cohesión y la fricción interna entre los granos del suelo, y está dada por la

ecuación de Mohr-Coulomb:

El esfuerzo de corte, es definido por la siguiente ecuación, llamada Ley de Coulomb

𝜏 = 𝐶 + (𝜎𝑛 × tan ∅) Ec. (1)

Donde

𝜏: es el esfuerzo cortante o resistencia al cortante tangencial.

C: es la cohesión del suelo.

𝜎𝑛 : es el esfuerzo normal sobre la superficie de falla

Tan ∅ : es el coeficiente de fricción y ∅ es el ángulo de fricción interna del suelo

El criterio de Mohr-Coulomb es un criterio lineal que es ampliamente usado para definir las

condiciones de falla en un suelo, asumiendo el comportamiento lineal que éstos generalmente

presentan. Entre los términos que lo componen, la cohesión es una medida de la adherencia entre

las partículas que componen el suelo. En suelos granulares secos y saturados la cohesión se supone

nula (suelos no cohesivos); el caso opuesto lo representan los suelos finos, especialmente las

arcillas, en cuyo comportamiento la cohesión juega un rol primordial. En los suelos no saturados

el agua en los poros produce un fenómeno de adherencia por presión negativa o fuerzas capilares.

Por otro lado, el ángulo de fricción es la representación matemática del coeficiente de roce entre

partículas (μ=tan φ). El ángulo de fricción depende de varios factores como son: tamaño y forma

de las partículas, granulometría y densidad (Lambe & Whitman, 1972).


14

De esta forma, la recta definida genera una envolvente sobre los círculos que representan el

comportamiento del suelo ante las solicitaciones a las que es expuesto como se muestra en la figura

1. Dicha envolvente recibe el nombre de “envolvente de Mohr” (quien plantea la teoría general de

la resistencia en 1882). Como significado físico de la envolvente se plantean los siguientes puntos:

- el suelo será estable para un estado de esfuerzos donde el círculo de Mohr quede totalmente por

debajo de la envolvente,

- la resistencia máxima del suelo será alcanzada en un plano donde el círculo de Mohr sea tangente

a la envolvente. Este plano crítico forma un ángulo θcr con el plano sobre el cual actúa el esfuerzo

principal σ1, donde θcr = π/4+φ/2= 45°+φ/2,

-en un suelo no puede generarse un estado de esfuerzos tal que el círculo de Mohr corte a la

envolvente, ya que esto implica la falla (Lambe & Whitman, 1972).

Figura 1. Envolvente de falla, criterio de Mohr-Coulomb

De la ley de Mohr-Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en términos generales

tiene dos componentes:

Resistencia por Fricción (tan φ): se debe al roce entre partículas cuando están sometidas a

esfuerzos normales.

Resistencia por Cohesión (c): se debe a fuerzas internas físico-químicas que mantienen

unidas a las partículas en una masa.

Es necesario destacar que para suelos granulares (es decir de cohesión nula) esta envolvente

presenta cierta curvatura, la cual es máxima en suelos granulares compactos, y disminuye al

descender la compacidad, sin embargo la envolvente de Mohr es prácticamente una recta en una

amplia gama de presiones en el estado final (Lambe & Whitman; 1972). Un principio fundamental

en el análisis de resistencia es la influencia de las condiciones de drenaje en un suelo en el momento


15

de la aplicación de cargas sobre éste, donde la presión del agua reduce la resistencia del material.

En este caso el estado tensional sobre el suelo queda definido por:

σ ' =σ − u (Terzaghi, 1936) Ec. (2)

Con:

σ’: esfuerzo efectivo sobre el suelo (ejercidos sobre el esqueleto de suelo)

σ :esfuerzo total sobre el suelo

u : presión de poros

Los esfuerzos efectivos son los que controlan el comportamiento del suelo. Bajo este aspecto, el

suelo podrá comportarse de manera drenada o no drenada ante un determinado estado de

solicitación. Así, una arena o grava puede considerarse que actúa en condición drenada ya que,

producto de las tensiones sobre la masa de suelo, los cambios de volumen ocurren rápidamente y

no se desarrollan presiones de poros. En el caso de arenas muy finas, limos y arcillas, se desarrollan

presiones grandes de poros determinando que su comportamiento se rige por la resistencia no

drenada (τ=Su).

Teniendo en cuenta que las condiciones de drenaje modifican el estado tensional del suelo, la ley

de Mohr-Coulomb queda expresada de la siguiente manera:

𝜏 = 𝐶´ + 𝜎´𝑛 ∗ 𝑡𝑎𝑛∅´ = 𝐶´ + (𝜎𝑛 − 𝑢) ∗ 𝑡𝑎𝑛∅´ Ec. (3)

(Para suelos saturados)

Donde:

C’: es la cohesión efectiva del suelo (o efecto de la atracción entre partículas)

𝜎´𝑛: Esfuerzo efectivo sobre el suelo

∅´ : es el ángulo efectivo de la fricción normal.

Lo anterior indica, que los deslizamientos en zonas de ladera, están muy influenciados además de

la fuerza de gravedad, por la cohesión del suelo, la cual puede ser incrementada con la vegetación;

por el ángulo de fricción interna, el cual depende de la mineralogía del suelo; y de la regulación

del contenido de humedad del mismo.


16

3. PRECIPITACION COMO FACTOR DESENCADENANTE DE DESLIZAMIENTOS DE

TIERRA.

La precipitación es uno de los factores más importantes asociados a los deslizamientos de tierra,

puesto que el agua al entrar en contacto con el suelo por las lluvias modifica sus propiedades,

provocando la falla del talud.

El agua se encuentra íntimamente asociado a la estabilidad y deslizamientos de tierra, la infiltración

y el movimiento del agua dentro del suelo del talud aumenta el contenido de humedad, lo cual

produce un considerable aumento en el peso unitario total de la masa de suelo. Este incremento en

peso es apreciable, especialmente en combinación con otros efectos que acompañan el aumento en

el contenido de agua (Duncan y Wright, 2005). El agua infiltrada ocasiona un aumento en las

presiones del agua presente en los poros del suelo lo que reduce los esfuerzos efectivos entre las

partículas, esto equivale a una reducción de resistencia al corte, y con ello una baja en la estabilidad

y un eventual fenómeno de deslizamiento de material. Todos los suelos se afectan al aumentar la

presión de poros. El tiempo requerido para que se produzcan cambios en la presión de poros

depende de la permeabilidad del suelo. En suelos con permeabilidades altas, los cambios pueden

ocurrir rápidamente y en pocos minutos, las presiones de poros pueden ascender en forma

sustancial durante una lluvia de gran intensidad, mientras que en suelos arcillosos con

permeabilidades bajas los cambios son más lentos pero igualmente dañinos.

(González et al. 2002; Sepúlveda, 2005) destacan que las lluvias como factores gatillantes de

remociones en masa se encuentran relacionadas con su intensidad, duración y distribución. Así,

precipitaciones de poca intensidad en periodos prolongados de tiempo y precipitaciones de gran

intensidad en periodos cortos de tiempo podrían desencadenar eventos de remociones en masa en

zonas donde el escenario sea favorable para ello. Dentro de este aspecto, las precipitaciones cortas

e intensas serían susceptibles a provocar eventos superficiales, debido a la disminución de la

cohesión aparente, en tanto remociones más profundas serían provocadas por eventos distribuidos

en un largo periodo de tiempo, debido al aumento de la presión de poros (Iiritano et al., 1998;

Aleotti, 2004).

Las precipitaciones actúan aumentando el grado de saturación de los materiales, tanto en suelo

como en fracturas, aumentando temporalmente la presión intersticial (μ). Teniendo en cuenta que

el esfuerzo efectivo (σ’) se define como σ’= σ – μ, entonces es la disminución de este esfuerzo el

que genera un descenso en la resistencia de los materiales durante un periodo de tiempo, con ello

una baja en la estabilidad y un eventual fenómeno de remoción en masa.


17

Además, las precipitaciones intensas aumentan la escorrentía superficial, aumentando con esto la

erosión del material en laderas o taludes con suelo suelto, y asociado se genera socavación y/o

disolución de la ladera o talud (Tabla 1).

Tabla 1: Efectos de la saturación por precipitaciones Fuente: Prieto, 1985.

Para más detalle sobre los factores hidrológicos que afectan la ocurrencia de deslizamientos ver

Anexo B.

3.1 Antecedentes de umbrales de lluvia para la predicción de deslizamientos de tierra

Reichenbach et al. (1998) definieron el término umbral critico como el nivel mínimo o máximo de

alguna cantidad a partir de la cual un proceso ocurre. En el caso de los umbrales de lluvia para el

pronóstico de movimientos en masa, el umbral mínimo representa la cantidad de lluvia por encima

de la cual la probabilidad de ocurrencia de un movimiento en masa se incrementa drásticamente,


18

en tanto que el umbral máximo corresponde a la cantidad de lluvia en la cual ha ocurrido el mayor

porcentaje de movimientos en masa (Glade, Crozier y Smith, 2000). Los umbrales mínimos, son

determinantes para los sistemas de alerta temprana, ya que estos indican la cantidad de lluvia por

encima de la cual se incrementan de modo drástico las probabilidades de ocurrencia de

movimientos en masa.

Los estudios referentes al pronóstico de lluvias, seguimiento en tiempo real de fenómenos

potencialmente desastrosos y la definición de umbrales criticos de lluvia se han convertido en

herramientas fundamentales para la implementación de los sistemas de alerta temprana

(Aristizábal, Gamboa y Leoz, 2010). Las ventajas de sistemas de alerta temprana basados en

umbrales críticos de lluvia se soportan en que las lluvias son relativamente simples y cuesta poco

medirlas a lo largo de grandes áreas (IEWP, 2005). Tales sistemas señalan con anticipación la

posibilidad de ocurrencia de un movimiento en masa que permite notificar y evacuar a las personas

para proteger sus vidas (Larsen, 2008).

Los umbrales de lluvia pueden ser definidos de dos maneras, usando métodos empíricos o

estadísticos, muy conocidos dentro de los sistemas de alerta temprana por su fácil implementación,

y a partir de modelos físicos, de mayor complejidad en su definición y aplicación (Guzzetti et al.,

2008).

Los umbrales definidos por métodos empíricos o estadísticos están basados en datos históricos de

lluvias y de movimientos en masa; en general estos métodos relacionan la ocurrencia del evento

con la intensidad de la lluvia, la duración de la lluvia o la lluvia acumulada antecedente (Terlien,

1998). Por otro lado, los umbrales definidos por métodos físicos están basados en modelos

numéricos que incorporan el resultado de análisis hidrológicos y geotécnicos que relacionan

lluvias, infiltración, presiones de poros y estabilidad de vertientes; para desarrollar este tipo de

umbrales se requiere información hidrológica, litológica, morfológica y las características de los

suelos que controlan la activación de los movimientos en masa (Crosta, 1998; Aleotti, 2004).

De esta manera, cuando se dispone de un registro histórico confiable y de buena calidad de datos

de lluvia y de movimientos en masa, los umbrales pueden definirse por métodos empíricos o

estadísticos; de lo contrario, cuando alguna de estas informaciones es restringida o escasa, los

modelos físicos son más recomendables (Terlien, 1998). Además los modelos físicos proporcionan

información sobre la distribución espacial de la amenaza por movimientos en masa, a diferencia

de los modelos empíricos, que solamente brindan información de la distribución temporal de los

movimientos en masa. En este sentido la combinación de modelos empíricos con modelos físicos


19

permite una adecuada caracterización de la amenaza en términos de probabilidades de ocurrencia

en tiempo y espacio.

3.1.1 Umbral empírico Provincia de Concepción.

En base a estudios realizados Pradenas (2014) se determinó el umbral empírico para la Provincia

de Concepción, el cual fue calculado mediante la combinación de dos parámetros:

Lluvia acumulada (LA): representa la lluvia caída en los días inmediatamente previos al

deslizamiento, incluyendo el día del evento.

Lluvia acumulada antecedente (LAA): corresponde a la cantidad de lluvia caída los días

precedentes a los considerados en la lluvia acumulada.

Esto se debe a que los deslizamientos se producen por dos efectos, lluvia acumulada durante varios

días antes de la ocurrencia del evento, la cual aumenta la saturación del suelo, la lubricación de

contacto entre las superficies y el peso del talud, y la del día de ocurrencia del mismo o lluvia

evento, que finalmente rompe el equilibrio relativo ; es decir, la lluvia detonante de un

deslizamiento, es la resultante de los efectos de ambas, predominando sin embargo las lluvias

anteriores al evento.

A continuación, en la tabla 2 se muestra el Umbral característico para la provincia calculados por

Pradenas (2014) y el resumen de los estudios realizados por Torres (2013) en la Ruta de la Madera

CH-156 y Astorga (2011) en la Ruta del Itata CH-152, donde dichos autores obtuvieron los

umbrales empíricos para sus respectivas rutas.

Tabla 2. Valores de LA y LAA para umbrales críticos, de la Provincia de Concepción.

Fuente: Pradenas 2014, modificado.

Días Umbral mínimo Umbral máximo

Autor Ruta LA LAA LA

(mm)

LAA

(mm)

LA

(mm)

LAA

(mm)

Astorga (2011) CH-152 3 15 16 30 - -

Torres (2013) CH-156 5 30 10 27 43 370

Pradenas (2014) Provincia 5 30 - 44 95 359

El umbral característico de la provincia de Concepción es condicionado por las lluvias a largo

plazo, específicamente para aquellas superiores a 44 mm en 30 días, para este valor la probabilidad

de ocurrencia de deslizamiento, se incrementa drásticamente, siendo éste su umbral mínimo. En

cuanto a los umbrales máximos para lluvias de corto plazo de 100 mm, gran parte de eventos habrán

ocurrido.


20

3.1.2 umbral físico para la Provincia de Concepción

Del estudio realizado por Tapia (2015), se obtuvieron las variables más relevantes que existen para

un deslizamiento de talud inducido por precipitaciones al momento de determinar el umbral físico,

las cuales son: duración e intensidad de las precipitaciones, succión, permeabilidad y la relación de

intensidad con la permeabilidad del suelo, otorgan mayor factibilidad de control en la estabilidad

de la pendiente. Estas variables son definidas a continuación y complementadas en Anexo B:

I. Duración e intensidad de las precipitaciones.

Las precipitaciones son unos de los factores desencadenantes más importantes para la ocurrencia

de un deslizamiento en una pendiente.

Precipitaciones intensas y de corta duración: Una corta duración de precipitación, puede no ser

suficiente para inducir el aumento del nivel freático, pero puede inducir una falla superficial

provocada por la propagación del frente húmedo. Los suelos gruesos reaccionan rápidamente a

estas precipitaciones presentando fallas más profundas.

Baja intensidad y larga duración de precipitación: las precipitaciones de baja intensidad es

normalmente de larga duración provocando un potencial plano de falla relativamente profundo. El

plano de falla se desarrollará en última instancia, a lo largo de la interfaz de la capa impermeable

si la duración de la precipitación es lo suficientemente larga para inducir un aumento del nivel

freático. Los suelos finos son sensible a este tipo de precipitación, debido que esta provoca un

aumento en la presiones de poros a muy poca profundidad y ocasionan una falla superficial.

Las precipitaciones antecedentes tienen una influencia significativa en la estabilidad de la

pendiente. El grado de influencia depende de su duración.

II. Succión

Al ocurrir la propagación del frente húmedo provocado por precipitaciones intensas, la principal

variable afectada es la succión matricial, la cual se disipa casi o completamente durante la

propagación del frente de humectación.

Además, la succión juega un papel importante en el cálculo de los esfuerzos resistentes en el

material, está es afectada por el grado efectivo de saturación controlado por los eventos de

precipitación, por lo que se observa una variación importante en el factor de seguridad cuando se

realiza el análisis de estabilidad en condiciones saturadas y parcialmente saturadas.


21

Una redistribución de succión podría causar la falla en una pendiente, debido que esta puede no

fallar durante la duración de las precipitaciones, pero pocas horas o incluso días después del evento

se puede producir inestabilidad.

Por último, las fallas superficiales pueden producirse por presiones positiva de poros o una succión

reducida cuando la presión de poros es negativa. Debido a que la infiltración es un proceso

complejo, que implica generalmente un flujo no saturado en una dirección vertical.

III. Permeabilidad del suelo

Se ha concluido que la permeabilidad a medida que disminuye afecta directamente a la estabilidad

del talud, tal estabilidad es aún más sensible cuando la pendiente presenta permeabilidades

anisotrópicas.

IV. Relación de intensidad con la permeabilidad saturada (I/ksat)

El mecanismo de falla en un talud es controlado por las respuestas hidráulicas del suelo a las

precipitaciones, que a su vez se rigen por los efectos combinados de la intensidad de las

precipitaciones y la permeabilidad saturada del suelo. Esta relación juega un papel importante en

la determinación del patrón de lluvias críticas y lluvias antecedentes.

Esta relación establece que cuanto mayor es la relación de la intensidad de la lluvia a la

permeabilidad saturada de suelo (I/Ksat), menor será la succión matricial bajo del frente de

humectación y determina la velocidad de elevación del nivel freático, aumentando

proporcionalmente a la relación I/Ksat cuando es menor que uno. Caso contrario ocurre cuando

excede la unidad, el nivel freático se eleva casi instantáneamente.

4. SISTEMAS DE ALERTA TEMPRANA (SAT)

Una alerta temprana tiene como objetivo habilitar a las personas y a las comunidades amenazadas

para actuar oportuna y adecuadamente, a fin de reducir la posibilidad de lesiones, pérdida de vidas

y daños a la propiedad o al medio ambiente.

Por lo tanto un Sistema de Alerta Temprana (SAT) puede verse como un mecanismo articulado de

gestión de información, análisis oportuno, toma de decisiones y acciones, producto de un proceso

concertado de actores técnicos científicos, autoridades y la sociedad civil, que permiten alertar, dar

alarma y evacuar poblaciones en riesgo en tiempo oportuno, de forma eficiente y eficaz. La

importancia de un SAT radica en que permite conocer anticipadamente y con cierto nivel de


22

certeza, en que tiempo y espacio, una amenaza puede desencadenar situaciones potencialmente

desastrosas. El objetivo fundamental es reducir o evitar la posibilidad que se produzcan lesiones

personales, pérdidas de vidas, daños a los recursos, medios de vida y al ambiente.

4.1 Objetivos de un SAT

Monitorear y dar seguimiento permanente a amenazas (vigilar su estado de evolución).

Emitir oportunamente avisos de recomendación de alerta.

Ofrecer información anticipada del posible o inminente impacto de un evento destructivo.

Sugerir medidas de prevención.

Facilitar la toma de decisiones de los organismos políticos;

Crear y fortalecer una estructura que permita la inserción de los diferentes sectores, quienes

elaboraran planes de acción específicos.

4.2 Componentes de un SAT

El diseño detallado de un sistema de alerta depende de las características particulares del fenómeno

de peligro, la vulnerabilidad de la región y las necesidades de las comunidades potencialmente

afectadas. Según la Estrategia Internacional para la Reducción de Desastres (EIRD, 2009), para

lograr una respuesta eficaz ante las alertas emitidas, un sistema de alerta temprana comprende

cuatro elementos fundamentales:

I. Conocimiento de los riesgos

Los riesgos se deben a una combinación de amenazas y vulnerabilidades en un lugar determinado.

La evaluación de los riesgos requiere de la recopilación y de análisis sistemáticos de información

y debe tener en cuenta el carácter dinámico de las amenazas y vulnerabilidades que generan

procesos tales como la urbanización, cambios en el uso de la tierra en zonas rurales, la degradación

del medio ambiente y el cambio climático. Las evaluaciones y los mapas de riesgo ayudan a motivar

a la población, establecen prioridades para las necesidades de los sistemas de alerta temprana y

sirven de guía para los preparativos de prevención de desastres y respuesta ante los mismos.


23

II. Monitoreo y Alerta

Los servicios de alerta constituyen el componente fundamental del sistema. Es necesario contar

con una base científica sólida para prever y prevenir amenazas y con un sistema fiable de

pronósticos y alerta que funcione las 24 horas al día. Un seguimiento continuo de los parámetros y

los aspectos que antecedieron las amenazas es indispensable para elaborar alertas precisas y

oportunas. Los servicios de alerta para las distintas amenazas deben coordinarse en la medida de

lo posible para aprovechar las redes comunes institucionales, de procedimientos y de

comunicaciones.

III. Difusión y Comunicación

Las alertas deben llegar a las personas en peligro. Para generar respuestas adecuadas que ayuden a

salvar vidas y medios de sustento se requieren de mensajes claros que ofrezcan información sencilla

y útil. El empleo de múltiples canales de comunicación es indispensable para garantizar que la

alerta llegue al mayor número posible de personas, para evitar que cualquiera de los canales falle

y para reforzar el mensaje de alerta.

IV. Preparación y Capacidad de Respuesta

Es de suma importancia que las comunidades comprendan el riesgo que corren, respeten el servicio

de alerta y sepan cómo reaccionar. Al respecto, los programas de educación y preparación

desempeñan un papel esencial. Asimismo, es indispensable que existan planes de gestión de

desastres que hayan sido objeto de prácticas y sometidos a prueba. La población debe estar muy

bien informada sobre las opciones en cuanto a una conducta segura, las rutas de escape existentes

y la mejor forma de evitar daños y pérdidas de bienes.

4.3 Funcionamiento de los SAT

El funcionamiento de un SAT consiste en los siguientes pasos: lectura y registro de la medición de

los instrumentos sobre el evento monitoreado; transmisión de los datos registrados; procesamiento

y análisis de los datos transmitidos; pronóstico de la ituación; establecimiento del nivel y tipo de

alerta; difusión del nivel de alerta; activación de un Plan de Emergencias o Evacuación.


24

I. Lectura y Registro

Cuando el fenómeno monitoreado produce alguna alteración, activación o manifestación de

peligro, es registrado por los instrumentos, y se procede a tomar las lecturas correspondientes,

manteniendo una vigilancia pormenorizada, continua y permanente para conocer sus cambios y

evolución.

Estas lecturas pueden realizarse con equipos tecnológicos, simples o manuales, operados por

instituciones especializadas, por las comunidades o entre ambos.

II. Transmisión de Datos

Luego que las lecturas han sido tomadas y registradas, son transmitidas inmediatamente, para que

los encargados o especialistas efectúen los cálculos necesarios y se realicen los pronósticos

respectivos, sobre la posible ocurrencia o no de un evento adverso o destructivo.

Si se trata de una institución especializada, la transmisión puede hacerse automáticamente mediante

equipos sofisticados o tecnológicos como satélites, teléfonos móviles, sistemas computarizados,

etc; si es un sistema comunitario, se utilizarán los equipos que estén a su alcance, y se ajusten a las

condiciones, presupuesto o cultura. En la mayoría de los casos se utilizan sistemas de

radiocomunicación, radioemisoras, teléfonos o cualquier otro medio que permita en forma segura

y rápida enviar los datos.

