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MINISTERIODE AGRICULTURA,ALIMENTACIÓNY MEDIO AMBIENTE

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S U M A R I O

DISPOSITIVOS ANTISÍSMICOS EN PUENTES DE LAS LÍNEASDE ALTA VELOCIDAD.Rafael Astudillo Pastor y Jorge Mora de Sambricio 3

AVATARES DE LA ALTA VELOCIDAD EN EL PAÍS DEL FERROCARRIL.Eduardo Romo Urroz 17

APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS COMUNES DE SEGURIDAD (MCS)AL ANÁLISIS DEL RIESGO DE LAS AMENAZAS DEL SISTEMAFERROVIARIO. PROYECTO CES.Fernando Montes Ponce de León 27

ESTUDIO DE MATERIALES DE POLIETILENOS RECICLADOS YVÍRGENES COMO MATERIA PRIMA PARA LA FABRICACIÓN DEELEMENTOS DE BALIZAMIENTO DE CARRETERAS.Carlos García Sánchez-Molina, Francisca Castillo Rubí,Manuel Blanco Fernández y Rosario Solera Martínez 37

LA CONGELACIÓN DEL SUELO, TÉCNICA, TECNOLOGÍA YOBRAS RECIENTES.Piero Roberti 43

CONTRASTE DE LAS FORMULACIONES EXISTENTES PARA LAESTIMACIÓN DE LA TASA DE REBASE EN DIQUES DEABRIGO PORTUARIO.Mª Ángeles Rodríguez, José F. Sánchez, Ramón Gutiérrez y Vicente Negro 57

SEGUIMIENTO Y VIGILANCIA AMBIENTAL DE PROYECTOS CONINCIDENCIA AMBIENTAL.Bárbara San Romualdo Collado y Antonio Prieto Rodríguez 69

CONTENCIÓN Y CIMENTACIÓN PARA EL PROYECTO TORRECAJASOL (SEVILLA).Oscar Rivas Marcos y Luis González López 81

ESTUDIO HIDRÁULICO MEDIANTE MODELO FÍSICO A ESCALAREDUCIDA DE LA EROSIÓN LOCALIZADA EN LA PILAS DELPUENTE VIDIN-CALAFAT SOBRE EL RÍO DANUBIO.Rafael Cobo Rayán, Ángel Lara Domínguez y Gonzalo Simarro Grande 93

PREDICCIÓN DE LA CAPACIDAD RESISTENTE ÚLTIMA DE VIGASDE HORMIGÓN ARMADO DE GRAN PERALTO.Jorge Douglas Bonilla Rocha y Juan José Hernández Santana 104

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA NORMA CUBANA DE CÁLCULODE LAS CARGAS DE VIENTO EN LA ESTRUCTURAS.René Blanco Heredia 119

NUM. 166 - ABR.MAY.JUN. - 2012

Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas

Publicación incluida en el programa Editorial para 2012

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STAFF+SUMARIO 2/7/12 11:35 Página 1

Documento2 2/7/12 15:09 Página 1

1. INTRODUCCIÓNLa ampliación de la red de ferrocarril de Alta velocidad enEspaña ha supuesto la construcción de un número impor-tante de estructuras, entre ellas viaductos de gran longitudy número de vanos, situadas en algunos casos en zonas deEspaña con índices de actividad sísmica relativamente altos.(Figura 1)

Esta situación requiere que se tenga en cuenta en el pro-yecto de dichos puentes las consideraciones técnicas necesa-rias para mitigar el daño a las estructuras en caso de que seprodujeran sismos de importancia. Esto puede conseguirsede varias formas, en primer lugar, aumentando la capacidadresistente y la ductilidad de los elementos estructurales, obien, entre otros métodos, instalando una serie de dispositi-vos capaces de absorber la energía movilizada por el sismo,de tal forma que no sea la propia estructura la que tengaque soportarla sino que sean los citados sistemas los que, deforma total o parcial, la desvíen o absorban.

Esta segunda modalidad permite una evidente economíaen el coste de construcción del puente que compensa el costesuplementario que requiere la instalación de estos elemen-tos con capacidad antisísmica.

Los dispositivos que se describen más adelante son fabri-cados por un número reducido de empresas, fundamental-mente europeas y americanas y vienen avalados, sobre todoen los primeros tiempos de su utilización, por la solvenciatécnica de los fabricantes – habitualmente fabricantes deapoyos o juntas de puente convencionales - así como por losresultados de los ensayos de estos mecanismos realizados enfábrica por los propios productores. Más recientemente hanaparecido una serie de normas y de requisitos, tanto técni-cos como administrativos, en relación con estos sistemas, al-gunos de los cuales se citan en el artículo.

No existe demasiada literatura sobre la comprobación enestructuras reales de su adecuado funcionamiento, apartede los casos en los que, tras un sismo de gran magnitud, seha podido constatar que las estructuras con alguno de estosdispositivos instalado han funcionado mejor que las que nodisponían de ellos.

Pues bien, dentro de los diversos trabajos contempladosen el convenio de colaboración entre Adif y el CEDEX, unode ellos, complementario de otro que se refiere a la instru-mentación general de puentes de alta velocidad para el se-guimiento de su funcionamiento estructural, en el que no se

Dispositivos antisísmicos en puentes delas líneas de alta velocidad

RAFAEL ASTUDILLO PASTOR (*) y JORGE MORA DE SAMBRICIO (**)

ANTI-SEISMIC BEARINGS IN THE HIGH-SPEED RAILWAY LINES BRIDGESABSTRACT The every time more frequent use in bridges of bearing devices with capacity for absorbing energy in the event ofan earthquake, in such a way that the need to project structures with stronger structural capacity and cost is reduced to alarge extent, implies the convenience of a detailed study of the real behavior in service of these devices. In this paper aredescribed the main systems of this type of supports used in the recent high-speed lines in Spain, some of them still not opento traffic. Specifically, the analysis of the behavior of the Viaduct of Salinetas in Novelda (Alicante), is described, activitythat is a result of the collaboration Adif-CEDEX.