III. Procesamiento y Análisis de Datos

Los datos llegan a manos de expertos o encargados de procesarlos, quienes realizan sus cálculos y

establecen si estos indican la posibilidad o no de manifestarse un evento adverso o destructivo. Los

datos pueden ser analizados automáticamente con la utilización de equipos tecnológicos, como

sistemas computarizados que realizan pronósticos. Si estos son operados por la comunidad, deben

llegar a las personas responsables de los comités locales, quienes procesaran la información, para

que las autoridades analicen la situación y definan el nivel y tipo de alerta a declarar.

IV. Evaluación de la Situación y Definición de la Alerta

Las instituciones encargadas o los miembros de los comités de Emergencias de las comunidades,

evalúan la información o el resultado del análisis de los datos procesados y lo contrastan con un

Mapa de Riesgo, determinando así el daño potencial, nivel y tipo de alerta que se debe declarar y

emitir.


25

V. Difusión de la Alerta

Al contar con la alerta oficial debidamente definida, emitida y comprobada, se procede a notificarla

a la población. La alerta debe ser clara y oportuna, garantizando la confianza de las comunidades

o beneficiarios. La alerta se podrá difundir utilizando radios de comunicación, radio emisoras,

teléfonos, radio parlantes, bocinas, sirenas, banderas, sonando pailas, campanas y cualquier otro

instrumento que tenga el alcance, que permita informar rápidamente a la comunidad.

VI. Activación del Plan de Emergencias o Respuesta

Sin este paso la alerta, no tendría sentido o ningún resultado, por lo tanto es imprescindible que

todos los centros educativos y las comunidades cuenten con planes o actividades de preparación

para respuesta.

4.4 Tipos de SAT

Según la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura

(UNESCO) existen distintas modalidades para la implementación de SAT, están los que utilizan

tecnología que requiere de conocimiento técnico experto en lo que se refiere a la observación y

monitoreo de la amenaza y en la elaboración de los pronósticos, generalmente se apoya en

información proporcionada por redes globales o telemáticas y utiliza una base científica que

requiere la participación de profesionales entrenados (SAT centralizados o instrumental). Otros

sistemas de alerta de base comunitaria, más sencillos y caracterizados por el uso de equipos de bajo

costo y fácil manejo, y por ser operados por los miembros de la comunidad, tanto en la fase de

monitoreo como de alerta (SAT comunitario) y por último los SAT mixto, que emplean

instrumentación automatizada y también monitoreo local. De existir ambos tipos de sistemas en un

área, ambos deben estar estrechamente articulados y fortalecerse mutuamente. Para así aprovechar

la información y datos obtenidos con la alta tecnología, a fin de proporcionar alertas con tiempos

de preparación cada vez mayores. Además se debe buscar y promover la participación de las

comunidades locales en el mantenimiento y la vigilancia de las estaciones telemétricas y sensores,

así como en la verificación de campo de modelos, basada en sus propias observaciones y memorias

de acontecimientos pasados.

Los SAT son aplicables tanto a eventos naturales, como aquellos provocados por la actividad

humana y por la interacción de ambos elementos, cuyas características permiten su vigilancia y

monitoreo. Entre las amenazas o eventos más comunes a los cuales se aplican SAT tenemos las


26

inundaciones, deslizamientos de tierra, huracanes, volcanes, tsunamis, incendios forestales,

contaminación de las aguas, entre otros.

La presente investigación solo hace referencia a los SAT por deslizamiento de tierra, los cuales

serán explicados a continuación y así dar cumplimiento a los objetivos propuestos al inicio de este

estudio.

4.5 SAT para deslizamientos de tierra provocados por lluvias

Se entiende por SAT, a sistemas o medios que permiten recopilar y administrar información acerca

de un posible desastre (ej. deslizamiento), comunicar la información de forma oportuna y eficiente

a los interesados para facilitar la toma de decisiones (por parte de autoridades) y alertar de forma

oportuna a la población (ej. usuarios de una carretera) del peligro.

Harp (2002) indica que “para establecer un sistema de alerta que depende de criterios lluvia/

deslizamiento, la ocurrencia de deslizamientos tiene que ser correlacionada con la

duración/intensidad de lluvias. Por lo tanto, es importante recopilar todos los registros de lluvia

que se encuentran disponibles dentro del área de interés cada vez que hay una tormenta que active

deslizamientos. También es de ayuda contar con reportes de testigos en lo que se refiere al tiempo

de ocurrencia de los deslizamientos, para que la lluvia horaria pueda ser comparada con las

ocurrencias, si se dispone de pluviógrafos con registro horario. Toma una cierta cantidad de eventos

para construir una relación estadística válida entre lluvia e inicio de deslizamientos. Si existen

instrumentos instalados para medir presiones de poro o nivel de agua, esta información puede

ayudar mucho en el desarrollo de criterios lluvia/deslizamiento y por ende, en la predicción de

ocurrencia de deslizamientos.”

Entonces los SAT por deslizamientos se orientan al monitoreo del principal factor externo

detonante, la precipitación, mediante la determinación de la relación entre la cantidad de lluvia y

la ocurrencia de deslizamientos. Se hace necesario determinar los umbrales empíricos de

precipitación (determinados en el punto 3.1.1 de este estudio). Los umbrales de alerta se estiman

con base en lluvias acumuladas y el valor de una lluvia crítica. Para entender, entre otros, el

mecanismo de inestabilidad que produce el agua en una masa de suelo o roca, las variables que

afectan el flujo del agua en dicha masa y el efecto del agua en la inestabilidad del terreno, así como

tomar en consideración otros factores como los hidrogeológicos, topográficos y de cobertura

vegetal, entre otros, es imprescindible obtener el umbral físico y su variables más importantes para


27

que se produzca un deslizamiento (las variables de umbral físico son descritas en el punto 3.1.2 de

este estudio).

4.5.1 Componentes de diseños de un SAT para deslizamiento provocado por lluvias

El monitoreo de deslizamiento de tierra, permiten comprender mejor la dinámica de iniciación y

movimiento de los deslizamientos. Además, este monitoreo puede proporcionar una notificación

inmediata de los deslizamiento, actividad que puede ser decisiva para proteger vidas y bienes.

Además se pueden mostrar las condiciones actuales del deslizamiento de tierra en la red de internet,

asegurando la alta calidad del conjunto de datos sobre el comportamiento de deslizamiento,

ayudando a mantener una continua vigilancia durante los períodos críticos.

Componentes típicos de sistemas monitoreo de deslizamientos en tiempo casi real, incluye

sensores de campo, sistemas de adquisición de datos, telemetría remota y software para

procesamiento de datos de la estación base y para su difusión. Aunque los diseños y

configuraciones pueden variar considerablemente, la mayoría de los sistemas de monitoreo de

deslizamiento de tierra, tienen ciertos componentes en común, según el Servicio Geológico de los

Estados Unidos (USGS por sus siglas en ingles). Estos incluyen: 1) los sensores en el

desprendimiento de masa o derrumbes, 2) sistemas de adquisición de muestra de datos y control de

los sensores, 3) un sistema de comunicación para transmitir los datos de campo a ordenadores de

la central o Internet directamente, y 4) software para visualización y análisis de datos. Un ejemplo

configuración del sistema se muestra en la Figura 2 y a continuación, se ofrecen breves

descripciones de cada uno de los componentes.

Figura 2. Ejemplo de un sistema de monitoreo de deslizamiento de tierra.

Fuente: Servicio de Geología de los Estados Unidos.


28

I. Sensores en el deslizamiento de tierra o sensores de campo

Para el monitoreo, detección y medición de deslizamientos se requiere un conjunto de sensores

colocados en la superficie o subsuelo del deslizamiento de tierra. Para sitios remotos, los sensores

necesitan ser resistentes a la intemperie, portátil, y tener un bajo consumo de energía; la energía es

a menudo la cuestión más crítica. Además, los sensores deben conectarse fácilmente con sistemas

de adquisición de datos y tener una adecuada sensibilidad y resolución. Instrumentos de precisión

muy alta, común en laboratorios científicos, rara vez son necesarios para el monitoreo de campo.

En cambio, sensores relativamente baratos, pero precisos, son los preferidos porque pueden ser

destruidos por los deslizamientos. Además, el bajo costo de los sensores pueden permitir que más

unidades que sean implementadas. A menudo, sensores con una amplia cobertura espacial, tanto

en la tierra como en el subsuelo, son más útiles que un número reducido de sensores de alta

precisión. Los sensores de monitoreo suelen ofrecen dos tipos de información: 1) desplazamiento

real de un deslizamiento de tierra o flujo de escombros o 2) las condiciones ambientales que afectan

a la actividad del deslizamiento.

El desplazamiento lento de un deslizamiento de tierras puede ser medido en la superficie o

subsuperficie usando, extensómetros, inclinómetros, ultrasonidos o láser medidores de distancia,

radar (Tarchi et al. 2005), cámaras digitales, cámaras de vídeos. Aunque los extensómetros de cable

superficial son relativamente baratos, están especialmente expuestos a los efectos de los disturbios

por el clima, los animales, y fallas del suelo local. Las mediciones del Sistema de Posicionamiento

Global (GPS) ubicado en un desplazamiento puede ser procesado con respecto a una estación de

referencia para ofrecer una sub-cm posiciones y desplazamientos 3D (Kramer& Rutledg 2000;

LaHusen& Reid 2000). Los deslizamientos que avanzan rápidamente pueden detectarse con cables

de tensión, geófonos, o sensores de altura del flujo (LaHusen 2005).

Como el deslizamiento de tierras es provocado por condiciones hidrológicas (precipitación), es

importante detectar cambios en las presiones de poro de agua subsuperficial. Además de entender

los procesos hidrológicos que modifican aquellas presiones de poros, incluyendo la infiltración de

lluvias o deshielo. Los sensores hidrológicos comúnmente usados incluyen manómetros de

precipitación, tensiómetros y aislante humedad del suelo, sondas para medir las condiciones del

suelo insaturados y piezómetros para registrar presiones de poros positivas. Para registro

automatizado, tensiómetros y piezómetros pueden estar equipados con transductores para medir la

presión de líquidos. Los piezómetros pueden ser directamente enterrados en la arena,


29

impermeabilizando el lugar (Mikkelsen y Green 2003), o instalado en un pozo entubado, mientras

que tensiómetros y sensores de humedad suelen necesitar contacto directo con el suelo.

II. Sistemas de adquisición datos

Para obtener los registros de datos in situ en sitios remotos, es necesario el uso de un sistema de

adquisición de datos que consiste, en tomar un conjunto de señales físicas, convertirlas en

tensiones eléctricas y digitalizarlas de manera que se puedan procesar en una computadora como

lo muestra la figura 3.

Figura 3. Partes de un sistema de adquisición de datos. Fuente: Elaboración propia.

Un sensor, convierte un fenómeno físico en una señal eléctrica que se puede medir. Dependiendo

del tipo de sensor, su salida eléctrica puede ser un voltaje, corriente, resistencia u otro atributo

eléctrico que varía con el tiempo. Algunos sensores pueden requerir componentes adicionales y

circuitos para producir correctamente una señal que puede ser leída con precisión y con toda

seguridad por un dispositivo de adquisición de datos.

El hardware de adquisición de datos actúa como la interfaz entre una PC y señales del mundo

exterior. Funciona principalmente como un dispositivo que digitaliza señales analógicas entrantes

para que una PC pueda interpretarlas.

Una PC con software programable controla la operación del dispositivo de adquisición de datos y

es usada para procesar, visualizar y almacenar datos de medida.

Un suministro fiable de energía eléctrica es una necesidad absoluta para cada sistema de

adquisición, así como para la comunicación a distancia. Comúnmente se usan baterías y paneles

solares para el suministro de energía en sitios remotos.

Sensor en terrenoDispositivo de adquisición de

datos

Computador (PC)

..............................


https://es.wikipedia.org/wiki/Digitalizar

30

III. Comunicaciones remotas

Para disponer de actualizaciones de datos desde los sistemas a distancias remotas en tiempo real,

a la estación base es necesario algún tipo de sistema de comunicación confiable. Normalmente, la

comunicación se realiza mediante el acceso a internet o una línea de teléfono. Este enlace

remoto puede ser proporcionado por receptores de radio, enlaces de comunicación vía satélite, o

servicios de teléfono. La elección de un componente de comunicación depende, en parte, en la

lejanía del sitio, la disponibilidad de energía, la frecuencia de la transmisión de datos deseados, la

fiabilidad y el registro de datos. Los servicios de teléfono, ya sea fijo, móvil o vía satélite, pueden

ser opciones confiables para la transmisión de baja velocidad de datos. No obstante, conllevan los

cargos por servicio y pueden no estar disponibles en los sitios muy remotos. Para el monitoreo

donde se requieren las transmisiones de datos a alta velocidad, a menudo utilizan radio-telemetría.

Sobre todo, radio de pilas, donde los enlaces suelen ser muy fiables durante las tormentas, cuando

los deslizamientos pueden estar activos. La alimentación por corriente alterna o comunicaciones

telefónicas puede fallar durante estos agitados períodos

IV. Procesamiento de la información y diseminación

Después de que los datos de monitoreo remotos son recogidos y transmitido a un ordenador de la

central, es necesarios para proporcionar información a los usuarios finales. Las acciones del

ordenador de la central incluye, la recepción de los datos, el procesamiento de los datos, si es

necesario crear gráficos y/o tablas, y archivo de los datos. Una vez realizado esto pueden ser

difundidos a través de un ordenador local o en las páginas web de acceso público o acceso

protegido mediante contraseñas.

4.5.2 Tecnología usadas en los SAT por deslizamiento provocados por lluvia

La tecnología para los componentes de un SAT (ej, instrumentación, procesamiento de datos,

comunicación de la alerta) es muy variada y no debería ser el factor limitante para su desarrollo.

La dificultad del uso de tecnología en estos sistemas puede recaer más bien en aspectos prácticos,

tales como el acceso a lugares para ubicar la instrumentación y para su mantenimiento. Otro aspecto

a considerar es el clima (ej., vientos fuertes, temperaturas extremas, lluvias extremas), el cual puede

afectar los sensores y las líneas de comunicación, dañar cables o instrumentos y reflectores de

radares. No obstante, esto debería estar considerado en un programa de mantenimiento y revisión

periódica del sistema, por lo que tampoco debería ser una limitante.


31

Los tipos de tecnología disponible incluyen:

Sensores ordinarios (ej., presión, desplazamiento, temperatura).

Sistemas de sensores (ej., estaciones meteorológicas, estaciones topográficas, radares).

Tecnología de comunicación (ej., alámbrica, radio, Internet, teléfonos celulares, satélite).

Sistemas de recolección y procesamiento de datos.

Servicios de mensajería (ej., sirenas, teléfono, mensajes de texto, televisión, pantallas

anunciantes).

Otros instrumentos empleados:

Inclinómetros: miden el cambio de inclinación de una sonda que se coloca en una

perforación dentro del talud, para el cálculo de la distribución de los movimientos laterales,

la determinación de la profundidad de la superficie de falla y la dirección y magnitud de los

desplazamientos.

Piezómetros: miden la cantidad de agua en el subsuelo.

Los sensores y tecnologías más utilizados en el diseño de un SAT, son descritos en el Anexo C de

este estudio.

4.6 Experiencia internacional en la implementación de SAT

En muchos países se han implementado sistemas de monitoreo de tiempo real para detectar o

predecir actividad de deslizamientos. Desde 1985, la Administración Nacional Oceánica y

Atmosférica (NOAA, por sus siglas en ingles) y USGS han utilizado sistemas de monitoreo en

tiempo real para dar alerta regionales y para el registro de la dinámica deslizamientos o derrumbes

laderas

Uno de los primeros sistemas de alerta basados en umbrales críticos de lluvia fue desarrollado por

el NOAA y USGS en el área de la bahía de San Francisco en el periodo 1986-1995 como parte de

un programa exploratorio. Este sistema se basó en pronósticos cuantitativos de lluvia y umbrales

críticos de precipitación empíricos, y se soportó en una red con más de 40 estaciones de lluvia en

tiempo real. Algunos otros sistemas similares han sido desarrollados desde entonces en Japón,

China, Brasil, Nueva Zelanda y Hong Kong (Aleotti, 2004; Guzzetti, Peruccacci y Rossi, 2005;

Cannon, 2005). En Japón se desarrolló un sistema para la alerta y evacuación basado en el proceso

de infiltración y el flujo superficial. Fueron definidas cantidades de lluvia estándares determinadas

como acumulaciones críticas de lluvia dentro de ciertos periodos de concentración, combinadas

con modelos de estabilidad estáticos. Para mejorar la precisión de las predicciones combinaron

estaciones de lluvia en tierra con mediciones de radares y telemetría en tiempo real


32

(Guzzetti, Peruccacci y Rossi, 2005). En el área del Yangtsé en China fue desarrollado un sistema

en 1991 para monitorizar movimientos en masa utilizando más de 70 estaciones y 300

profesionales. Esta red protege una población de más de 300.000 personas y para el año 2005 había

pronosticado más de 217 deslizamientos evitando pérdidas económicas estimadas en 27 millones

de dólares (IEWP, 2005). En Río de Janeiro, la oficina de ingeniería geotécnica de Río de Janeiro,

diseñó en 1996 un sistema conformado por una red de 30 estaciones de lluvia en tiempo real y

radares meteorológicos, denominado Sistema de Alerta Río. Este sistema genera pronósticos y

alertas para movimientos en masa e inundaciones rápidas a las agencias gubernamentales y la

comunidad durante tormentas intensas (NOAA-USGS, 2005).

En Nueva Zelanda se desarrolló un sistema para predecir en tiempo real la ocurrencia de

deslizamientos superficiales desencadenados por lluvias, de acuerdo con pronósticos de clima

generados por modelos globales y regionales. Los modelos globales de la United Kingdom

Meteorological Office (UKMO) se combinan con modelos atmosféricos regionales (New Zeland

Limited Area Model, NZLAM). Después a escalas más detalladas se utilizan modelos hidrológicos

de estado estático para estimar la humedad del suelo a escala local y se aplican modelos de

estabilidad infinita para determinar los umbrales de agua en el suelo que desatan los movimientos.

Este sistema genera entonces pronósticos probabilísticos espacio-temporales para la ocurrencia de

deslizamientos en diferentes regiones de Nueva Zelanda (Schmidt et al., 2007). En Hong Kong,

una de las regiones con mayores afectaciones por la ocurrencia de movimientos en masa, la Oficina

de Ingeniería Geotécnica (GEO por sus siglas en inglés), desarrolló un sistema computacional

automático denominado Landslip Warning System (LWS), el cual constituye el primero de su tipo

en el mundo que funciona las 24 horas los 7 días de la semana. Este sistema está basado en

pronósticos de lluvias para tiempos cortos y lo componen 86 estaciones de lluvia. Adicionalmente

es alimentado por radares e imágenes de satélite para monitorizar las variaciones y movimientos

de las celdas de lluvia. El LWS está programado para que, cuando se superen los umbrales

definidos, se generen alertas al público por los medios nacionales y locales como radio y televisión

(Aleotti, 2004). Otros sistemas de alerta temprana se están implantando en Alemania y Malasia

(Bell et al., 2009;Peng et al., 2008).

En el Anexo D se presentan ejemplos de sistemas de alerta temprana, el primero consta de un

monitoreo de deslizamiento de tierra, implementado por la USGS sobre la Carretera 50 en

california, donde es posible ver en tiempo real el estado actual del deslizamiento accediendo a la

página web de la USGS, mediante la información trasmitida por los sensores instalados sobre el


33

deslizamiento. El segundo ejemplo muestra en la zona metropolitana de Guatemala en el cual se

detalla el plan de evacuación y los distintos niveles de alerta en un diagrama que resume las

distintas alerta para un determinado umbra de lluvia y por se hace mención a Chile con los sistemas

de monitoreo y alerta implementados por la minera Codelco mediante la tecnología láser, así como

también los distintos sensores y niveles de alerta que utiliza la Red Nacional de Vigilancia

Volcánica RNVV en el complejo volcánico Nevados de Chillan.

5. CARACTERÍSCAS DE LA ZONA EN ESTUDIO

Este capítulo da a conocer las características físicas, hidrológicas y viales de la Provincia de

Concepción.

5.1 Características físicas de la zona

Los taludes de la Provincia de Concepción se encuentran insertos en el depósito Geológico

correspondiente al Batolito Costero, que abarca casi la totalidad de la Cordillera de la Costa y está

conformado en su estructura por rocas ígneas del género granodioritas (Rivas 2011). Posee un

estado de meteorización bastante avanzado, caracterizado por un suelo propenso a la erosión y

deslizamientos, que por acciones humanas son expuestos a precipitaciones que sobrepasan los 1000

mm al año, en especial sobre taludes descubiertos.

Las estratigrafías según Mardones (2007) observadas corresponden a: arcillas limosas y arenas

limosas, color café naranjo a rojo, correspondiendo a un suelo del SM (Arenas limosas, mezclas

de arena – limos), según la clasificación del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USCS).

5.2 Características hidrológicas de la zona

La información referente a aspectos hidrológicos es proporcionada por la Dirección General de

Aguas (DGA) y por la Dirección Meteorológica de Chile (DMC). En la Provincia de Concepción

las precipitaciones ocurren durante todo el año, siendo los meses de entre Mayo y Agosto donde

se concentra la mayor parte de éstas, la precipitación normal anual es de 1110 mm. Tal dato da a

entender la relevancia que tiene estudiar los fenómenos causados por la precipitación.


34

5.3 Características viales.

La Dirección de Vialidad del Ministerio de Obras Públicas tiene por misión mejorar la conectividad

entre los chilenos y entre Chile y el extranjero, planificando, proyectando, construyendo y

conservando oportunamente la infraestructura vial necesaria para el desarrollo del país y su

resguardando su calidad y seguridad, respetando el medio ambiente e incorporando

sistemáticamente tecnologías innovadoras en el ámbito vial y de transporte.

La Provincia de Concepción en términos de infraestructura vial, ha sido una de las regiones que ha

experimentado los mayores cambios durante los últimos años, ha incorporado diversos proyectos

de infraestructura entre los que destacan:

La Ruta 152 Chillán – Concepción, llamada Acceso Norte o Autopista del Itata, proyecto

desarrollado por Sociedad Concesionaria Autopista del Itata S.A. es una carretera de doble calzada

con estándar de autopista que se construyó por un trazado totalmente nuevo, para dar cumplimiento

al contrato de concesión, se extiende a lo largo de su Troncal de 75 kilómetros, de Oriente a

Poniente, desde Ruta 5 Sur, hasta su empalme con la Ruta 150 CH en el Enlace Penco. Según

antecedentes de estudios previos: “Análisis de Políticas Estratégicas de Inversión, Precio y

Regulación de Infraestructura Macrozona Sur, VIII Región”; la plaza de peaje troncal controla del

orden de 3.500 vehículos diarios en ambos sentidos, de los cuales sobre el 60% corresponde a

vehículos livianos.

La Ruta 156, llamada Ruta de La Madera (por su importancia para el área forestal): Concepción -

Santa Juana - Coihue. Esta ruta une las entidades urbanas de Nacimiento, Santa Juana y

Concepción. Esta ruta es concesionada a Camino de la Madera Sociedad Concesionaria S.A.. Esta

vía se exiende por 109 kilómetros desde Concepción hasta Coihue. Se trata de una carretera de

calzada bidireccional de dos pistas, con plataforma de 10 mts de ancho y una velocidad de diseño

de 70 Km/h. Este camino tiene una circulación mensual de alrededor de entre 25.000 y 40.000

vehículos pesados y livianos, dependiendo de la temporada del año.

Contar con una red de caminos adecuada, tanto en cantidad como en calidad, creándose la

necesidad que la entidad encargada de administrar el sistema cuente con los mejores medios

disponibles para realizar su labor, tiene una gran importancia en el bienestar de las personas.

En la medida que el país se desarrolla, las carencias o falencias de una red vial se traducen en

impedimentos para los desplazamientos rápidos y expeditos, y en la generación de crecientes

trastornos que afectan muy directamente el nivel de vida y la productividad de los agentes

económicos. Hay, al menos, tres factores que se ven afectados (Manual de Carreteras Volumen 7):


35

La comodidad y la seguridad del viaje se ven severamente deterioradas.

Los costos de operación y los tiempos de viaje de los vehículos que utilizan la carretera

aumentan sensiblemente.

La inversión en las vías aumenta, pues los procesos de reposición que se requieren cuando

los pavimentos han alcanzado un nivel de deterioro extremo, son mucho mayores que

cuando el mantenimiento se realiza oportunamente.

5.3.1 Serviciabilidad y seguridad vial

Los criterios más modernos sobre serviciabilidad comprenden aspectos que guardan relación con

el deterioro funcional del pavimento, la capacidad estructural del pavimento y la seguridad de los

usuarios. Esto va relacionado con el nivel de servicio; percepción de comodidad y seguridad del

conductor bajo las condiciones prevalecientes de tránsito. En el que influyen factores como:

Velocidad de Operación, tiempo de viaje, libertad para maniobrar, interrupciones del flujo

vehicular y comodidad de la conducción

La seguridad es un concepto de más reciente incorporación a la serviciabilidad y guarda relación

con la disposición, calidad y cantidad de elementos de seguridad, y con un adecuado diseño vial

(Manual de Carreteras Volumen 7).

La seguridad vial se define según el Manual de Carreteras Volumen 6 como: atributo intrínseco de

la vía que permite garantizar el respeto por la integridad física de sus usuarios y de los bienes

materiales aledaños a ella. Se debe tener presente en el diseño, construcción, mantenimiento y

operación de una vía.

La seguridad de los usuarios que circulan por una carretera se encuentra ligada principalmente a

tres factores, los que probablemente tienen similar importancia al momento de evaluar los

accidentes y, en especial, su severidad. Los factores son:

Los dispositivos de seguridad con que cuentan los vehículos.

La actitud, educación y observancia de la reglamentación de tránsito de los conductores, y

Las características de diseño de las carreteras y suficiencia de los dispositivos de seguridad

en ellas.

Dejando de lado los dispositivos de seguridad en los vehículos, cuyo diseño es abordado por sus

fabricantes, quedan aún dos factores sobre los cuales se puede actuar para minimizar la tasa de

accidentes:


36

La educación de los conductores, a la que se le ha dado gran énfasis, pero que queda fuera

del ámbito de la construcción, conservación y operación de un camino, y

El diseño integral de la carretera propiamente tal, que cubre aspectos como la geometría,

resistencia al deslizamiento de los pavimentos, regulaciones del tránsito, dispositivos de

seguridad, señalización y demarcación, elementos que sí están bajo la tuición de la

Dirección de Vialidad.

Desde el punto de vista de la vialidad las condiciones atmosféricas también puede poner en riesgo

la seguridad de los usuarios. Los fenómenos meteorológicos que corresponde a precipitaciones de

intensidad y/o duración extraordinarias, que provocan inundaciones, aumentos no habituales en los

caudales habituales, socavación de lechos de los ríos y pérdidas substanciales de la capacidad de

soporte de los suelos por incrementos en el nivel de saturación. La organización destinada al

mantenimiento de una determinada red vial debe estar preparada para afrontar, en forma eficiente

y sin dilaciones, los requerimientos que impone una situación de emergencia. Aun cuando por

definición las situaciones de emergencia son imprevisibles, en la actualidad hay organismos,

independientes de la Dirección de Vialidad, que generan una serie de antecedentes, estadísticas e

informes, que pueden ser de gran utilidad para que, de cierta manera, puedan preverse o estar alertas

ante ciertos signos de que la emergencia puede desencadenarse.

La existencia de mucha información no puede, sin embargo, garantizar por sí sola la eficiencia de

un sistema de gestión ante una emergencia. Para que sea útil, la información debe primeramente

localizarse, a veces adaptarse a las necesidades propias del objetivo que se persigue, mantenerse

actualizada y procesarse mediante un sistema experto que correlacione las estadísticas con las

probabilidades de fallas en la red vial. Un sistema experto que estime los probables efectos

derivados de un determinado fenómeno, puede ser extremadamente simple o muy complejo, pero,

en cualquier caso, debe estar calibrado a las condiciones y peculiaridades propias de cada red. Por

lo tanto, la experiencia recogida en eventos similares del pasado es la base de cualquiera de estos

sistemas.

La Unidad de Prevención y Emergencias del Ministerio de Obras Públicas cuenta con Plan

Nacional de Prevención de Desastres y Acción ante Emergencias. El cual señalo los aspectos que

deben orientarse a la prevención, la preparación de la acción, la respuesta y la gestión de las

soluciones, lo que, unido al conocimiento y respeto del entorno natural y de las manifestaciones de

la naturaleza, nos permitirá un desarrollo sustentable en el tiempo, con el consiguiente

mejoramiento de la calidad de vida de los usuarios de nuestra infraestructura”.


37

En cuanto a sus finalidades se señala que el Ministerio se ha propuesto como objetivo disminuir

los daños que los fenómenos naturales causan a la comunidad y al patrimonio fiscal, así como

recuperar su operatividad de manera eficaz. Para ello propone las siguientes acciones:

En forma programada y mediante propuestas públicas: planificar, proyectar, ejecutar u

ordenar ejecutar obras destinadas a prevenir los efectos negativos de los fenómenos

naturales.

Ante una catástrofe prever, anticipada y oportunamente, el empleo de medios humanos y

materiales, velando en forma permanente por el buen estado y mantenimiento de la

infraestructura pública.

Ejecutar, directamente o a través de empresas privadas, obras de rehabilitación inmediata o

provisoria y, con posterioridad, medidas de reconstrucción para la normalización de las

actividades, estableciendo las prioridades correspondientes.

6. PROPUESTA DE SAT PARA RUTAS CONCESIONADAS DE LA PROVINCIA DE

CONCEPCION

Mediante la información recopilada y expuesta en este estudio, se procederá a realizar una

propuesta de SAT por deslizamiento para los taludes de rutas concesionadas en la Provincia de

Concepción. La que consiste en una propuesta de predicción de deslizamiento en base a umbrales

empíricos y físicos, para luego proponer un diseño metodológico de SAT.

6.1 Análisis de ocurrencia de deslizamiento provocados por lluvia.

El diseño de monitoreo y alerta, tiene por objetivo predecir los deslizamiento de tierra para alertar

a los usuarios de las rutas, este se realizó en base a umbral empírico de la Ruta CH-152 (Astorga

2011) y variables relevantes de umbral físico (Tapia 2015).

El diseño se hizo en base a la metodología propuesta por Chleborad (2000), quien desarrolla un

método para anticipar la ocurrencia de deslizamientos basado en los índices de precipitación de

lluvia acumulada antecedente de 3 días y de 15 días precedentes a esta última (lluvia acumulada

antecedente), las que son vinculadas a los deslizamientos registrados en la base de datos, que se

encuentran en el Anexo F del archivo Excel, incluidas en este estudio.


38

Antecedentes del diseño en la Ruta del Itata

El umbral empírico mínimo de deslizamiento es de 16,48 mm para una LA de 3 días y 33,88 mm

de LAA para 15 días. El que se obtuvo de una base de datos de 455 deslizamientos registrados

entre 1999 y 2009 en toda la ruta, todos ellos mayores a 50 toneladas, debido a la condición de

peligro que genera en la ruta, debido al tonelaje deslizado, el cual va de leve (desliza, pero no

traspasa calzada) a catástrofe (deslizamiento cubre o bloquea la calzada, poniendo en alto riesgo

la vida de los conductores), según se aprecia en la tabla 3. Los registros de precipitaciones diarias

se obtuvieron de cuatro estaciones pluviométricas pertenecientes a la DGA (Nueva Aldea, Las

Pataguas y Chillancito) y al proyecto Tigo (estación Tigo) cercanas a la ruta, cada estación está

asociada a una zona de la autopista, en donde se considerará una distribución de lluvia homogénea

dentro de cada tramo, como muestra la figura 4.

Tabla 3: Condición de peligro en la ruta, según tonelaje de deslizamiento.

Fuente: Torres (2013), modificado.

Tonelaje deslizado m3 deslizado Condición de peligro en la ruta

50 T-500 T 28 m3 – 280 m3 Leve

500 T- 1000 T 280 m3 – 560 m3 Moderada

1000 T – 5000 T 560 m3 – 2800 m3 Grave

+ 5000 T + 2800 m3 Catástrofe

Figura 4. Distribución de tramos y estaciones pluviométricas de la Ruta CH-152, Autopista

del Itata.

Fuente: Astorga 2011.


39

Según el análisis de datos del umbral emperíco, se desprende lo siguiente: dado el umbral para una

combinación de LA de 3 días y LLA antecedente de 15 días, se identifican 4 zonas (A, B, C y D)

como lo muestra el grafico de la estación Chillancito.

Grafico 1. Umbral de precipitación de 3 días de LA v/s 15 días LLA para la estación

Chillancito.

Fuente: Elaboración propia.

Estas zonas definen rangos de precipitaciones críticas que generan deslizamiento. El umbral

propuesto es de 16,48 mm para una LA de 3 días (𝑃3) y 33,88 mm de LAA para 15 días (𝑃15). En

la tabla 4 se realiza una descripción detallada para cada zona.

Tabla 4. Descripción de las zonas representativas.


Siguiendo con el análisis del umbral empírico, se puede obtener la ecuación que define al umbral

mínimo de deslizamiento.

Zona % deslizamiento Rango de precipitaciones

Zona A 16,3 P15<33,84 mm, no supera umbral

Zona B 0,2 P15<3,46 mm, supera umbral

Zona C 6,8 3,46 mm<P15<33,84 mm, supera umbral

Zona D 76,7 P15>33,84 mm, supera umbral


40

La ecuación queda definida como:

𝑷𝟑 = 𝟏𝟔, 𝟒𝟖 − 𝟎, 𝟒𝟖𝟔 𝑷𝟏𝟓 0< P15< 33,88mm Ec. (4)

Donde:

𝑃3: Es la lluvia acumulada en mm de los 3 días antes del deslizamiento incluyendo el día del evento,

considerar mayor o igual a 1 mm.

𝑃15: Es la lluvia acumulada en mm de los 15 días antecedentes a los 3 días antes señalados,

considerar mayor o igual a 1 mm.

Según la ecuación 4 y grafico 1, cuando P15 > 33,88 mm, una precipitación acumulada muy

pequeña de 3 días, puede desencadenar un deslizamiento.

De acuerdo con ello, se define un índice de riesgo para la ocurrencia de los deslizamientos, según

la ecuación:

𝑹 = 𝑷𝟑 − 𝟏𝟔, 𝟒𝟖 + 𝟎, 𝟒𝟖𝟔𝑷𝟏𝟓 –16,48 <R<∞ Ec. (5)

Donde:

R: índice numérico de riesgo por precipitación.

Un valor de R negativo implica condición de no superación del umbral de lluvia, lo cual significa

un bajo riesgo al deslizamiento. Por el contrario, un valor positivo de R significa condición de alta

pluviosidad que genera saturación de suelo y nivel de riesgo para la ocurrencia de un deslizamiento.

Se pueden, entonces, definir las condiciones promedio de riesgo al deslizamiento producido por la

lluvia:

Cuando 0 < P15 < 33,88 mm y R > 0 (regiones B y C del grafico 1) debe existir un nivel de

alerta ante posibles deslizamientos, sobre todo en zonas de alta peligrosidad: algunos

taludes descubiertos y recién cortados y laderas con altos niveles de meteorización y

procesos erosivos, como es el caso de los taludes de la Ruta del Itata, que están insertos en

un depósito de suelo denominado Batolito Costero altamente erosivo.

Cuando P15 > 150 mm el suelo ya tiene una buena cantidad de agua almacenada y se dan

las condiciones críticas para que una lluvia acumulada pequeña, de 3 días, desencadene el

deslizamiento en sitios potencialmente inestables. Estos deslizamientos pueden llegar a ser

grandes volúmenes de tierra.

Los umbrales empíricos son útiles al momento de identificar las zonas donde se produce

deslizamiento, pero es necesario complementar con el umbral físico debido a que nos dará un


41

análisis más detallado de su comportamiento. Las variables más relevantes de umbral físico

definidas en el punto 3.1.2 son:

i. Duración e intensidad de las precipitaciones.

ii. Succión.

iii. Permeabilidad del suelo.

iv. Relación de intensidad con la permeabilidad saturada (I/ksat).

Del análisis realizado para estas variables se obtiene que; Cuanto mayor es la relación de la

intensidad de la lluvia a la permeabilidad saturada de suelo (I/Ksat), menor será la succión matricial

bajo del frente de humectación. Cuando la intensidad de la lluvia es mayor que la permeabilidad

saturada de suelo (es decir, I> Ksat o I/Ksat> 1), la succión matricial se disipa completamente durante

la propagación del frente de humectación. Y Cuando la relación I/Ksat excede la unidad, el nivel

freático se eleva casi instantáneamente (Tapia 2015), por lo tanto se puede concluir que si la

relación I/Ksat> 1 el suelos desliza o es propenso a deslizar. Dado este parámetro se procede a

realizar un nuevo análisis en la base de datos de precipitación y deslizamiento, el que incluye las

siguientes consideraciones:

Ksat es igual a 3.6 mm hora (1 x 10-6 m/seg.) (Alvarez-Manilla, et.al 2002).

Se realiza un análisis por separado para I/Ksat para P3 y P15.

Al integrar estos nuevos parámetros se procede a complementar el análisis de umbral empírico, el

cual se resume en la tabla 5.

Tabla 5. Descripción de las zonas representativas.


Al realizar una comparación de la tabla 4 con tabla 5, se puede decir, si bien el umbral empírico es

el que define las zonas donde puede ocurrir deslizamiento, el rango de datos para cada zona es muy

amplio, el cual se ve reducido al integrar las variables de umbral físico, como se puede observar en

la Zona D, el porcentaje de deslizamiento pasó de un 76,7 % (349 datos) a un 57,7% (263 datos),

disminuyendo la probabilidad de deslizamiento en un 20%. Cabe destacar que el 57, 7 % de los

Zona Deslizamientos % deslizamiento Rango de precipitaciones

Zona A 74 16,3 P15<33,84mm, no supera umbral (-R)

Zona B 112 24,6 P15<3,46 mm, supera umbral (+R)

Zona C 6 1,3 3,46mm<P15<33,84mm, supera umbral (+R)

Zona D 263 57,8 P15>33,84 mm, supera umbral (+R)


42

datos se relacionan directamente con el mayor volumen de suelo deslizado, así mismo ocurre con

la Zona C donde de un 6,8 % (31 datos) bajó a un 1,3 % (6 datos), esta baja se debe, a que si bien

los datos pasaron el umbral, no alcanzaron a saturar el suelo, logrando una desestabilización de

este, por lo que la relación I/Ksat no se alcanzó a cumplir, esto reafirma la importancia del umbral

físico, debido a ser este el que está íntimamente relacionado con las características y

comportamiento del suelo.

Ahora se puede realizar un análisis más detallado de cada zona, quedando definidas de la siguiente

manera:

Zona A: esta zona se encuentra por debajo del umbral propuesto, con un R negativo y una relación

I/Ksat menor a uno. Esto significa que los deslizamientos de tierra existentes en esta zona está

condicionado por una lluvia a corto plazo, y el volumen de tierra deslizado no genera riesgo en la

ruta. El 16,3% de los datos de deslizamientos ocurridos pertenecen a esta región. Los

deslizamientos acaecidos tal vez no tengan mucho que ver con la lluvia acumulada antecedente y,

por el contrario, los factores antrópico y geológico cumplen un papel muy importante para el

desencadenamiento del movimiento en masa. Las condiciones para que los deslizamientos se sitúen

en esta zona son de una lluvia acumulada antecedente menor a 33,88 mm y lluvia acumulada menor

a 16, 48 mm. Zona de baje riesgo de deslizamiento, y menor volumen de tierra propenso a deslizar.

Zona B. Se encuentra sobre la Zona de umbral con una precipitación de LAA menor a 3,46 mm y

una precipitación de LA mayor a 6 mm, pero por sobre el umbral propuesto con un R positivo y

un I/Ksat menor a uno. Se registra un 24, 6% deslizamientos para esta combinación de lluvias en

la estación de trabajo. Si bien se superó el umbral de deslizamiento, el volumen de tierra deslizado

sigue siendo menor.

Zona C. En esta zona de la gráfica ocurrió el 6% de los deslizamientos reportados, la cual

corresponde a una lluvia acumulada antecedente de 15 días entre 3,46mm y 33,88 mm según el

umbral propuesto. Con un R positivo y un I/Ksat mayor a uno, en esta zona se registran

deslizamiento, donde la mayor influencia está dada por la lluvia a corto plazo (3 días de lluvia

acumulada) por tormentas fuertes que causan una gran acumulación de agua en los tres días

anteriores al deslizamiento.

Zona D. El suelo permanece saturado por almacenamiento de agua lluvia durante un largo período

de tiempo. En esta región de la gráfica, ocurre el 57,8% de los deslizamientos registrados. Puede

haber grandes movimientos de masa por aumento de los niveles del agua en el subsuelo y se sugiere

prestar especial atención a taludes potencialmente inestables y con factores de seguridad bajos,


43

laderas con poca vegetación y con procesos erosivos avanzados. Esta zona corresponde a una lluvia

acumulada antecedente mayor a 33,88 mm, superando el umbral mínimo propuesto para un R

positivo y un I/Ksat mayor a uno.

Lo anterior no quiere decir que cada vez que se supere el umbral se producirá un deslizamiento.

Quiere decir que el factor lluvia es favorable a la ocurrencia de un deslizamiento, a la vez que se

dan ciertas condiciones relativas al estado actual del talud o la ladera en cuestión que involucran

ante todo factores geotécnicos y antrópicos. Como ejemplo, obsérvese la cantidad de

deslizamientos no despreciable que se redujo en la zona C y D al tomar en cuenta los umbrales

físicos.

Esta propuesta es válida solo para los registros de lluvias obtenidos en la estación Chillancito, los

demás análisis de la ruta se encuentran en el Anexo E. Para un umbral empírico de 16, 48 mm para

una LA de 3 días (𝑷𝟑) y 33,88 mm de LAA para 15 días (𝑷𝟏𝟓), deslizamientos mayores a 50

Toneladas, para un Ksat de a 3.6 mm/hora (1 x 10-6 m/seg.).

Un mayor análisis de esta propuesta, podría ser incluida en el diseño de un SAT, el cual es útil para

dar respuesta al monitoreo y alerta por deslizamiento. A continuación se presenta una propuesta

metodológica de SAT por deslizamiento provocados por lluvias.

6.2 Propuesta metodológica de SAT

Mediante la información recopilada y expuesta en este estudio, se procederá a realizar una

propuesta de SAT por deslizamiento para los taludes de rutas concesionadas en la Provincia de

Concepción. Primero se definirán sus componentes, niveles de alertas según lo estipulado por la

ONEMI, sensores de monitoreo se escogerán en base a los umbrales fiscos, además se detallaran

protocolos de actuación y difusión para cada nivel de alerta. Por último se presenta el diseño de

una tabla que resume los criterios y definiciones de los estados de alerta del SAT.

6.2.1 Componentes del SAT.

Los componentes del SAT se realizara según los propuesto por la Estrategia Internacional para la

Reducción de Desastres (EIRD, 2009), detallados en el punto 4.2 de este estudio.


44

6.2.1.1 Conocimiento de los riesgos

Es en esta etapa donde debemos conocer la amenaza a la que estamos expuesto, por esto se hace

imprescindible realizar un estudio detallado de las zonas propensas a deslizar y generar un mapa

de riesgo, ya que serán estas zonas, las que posteriormente serán monitoreadas y analizadas.

Para generar un mapa de riesgo se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

i. Inspección visual en terreno

Las inspecciones de campo permiten ver si existe un cambio producto del deterioro en la superficie

de cada talud y considerar las zonas de mayor riesgo que deben ser inspeccionados continuamente.

En la inspección se debe buscar grietas en la superficie, afloramiento de aguas subterráneas, zonas

erosionadas o cualquier otro factor que evidencie la posible ocurrencia de un deslizamiento. El

propósito es recopilar toda la información necesaria para tomar decisiones sobre los posibles

problemas de deslizamientos de terreno y de deterioro. Estos problemas son fenómenos bastante

comunes en taludes, y pueden amenazar seriamente la infraestructura civil.

ii. Ubicación

Una vez realizada la inspección en terreno es posible detectar la ubicación de las zonas más

vulnerables a deslizar, por lo que se procede a registrar nombre de la ruta y kilometraje.

iii. Descripción de las dimensiones del talud

Siendo éstas: ancho, altura, pendiente, orientación y aterrazamiento. Las dimensiones del talud se

pueden medir de la siguiente forma (Mardones, 2007):

Ancho del talud: odómetro y cinta métrica.

Altura del talud: con una vara de 1.8 metros de alto, obteniendo altura máxima y media.

Orientación del talud: con brújula, empleándose en forma perpendicular a la cara del talud.

Aterrazamiento, visualizar la existencia de terrazas, en el caso de si las hubiera. En

observaciones se incorpora detalles del aterrazamiento, si estuviera conformado por más de

una terraza, etc.

Pendiente: a través de operaciones trigonométricas, utilizando una cinta métrica. Los datos

tomados con cinta métrica son la horizontal y la vertical (ver figura 5), obteniendo la

pendiente con la división de ambos datos. El ángulo del talud se obtiene con el arco tangente

de la pendiente obtenida.

La figura 5 muestra los datos y fórmulas utilizadas para la obtención de la pendiente y el ángulo

del talud.


45

Figura 5. Detalle del cálculo de pendiente

Fuente: Mardones, 2007.

iv. Clasificación y características del suelo

Registro del tipo de suelo según el Sistema unificado de clasificación de suelos USCS y además

se obtienen los parámetros más relevantes del suelo, como la cohesión, ángulo de fricción, densidad

y humedad natural, compactación, permeabilidad, etc. datos que nos sirven para calcular la

estabilidad del talud.

Una vez caracterizadas las zonas propensas a deslizar, se procede a realizar el monitoreo de estas.

6.2.1.2 Monitoreo y Alerta

Este punto se realiza en base a tres aspectos importantes, los cuales nos proporcionaran la

información necesaria para dar un alerta confiable y oportuna.

i. Instalación de sensores de campo: los sensores de campo se instalaran en las zonas de

riesgo previamente identificada, estos son; pluviómetros para medir precipitación en tiempo

real, piezómetros, que nos permiten identificar la variación de presión de poros y nivel de

agua, estos sensores se relacionan con las variables de umbral físico.

ii. Monitoreo: la información obtenida mediante los sensores de campo será monitoreada y

analizada en base al programa de ocurrencia de deslizamiento desarrollado en el punto 6.1.

y que se describe a continuación. Así como se realiza un monitoreo de los datos de los

sensores, también es necesario realizar una inspección en terreno la cual ayuda a detectar a

tiempo cualquier imprevisto que pudiera afectar a los taludes y tomar las acciones

correctivas o preventivas del caso.


46

Datos de entrada del programa:

Precipitación diaria (pluviómetros)

Permeabilidad saturada (Análisis de suelo en etapa de identificación del riesgo)

Umbral empírico de la zona en base a una LA de 3 días y LAA de 15 días.

Indice de riesgo R (relacionado con el umbral)

Relación intensidad y permeabilidad saturada.

Análisis de Datos. Ingresados los datos de precipitación se genera una tabla de datos de LA

de 3 días y LAA 15 días, los datos son analizados según el índice de riesgo “R”, el cual

determina si queda sobre el umbral para un R negativo (-R) o bajo el umbral para un R

positivo (+R), con la relación de I/Ksat, se obtiene una mayor depuración de datos, si I/Ksat

> 1 el suelo se desliza, debido al aumento del nivel freático, y disminución de la succión

del suelo.

La relación de LA 3 días y LAA 15 días, será representada en un gráfico de escala

logarítmica, donde los puntos quedaran distribuidos en las distintas zonas (A, B, C, D según

el punto 6.1).

iii. Alerta: en el punto 6.1 se describen 4 zonas, donde es posible que se registren

deslizamiento. Estas 4 zonas serán asociadas a un nivel de alerta como verde, amarilla,

naranjo, rojo. La cual va de menos probable a más probable. Estas zonas son resumidas en

la siguiente tabla.

Tabla 6. Descripción de las zonas.

Fuente: Elaboración propia

Zona Alerta Rango

A verde P15<33,84mm y P3<16,44mm, bajo umbral (-R)

B amarilla P15<3,46 mm y P3>6mm, sobre el umbral (+R)

C naranja 3,46 mm<P15<33,84 mm. sobre umbral (+R) e I/Ksat > 1

D roja P15>33,84 mm, para( +R) e I/Ksat > 1

Al momento de ingresar los datos, el programa va demarcando automáticamente las zonas de alerta

según el color que corresponda, las cuales son corroboradas según el parámetro R y la relación

I/Ksat , estos parámetros también son resaltados de forma automática, para un R positivo queda

resaltado de color rosado y para I3/Ksat >1 queda demarcado en tonos celeste e I15/Ksat >1 es

resaltado en color azul , como lo muestra la figura 6 extraída del programa Excel.


47

Fecha P3 P15 R (mm/dia) I3 mm/hr I15 (mm/hr) I3/k I15/K M3

08-03-1999 5,5 10,5 -5,877 0,22916 0,4375 0,06365741 0,12152778 60

09-03-1999 15,5 16 6,796 0,64583 0,66666 0,17939815 0,18518519 96

08-09-2000 134,5 31 133,086 5,60416 1,29166 1,55671296 0,3587963 911

09-09-2000 67,4 109,5 104,137 2,80833 4,5625 0,78009259 1,26736111 1381

16-07-2001 121,5 95 151,19 5,0625 3,95833 1,40625 1,09953704 1046

17-07-2001 132 95 161,69 5,5 3,958333 1,52777778 1,09953704 2294

28-09-2001 24,5 2,5 9,235 1,02083 0,104166 0,28356481 0,02893519 48

07-10-2001 14,5 27 11,142 0,6041 1,125 0,1678240 0,3125 270

08-10-2001 14,5 27 11,142 0,6041 1,125 0,1678240 0,3125 409

Figura 6. Datos y niveles de alerta obtenidos por programa Excel.


Alerta Verde: Si se registran menos de 33,84 mm de lluvia en los últimos 15 días y menos de 16,44

mm en los últimos 3 días, significa que el Sistema de Alerta Temprana suministra información

dentro de los rangos normales. Aunque no representa un alto riesgo de ocurrencia de deslizamiento

de igual forma implica una vigilancia continua de sistema de monitoreo ante eventuales cambios

en el sistema.

Alerta Amarilla: se registran 3, 46 mm en los últimos 15 días y lluvias mayores a 6 mm en los

últimos 3 días. En este nivel de alerta se registró una variación en las precipitaciones, quedando

estas sobre el umbral mínimo de precipitación, lo que significa estado de atención; aumento

progresivo de condiciones de susceptibilidad, si bien se puede generar un evento, este es de riesgo

moderado y está condicionado por las lluvias a corto plazo, se deberá aumentar el monitoreo e

inspección de sectores críticos regularmente afectados por este tipo de problemas.

Alerta naranja: se registran precipitaciones entre 3,46 mm y 33, 84 mm en los últimos 15 días. Las

precipitaciones se encuentran sobre el umbral, es aquí donde toma relevancia la relación I/Ksat, si

esta es mayor a uno indicara que el volumen de deslizamiento va de moderado a grave, pudiendo

ser una amenaza para los conductores e infraestructura vial. Dar avisos, a la comisión técnica y

operativa para la prevención y atención de desastres. Se deberá realizar un monitoreo constante

junto con inspección en terreno, en caso de alguna señal adicional se deberán tomar las medidas

preventivas requeridas de forma inmediata, como el desvío de una pista.

Alerta Roja: se registran más de 33,84 mm en los últimos 15 días. La relación I/Ksat es mayor a

uno. Estado de alerta, representa que el evento está en evolución o es inminente su ocurrencia, se

emiten alertas a los usuarios de las carreteras para informarlos y prevenirlos de un potencial evento

y se movilizan los recursos y acciones operativas de acuerdo con la magnitud considerada.


48

6.2.1.3 Difusión y comunicación

Un SAT debe desarrollar sistemas de comunicación y difusión para advertir a las personas de un

peligro y/o amenaza. El equipo técnico o especialistas serán los encargados de llevar la alerta al

siguiente nivel, mediante los reportes de monitoreo y la información de campo (terreno), así como

también son los que autorizarán la emisión de alerta por los medios masivos, Los mensajes deben

ser claros y precisos, difundidos por medios o canales adecuados de manera que lleguen al mayor

número de personas.

Ante una alerta naranja se les dará aviso a los especialistas o equipo técnico, mediante un reporte

continuo con la ubicación y evolución del evento, junto con los reportes de visita en terreno, si es

necesario se realizará un desvío del tránsito en la ruta, de manera preventiva. Para alerta roja, ante

un deslizamiento de gran magnitud que ponga en riesgo la vida de los usuarios, se extenderá la

alerta a los usuarios indicándoles la amenaza a la que están expuestos e informándoles el

kilometraje donde ocurrirá el evento.

Los medios de comunicación son muy variados desde, luces, sirenas, campanazos para llamar la

atención de los conductores de forma rápida, medios de comunicación como radio y televisión e

incluso el uso de las redes sociales por medio del Centro de Información y Monitoreo de Alerta

Temprana (CIMAT-Chile) quienes tienen plataformas de Ttwitter que indican el estado de

carreteras (#AutopistasChile), con información que brinda cada concesionaria, como es el caso de

la autopistas del Itata (@AutopistaItata).

También se puede hacer uso de señaléticas verticales de advertencia como medida preventiva, las

que tienen como propósito advertir a los usuarios la existencia y naturaleza de riesgos y/o

situaciones especiales presentes en la vía o en sus zonas adyacentes, ya sea en forma permanente

o temporal, como por ejemplo indicar las zonas de derrumbes identificadas en el análisis de riesgo,

se utiliza para advertir la proximidad de zonas de derrumbes o rodados, con posible

desprendimiento de materiales y/o su presencia en la vía. Estos derrumbes pueden provenir de

ambos costados, sólo del costado derecho, o, sólo del costado izquierdo. Complementariamente,

se podrá colocar una placa adicional a la señal, donde se indique la distancia afectada a posibles

derrumbes o desprendimientos hacia la vía (Manual de Carreteras Volumen 7).


49

6.2.1.4 Capacidad de respuesta

Educar a la población sobre el riesgo de producirse deslizamiento, niveles de alerta, difusión y

medidas para la reducción del riesgo, para así responder a los desastres con una mejor organización,

preparación y educación comunitaria.

6.3 Tabla para interpretación de niveles de alerta

El objetivo de esta tabla dar a conocer de forma resumida la interpretación operativa y niveles de

alerta del SAT por deslizamiento.

Tabla 7. Cuadro de interpretación de alertas


Alerta Condición Estado de actividad Preparativos

Verde

Lluvias menores o

iguales a 33,84

mm en los últimos

15 días.

Estado normal

(no representa un alto

riesgo de ocurrencia

de deslizamiento)

-Monitoreo continuo ante

eventuales cambios.

Amarilla

Lluvias menores a

3,46 mm en los

últimos 15 dias y

mayores a 6 mm

en los últimos 3

días.

Estado de atención

(Variaciones en

parámetros de

monitoreo)

- monitoreo de las variables a corto

plazo.

-realizar inspección en terreno

hacia los sectores críticos afectados

por estos eventos

- si se desarrolla un evento, este

será de riesgo moderado.

Naranjo

Se registran

lluvias entre 3,46

mm y 33, 84 mm

en los últimos 15

días.

Estado de

preparación

(Variaciones

significativas de

parámetros de

monitoreo)

-monitoreo minucioso de las

variables y en terreno de la

evolución del evento.

- Dar avisos, a la comisión técnica

y operativa para la prevención y

atención de desastres.

-de ser necesario tomar medidas

preventivas: desvío de pista y

demarcación de zona susceptibles a

deslizar.

Roja

Lluvias mayores o

iguales a 33,84

mm en los últimos

15 días.

Estado de alerta

(evento en evolución

o su ocurrencia es

inminente)

-Se emiten alertas a los usuarios de

las carreteras para prevenirlos de

un potencial evento.

-Se movilizan los recursos y

acciones operativas de acuerdo con

la magnitud considerada.


50

7. ANÁLISIS

La propuesta metodología de SAT para deslizamiento de tierras, está hecha en base a los

umbrales empíricos y físicos de precipitación, ellos en su conjunto permiten una adecuada

caracterización de la amenaza en términos de probabilidades de ocurrencia en tiempo y

espacio.

Los umbrales empíricos nos ayudan a determinar la zona de deslizamiento mediante una

combinación de lluvias para 3 y 15 días. El integrar la variable de umbral físico permite

acotar el riesgo de deslizamiento. Esto se debe a la relación I/Ksat.

Se sabe que si se cumple la relación I/Ksat (I/Ksat>1) el suelo desliza, pero a la vez mediante

el análisis de datos, se obtuvo que este parámetro también está relacionado con el volumen

deslizado, debido a que cuanto mayor era la relación entre ellos o mientras mayor a uno

fuera esta relación de intensidad y permeabilidad, mayor era el tonelaje deslizado. Esto se

debe a que al ser las lluvias más intensas y suelo más permeables el agua ingresa con mayor

facilidad al interior del suelo, logrando la saturación de este y eventual aumento del nivel

freático, provocando un plano de falla relativamente profundo en el talud.

Si bien se define un umbral mínimo y zonas donde se producen deslizamiento en mayor o

menor grado. La condición de superación de este umbral no implica un deslizamiento, sino

que se dan las condiciones de humedad para que ocurran, teniendo en cuenta el estado del

talud, factores geológicos, hidrológicos y antrópicos que condicionan su ocurrencia.

La serviciabilidad de las rutas, se asocia en términos de seguridad de los conductores con

respecto al diseño vial, estado del pavimento, señaléticas entre otros. El contar con sistemas

de alerta temprana, que adviertan del peligro al cual se ven enfrentado los conductores y la

infraestructura vial, ante el potencial deslizamiento de los taludes aledaños a las rutas, que

puedan obstruir su camino y poner en riesgo a los conductores, es de gran importación en

términos de serviciabilidad y seguridad vial. Sobre todo si este sistema se crea en base a las

características propias de cada ruta, en términos de umbral empírico y físico, para

advertirlos de un potencial peligro y así disminuir los riesgos que este genere.


51

8. CONCLUSIONES.

Esta propuesta de sistema de alerta temprana por deslizamiento, puede ser usada como una

herramienta para facilitar la toma de decisiones a los organismos encargados del manejo de

desastres frente a las distintas alertas que se puedan generar, y así fortalecer a los sectores

vulnerables ante eventos peligrosos, mediante la toma de medidas, para mitigación los daños y

potenciales perdidas que se puedan generar.

El realizar un sistema de alerta temprana en base a umbrales empíricos y físicos de precipitación,

nos da una mayor descripción del fenómeno y el potencial peligro que puede representar al

momento de dar lo niveles de alerta, debido a que se cuenta con el factor detonante del

deslizamiento, la precipitación y los cambios que genera en las propiedades del suelo para que se

desencadene el deslizamiento de tierra.

La metodología propuesta es aplicable a cualquier zona que se desee monitorear, pero para ello es

necesario que los parámetros de entrada, como precipitación, intensidad, umbral mínimo y

permeabilidad saturada, sean los característicos de esa zona, solo así se podrá obtener un resultado

confiable que se ajuste a las características propias de cada zona que se desee monitorear, en cuanto

espacio, tiempo y riesgo.

9. RECOMENDACIONES

Se propone para futuras líneas investigativas, realizar un estudio más detallado con respecto a la

caracterización de las propiedades físicas del suelo en la Provincia de Concepción, así como

también realizar un estudio que relacione la precipitación y el cambio que ella genera en las

propiedades del suelo, como lo son la succión, permeabilidad, saturación, presión de poros entre

otros.

Confeccionar un mapa de riesgo de los sectores que son más susceptibles a tener deslizamientos,

mediante la recopilación de la información topográfica, geológica, hidrogeológica, etc. de la zona,

debido a que serán estas zonas en donde se instale un sistema de monitoreo para un sistema de

alerta temprana.

Para estudiar los deslizamientos de tierra provocados por lluvias en un talud, se propone realizar

un prototipo de un talud a escala para ser monitoreado en laboratorio utilizando esta propuesta,

pero con las características propias de la zona que se desee estudiar, en términos de precipitación,

tipo y propiedades del suelo.


52

10. BIBLIOGRAFÍA

1. Aleotti, P. (2004). Warning or rainfall-induced shallow failures. Engineering Geology, vol.

73.

2. Alvarez-Manilla, Alfonso, Valadéz, J., Garnica, P., Martínez, G.(2002). La permeabilidad

de los suelos en los problemas de transporte de contaminantes. Aplicación en la

infraestructura del transporte. Publicación Técnica No. 195, pp.16.

3. Aristizábal, E.; Gamboa, M. F. y Leoz, F. J. (2010). “Sistema de alerta temprana por

movimientos en masa inducidos por lluvia para el valle de Aburrá, Colombia”. Revista EIA,

No. 13, pp. 155-169.

4. Astorga Cerpa, Claudio A.(2011). Determinación de un umbral empírico de deslizamientos

por precipitación para la autopista del Itata. Proyecto de título ingeniería civil. Universidad

del Biobío, Depto. de Ingeniería civil. Concepción, Chile.

5. Brunetti, M. T., Peruccacci, S., Rossi, M., Luciani, S., Valigi, D., & Guzzetti, F.(2010).

Rainfall thresholds for the possible occurrence of landslides in Italy. Natural Hazards and

Earth System Sciences, 10.

6. Chleborad A. F. (2000). Preliminary method for anticipating the occurrence of precipitation

induced landslides in Seattle, Washington. U.S. Geological Survey open-file report 00-469.

7. Crosta, G. (1998). “Regionalization of rainfall threshold: An aid for landslide susceptibility

zonation”. Environmental Geology, vol. 35, No. 2-3, pp. 131-145

8. Cruden, D., 1991. A simple definition of a Landslide. Bulletin of the International

Association of Engineering Geology. No. 43, p. 27-29.

9. Cruden, d. M. And Varnes, d. J. (1996). Landslides types and processes. In: Landslides

Investigation and mitigations. Transportation Research Board Special report 24. Turner y

Shuster (eds.), p. 36-75.

10. Dirección Meteorológica de Chile.

http://www.meteochile.cl/climas/climas_octava_region.html. Acceso 27 mayo de 2015.

11. Duncan J. M., Wright S. G. (2005). Soil Strength and Slope Stability.

12. Glade T., M.J. Crozier, P. Smith. (2000). Applying probability determination to refine

landslide triggering rainfall thresholds using an empirical “Antecedent Daily Rainfall

Model”. Pure and Applied Geophysics 157.

13. Guzmán Alarcón, Nicolás M. (2014). Estudio de falla superficial por erosión en taludes

conformados por batolito costero de tipo SM de la octava región. Proyecto de título


http://www.meteochile.cl/climas/climas_octava_region.html

53

ingeniería civil. Universidad del Biobío, Depto. de Ingeniería civil y Ambiental.

Concepción, Chile

14. Guzzetti, F.; Peruccacci, S. and Rossi, M. (2005). Definition of critical threshold for

different scenarios. RISK-Advance Weather forecast system to advice on Risk Events an

management.

15. Hauser, A., 1993. Remociones en masa en Chile. Servicio Nacional de Geología y Minería,

Santiago. Boletín No. 45, p. 7-29.

16. Lambe, T. William Y Whitman. Mecánica de Suelos, Limusa México 1972.

17. MANUAL DE CARRETERAS VOLUMEN N° 6: Seguridad Vial, MOP-DGOP-Dirección

De Vialidad, Edición 2014, Pa., 922, pp. 190-265.

18. MANUAL DE CARRETERAS VOLUMEN N° 7: Mantenimiento Vial, Seguridad Vial,

MOP-DGOP-Dirección De Vialidad, Edición 2014, Pa., 452, pp,48-138.

19. Mardones Ortiz, Claudia A. (2007). Catastro a taludes viales de la provincia de Concepción.

Proyecto de título ingeniería civil .Universidad del Biobío, Depto. de Ingeniería civil.

Concepción, Chile

20. Pradenas Gonzáles, Marcela A. (2014). Umbral empírico de deslizamiento por

precipitación, para la provincia de concepción. Proyecto de título ingeniería civil.

Universidad del Biobío, Depto. de Ingeniería civil y Ambiental. Concepción, Chile

21. Prieto, C., 1985. Inestabilidades y erosión de laderas asociadas a riadas. Geología y

prevención de riesgos por inundaciones, Instituto Geológico y Minero de España, p. 117-

192.

22. Scott, K.M., Macías, J.M., Naranjo, J.A., Rodríguez, S., McGeehin, J.P., 2001. Catastrophic

Debris Flows Transformed from Landslides in Volcanic Terrains: Mobility, Hazard

Assessment and Mitigation Strategies. U.S. Geological Survey Professional Paper 1630.

23. Suarez diaz j. Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales

Colombia Universidad Industrial de Santander, UIS Facultad de Ingenierías Físico

Mecánica Escuela de Ingeniería Civil 1998 Volumen 2 540 p.

24. SERNAGEOMIN. Red Nacional de Vigilancia Volcánica.

http://www.sernageomin.cl/pdf/presentacionesgeo/Presentacion_general_RNVV_2015.pd

f. Acceso 27 de Enero de 2015.


http://www.sernageomin.cl/pdf/presentacionesgeo/Presentacion_general_RNVV_2015.pdf

http://www.sernageomin.cl/pdf/presentacionesgeo/Presentacion_general_RNVV_2015.pdf

54

25. Reichenbach, P., Cardinalli, M., De Vita, P., Guzzetti, F. (1998). Regional hydrological

thresholds for landslides and floods in the Tiber River Basin (Central Italy). Environmental

Geology 35.

26. Rivas Jiménez, Luis I. (2011). Análisis del frente húmedo en talud real, a través de

muestreo con equipo de penetración dinámica. Proyecto de título ingeniería civil.

Universidad del Biobío, Depto. de Ingeniería civil. Concepción, Chile.

27. Tapia Morales, Constanza N. (2015). Estado del arte de los métodos físicos para definir

umbrales críticos por lluvia. Proyecto de título ingeniería civil .Universidad del Biobío,

Depto. de Ingeniería civil y Ambiental. Concepción, Chile.

28. Terlien. The determination of statistical and deterministic hydrological landslide-triggering

thresholds, Environmental geology 35, pág 124-130, 1998.

29. Torres Guzmán, Felipe H. (2013).Umbrales empíricos de lluvia para el pronóstico de

movimientos en masa para la ruta ch-156. Proyecto de título ingeniería civil .Universidad

del Biobío, Depto. de Ingeniería civil. Concepción, Chile

30. UNISDR. Terminología sobre Reducción del Riesgo de Desastres. Ginebra, Suiza.:

Estrategia Internacional para la Reducción de Desastres de las Naciones Unidas, Mayo

2009,http://www.unisdr.org/files/7817_UNISDRTerminologySpanish.pdf. Acceso el 13

de Noviembre de 2014

31. U.S. Geological Survey. Real-Time Monitoring of an Active Landslide above U.S.

Highway 50, California. http://landslides.usgs.gov/monitoring/hwy50/. Acceso el 7 de

junio de 2015

32. U.S. Geological Survey. Capturing landslide dynamics and hydrologic triggers using near-

real-time monitoring. http://landslides.usgs.gov/docs/reid/Reid_etal_ISL_2008.pdf. Acceso el 20 de

junio de 2015

33. Varnes D.J. (1978). “Slope movement types and processes”. Special report 176: Landslides:

Analysis and control (R.L. Schuster and R.J. Krizek, eds.), TRB, National Research

Council,Washington, D.C., p.11-33.


http://www.unisdr.org/files/7817_UNISDRTerminologySpanish.pdf

http://landslides.usgs.gov/docs/reid/Reid_etal_ISL_2008.pdf

55

INDICE GENERAL ANEXO

ANEXO A: TIPOS DE REMOSIONES EN MASA ............................................................... 57

1. DESPRENDIMIENTOS O CAÍDAS ........................................................................................ 58

2. DESLIZAMIENTOS (ROTACIONALES Y TRASLACIONALES) ...................................... 58

2.1 DESLIZAMIENTOS ROTACIONALES ................................................................................... 59

2.2 DESLIZAMIENTOS TRASLACIONALES. ............................................................................... 60

3. FLUJOS ..................................................................................................................................... 61

4. TOPPLING O VOLCAMIENTOS ........................................................................................... 61

5. EXTENSIONES LATERALES ................................................................................................ 62

ANEXO B: RELACIÓN LLUVIA – DESLIZAMIENTO - PÉRDIDA DE ESTABILIDAD.

....................................................................................................................................................... 64

1. PRECIPITACIÓN. .................................................................................................................... 65

1.1 LLUVIAS PROMEDIO Y MÁXIMAS ANUALES ............................................................... 65

1.2 RÉGIMEN DE LLUVIAS. ...................................................................................................... 65

1.3 AGUACEROS TORRENCIALES. ......................................................................................... 66

1.4 LLUVIAS ACUMULADAS. .................................................................................................. 66

1.5 INTENSIDAD DE LA LLUVIA QUE PRODUCE DESLIZAMIENTOS.............................. 67

1.6 TIEMPO DE LLUVIA QUE PRODUCE DESLIZAMIENTOS. ........................................... 67

2. LA HUMEDAD SUPERFICIAL. ............................................................................................. 67

3. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD ................................................................................. 68

4. LA INFILTRACIÓN ................................................................................................................. 68

4.1 SUCCIÓN. ............................................................................................................................... 69

4.2 EL FRENTE HÚMEDO. ......................................................................................................... 70

4.3 LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS ........................................................................................... 72

4.3.1 FLUJO DE AGUA EN LAS DIFERENTES FORMACIONES GEOLÓGICAS ................. 73

4.3.2 EFECTOS DEL AGUA SUBTERRÁNEA. ......................................................................... 73

4.4 DESLIZAMIENTOS RELACIONADOS CON LA SATURACIÓN DE SUELO, PRODUCTO

DE LAS PRECIPITACIONES INFILTRADAS. .......................................................................... 74

5. EL AGUA SUPERFICIAL O ESCORRENTÍA. ...................................................................... 75

5.1 EROSIÓN HÍDRICA ............................................................................................................... 76

5.1.1 EROSIÓN POR SALPIQUE ................................................................................................ 76


56

5.1.2 EROSIÓN LAMINAR .......................................................................................................... 76

5.1.3 EROSIÓN CONCENTRADA .............................................................................................. 76

6. EROSIONABILIDAD DE UN SUELO. .................................................................................. 78

ANEXO C: SENSORES DE CAMPO ....................................................................................... 79

1. PARA MEDIR CANTIDADES DE PRECIPITACIÓN, DURACIÓN E INTENSIDAD ....... 81

1.1 PLUVIÓMETROS .................................................................................................................. 83

1.2 PLUVIÓGRAFOS ................................................................................................................... 85

1.3 RADAR METEOROLÓGICO ............................................................................................... 86

2. SUCCIÓN .................................................................................................................................. 86

2.1 TENSIÓMETROS ................................................................................................................... 87

3. PRESIÓN DE POROS .............................................................................................................. 89

3.1PIEZÓMETRO ......................................................................................................................... 89

4. PERMEABILIDAD DEL SUELO ............................................................................................ 90

5. MONITOREO DEL DESPLAZAMIENTO ............................................................................. 91

5.1 INCLINÓMETRO ................................................................................................................... 91

5.2 EXTENSÓMETRO HORIZONTAL ....................................................................................... 93

5.3 EXTENSÓMETROS VERTICALES ...................................................................................... 93

5.4 TILTMETERS ......................................................................................................................... 94

5.5 MONITOREO EN BASE A SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS) ......... 94

6. SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS ............................................................................ 94

7. SISTEMAS DE ALARMA ....................................................................................................... 95

ANEXO D: EJEMPLOS DE SISTEMAS DE ALERTA TEMPRANA ................................. 97

1. MONITOREO DESLIZAMIENTO DE TIERRA SOBRE LA CARRETERA 50,

CALIFORNIA. .............................................................................................................................. 98

2. SISTEMA DE MONITOREO, ALERTA TEMPRANA Y PROCEDIMIENTOS DE

EVACUACIÓN, EN GUATEMALA. ....................................................................................... 103

3. SISTEMAS DE MONITOREO EN CODELCO .................................................................... 107

4. RED NACIONAL DE VIGILANCIA VOLCÁNICA ............................................................ 109

ANEXO E: ANÁLISIS DE OCURRENCIA DE DESLIZAMIENTO PROVOCADOS POR

LLUVIA ...................................................................................................................................... 111


57

ANEXO A: TIPOS DE REMOSIONES EN MASA


58

1. Desprendimientos O Caídas

Estos tipos de remociones corresponden a movimientos rápidos a extremadamente rápidos que se

generan cuando el material rocoso o suelo se desprende de una ladera de alta pendiente a través de

una superficie donde no se genera cizalle, descendiendo mediante caída libre, rebotando o rodando.

Puede ocurrir en este caso que sean precedidos por pequeños deslizamientos, lo cual puede darse

por ejemplo en suelos cohesivos o bloques de roca.

La generación de desprendimientos, controladas por discontinuidades en la roca, está relacionados

a pendientes abruptas, principalmente de inclinaciones mayores a 50°, donde la roca está

directamente expuesta (Soeters & Westen, 1996). Si el material caído rebota o se rompe con el

impacto dependerá de sus propiedades y de los ángulos entre la ladera y la trayectoria de caída

(Hungr & Evans, 1988).

Las acumulaciones de material detrítico en los pies de las laderas tienen ángulos entre 25° y 35°,

ángulo que está directamente relacionado con el ángulo de fricción interna de las partículas. La

zona de depositación presenta una vegetación caracterizada por bajas densidades de árboles y

arbustos, mientras más baja la densidad mayor es el grado de actividad de la ladera (Soeters &

Westen, 1996).

2. Deslizamientos (Rotacionales Y Traslacionales)

Los deslizamientos de suelo son procesos esencialmente gravitatorios, por los cuales una parte de

la masa del terreno se desplaza a una cota inferior de la original sin que medie ostensiblemente

medio de transporte alguno, siendo tan solo necesario que las fuerzas estabilizadoras sean

superadas por las desestabilizadoras. Este tipo de procesos gravitatorios se interrelacionan

mutuamente con las precipitaciones altas, de tal forma que frecuentemente las lluvias torrenciales

son causantes y/o precursoras de los movimientos en masa, ya que aumentan las fuerzas

desestabilizadoras y reducen la resistencia del suelo al deslizamiento (Gray y Sotir, 1996; Tragsa

Y Tragsatec, 1994).Así se produce bruscamente deslizamiento de material sólido cuesta abajo, a

lo largo de una pendiente cuyo plano acumula de manera parcial el mismo material, auto limitando

su transporte.

Los deslizamientos, por otro lado, pueden clasificarse según la superficie de ruptura generada, lo

cual está directamente condicionado por el tipo de material involucrado en el movimiento. En esta

categoría se encuentran los deslizamientos rotacionales y los deslizamientos traslacionales.


59

La distinción entre deslizamientos rotacionales y translacionales es importante en lo que se refiere

a los análisis de estabilidad y el diseño de medidas de control y estabilización. Este tipo de

movimientos es el que dispone de métodos de análisis y modelización más desarrollados.

2.1 Deslizamientos Rotacionales

La rotura se produce a lo largo de una superficie curvilínea y cóncava. El terreno experimenta un

giro según un eje situado por encima del centro de gravedad de la masa deslizada. El material de

cabecera efectúa una inclinación contra ladera, generando depresiones donde se acumula el agua

e induce nuevas reactivaciones. Este tipo de mecanismo es característico de suelos cohesivos

homogéneos y de macizos rocosos intensamente fracturados. En materiales arcillosos,

especialmente si hay presencia de agua, el pie puede evolucionar hacia un deslizamiento de tierras

o colada de tierras. Los deslizamientos rotacionales, una vez producidos, son susceptibles de

reactivación. El movimiento tiende a estabilizarse por disminución del momento de giro y aumento

del momento estabilizador, no obstante, cualquier cambio en las condiciones piezométricas o la

remoción del pie pueden dar lugar a una nueva inestabilidad. Un diagnóstico equivocado de la

geometría puede llevar a la adopción de medidas de estabilización ineficaces e incluso

contraproducentes. Este tipo de deslizamiento es generalmente profundo, afecta a grandes

volúmenes. En este caso presenta un perfil cóncavo que imprime a la masa, en el deslizamiento, un

movimiento de rotación. En la figura A1 se muestra un deslizamiento del tipo rotacional.

Figura A1. Deslizamiento Rotacional


60

2.2 Deslizamientos Traslacionales.

Tiene lugar a lo largo de una superficie de rotura plana o ondulada. La masa deslizada puede

proseguir por la ladera. Los componentes de la masa desplazada se mueven a la misma velocidad

y siguen trayectorias paralelas. A medida que un deslizamiento traslacional progresa puede

romperse, en particular si aumenta la velocidad. Entonces, la masa disgregada deviene un flujo.

Deslizamientos traslacionales de bloques de suelo o roca sin apenas trocearse, sobre superficies

únicas en macizos rocosos se han denominado resbalamientos (García Yagüe, 1966) o

deslizamientos planos (Hoek y Bray, 1981). Cuando la superficie de rotura está formada por dos

planos que obligan a la masa rocosa contenida a desplazarse según la línea de intersección, se

forma un deslizamiento en cuña. Las roturas de cuñas no suelen alcanzar grandes dimensiones

debido a que la intersección de planos de gran penetración en el macizo rocoso es infrecuente.

Deslizamientos en los que la masa desplazada se trocea en su movimiento descendente y resulta

una acumulación caótica de bloques al pie de la ladera, se denominan corrimientos (García Yagüe,

1966). Cuando la rotura por cizalla tiene lugar en suelos no cohesivos constituidos por partículas

gruesas, se denominan deslizamientos de derrubios (debris slides).

Mientras que la rotación tiende a restablecer el equilibrio en la masa desplazada, el deslizamiento

traslacional puede mantenerse indefinidamente si la superficie de rotura es lo suficientemente

inclinada y continua. Este tipo de deslizamiento por lo general afecta poco volumen de suelo, por

lo que está asociado a deslizamientos superficiales. Para una mayor comprensión de lo antes

descrito a continuación la figura A2 muestra un deslizamiento del tipo traslacional.

Figura A2. Deslizamiento Traslacional.


61

3. Flujos

Corresponden a movimientos continuos en el espacio, donde las superficies de ruptura no son

preservadas, y las masas desplazadas son fuertemente deformadas internamente, comportándose

de manera similar a un líquido viscoso (Varnes, 1978) dada la cantidad de agua que presentan,

presentando una reología plástica a viscosoplástica (Pierson & Costa, 1987). Existe una gradación

desde deslizamientos a flujos, dependiendo del contenido de agua de la masa desplazada, de su

movilidad (mayor o menor cohesión) y de la evolución del movimiento. De esta forma, también es

posible encontrar eventos compuestos del tipo deslizamiento-flujo.

Los flujos son clasificados por diversos autores de acuerdo al tipo de material involucrado y a la

cantidad de agua que presentan (Varnes, 1978; Hauser, 1993; Naranjo & Varela, 1996). Así, se

pueden encontrar los flujos de detritos, donde la mayor parte del material sólido corresponde a

material particulado grueso; los flujos de tierra, donde el material corresponde a la fracción más

fina de los suelos y el material no se encuentra saturado; y los flujos de barro, donde el material se

compone principalmente de material fino y arena fina y se encuentra totalmente saturado. La

dificultad en este tipo de clasificación es que no existe un acuerdo sobre los porcentajes de la

fracción granulométrica que componen un flujo de detritos y un flujo de barro, considerando más

conveniente basar su clasificación según su comportamiento mecánico (Selby, 1993), donde sus

propiedades mecánicas dependerán fundamentalmente de la concentración volumétrica de

partículas sólidas con respecto al total de sólidos y agua, y de la forma, tamaño y distribución

granulométrica de las partículas (Solís, 1995). Algunos autores (Coussot & Meunier, 1996) hacen

subdivisiones, llamando flujos hiperconcentrados a aquéllos de concentraciones de sólidos

menores que un 50% o 60% en volumen y que aún aparentan fluir como un líquido.

4. Toppling O Volcamientos

Otro tipo de remoción en masa y que se puede considerar como un tipo de deslizamiento es el

toppling (o volcamiento), evento variable en velocidad entre extremadamente lentos a

extremadamente rápidos, que corresponde al desprendimiento de uno o varios fragmentos de rocas

o suelo mediante el volcamiento de éstos en torno a un punto o un eje bajo el centro de gravedad

de la masa desplazada. Lo que lo distingue de una caída propiamente tal es que en la superficie de

ruptura se genera cizalle, característica que lo hace ser catalogado por algunos autores como

deslizamiento (Goodman, 1989).


62

El toppling puede ser originado o bien gravitacionalmente, es decir por el peso del material que se

encuentra ladera arriba o por la existencia de agua o hielo en fracturas de la roca que se orientan

en dirección contraria a la pendiente, generando fuerzas de extensión que tenderá a separar las

masas entre las cuales se encuentran las fracturas o discontinuidades. Las estructuras deben tener

un espaciamiento bajo y alto manteo (Cruden & Varnes, 1996). Este tipo de remociones pueden

derivar en caídas o deslizamientos de la masa, lo cual dependerá de la geometría de la masa en

movimiento, de la geometría de la superficie de separación y de la orientación de las

discontinuidades.

5. Extensiones Laterales

Este tipo de movimiento se define como extensiones de suelos cohesivos o masas de roca

combinadas con una subsidencia general de la masa fracturada de material cohesivo en material

subyacente más blando, siendo condicionados por pendientes de laderas bajas a moderadas. La

superficie de ruptura que se genera presenta poco cizalle, y los límites del movimiento en superficie

se presentan difusos y difíciles de distinguir.

Terzaghi & Peck (1948) utilizan este término para describir movimientos en arenas o limos

semisaturados que subyacen a arcillas homogéneas o rellenos, cuyo peso ejerce tensiones laterales

en el suelo que lo desplaza. Este desplazamiento genera fracturas transversales a la dirección del

movimiento (Barlow, 1888, en Cruden & Varnes, 1996).

Algunos tipos de extensión lateral corresponden a extensiones laterales en bloque y a extensiones

por licuefacción del suelo. El primer caso se refiere a movimientos típicamente muy lentos, y que

pueden abarcar distancias de varios kilómetros, donde capas de espesor considerable de roca que

sobreyacen a materiales más blandos pueden fracturarse formándose pequeños bloques. Las

fracturas abiertas que se generan entre los bloques son rellenadas por el material más blando que

subyace al ser apretado y forzado a ascender o por fragmentos del material desplazado. Estas

condiciones caóticas se reflejan tanto en las condiciones anómalas del drenaje, que suele

presentarse de manera aislada aumentando la erosión por incisión de canales en zonas donde las

extensiones laterales bloquean valles –lo que a su vez influye en la generación de pequeños y

frecuentes deslizamientos rotacionales-, como en la ausencia de vegetación (Soeters & Westen,

1996). Las extensiones generadas por licuefacción presentan un tipo de movimiento traslacional y

a menudo retrogresivo. Para este caso, si la capa que subyace es de alto espesor, los bloques podrán


63

hundirse en ella, formando grabens y generando flujos en el pie de la masa desplazada y que podrán

alcanzar grandes velocidades.


64

ANEXO B: RELACIÓN LLUVIA – DESLIZAMIENTO - PÉRDIDA DE ESTABILIDAD.


65

De manera de entender la relación lluvia- deslizamiento es necesario considerar aquellos factores

que se presentan como variables en el momento en que la lluvia genera el inesperado deslizamiento,

por lo que es necesario estudiar de qué forma influye la lluvia en el talud, modificando sus

propiedades para producir de una manera u otra el deslizamiento.

Hasta el momento los investigadores conocen como el suelo cambia sus propiedades a medida

que la saturación de sus partículas comienza. Estas juegan a favor y en contra de la estabilidad

del suelo.

A continuación se describen los factores hidrológicos que afectan la ocurrencia de deslizamientos.

1. PRECIPITACIÓN.

La precipitación es la variable más importante, la desencadenante de todos los fenómenos

hidrológicos que afectan a los taludes y la más fácil de cuantificar. Según la meteorología,

precipitación es cualquier tipo de agua que cae sobre la superficie de la Tierra. Las diferentes

formas de precipitación incluyen llovizna, lluvia, nieve, granizo, agua, agua nieve y lluvia

congelada. En un ámbito ingenieril la precipitación es el volumen o altura de agua que cae sobre

un área en un periodo de tiempo el cual tiene una influencia directa en todos los cambios internos

y externos que varían la estabilidad superficial del talud.

En muchos lugares el estudio de la precipitación, se ha llevado a cabo para analizar el efecto que

produce sobre los taludes, hasta el momento se ha estudiado la precipitación considerando las

formas que se describen a continuación.

1.1 Lluvias Promedio Y Máximas Anuales

Por lo general las áreas de mayor precipitación anual presentan mayores problemas de

deslizamiento, acuíferos colgados con mayores caudales de flujo subterráneo y materiales más

meteorizados.

1.2 Régimen De Lluvias.

Cada región posee un sistema de lluvias que se repite en forma similar cada año. En la

ciudad de Concepción, por ejemplo, las precipitaciones se presentan todo el año, siendo

el periodo Mayo- Septiembre el de mayor agua caída (Figura B1).


66

Es importante encontrar el régimen de lluvias exacto de la zona en donde se encuentran

los taludes, debido a que éstos varían de acuerdo a las condiciones del relieve.

Figura B1: Climograma de la cuidad de Concepción –Chile. Fuente: Climatologia

regional, Direccion Meteorologica de Chile, 2011.

1.3 Aguaceros Torrenciales.

Los aguaceros también han sido estudiados debido a que son muy comunes en las zonas de

montaña. Se caracterizan por tener gran magnitud en un breve periodo de tiempo.

Debe diferenciarse el caso de zonas de precipitación alta permanente, en las cuales el nivel de agua

freática es elevado, constante y un corte del terreno puede producir la falla casi inmediata del talud,

del caso de lluvias esporádicas o épocas de precipitaciones intensas, en donde el suelo no saturado

es llenado de forma repentina, produciéndose la falla.

En numerosos estudios se ha comprobado que el movimiento de un talud puede depender de la

ocurrencia de las lluvias. Se han registrado deslizamientos después de varios días de lluvias o

inmediatamente después de un intenso y corto aguacero.

1.4 Lluvias Acumuladas.

La ocurrencia de lluvias, durante varios días consecutivos o con pocos días de diferencia, puede

producir fenómenos de acumulación de aguas subterráneas, debido a que el talud no alcanza a

drenar el agua infiltrada antes de que llegue la próxima lluvia produciendo un fenómeno de

acumulación progresiva y de ascenso del nivel freático.


67

1.5 Intensidad De La Lluvia Que Produce Deslizamientos.

La intensidad es la variable que más derrumbes ha ocasionado a lo largo de la historia. Esta se

define como la cantidad de agua lluvia que cae en un punto, por unidad de tiempo siendo además

inversamente proporcional a la duración de la tormenta. La duración de la precipitación es el

tiempo que transcurre entre que inicia la lluvia hasta que finaliza.

1.6 Tiempo De Lluvia Que Produce Deslizamientos.

El tiempo que se requiere para que una lluvia produzca deslizamiento es mayor en una arcilla que

en un material arenoso, debido a las diferencias de infiltración.

2. LA HUMEDAD SUPERFICIAL.

La humedad del suelo es una variable de vital importancia en el ciclo hidrológico. Como tal

determina la cantidad de precipitación que escurrirá por el talud y la parte que se infiltrará,

factores decisivos en la estabilidad de taludes y laderas.

La humedad superficial está controlada por:

Características topográficas de la pendiente de los taludes.

Tipo de suelo.

Características climáticas.

Vegetación Existente

La humedad del suelo en la superficie del terreno puede determinar la posibilidad de agrietamiento

de tensión en ciertos suelos areno-arcillosos y areno-limosos muy susceptibles a efectos de cambios

de humedad.

Una característica importante de la humedad superficial es su variabilidad, tanto en el espacio como

en el tiempo. Sus fluctuaciones a corto plazo se producen en respuesta a las precipitaciones,

gradientes evaporativos y flujos subsuperficiales; mientras que a largo plazo se producen

variaciones de carácter estacional. Su variabilidad espacial responde principalmente a la

distribución espacial de la precipitación. Además de esto, las características físicas del suelo

determinan su capacidad de retención de agua y su cobertura vegetal influye de forma crucial en la

evapotranspiración.


68

3. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

La facilidad con que el suelo fluye a través de un material se le denomina con el nombre de

permeabilidad y el parámetro que permite cuantificar este fenómeno se le llama coeficiente de

permeabilidad y se le encuentra en la literatura con la simbología de la letra K. La permeabilidad

depende del tamaño de los vacíos o poros, es alta en las gravas y baja en las arcillas como se

muestra en la siguiente tabla.

Tabla B1: Tamaño de poros y permeabilidad (Lee, 1996)

4. LA INFILTRACIÓN

La infiltración es el movimiento de agua que va desde la superficie del terreno hacia las

profundidades de suelo o roca por los intersticios y discontinuidades de la masa de suelo.

El porcentaje de infiltración corresponde a la proporción de lluvia que penetra en el suelo. Esta, a

su vez, se divide entre aquella parte que contribuye a aumentar el contenido de agua de la zona no

saturada y aquella que recarga el sistema saturado de agua subterránea.

La cantidad de agua que penetra o se infiltra en la tierra queda determinada por varios factores:

Cantidad, intensidad y tipo de precipitación.

Ritmo de precipitación. Cuanto más rápidamente cae la lluvia, menos agua penetra, pues se

satura la superficie del terreno y no permite la infiltración rápida. Entre más lenta la lluvia,

habrá más infiltración y menos escorrentía.

Pendiente superficial. La infiltración es mayor en terrenos más planos a los que

corresponden velocidades de escurrimiento superficial menores.

La permeabilidad de los suelos y las rocas.

La estructura de suelos y rocas, especialmente en lo que se refiere a fracturas, estratigrafía

y la secuencia de los estratos permeables y los impermeables. El tipo de material o suelo

del talud va a determinar la infiltración relacionada con la succión y la permeabilidad.

Cantidad y tipo de vegetación.


69

Una infiltración alta podría provocar problemas de la presión del agua que está al interior del

talud, lo que generaría deslizamientos. En el caso de que el talud llegue a saturarse la facilidad con

que éste se autodrene dependerá de las formaciones geológicas circundantes. La presencia de

mantos permeables de evacuación de agua permite que el talud siga siendo estable. También

podrían existir puntos donde la infiltración de agua sea masiva arriba de un talud, por ejemplo

la presencia de un río y de depresiones topográficas. Su localización es importante para analizar

las condiciones de estabilidad superficial.

Los fenómenos que ocurren debido a la infiltración son factores que modifican la estructura

interna del talud.

Con la humedad superficial como principal responsable de la cantidad de agua infiltrada comienzan

a hacerse presente distintos y variados fenómenos dentro del talud los cuales pueden desestabilizar

el sistema y como consecuencia provocar deslizamientos que en su mayoría no se han investigado

debido a que son imperceptibles, incluso después de producido el deslizamiento se desconocen.

4.1 Succión.

La succión total es referida como la cantidad de energía asociada a la capacidad del suelo para

retener agua (Lee y Wray, 1995). Ridley (1993) la define como la energía requerida para remover

una molécula de agua de la matriz de suelo por medio de la evaporación.

La energía necesaria para remover el agua del suelo o succión total tiene dos componentes, una

asociada al efecto de la capilaridad denominada succión matricial (Ψm) y una componente debida

a la presencia de sales disueltas en el agua, llamada succión osmótica p .

La succión matricial (Ψm), es la componente de la succión total asociada a la capilaridad, debida a

la tensión superficial en la interfase agua-aire y a la adsorción desarrollada en la superficie de las

partículas. La succión matricial se expresa como la diferencia entre la presión del agua y la presión

del aire en los poros (ua- uw).

𝜓𝑚 = 𝑢𝑎 − 𝑢𝑤

Donde:

Ψm es la succión matricial.

uw es la presión del agua en los poros y ua es la presión del aire en los poros.

El valor de la succión matricial depende del tamaño y distribución de las partículas, del tamaño de

los poros y del grado de saturación (Dineen, 1997). Cuando el grado de saturación disminuye, el


70

menisco se retrae en espacios de poros pequeños, el radio de curvatura del menisco se reduce y de

esta manera, la succión matricial se incrementa.

La succión osmótica (p ) es la componente de la succión asociada a la presencia de sales disueltas

en el agua. La presencia de sales disueltas, reduce la presión de vapor en el espacio que se encuentra

por encima de la interfase agua-aire, por lo tanto, se requiere de una mayor energía para remover

una molécula de agua. Esta energía adicional requerida, es la succión osmótica, y es independiente

de los efectos por capilaridad.

La succión total es considerada como la suma algebraica de las componentes matricial y osmótica.

𝜓 = 𝜓𝑚 + 𝜋

Donde:

Ψ es la succión total.

Ψm es la succión matricial y p es la succión osmótica.

Teniendo en cuenta la definición de succión total como un estado de energía, la succión del suelo

puede ser expresada con unidades de energía por unidad de masa. En ingeniería geotécnica, la

succión se expresa en unidades de presión, Kilopascales (kPa) en el sistema internacional de

unidades (SI).

Los principales problemas geotécnicos que involucran a los suelos no saturados, están relacionados

con cambios ambientales, y estos cambios modifican principalmente la succión matricial, mientras

que los cambios en la succión osmótica son menos significativos. En general, la succión osmótica

tiene importancia en el comportamiento del suelo, cuando se presentan problemas que involucren

contaminación química, (Fredlund y Rahardjo, 1993).

4.2 El Frente Húmedo.

El frente húmedo (Figura B2) se origina del agua precipitada que se infiltra formando una franja

similar a un estrato de suelo saturado que avanza paralelo a la superficie del terreno, a una

velocidad que depende de la permeabilidad, del grado de saturación que presente el suelo y de la

porosidad del material, consecuencia de esto desaparecen la succión o cohesión aparente que

producía el estado de no saturación.


71

Figura B2: Frente húmedo Fuente: Suárez, 1999.

Este fenómeno puede alcanzar una superficie crítica en pocas horas dependiendo de las fracturas

y grado de meteorización que tenga el terreno.

Si las lluvias que generaron el frente húmedo fueron muy intensas pueden llegar a saturar

completamente el talud durante la lluvia.

El frente húmedo desciende verticalmente bajo la influencia de la fuerza de gravedad, aún después

de terminada la lluvia, hasta que encuentre el nivel freático o un manto impermeable. Su espesor

depende de la intensidad y duración de la lluvia, de la permeabilidad de los materiales y es

inversamente proporcional a la diferencia entre la humedad antes de la lluvia y la humedad de

saturación. Por lo tanto, en temporadas con muchos eventos lluviosos los espesores del frente

húmedo tienden a ser mayores.

El avance del frente húmedo es un factor muy importante en el análisis de estabilidad. El grado de

saturación después de un evento lluvioso varía con la profundidad en el perfil (Figura B3). La

eliminación de la succión en suelos no saturados debido a la saturación puede producir fallas

repentinas de taludes.


72

Figura B3: Avance del frente húmedo en suelos residuales, Fuente: Suarez, 2009.

4.3 Las Aguas Subterráneas

La infiltración unida a fenómenos de transporte interno de agua produce un régimen de aguas

subterráneas. Su conducción puede ser a través de una formación permeable o a través de juntas o

fallas. El flujo de agua subterránea es generalmente muy lento y laminar. Sin embargo, el flujo

turbulento puede ocurrir dentro de conductos internos de gran tamaño o porosidades muy altas.

Al estudiar el comportamiento de las aguas subterráneas se puede notar que son importantes las

consideraciones de orden geológico, tanto referentes a características de superficie como de las

formaciones más profundas.

En primer lugar, han de considerarse los tipos de suelos y rocas presentes, la presencia de

sedimentos no consolidados, tales como gravas, arena o mezcla de ambos, debido a que por su

permeabilidad son susceptibles de transportar agua a los taludes. Además hay otro tipo de

formaciones rocosas como las areniscas o materiales fracturados que poseen alta permeabilidad

secundaria.

Otro tipo de estructura que facilita la ocurrencia de deslizamientos son los materiales

impermeables, ya que impiden el paso de corrientes de agua subterránea formando acumulaciones

de agua, direccionando las corrientes o sirviendo de base para la formación de acuíferos.

El flujo de agua tiende a ser más rápido a lo largo de fisuras, conductos o juntas especialmente en

los suelos residuales. El flujo puede ser confinado o inconfinado como los flujos poco profundos

en los suelos residuales.


73

4.3.1 Flujo De Agua En Las Diferentes Formaciones Geológicas

En una formación geológica las fallas importantes tienen generalmente un efecto muy grande en

las características del sistema de aguas subterráneas, las cuales son controladas por las fracturas

de las fallas y transportadas grandes distancias en forma relativamente rápida.

En suelos residuales existe una relación del régimen de aguas subterráneas con la presencia de

discontinuidades de tipo geológico. Los suelos de origen ígneo y metamórfico almacenan poca

agua y en ellos las corrientes están relacionadas comúnmente con fallas de origen tectónico. En

formaciones residuales los taludes poseen capas alternadas de materiales permeables e

impermeables que generan concentraciones de flujo sobre ciertos planos que podrían ser o llegar

a ser planos críticos de falla.

La presencia de capas permeables estratificadas produce un manto de agua dentro del estrato

permeable sobre el suelo arcilloso, el cual genera presiones de tipo hidrodinámico que con el

cambio del régimen de aguas por las lluvias y la infiltración, producen disminuciones en las

presiones efectivas y por ende en la resistencia del suelo creándose una superficie de debilidad.

4.3.2 Efectos Del Agua Subterránea.

En la práctica es difícil a simple vista observar si un talud contiene en su interior flujos de agua

subterránea, debido a que se necesitan análisis previos y por lo general, los taludes en la zona

de Concepción no presentan acumulación de agua debido a la presencia del nivel freático. Sin

embargo nuestros suelos que en su mayoría son de carácter residual, pueden albergar acuíferos o

flujos que es necesario considerar debido a los efectos que provocan en la estabilidad de taludes

(Bermedo, 2004).

Presión De Poros. El agua subterránea circula ejerciendo presiones de poro en las

partículas de suelo, la cual impide la estabilidad del talud, disminuye la presión efectiva y

la resistencia al corte. Además la presencia de fracturas permite que ocurran presiones

muy altas con poca infiltración de agua.

Disminución O Eliminación De Las Presiones De Poros Negativas Por Saturación. La

presión de poro negativa puede variar de un máximo al final de la época seca a un mínimo

durante la época de lluvia. Es por eso que después de una gran lluvia ocurren los

deslizamientos.

Lavado De Cementantes. El agua subterránea puede sacar hacia fuera del talud los

cementantes solubles y así debilitar los vínculos granulares, esto hace que disminuyan la


74

cohesión y el coeficiente de fricción interna de manera progresiva. El flujo de agua puede

disolver los cementantes naturales que pudieran existir, especialmente si existen carbonatos

de calcio solubles.

Los suelos residuales poseen una gran susceptibilidad al lavado de finos. Esto hace que

las propiedades mecánicas de las zonas afectadas por las corrientes estacionales de agua

cambien rápidamente.

Erosión Interna. El movimiento del agua subterránea dentro de las cavidades va

arrastrando la arena fina y partículas sueltas de las hendiduras subterráneas del talud,

debilitando así su estabilidad.

Erosión Por Exfiltración. El agua al salir del talud ya sea por drenaje o afloramiento,

produce erosión.

Subpresiones. El agua subterránea confinada actúa como subpresión sobre las capas

impermeables, disminuyendo la resistencia al corte y ejerciendo presiones hidrostáticas

horizontales en las juntas.

Aumento De Densidad. La presencia de humedad aumenta la densidad o peso de los

materiales de suelo.

Fuerzas Dinámicas. El movimiento de las corrientes de agua subterránea ejerce fuerzas

sobre el suelo en la dirección del flujo. Utilizando el método del gradiente hidráulico se

puede determinar la fuerza de la corriente en la red de flujo. Esta fuerza actúa como un

elemento desestabilizante en la masa de suelo disminuyendo en forma apreciable la

estabilidad del talud.

Grietas Por Desecación. Los fenómenos de agrietamientos determinan la extensión y

ubicación de la superficie de falla y tienen un efecto muy importante en el factor de

seguridad o posibilidad de deslizamiento.

4.4 Deslizamientos Relacionados Con La Saturación De Suelo, Producto De Las

Precipitaciones Infiltradas.

Con toda la información anterior ha quedado en evidencia la relación directa que existe entre el

régimen de aguas subterráneas y los deslizamientos de taludes. Hasta el momento en la literatura

se han definido las siguientes formas de deslizamientos que se producen por efecto de la

infiltración, Pudiéndose llegar a diferenciar tres procesos:

Deslizamientos Inmediatos Por Saturación


75

Ocurren durante o inmediatamente después de una lluvia y están relacionados con la eliminación

de la succión, al producirse la saturación por acción del frente húmedo de infiltración.

Deslizamientos Diferidos Por Aumento De Presión De Poros.

Su ocurrencia está relacionada con el régimen de aguas subterráneas, el cual a su vez depende del

sistema de lluvias del sitio y de la región. Se ha encontrado que existe un lapso de tiempo entre la

ocurrencia de las lluvias y los deslizamientos.

Los más altos niveles piezométricos se observan justo antes de la mayor frecuencia de

deslizamientos.

La activación de un deslizamiento no solo depende de la cantidad total de lluvia, sino también de

la duración, la intensidad y el régimen de los periodos lluviosos.

Formación De Corrientes De Agua A Lo Largo De Las Superficies Internas.

El agua infiltrada por las lluvias penetra en el suelo en forma vertical hasta que encuentra un

manto de alta permeabilidad que facilita la formación de una corriente o un manto impermeable

que impide su paso y obliga a la formación de una corriente de agua paralela a la superficie de baja

permeabilidad. Estas corrientes pueden ser temporales o permanentes y su conducción puede ser a

través de discontinuidades o de poros de una formación permeable.

5. EL AGUA SUPERFICIAL O ESCORRENTÍA.

La escorrentía es la proporción de precipitación que fluye superficialmente sobre el suelo. Hay

factores que aumentan de manera considerable la escorrentía. Estos son: la elevada pendiente, la

impermeabilidad del suelo, la escasez de vegetación y las intensas lluvias.

El coeficiente o porcentaje de escorrentía mide la proporción de la lluvia total que fluye

superficialmente. Este indica la cantidad de lluvia en una determinada área que se convierte en

escorrentía. Cada tormenta de acuerdo a su duración e intensidad tiene un determinado índice de

escorrentía.

La escorrentía, por lo general, a su paso va formando surcos o cárcavas de erosión que pueden

correr en dirección del talud. Para cuantificar la escorrentía se debe calcular la cantidad de agua

disponible después de una lluvia de acuerdo a la cuenca hidrológica.

Los factores que afectan la ocurrencia de un deslizamiento producto de la escorrentía superficial

se describen a continuación


76

5.1 EROSIÓN HÍDRICA

Es el cambio más visible que genera la lluvia en un talud. Por ende se puede advertir con

anticipación cuando un talud demasiado erosionado se encuentra al borde del colapso. La erosión

hídrica es un fenómeno ocasionado por la acción de fuerzas hidráulicas, las cuales actúan sobre

las partículas del suelo produciendo su desprendimiento, transporte y posterior depósito de

materiales de suelo o roca por acción del agua en movimiento.

En la región del Bío -Bío, la erosión hídrica (Figura B4) es el tipo de erosión que más afecta a

los taludes construidos en el batolito costero. En ella los procesos de disgregación de suelo y

transporte de este son efectuados por el agua. El proceso de erosión hídrica se describe de la

siguiente manera:

5.1.1 Erosión Por Salpique

Es el proceso que provoca el desprendimiento y arranque de las partículas de suelo por efecto del

impacto directo de la gota de lluvia. Este proceso se produce a micro escala, por lo cual no es

perceptible a priori, pero a largo plazo produce efectos catastróficos sobre los taludes dado que

la geometría inicialmente considerada para dar una condición mecánicamente estable se ve

alterada.

5.1.2 Erosión Laminar

La erosión laminar o en mantos consiste en una remoción de delgadas capas de suelo producto

del agua que escurre por terrenos uniformes y de poca pendiente, provocando la pérdida de la

porción de suelo con mayor contenido orgánico, lo que conduce a un empobrecimiento de

nutrientes y a un descenso de la capacidad de retención de agua.

Al igual que el salpique la erosión laminar es poco perceptible en las primeras fases debido a

que apenas se modifica la superficie del suelo, pero con el tiempo es apreciable dado que las raíces

de los arbustos y plantas menores quedan al descubierto y se produce acumulación de tierra en el

tramo final de los terrenos en pendiente.

5.1.3 Erosión Concentrada

Esta etapa de la erosión desencadena surquillos y cárcavas que son apreciables a simple vista. En

ella la lámina de agua generada tiende a concentrarse en las pequeñas depresiones e irregularidades


77

del terreno, formando hilos de corriente, los cuales se desplazan a favor de las líneas de máxima

pendiente apareciendo concentraciones de flujo y aumentos en la velocidad del agua con el

consiguiente incremento del potencial erosivo. En el tiempo este desplazamiento irá progresando

significativamente y provocando profundas incisiones en forma de U, de V o una combinación

de ambas. La presencia de cárcavas en un terreno indica un avanzado estado de erosión debido a

que el daño que produce es muy importante y en ocasiones irreversible.

En relación a los factores que afectan la erosión hídrica se pueden señalar:

Precipitaciones: cantidad de lluvia y su distribución en el tiempo.

Intensidad de la precipitación.

El coeficiente de escorrentía guarda una relación directa con la erosión del suelo, por lo que

para reducir la erosión es importante disminuir la cantidad de agua de escorrentía, que es

función directa del volumen e intensidad de las lluvias.

Suelo: la estructura del suelo, la infiltración y la rugosidad de este son propiedades que

influyen en la erosión a través de la permeabilidad.

Topografía: a medida que aumenta la pendiente, la cantidad y la energía del agua de

escorrentía superficial son mayores, incrementando la fuerza de erosión. La mayor

pendiente puede hacer que el límite entre lluvia erosiva y no erosiva se reduzca. La longitud

de la pendiente también guarda relación directa con la capacidad erosiva.

Vegetación: a medida que aumenta la cobertura de la vegetación el suelo está más

protegido frente a la erosión, dado que genera resguardo frente al impacto de las gotas de

lluvia, frena la escorrentía y facilita la infiltración.

Figura B4: Esquema del avance del proceso de erosión en sus distintas etapas. Fuente:

Suárez 2009.


78

6. EROSIONABILIDAD DE UN SUELO.

La erosionabilidad de un suelo es la susceptibilidad de éste a sufrir procesos de erosión. Tiene

gran relación con las propiedades físico-químicas del mismo y la estructura que presente entre

sus partículas (interrelación de las partículas granulares con las arcillosas).

La geología y características geoquímicas de los suelos determinan las diferencias de los niveles

de erosión de una formación o depósito geológico. Por ejemplo, las partículas de arena se

encuentran en ocasiones cubiertas por delgadas películas de Illita o Montmorillonita, las cuales

se hidratan facilitando su desprendimiento y transporte.

La diferencia básica entre las arcillas erosionables y las resistentes a este fenómeno, es la

naturaleza de los cationes presentes en el suelo. Estudios han comprobado que las arcillas erosivas

tienen una preponderancia de iones de Na (estos son derivados de rocas ígneas ácidas), mientras

que en las no erosivas predominan los cationes de Ca y Mg. Los depósitos aluviales o coluviales

de este tipo de suelo pueden presentar problemas similares.

Se ha llegado al convencimiento de que la erosionabilidad en los suelos residuales no depende

propiamente de la dispersividad, sino de las características de la estructura, incluyendo la presencia

de arenas, limos, la mineralogía de las arcillas (en especial la presencia de Montmorillonita o Illita

así sea en pequeñas cantidades) y en grado menor a la presencia de iones intercambiables. El solo

hecho de observar un tipo de arcilla activa independientemente del porcentaje, es un factor

determinante en la erosionabilidad de un suelo.

Es muy importante la interacción entre los minerales arcillosos y los constituyentes de las arenas y

gravas dentro del conjunto que forma un suelo residual.

La interacción electroquímica de la superficie de grava y arena con la de arcilla aún no ha sido muy

estudiada. En zonas tropicales se ha demostrado que la susceptibilidad a la erosión de algunos

suelos representativos obedece a procesos hidrogeoquímicos en el cual la microestructura de

mezcla de partículas granulares y arcillosas juega un papel fundamental.


79

ANEXO C: SENSORES DE CAMPO


80

El uso de sensores tiene por objeto monitorear en el tiempo, el comportamiento de un talud o un

deslizamiento (Figura C1). La utilidad de la instrumentación de campo, radica en la posibilidad de

obtener información del comportamiento del talud (con el tiempo) y medir algunos parámetros

geotécnicos que controlan el mecanismo de falla.

Figura C1. Estudio y monitoreo de deslizamiento.

Planeación del Programa de Monitoreo

El primer paso en la planeación de un programa de instrumentación es determinar:

Qué tipos de medición se requieren.

Seleccionar el instrumento específico que mejor se adapte a las necesidades del talud

estudiado.

Planear la localización, número y profundidad de la instrumentación.

Escoger la metodología de lectura de las mediciones.

Tomar decisiones sobre el manejo y la presentación de los datos obtenidos.

Antes de diseñar el programa de monitoreo, se requiere tener claridad sobre las causas del

deslizamiento y los límites probables del movimiento en cuanto a profundidad y extensión en

planta. Adicionalmente, se requiere conocer la geología, el sistema de lluvias, etc., lo cual equivale

a tener avanzado el estudio del deslizamiento, en un gran porcentaje.

Previamente a la instalación de los instrumentos, se deben haber planteado los probables

mecanismos de falla. Lo que se pretende con un programa de monitoreo, es corroborar la validez

o no, de las teorías propuestas y la cuantificación de ciertos parámetros y procesos.


81

Objetivos de la Instrumentación

Las situaciones típicas en las cuales se requiere la instrumentación, son las siguientes:

Determinación de la profundidad y forma de la superficie de falla en un deslizamiento

activo.

Determinación de los movimientos laterales y verticales dentro de la masa deslizada.

Determinación de la rata o velocidad de deslizamiento y el establecimiento de mecanismos

de alarma.

Monitoreo de la actividad de cortes o rellenos e identificación de los efectos de una

determinada construcción.

Monitoreo de los niveles de agua subterránea o presiones de poros y su correlación con la

actividad del deslizamiento

Colocación de medidores y comunicación a un sistema de alarma.

Monitoreo y evaluación de la efectividad de los diferentes sistemas de estabilización o

control.

A continuacion se describen los tipos de sensores

1. PARA MEDIR CANTIDADES DE PRECIPITACIÓN, DURACIÓN E INTENSIDAD

La precipitación se mide por la altura en milímetros que alcanzaría sobre una superficie plana y

horizontal donde no se perdiera por infiltración o evaporación, y tal altura se da en milímetros. Un

milímetro de precipitación equivale a un litro de agua por metro cuadrado.

Las dificultades de las medidas de precipitación se basan en los siguientes hechos que conviene

resaltar:

Las superficies receptoras de los aparatos que miden la precipitación son muy pequeñas en relación

con aquéllas para las que se hace la estimación. Por ejemplo, en el caso de un pluviómetro Hellman,

por cada 50 km2 aproximadamente, caso muy frecuente en las redes pluviométricas, la superficie

de la boca del pluviómetro es 200 cm2 y la relación es:

200 (50 × 106 × 104) = 2 (5000 × 106) = 1 (2500 × 106)⁄⁄⁄

Como se advierte, la superficie receptora es 2 500 millones de veces más pequeña que aquélla para

la que se hace la estimación. Aun así, se observa bastante homogeneidad en los datos

correspondientes a terrenos llanos o de relieve muy suave, especialmente con lluvias de tipo frontal.

Sin embargo esto no ocurre en los terrenos montañosos o de relieve accidentado.

Las lecturas de la precipitación a distintas alturas de una misma ladera son muy divergentes.


82

En distintas laderas de una misma cuenca lo son más aún por la diversidad del efecto orográfico

sobre las precipitaciones, pues en igualdad de condiciones de altitud, las precipitaciones son mucho

más cuantiosas en las laderas de barlovento que en las de sotavento. Prescindiendo de este efecto

y teniendo únicamente en cuenta el de la altitud, la precipitación recogida aumenta con ella

notablemente, hasta el punto de que estimar con un pluviómetro cada 50 km2 la lluvia caída en un

terreno accidentado, tiene casi tanto error relativo como determinar el agua que contendría un lago

cuyo fondo tuviera un relieve inverso al del terreno, haciendo sólo un sondeo de profundidad por

cada 50 km2.Los métodos de obtención de acopio de lluvias en una zona, de totalización de lluvias

en una cuenca, etc., en las regiones de relieve complicado, son interpolaciones aceptables

únicamente si existe suficiente densidad de pluviómetros, si están bien instalados y son bien leídos,

y aun así, quien utilice esos datos, por ejemplo para el trazado de isoyetas, debe ser un experto que,

además de conocer con cierto detalle el relieve de la región, considere los tipos de precipitación

registrados, los efectos orográficos sobre cada uno, las características de los vientos, etc., a fin de

que la estimación que resulte tenga garantías de veracidad.

Las comparaciones efectuadas entre diversos pluviómetros indican que las diferencias en las

lecturas llegan hasta el 10% sobre las sumas anuales.

A. Para dos pluviómetros del mismo tipo los totales diarios de precipitación difieren en mayor

porcentaje mientras menor es su cantidad, pueden variar del 15 al 25% cuando son inferiores a 1

mm, del 3 al 4% para totales entre 1 y 5 mm y del 1 al 2% para totales del orden de 20 mm. En

todo caso, la cantidad de agua recogida suele resultar menor que la que debería de recoger. Por la

propia construcción de los pluviómetros, no se capta siempre toda el agua que pasa a través de lo

que se llama superficie de recepción, bien por salpicadura en la boca y en el embudo cuando éste

no es profundo y es demasiado plano, o bien por el excesivo mojado y la consecuente evaporación

en las paredes, independientemente de los efectos dinámicos debidos al viento, defectos de

instalación, etcétera.

B. Sin que se puedan establecer cifras o porcentajes más o menos exactos, las medidas de los

pluviómetros son siempre ligeramente erróneas por defecto, y el error aumenta con la velocidad

del viento. El efecto del viento es tan notable que para eliminarlo, o por lo menos para atenuarlo,

se han hecho intentos orientados en dos sentidos:


83

1º Conseguir un dispositivo que permita mantener la superficie receptora siempre normal, es decir,

perpendicular a la dirección de caída de las gotas de lluvia.

2º Un medidor que indique tanto la inclinación media con la que cae la lluvia, como la cantidad

que corresponde a una superficie receptora horizontal.

Descripción de los aparatos:

1.1 Pluviómetros

El aparato que tradicionalmente sirve para medir la precipitación propiamente dicha es el

pluviómetro. Este aparato tiene cerca de tres centurias de antigüedad y a pesar de lo rudimentario

que es, aún no ha sido reemplazado y es de esperar que utilice todavía por largo tiempo. En esencia,

consiste en un cilindro recto, de sección conocida, con un borde agudo horizontal (boca) y un

dispositivo para recoger el agua (colector) ver figura C.1. A continuación se describen las partes

que lo conforman:

Cilindro: cuya boca receptora tiene un área de 200 cm2, delimitado por un anillo de bronce

con borde biselado.

Receptor(A y B): Se ubica en la parte superior unido al borde biselado y cuyo fondo tiene

forma de embudo y ocupa aproximadamente la mitad del cilindro.

Colector(C): El agua recogida va a través del embudo a una probeta de vidrio o de plástico

graduado con una escala de milímetros o pulgadas.

Aislador Térmico (D): Para evitar la evaporación por calentamiento, la probeta está aislada

del cilindro exterior por el aislador térmico.

Figura C2. Pluviómetro ordinario.


84

Existen muy diversos tipos de pluviómetros: norteamericano, español, alemán, francés, belga,

inglés, canadiense, etc. En principio, todos éstos son un mismo pluviómetro, lo que varía es la

altura de la boca del aparato sobre el suelo, la situación del colector sobre tierra o bajo tierra, la

forma de hacer la lectura, etcétera

Tipo norteamericano. Es un pluviómetro común y corriente. La altura de la boca sobre el suelo es

de 762 mm. La medición se hace con una regla fina de acero que se introduce por la boca del

pluviómetro, en el depósito colector, el cual a su vez tiene una sección que es 1/10 de la sección de

la boca del colector o superficie receptora. El embudo se encuentra a 1/4 de diámetro de la boca

(Ver Figura C3). El colector tiene su base prácticamente al nivel del suelo del pluviómetro. Cuando

se desborda el colector, si la cantidad de precipitación es superior a su capacidad, el agua

desbordada queda en la armadura del pluviómetro. Se mide vertiéndola en el colector y tomando

en éste la altura con la regla. La armadura está montada sobre un trípode de hierro.

Tipo español y alemán (Hellmann). La superficie receptora es de 200 cm2, de manera que a 1 mm

de lluvia corresponden 20 cm3 de agua recogida:

200 cm2 x 1 mm

200 cm2 x 0.1 cm = 20 cm3

Las características más importantes respecto a su instalación son: la boca del pluviómetro se

encuentra a 1.50 m del suelo, que va sujeto por un soporte lateral a un poste cuyo extremo superior

está cortado en bisel y que es fácilmente desmontable del soporte para hacer la lectura, como

muestra la figura C4.

Figura C3. Pluviómetro tipo

norteamericano.

Figura C4. Pluviómetro tipo Hellmann.


85

1.2 Pluviógrafos

Aparato que registra la lluvia en forma continua, brinda información acerca de la cantidad de agua

caída y su distribución en el tiempo de ocurrencia de la tormenta. La unidad de expresión usual es

en milímetros por hora (mm/h). El pluviógrafo proporciona información acerca del inicio, duración

e intensidad de la lluvia y por medio de este aparato se registran altura de lluvia contra tiempo.

Gracias a los registros pluviográficos es posible obtener histogramas de diversas tormentas

medidas. El histograma es la gráfica que indica la variación de la lluvia respecto a los intervalos de

tiempos escogidos, arbitrariamente y siguiendo ciertas convenciones. Como muestra la figura C5.

Existen cinco clases o tipos fundamentales:

a) de flotador sin sifón automático,

b) de flotador con sifón automático,

c) de balanza,

d) de oscilación,

e) combinación de balanza y oscilación.

Figura C5. Tipos fundamentales de pluviógrafos.


86

1.3 Radar meteorológico

Las medidas de la precipitación mediante el radar se abocan a la altura y a la intensidad de la

precipitación. Por lo que respecta a la altura de la precipitación, se toman fotografías que proyectan

el área del temporal que la produce; en éstas aparecen zonas luminosas de mayor o menor

intensidad, de acuerdo con la variación de las intensidades del eco que se correlacionan con las

precipitaciones acumuladas, de conformidad con las informaciones recibidas de las estaciones

sinópticas. Con esta información se pueden trazar rápidamente las isoyetas. En lo referente a la

intensidad de la precipitación, en las pantallas del radar meteorológico el eco de las gotas de lluvia

es distinto del producido por otros obstáculos y gotitas de las nubes, por lo que éste puede ser

interpretado como intensidad de la lluvia. Los datos generados por el radar son de gran utilidad

para el manejo de situaciones ocasionadas por fuertes precipitaciones. Por otro lado, representa un

medio para efectuar medidas de precipitación en zonas inaccesibles

Clasificación de las precipitaciones en función de su intensidad.

Débiles: intensidad menor o igual que 2 mm/h

Moderada: intensidad mayor que 2 mm/h y menor o igual que 15 mm/h.

Fuerte: intensidad mayor que 15 mm/h y menor que 30 mm/h.

Muy fuertes: intensidad mayor que 30 mm/h y menor o igual que 60 mm/h.

Torrenciales: intensidad mayor que 60 mm/h

2. SUCCIÓN

La succión total es referida como la cantidad de energía asociada a la capacidad del suelo para

retener agua (Lee y Wray, 1995). La energía necesaria para remover el agua del suelo o succión

total tiene dos componentes, una asociada al efecto de la capilaridad denominada succión matricial

(Ψm). La succión matricial (Ψm), es la componente de la succión total asociada a la capilaridad,

debida a la tensión superficial en la interfase agua-aire y a la adsorción desarrollada en la superficie

de las partículas. La succión matricial se expresa como la diferencia entre la presión del agua y la

presión del aire en los poros (ua- uw).

El valor de la succión matricial depende del tamaño y distribución de las partículas, del tamaño de

los poros y del grado de saturación (Dineen, 1997). Cuando el grado de saturación disminuye, el

menisco se retrae en espacios de poros pequeños, el radio de curvatura del menisco se reduce y de

esta manera, la succión matricial se incrementa.


87

Los métodos directos para medir la succión matricial, miden la presión negativa del agua en los

poros del suelo (uw) y se aplica la definición de succión matricial como (ua - uw), sabiendo que la

presión de aire en los poros (ua) es la presión atmosférica en campo. Los métodos directos más

utilizados para medir la succión son los tensiómetros.

2.1 Tensiómetros

Consiste de un tubo hermético con una punta de cerámica porosa en la base, un manómetro cerca

de la tapa y una tapa-selli hermética como se muestra en la figura C6. Cuando el tensiómetro se

llena con agua y se inserta en el suelo el agua se puede mover dentro y fuera del tubo a través de

los poros de la punta. Conforme se va secando el suelo y el agua se mueve hacia fuera del

tensiómetro, se crea un vacío dentro del tubo que se mide en el manómetro ubicado en la superficie

cerca de la tapa del tensiómetro. Cuando el vacío generado por el movimiento del agua hacia fuera

del tensiómetro es igual a la succión del suelo, el agua deja de fluir, y en ese momento el manómetro

mide la tensión o succión del suelo.

Figura C6. Elementos que componen un tensiómetro.

Si el suelo continúa secándose, el agua seguirá moviéndose hacia afuera del tensiómetro hasta que

alcance el nivel de vacío más alto. Cuando se agrega agua al suelo se lleva a cabo el proceso

opuesto; el suelo ve reducida su succión y el agua es devuelta al tensiómetro a través de los poros

de la punta de cerámica, hasta que el nivel de vacío se reduce a un valor igual al de la succión más

baja, por lo que en este punto el movimiento del agua se detiene.


88

Existe una amplia variedad de tensiómetros electrónicos de gran precisión (figura C7), cuyo

funcionamiento es el mismo, algunos de ellos cuentan con sensores electrónicos que permiten

compensar variaciones de presión por temperatura, obtener lecturas en forma digital, y se pueden

interconectar a un sistema de monitoreo a distancia. Otro aspecto a tomar en cuenta en los

tensiómetros electrónicos consiste en su fácil instalación, aun para profundidades mayores a 10

metros. También existen tensiómetros equipados con tramos de tubo flexible que, entre otras

ventajas, les permite seguir los movimientos del terreno sin perder su precisión, figura C8.

Figura C7. Tensiómetro electrónico con

manómetro.

Figura C8. Tensiómetro de cuerpo elástico y

cabeza porosa de cerámica.

Con la llegada de las lluvias, la succión o presión negativa en el agua contenida en el subsuelo se

pierde, e incluso se genera una presión positiva (presión de poro). Este aumento de la presión de

poro reduce la resistencia del subsuelo favoreciendo la inestabilidad de los taludes. Ello se debe

primordialmente a que la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos disminuye

proporcionalmente con el aumento de la presión de poro, de acuerdo con el principio fundamental

de los esfuerzos efectivos. Por esto, el monitoreo de la succión y principalmente de la presión de

poro, resultan indispensables para conocer la variación de la resistencia de los suelos en la potencial

superficie de falla y con ello prevenir la inestabilidad de los taludes.


89

3. PRESIÓN DE POROS

Se refiere a la presión que ejerce el agua subterránea atrapada en el suelo o en la roca, en huecos

situados entre el agregado llamados poros. La presión de los poros de agua por debajo del nivel

freático se mide por piezómetros. Generalmente la presión vertical se puede asumir distribuida de

forma parecida a la presión hidrostática. La presión de poros de agua es fundamental en el cálculo

del estado de tensiones del suelo, mediante la expresión de Terzaghi para la tensión efectiva.

3.1Piezómetro

Instrumento que se utiliza para medir la presión de poros o nivel del agua en perforaciones,

terraplenes, cañerías y estanques a presión. La aplicación geotécnica más común es para determinar

la presión de agua en el terreno o el nivel de agua en perforaciones.

Los piezómetros son dispositivos que se instalan en el interior de la masa de suelo, generalmente

se colocan dentro de un bulbo poroso confinado en su base y lateralmente por el propio suelo, y en

su parte superior, mediante un sello formado artificialmente. Este método de instalación permite

que los piezómetros solo respondan a la presión del agua que se trasmite al bulbo poroso en el que

se aloja el dispositivo de medición, y no a presiones de agua correspondientes a otras elevaciones.

El sello impide la comunicación del dispositivo con el agua que se puede acumular en la

perforación realizada para su instalación. Existen de diversos tipos como:

I. Piezómetros hidráulicos

Se utilizan para medir la presión de poros en terraplenes y fundaciones de las presas. Este tipo

consiste de uno o dos tubos llenos con fluido y una punta porosa; el piezómetro se conecta a

un manómetro en el punto de observación. En el tipo de dos tubos, el segundo tubo sirve como un

medio de limpieza para remover gas o sedimento acumulado.

II. Piezómetros Neumáticos

Los piezómetros neumáticos se instalan también en la presa. Se utilizan donde las operaciones de

construcción podrían dañar otro tipo de instrumentación. Su uso también minimiza la interferencia

con los equipos de construcción.

III. Piezómetros de cuerda vibrante

Se instalan en fundaciones y terraplenes para el monitoreo de la presión de agua de poros. Como

los otros sistemas de piezómetros cerrados, se emplean en terraplenes donde la utilización de

piezómetros de tubo abierto podría ser dañada si interfieren con el equipo de construcción. En


http://www.ecured.cu/Agua

http://www.ecured.cu/Presas

http://www.ecured.cu/Man%C3%B3metro

90

algunas instalaciones se han utilizado para chequear la precisión de instrumentos adyacentes.

También se utilizan donde se requiere el monitoreo de presiones de poros negativas.

IV. Piezómetro de resistencia eléctrica

Se utilizan en terraplenes y fundaciones. Tiene como ventaja que el sitio de lectura es independiente

de la localización del sensor y sus limitaciones están relacionadas principalmente a la medición de

diminutos cambios de resistencia. Requiere de precauciones extras y técnicas apropiadas durante

su instalación y lectura

V. Celdas de presión total

Se utilizan para el monitoreo de la presión estática total (suelo y agua) en el terraplén de una presa

de tierra, en su fundación, contra la superficie de conductos de concreto o estructuras adyacentes.

Pueden ser neumáticas o eléctricas.

VI. Piezómetros Casagrande

Se usan para la medición de la presión del agua en terraplenes, fundaciones o en sitios

seleccionados de los contrafuertes de las presas. Pueden instalarse en una perforación o en

terraplenes durante construcción.

4. PERMEABILIDAD DEL SUELO

Permeabilidad de un suelo es la capacidad del mismo para permitir el flujo de un fluido, líquido o

gas, a través suyo. En el campo de la Geotecnia se estudia el flujo de agua. La permeabilidad se

cuantifica en base al coeficiente de permeabilidad k. La estimación de la permeabilidad de

los suelos puede realizarse mediante tres clases de procedimientos:

I. Valoración de la permeabilidad mediante relaciones empíricas establecidas entre la misma

y alguna característica del suelo.

II. Medida directa de la permeabilidad sobre una muestra adecuada (inalterada) en laboratorio.

III. Estimación directa de la permeabilidad “in situ”, realizada durante la ejecución de sondeos

o pozos, consistentes en la medida de las pérdidas en una columna de agua con la que se ha

inundado la perforación.

De entre los ensayos “in situ”, los métodos que se citan generalmente corresponden a los ensayos

Lugeon (habitualmente realizado en macizos rocosos fracturados), Lefranc (llevado a cabo

generalmente en suelos relativamente permeables) y Slug Test (también en suelos permeables.)


91

Para el caso de suelos poco permeables, los ensayos “in situ” son poco adecuados, requiriéndose

la toma de muestras y la realización de ensayos en laboratorio sobre las mismas. Según el objeto

de la investigación puede escogerse entre ensayar muestras adecuadamente inalteradas (si es

posible su obtención) o representativas, las cuales se recompactan en el laboratorio para obtener

probetas que reproduzcan las condiciones del terreno.

5. MONITOREO DEL DESPLAZAMIENTO

Esta actividad puede llevarse a cabo instalando puntos de control sobre la ladera y midiendo el

desplazamiento relativo en función del espacio y el tiempo. Algunos de los instrumentos utilizados

son:

5.1 Inclinómetro

El inclinómetro mide el cambio de inclinación de un tubo que se coloca en una perforación dentro

del talud y de esta manera, se calcula la distribución de los movimientos laterales.

De esta manera, se puede determinar la profundidad de la superficie de falla y la dirección y

magnitud de los desplazamientos.

Un sistema de inclinómetro está compuesto por cuatro componentes principales como se muestra

en la figura C9

Un tubo guía de plástico, acero o aluminio, instalado dentro de una perforación. Este tubo

tiene unas guías longitudinales para orientar la unidad sensora. Generalmente, se utilizan

diámetros de tubo entre 1.5 y 3.5 pulgadas.

Un sensor portátil montado sobre un sistema de ruedas que se mueven sobre la guía del

tubo. El inclinómetro incorpora dos servo-acelerómetros con fuerzas balanceadas para

medir la inclinación del instrumento.

Un cable de control que baja y sube el sensor y transmite señales eléctricas a la superficie.

Generalmente, el cable está graduado para el control superficial. El cable tiene un núcleo

de acero para minimizar las deformaciones; los cables eléctricos se encuentran espaciados

alrededor y unidos al núcleo. La cubierta exterior es de neopreno y permanece siempre

flexible. El cable tiene unas marcas para medir profundidades. Estas medidas están

relacionadas hasta la mitad de la altura del torpedo. Superficialmente, el cable se maneja


92

con una polea, que tiene unas tenazas para sostenerla. Se recomienda siempre, trabajar con

la polea para evitar el riesgo de que el cable pueda torcerse al sostenerlo.

Un equipo de lectura en la superficie (que sirve de proveedor de energía) recibe las señales

eléctricas, presenta las lecturas y en ocasiones, puede guardar y procesar los datos. El

equipo de lectura es compacto y está sellado contra la humedad. La memoria puede guardar

hasta 40 mediciones completas. La unidad también puede realizar chequeos y revalidar la

información. En oficina, los datos del inclinómetro se descargan en un computador.

Figura C9. Sistema del inclinómetro.

Los inclinómetro permiten determinar la siguiente información:

La profundidad de los movimientos del deslizamiento.

La localización y forma de la superficie de falla.

El espesor de la zona de corte, generalmente, tiene espesores entre 30 centímetros y 1.5

metros, la cual se requiere medir especialmente para el diseño de los pilotes al cortante, de

esta manera, seleccionar muestras para ensayo de laboratorio y localización de otros tipos

de instrumentación.

La cantidad de desplazamiento, con relativa precisión.

La velocidad del movimiento para obtener factores estáticos de seguridad, para medir la

variación en rata con las lluvias y otros elementos, o para confirmar la efectividad de una

medida de mitigación o estabilización.


93

5.2 Extensómetro horizontal

Los extensómetros permiten medir los movimientos horizontales relativos y los cambios en la

amplitud de las grietas. El extensómetro es utilizado para medir el movimiento relativo comparando

la distancia entre dos puntos de una forma manual o automática. Los extensómetros, generalmente,

se instalan a través del escarpe principal o a través de las grietas, para determinar su movimiento.

Colocando una serie de extensómetros interconectados desde el escarpe principal hasta la punta del

deslizamiento, se puede determinar en forma clara, el movimiento de los bloques individuales

dentro del movimiento general.

Las mediciones deben tener una precisión mínima de 0.2 mm y deben relacionarse con los datos

de lluvia diaria

5.3 Extensómetros verticales

Los extensómetros verticales (o medidores de deformación vertical) miden el aumento o

disminución de la longitud de un cable que conecta varios puntos anclados dentro de una

perforación y cuya distancia de separación, es conocida aproximadamente (ver figura C10).

Generalmente, se colocan unos pesos para mantener la tensión en los cables. El fondo del cable

debe estar en el suelo o en roca dura y estable.

Los extensómetros verticales son muy útiles para determinar movimientos de la superficie de falla

cuando las deformaciones son mayores de cinco centímetros, caso en el cual, los inclinómetros no

se pueden utilizar por la imposibilidad de la entrada del equipo medidor, al tubo del inclinómetro.

El sistema es simple y permite mediciones frecuentes con facilidad.

Figura C10. Extensómetros verticales


94

5.4 Tiltmeters

A menudo usado en la combinación con inclinómetros, el tiltmeters puede ser montado en la

superficie de la tierra cuando la perforación es imposible o demasiado cara. Similar al nivel de un

carpintero, los tiltmeters usan una burbuja para descubrir la inclinación sutil de la tierra. Electrodos

fijados (1) emiten el voltaje cuando la burbuja se mueve cuando la tierra cambia (2) como lo

muestra la figura C11.

Figura C11. Tiltmeters

5.5 Monitoreo en base a sistemas de posicionamiento global (GPS)

Puede utilizarse un GPS para monitorear el desplazamiento. Para ello se necesita ubicar con

bastante precisión la posición de puntos conocidos en el terreno. Este método únicamente permite

medir movimientos de varios metros. Se utilizan instrumentos de alta precisión (GPS diferenciado).

El GPS permite monitorear frecuentemente la posición de los puntos en el terreno y de este modo

determinar si se desplazan y a qué velocidad lo hacen (Plan Trifinio, 2007).

6. SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

Los sistemas de instrumentación de deslizamientos, pueden monitorearse con sistemas automáticos

de adquisición de datos. De esta forma, se puede realizar un monitoreo continuo en el tiempo, lo

cual permite medir ascensos momentáneos de niveles de agua y correlacionarlos con las lluvias.

Los deslizamientos profundos se pueden monitorear con inclinómetros fijos colocados en la

superficie de falla y así detectar los movimientos aunque sean pequeños. Igualmente, se pueden

correlacionar los datos de los piezómetros con la información de los inclinómetros fijos.


95

Los datos pueden guardarse en memorias en el sitio o pueden ser enviados en tiempo real, vía

telefónica o satelital, a una unidad central más complejo sea el sistema de monitoreo, generalmente

es más vulnerable a los daños.

Es común que cuando se instalan sistemas automáticos de recolección de información del

deslizamiento, se hagan menos visitas para verificar los cambios en el deslizamiento y esto impide

obtener información adicional de agrietamientos, afloramientos de agua y otros elementos

importantes para la toma de decisiones.

Los sistemas automáticos de recolección de datos tienen los siguientes problemas de

manejo:

Requieren el reemplazo de baterías.

Los sistemas se dañan con frecuencia por acción de los animales, del vandalismo y del

clima.

Los costos de la investigación toman generalmente, mayor tiempo operativo que cuando se

hacen lecturas manuales.

La mayor ventaja de la recolección automática de datos es la eliminación de errores humanos y la

información se obtiene en tiempo real, lo cual genera mayor confiabilidad para los sistemas de

alarma.

7. SISTEMAS DE ALARMA

Los sistemas de alarma generalmente constan de tres elementos básicos (Figura C12):

Un sistema de instrumentación del talud.

Un computador que recibe la información de los instrumentos y la analiza.

Un sistema de alarma que avisa la inminencia de un deslizamiento.

Estos sistemas recogen información en forma continua, utilizando elementos electrónicos, tales

como estaciones automáticas climáticas, sistemas de GPS y medidores de inclinación.

En ocasiones, se utiliza el sistema telefónico para informar a un computador remoto, la situación

de amenaza inminente.


96

Figura C12. Representación esquemática de un sistema de alarma (Clark y otros, 1996)


97

ANEXO D: EJEMPLOS DE SISTEMAS DE ALERTA TEMPRANA


98

1. MONITOREO DESLIZAMIENTO DE TIERRA SOBRE LA CARRETERA 50,

CALIFORNIA.

Durante el mes de enero de 1997, varios deslizamientos de tierra de gran magnitud cerraron la

Carretera 50 entre Placerville y South Lake Tahoe, California, durante cuatro semanas, como se

muestra en la figura D1 y D2. Se calcula que unos 350.000 yardas cúbicas de material deslizante

(cargas de camión 35.000) tuvieron que ser quitados durante un período de 4 semanas, a un costo

de $ 4,5 millones (Departamento de transporte de California, 1997). Los gastos económicos

indirectos debido al cierre de la carretera fueron estimados en más de $1 millón por día.

Figura D1. Foto vista aérea de la Mill

Creek avalancha bloqueando la Carretera

50. Foto cortesía de Lynn Harrison.

Figura D2. Mapa de ubicación, Carretera

50 zona con desprendimientos, California.

El Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), en cooperación con el Bosque Nacional El

dorado, instalo instrumentos de monitoreo en el deslizamiento de tierra de Corral de Cleveland que

tiene potencial para afectar la carretera 50. Los instrumentos proporcionan mediciones casi

continuas de las condiciones hidrológicas y del movimiento de los deslizamientos. Este sistema

está tomado de los sistemas de adquisición y telemetría de datos desarrollado para el monitoreo

remoto de los volcanes activo de la USGS. Los sensores son instalados en o sobre el deslizamiento

de tierra y los datos se transmiten a través de telemetría de radio a ordenadores de la USGS.

Los Movimientos de deslizamientos de tierra y las condiciones hidrológicas son monitoreadas

utilizando una variedad de sensores, que consiste en 11 estaciones y 58 instrumentos superficiales

y subsuperficiales, los datos son transmitidos a través de ordenadores USGS a ingenieros y

geólogos.

El movimiento descendiente de la tierra es registrada por extensómetros, anclado a la superficie de

la tierra en el borde del desprendimiento del deslizamiento. Las Vibraciones del terreno asociadas


99

con el movimiento del deslizamiento son monitoreadas por geófonos enterrados en el deslizamiento

de tierra. Las Condiciones del agua subterránea dentro del deslizamiento son monitoreadas por

sensores de presión de poros de agua y por pluviómetros en la superficie, para el registro de lluvias

torrenciales. Los datos son muestreados desde estos sensores cada segundo y transmitidos al

USGS cada 15 minutos. Después los datos se representan gráficamente y se coloca en un servidor

web a disposición del público. Los sensores utilizados y sus gráficos son descritos a continuación.

I. Pluviómetros (precipitación): En los gráficos de pluviometría los datos muestra

la precipitación acumulada en pulgadas desde la última medición. Normalmente, el

pluviómetro se pone en cero en el mes de octubre de cada año, antes de las lluvias

invernales. El pluviómetro es un modelos de cuchara inclinada (tipping spoon); cada punta

de la cuchara registra 0.01 pulgadas de precipitación. En el sitio caen cantidades modestas

de nieve durante las tormentas de invierno. La nieve acumulada en el calibrador, se funde

lentamente y se registra en forma de precipitacion. Los graficos de pluviometría son

mostrados a continuación.

Grafico D1. Precipitación de 4 días (abril

2016). Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos

Grafico D2. Precipitación de 4 semanas

(abril 2016). Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos

II. Presión de agua subterránea: se detectan las presiones de aguas superficiales o poco

profundas y presión de agua subterránea más profunda. Los gráficos de presión de poros de

agua retratan condiciones del agua subterránea a diferentes profundidades (grafico D3, D4,

D5 y D6). La presión a una profundidad determinada se muestra como una profundidad

equivalente del agua, en centímetros. El agua subterránea en un tubo abierto se elevaría a

esta altura encima del sensor. Los sensores son bidireccionales, compensados por la

temperatura, amplificados, con transductores de presión e instalados en un pequeño tubo


100

de PVC cubierto. Durante los períodos secos (como fines del verano o principios del otoño),

estos sensores a menudo registran la presión de agua intersticial cerca de cero.

Presión del Poro Superficial (1,77 metros)

Grafico D3. Presión de poros superficial,

durante 4 días (abril 2016).

Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos

Grafico D4. Presión de poros superficial,

durante 4 semanas (abril 2016). Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos

Presión del Poro profunda (3.67 metros)

Grafico D5. Presión de poros profunda

durante 4 días (abril 2016). Fuente: Servicio

Geológico de los Estados Unidos

Grafico D6. Presión de poros profunda

durante 4 semanas (abril 2016). Fuente:

Servicio Geológico de los Estados Unidos

III. Extensómetros (Movimiento a lo largo de pendientes): Los gráficos de movimiento a lo

largo de la pendiente muestra el desplazamiento total acumulado en centímetros del

deslizamiento, en relación con la tierra estable adyacente (grafico D7 y D8). El movimiento

medido es descendente, paralelo a la superficie de la tierra; los valores positivos indican

movimiento descendente. El sensor utiliza un transductor de posición linear con un cable

de acero extensible (extensómetro). El instrumento está anclado sobre terreno estable y el

extremo del cable extensible está anclado en el deslizamiento. Los puntos agudos en el


101

gráfico son típicamente causados por la carga de la nieve; el cable se extiende cuando está

cubierto por la nieve y vuelve a su posición original cuando la nieve se derrite o se cae del

cable. El movimiento del deslizamiento se indica generalmente por el lento desplazamiento

creciente durante muchos días.

Grafico D7. Desplazamiento a lo largo de la

pendiente, durante 4 días (abril 2016). Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos

Grafico D8. Desplazamiento a lo largo de la

pendiente, durante 4 semanas (abril 2016). Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos

IV. Geófono (Vibración de la tierra): Los gráficos de datos del geófono muestran la vibración

máxima de la tierra cerca del sensor (grafico D9 y D10). El geófono utiliza una frecuencia

de respuesta de 10 a 250 Hertz (Hz) en -3 decibeles. Las fuentes de vibración de la tierra

como terremotos cercanos, truenos, viento en los árboles, y tráfico de vehículo o humano

puede ser registrado por el geófono. Movimientos de deslizamientos rápidos y catastróficos

podrían resultar en un prolongado y fuerte movimiento telúrico con picos de gran amplitud

en los datos.

Grafico D9. Vibración de la tierra, durante

4 días (abril 2016). Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos

Grafico D10. Vibración de la tierra,

durante 4 semanas (abril 2016). Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos


102

V. Sistema de alimentación (Batería): Los gráficos de los datos de la batería, muestran el

voltaje del suministro de energía en el sistema de adquisición de datos (grafico 11 y 12). El

sistema es nominalmente de 12 voltios y la batería es recargada por una entrada regulada

con un panel solar. Los gráficos muestran la carga diurna en el día y la descarga durante la

noche.

Grafico D11. Carga de batería, durante 4

días (abril 2016). Fuente: Servicio Geológico de

los Estados Unidos

Grafico D12. Carga de batería, durante 4

semanas (abril 2016). Fuente: Servicio Geológico de los Estados Unidos

Estado actual del deslizamiento de tierras (Estado a partir del 11 de marzo de 2016)

Este deslizamiento se mueve en respuesta a las elevadas presiones de poro de agua subterránea

causada por la infiltración de la lluvia o al derretirse la nieve. Normalmente se presenta

movimiento durante el invierno lluvioso y primavera y está inactivo durante los periodos secos.

Actividad actual: Actualmente, el deslizamiento de tierra no se mueve. Las presiones de poro de

agua en el deslizamiento son elevados tras las recientes lluvias. Es necesario una elevada presión

de poros de agua para iniciar el movimiento. El deslizamiento a menudo comienza a moverse

después de aproximadamente 40 pulgadas de precipitación acumulada.


103

2. SISTEMA DE MONITOREO, ALERTA TEMPRANA Y PROCEDIMIENTOS DE

EVACUACIÓN, EN GUATEMALA.

En la zona metropolitana de Guatemala para el monitoreo de lluvias se ha implementado una red

de pluviómetros y de estaciones meteorológicas a tres diferentes niveles:

I. Pluviómetros a nivel comunitario: Estos pluviómetros son operados por miembros de la

brigada de alerta y evacuación de cada Coordinadora Local para la Reducción de Desastres

(COLRED) Cada día, a las 8 de la mañana, se lee y anota la cantidad de lluvia de las últimas

24 horas, en la hoja de registro mensual, en donde también se lleva un control de la cantidad

de lluvia acumulada en los últimos tres días. En la siguiente figura se muestra un ejemplo

del formato de la hoja de registro mensual y su forma de llenado

Figura D3. Ejemplo Hoja registro mensual de lluvias diarias, en Guatemala. Fuente: Coordinadora Local para la Reducción de Desastres, Guatemala.

Cada coordinador de brigada de alerta y evacuación posee una unidad portátil de radio-

comunicación con el propósito de mantener informados al resto de coordinadores en la COLRED

y también para la difusión de las alarmas ante situaciones de lluvia crítica.

II. Estaciones meteorológicas electrónicas a nivel municipal: Se instalaron éstas estaciones

en dos compañías de Bomberos, los oficiales de turno en cada cuerpo de Bomberos son

responsables del uso de estas estaciones anotando los valores de lluvia diaria y de cada tres

días en la hoja de registro. Las estaciones fueron configuradas para emitir un sonido (pitido


104

o zumbido) cuando se alcancen los niveles críticos de lluvia que puedan generar

deslizamientos. Los oficiales de radio-comunicación en los cuerpos de bomberos son los

responsables de propagar la información sobre niveles críticos de lluvia a las instituciones

de apoyo en emergencias y a los coordinadores de cada COLRED.

III. Estaciones meteorológicas satelitales a nivel metropolitano: Se instalaron estaciones en

el salón comunal de la Alcaldía, Estas estaciones funcionan en forma automática y

autónoma ya que están equipadas con panel solar, batería y antena de transmisión satelital.

La información de lluvia diaria se puede consultar directamente en una página Web ya sea

en forma tabular (cantidades) o en forma gráfica. Cada estación fue configurada para que

envíe automáticamente mensajes de alerta a celulares, beepers y correos electrónicos

cuando se alcancen niveles de lluvia críticos que puedan ocasionar deslizamientos. Entre

los receptores de estos mensajes se encontrarán Alcaldes Auxiliares, alguaciles,

coordinadores municipales, coordinadores de COLRED, delegados y jefes de servicio de la

Coordinadora Nacional para la Reducción de Desastres (CONRED).La comunicación entre

operadores de pluviómetros en las comunidades, los oficiales de Bomberos, autoridades

municipales y delegados metropolitanos de la CONRED únicamente podrá realizarse a

través de las bases de radio del sistema CONRED.

De acuerdo con los estudios y análisis de lluvia histórica, las declaratorias de alertas y emisión de

alarmas responden a los siguientes criterios:

I. Cuando se tenga una lluvia normal de mucha intensidad aunque de poca duración

Denominan lluvias "normales" a aquellas que se relacionan con el invierno común pero que al ser

de mucha intensidad (aunque de poca duración) pueden disparar deslizamientos catastróficos. En

este caso es muy importante la lluvia acumulada de los últimos tres días ya que dependiendo del

nivel de saturación del terreno será menor la cantidad de lluvia de disparo que se necesita para

provocar los deslizamientos. El procedimiento de alerta se inicia cuando:

a) La hoja de registro mensual indica que se han alcanzado al menos los 60 milímetros de lluvia

acumulada en los últimos tres días (se sugiere alerta amarilla).

b) En ese caso, solamente se necesitarán alrededor de 20 milímetros de lluvia adicional (20 a 30

minutos de aguacero fuerte) para provocar los deslizamientos en el cuarto día. Se declara entonces

la alerta naranja e inicia la evacuación según los procedimientos del Plan de Emergencia.


105

c) Si las decisiones fueron correctas y comienzan a ocurrir deslizamientos de tamaño mediano o

catastrófico se declarará la alerta roja y se continuará el procedimiento de evacuación de familias

en alto riesgo de acuerdo a la ubicación de los eventos en particular.

II. Cuando se tenga una lluvia anormal de mucha intensidad.

Lluvias "anormales" son aquellas que igualmente se relacionan con el invierno común pero son

conocidas como "temporales". Así también denominan lluvias anormales a las relacionadas con

algún evento meteorológico excepcional como las tormentas tropicales o los huracanes. En ambos

casos, los 60 milímetros de lluvia del primer umbral crítico podrían alcanzarse en menos de tres

días. Si esta fuera la situación, se recomienda implementar inmediatamente la alerta naranja e

iniciar los procedimientos de evacuación de las viviendas ubicadas en más alto riesgo ante

deslizamientos.

En casos de lluvias anormales, las brigadas de Alerta y Evacuación mantienen monitoreo

permanente de las noticias y están atentos a la emisión de alertas por parte del sistema CONRED

En todos los casos, las brigadas de Alerta y Evacuación mantendrán comunicación constante con

la Junta de Toma de Decisiones de la COLRED quienes son los responsables de emitir las alarmas

que se consideren convenientes y activar el Plan de Emergencia a continuación se muestra un

diagrama que resume las diferentes situaciones en las que las brigadas de Alerta y

Evacuación y las Juntas de Toma de Decisiones se activan para resguardar la vida de las familias

ubicadas en las zonas de mayor riesgo a deslizamientos.


106

Figura D4. Diagrama sistema de alerta en Guatemala. Fuente: Coordinadora Local para la Reducción de Desastres, Guatemala.


107

Procedimientos de evacuación

Los diferentes niveles de alerta son definidos por la Junta de Toma de Decisiones con base a la

información obtenida de los pluviómetros a nivel local, de las estaciones meteorológicas a nivel

municipal y metropolitano y/o a la información del sistema CONRED. La difusion de las alarmas

y los procedimientos de evacuación son responsabilidad de la Brigada de Alerta y Evacuación en

estrecha coordinación con la Brigada de Albergues. En caso de evacuación extrema por ocurrencia

de deslizamientos medianos o catastróficos se recomienda la activación inmediata de la COLRED

y todas sus brigadas. Los procedimientos de evacuación, en congruencia con lo establecido en los

Planes de Emergencia, tomarán en cuenta las rutas de evacuación pre-establecido y señalizada. En

cualquier procedimiento de evacuación las brigadas deberán utilizar su equipo mínimo de alerta y

seguridad: megáfonos, linternas (si la evacuación fuera de noche), lazos, etc. En cualquiera de los

casos, la población evacuada será ubicada en los lugares previamente definidos como seguros o

serán trasladados directamente a los albergues comunitarios en donde la Brigada de Albergues

deberá haber activado los respectivos procedimientos: conteo de personas y familias, ubicación por

familia o por sexo (según lo amerite la ocasión), manejo y suministro de alimentos, colchonetas,

frazadas, etc. La Junta de Toma de Decisiones es responsable de informar sobre lo actuado a las

autoridades: Alcaldía Auxiliar y Sistema CONRED.

3. SISTEMAS DE MONITOREO EN CODELCO

La minera Codelco Norte utiliza un sistema continuo de monitoreo mediante tecnología láser en

toda mina, el cual se compone de un equipo de scanner laser para el levantamiento topográfico y

equipos de sensores como, estaciones totales (posicionamiento de alta precisión, capaz de observar

varios puntos, distancias menores a 2,5km) y GNSS/GPS (cubren grandes distancias, altas tasas de

captura, posicionamiento diferencial, enfocados en un sólo punto) para monitoreo de sector

inestable. Es necesario la construcción en terreno de un pilar para estacionamiento de la estación

total con sus puntos de control como lo muestra la figura D5 y estación de Referencia punto fijo

para el monitoreo estacionamiento y posicionamiento de acuerdo a GNSS como se ve en la figura

D6.


108

Figura D5. Estacionamiento y orientación de estación total, con sus puntos de control

(indicado con líneas azules) y monitoreo sector de interés (líneas rojas).

Fuente: Geocom, soluciones para minería Codelco.

Figura D6. Estación de referencia y punto fijo de monitoreo para sensor GNSS, con

sus puntos de control (indicado con líneas rojas segmentadas). Fuente: Geocom, soluciones para minería Codelco.

Flujo General Recolección de Observaciones funciona de la siguiente manera: Envío de datos

(distancias inclinadas y direcciones horizontales y verticales), cálculo de coordenadas y aplicación

de correcciones, envío de mediciones y coordenadas, ajuste de red, cálculo de desplazamientos a

la posición de referencia, muestra de desplazamientos al usuario y por ultimo almacenamiento de

desplazamientos en la base de datos.

Este sistema de tecnología láser identificó una reactivación de los desplazamientos del talud de la

zona 3 de Chuquicamata, que podía significar eventualmente un deslizamiento masivo de material

en el área. La Zona 3 es un sector que está ubicado en el extremo noroeste de la Mina

Chuquicamata, sobre la falla Oeste, que es una estructura geológica regional.


109

4. RED NACIONAL DE VIGILANCIA VOLCÁNICA

La Red Nacional De Vigilancia Volcánica (RNVV) es concebida como una iniciativa del Servicio

Nacional Geológico y Minero (SERNAGEOMIN). Su objetivo es contribuir a la seguridad de la

comunidad protegiendo las vidas y los bienes ante la ocurrencia de erupciones volcánicas. La

RNVV está compuesta por una Red de Vigilancia Instrumental basada en la habilitación de una

cadena de observatorios volcanológicos regionales y el Programa de Riesgo Volcánico, un

programa transversal de investigación aplicada que incluye el desarrollo de la cartografía geológica

y de peligros volcánicos. La RNVV registra continuamente microsismicidad de amplio rango de

frecuencias y de origen cercano (volcanes). Incluye además otros métodos de vigilancia y la

generación de conocimiento asociado con los volcanes activos.

Los distintos niveles de alerta volcánica determinados por observatorio volcanológico de

SERNAGEOMIN se muestran en la figura D7.

Figura 10. Niveles de alerta volcánica.

Fuente: SERNAGEOMIN


110

A continuación se presenta un ejemplo de sensores utilizados por la RNVV en el complejo

volcánico Nevados de Chillan.

Desde el año 2012 el volcán Chillán cuenta con 6 equipos que monitorearán los movimientos del

volcán. Los cuales son cuatro estaciones sismológicas y dos inclinó metros electrónicos. Para

completar la inspección de la zona adicionalmente se instalará una cámara de video. Los cuatro

equipos sismómetros corresponden a dos equipos de Banda Ancha de 120, marca Nanometrics

modelo 120P. A ellos se agregan dos equipos de Banda Media de 30, marca Reftek modelo 150,

provistos con digitalizadores Quanterra Q-330 y Reftek. Por su parte, los dos inclinómetros que

serán ubicados en la zona y son usados para medir la inclinación del plano con respecto de la

horizontal (superficie terrestre), son marca Applied Geomechanics, modelo 701-2ª. En tanto la

telemetría, tecnología que permite la medición remota de magnitudes físicas y el posterior envío

de la información hacia el operador del sistema, está basada en radios UHF de 900–930 MHz,

marca Freewave. La procedencia de estos equipos es de Canadá y USA.

Los equipos se integrarán a la Red Nacional de Vigilancia Volcánica (RNVV) cuyo observatorio

está en Temuco. Una vez realizada la instalación de los equipos, la vigilancia de la actividad del

volcán será monitoreada 24 horas al día, durante los 7 días de la semana, desde el Observatorio

Volcanológico de Los Andes del Sur (Ovdas), situado en Temuco. El monitoreo, refuerza,

permitirá el seguimiento de la actividad volcánica y sobre todo alertar a las autoridades ante

eventuales cambios de actividad, para que cuenten con información de sus peligros y puedan

prevenir posibles riesgos a la población y su entorno y tomen las decisiones adecuadas para ello.

Además, los sensores que funcionarán en las 24 horas del día y enviarán datos vía radio o Internet,

estarán en red, por lo que la información será conocida en tiempo real por SERNAGEOMIN.


http://h.ladiscusion.cl/index.php/archivos/8929-definitivo-seis-equipos-monitorearan-los-movimientos-del-volcan-chillan

http://h.ladiscusion.cl/index.php/archivos/8929-definitivo-seis-equipos-monitorearan-los-movimientos-del-volcan-chillan

111

ANEXO E: ANÁLISIS DE OCURRENCIA DE DESLIZAMIENTO PROVOCADOS POR

LLUVIA


112

Tabla E1: Gráficos umbrales empíricos de 3 días LA v/s 15 días LAA, para cada estación

hidrometeorológica

ImagenE1: umbral empírico, estación

Chillancito.

ImagenE2: umbral empírico, estación

Nueva Aldea.

ImagenE3: umbral empírico, estación Las

Pataguas.

ImagenE4: umbral empírico, estación Tigo.


113

Tabla E2: resumen con las ecuaciones de los umbrales de 3 v/s 15 días obtenidos para cada estación.

(Fuente: Elaboración propia).

Umbral Mínimo

Estación LA (mm) LAA(mm) Ec. Del Umbral Factor R

Chillancito 16,48 33,88 𝑷𝟑 = 𝟏𝟔, 𝟒𝟖 − 𝟎, 𝟒𝟖𝟔 𝑷𝟏𝟓 𝑹 = 𝑷𝟑 − 𝟏𝟔, 𝟒𝟖 + 𝟎, 𝟒𝟖𝟔𝑷𝟏𝟓

Nueva Aldea 18 50 𝑷𝟑 = 𝟏𝟖 − 𝟎, 𝟑𝟔 𝑷𝟏𝟓 𝑹 = 𝑷𝟑 − 𝟏𝟖 + 𝟎, 36𝑷𝟏𝟓

Las Pataguas 17,56 39,35 𝑷𝟑 = 𝟏𝟕, 𝟓𝟔 − 𝟎, 𝟒𝟒𝟓 𝑷𝟏𝟓 𝑹 = 𝑷𝟑 − 𝟏𝟕, 𝟓𝟔 + 𝟎, 𝟒𝟒𝟔𝑷𝟏𝟓

Tigo 16 30 𝑷𝟑 = 𝟏𝟔 − 𝟎, 𝟓𝟑𝟑𝑷𝟏𝟓 𝑹 = 𝑷𝟑 − 𝟏𝟔 + 𝟎, 533𝑷𝟏𝟓


facultad de ingenierÍa departamento ingenieria civil …

Documents