RESUMEN La cada vez más frecuente utilización en puentes de dispositivos de apoyo con capacidad para absorber ener-gía en caso de un movimiento sísmico, de forma tal que se reduzca en gran parte la necesidad de proyectar estructurascon más capacidad resistente, y por tanto de mayor coste, conduce a la conveniencia de un mayor estudio de su compor-tamiento real en condiciones de servicio. En el presente artículo se describen los principales sistemas de este tipo de apo-yos utilizados en las recientes líneas de Alta Velocidad en España, algunas de ellas todavía no puestas en servicio, y, espe-cialmente, se describe el seguimiento del Viaducto de Salinetas, en Novelda (Alicante), actividad que es fruto de lacolaboración Adif-CEDEX.

3

Palabras clave: Puente de ferrocarril, Apoyo antisísmico e Instrumentación de puentes.

Keywords: Railway bridge, Seismic bearings, Bridge instrumentation.

Ingeniería Civil 166/2012

(*) Director del Laboratorio Central de Estructuras y Materiales del CEDEX y cola-borador en los trabajos relacionados con el seguimiento de viaductos con dispo-sitivos antisísmicos. Ingeniero de Caminos. E-mail: [email protected](**) Director de Programa y colaborador en los trabajos relacionados conel seguimiento de viaductos con dispositivos antisísmicos. Ingeniero deCaminos. E-mail: [email protected]

art 1-165.qxd 2/7/12 11:40 Página 3

contempla el comportamiento de los apoyos, se definió unproyecto consistente en dos tipos de actuación:• Instrumentación de un viaducto, el de Salinetas (No-

velda, Alicante), para estudiar en tiempo real, en periodode pruebas y explotación, el comportamiento de sus apo-yos antisísmicos de tipo histerético.

• La revisión del proyecto de instrumentación desarrolladoe implantado o a implantar por diversas empresas deauscultación para el seguimiento durante la construcciónde otros viaductos, también equipados con dispositivosantisísmicos.En el presente artículo se describen los dispositivos anti-

sísmicos más utilizados en España en algunos de los viaduc-tos (Almocaizar y Salinetas) de las recientes líneas de altavelocidad, la normativa existente en relación con los mismosy la descripción más detallada del seguimiento de los dispo-sitivos instalados en el viaducto de Salinetas.

2. NORMATIVALa reglamentación española prescribe que en las zonas conun determinado riesgo sísmico se dispongan los dispositivosadecuados para minimizar el riesgo de la aparición de dañosde importancia o, incluso, el colapso de la estructura.

2.1. NORMA DE CONSTRUCCION SISMORRESISTENTE:PUENTES (NCSP-07)

La Norma de construcción sismorresistente: puentes(NCSP-07) viene a completar la existente hasta entonces, laNorma de Construcción Sismorresistente: Parte General yEdificación, cuyo ámbito de aplicación en principio se limi-taba a edificación, aunque se aplicaba a todo tipo de cons-trucción dada la falta de normativa específica.

La NCSP-07 tiene en consideración la especial condiciónde los puentes de carretera y ferrocarril como infraestructu-ras esenciales, cuyo comportamiento en caso de terremotosde intensidad elevada debe ser tal que evite consecuenciasgraves para la seguridad de las personas, pérdidas económi-cas, propiciando la conservación de un servicio básico, comoes el de transporte.

2.2. EUROCODIGO 8: PROYECTO DE ESTRUCTURASSISMORRESISTENTES (EC-8)

El Eurocódigo 8, sobre el proyecto de estructuras sismorre-sistentes, se compone de 5 partes. La Parte 2: Puentes (EN1998-2:2005), ratificada por Aenor en 2007, anula a anteriorUNE-ENV 1998-2 de 1998.

El análisis sísmico y el diseño del sistema de aislamientode una estructura completa están reglamentados por laNorma EN 1998-1, con requisitos específicos para edificiosen la Norma EN 1998-1, y para puentes en la Norma EN1998-2.

La norma exige diseñar los dispositivos antisísmicos ysus uniones a la estructura con dos requisitos diferenciados:a) Requisito de no rotura: No deben producirse roturas loca-

les o globales, conservando además una resistencia mecá-nica residual después del suceso sísmico. No concierne alos topes fusibles, que pueden sufrir daños.

b) Requisito de limitación de daños: los dispositivos antisís-micos deben ser capaces de resistir una acción sísmicacuya probabilidad de ocurrencia sea superior a la acciónsísmica de diseño, sin que se produzcan daños que limi-ten su utilización. En este caso, los dispositivos no debensufrir daños que obliguen a su reparación o sustitución.

2.3. DISPOSITIVOS ANTISISMICOS (EN 15129)Esta norma europea regula el diseño, fabricación y uso delos dispositivos que se instalan en las estructuras con la fi-nalidad de modificar la respuesta de éstas a las acciones sís-micas. Es de obligado cumplimiento en Europa desde agostode 2011.

La norma EN 15129 se debe emplear junto con el Eurocó-digo 8, que define las aceleraciones y velocidades de cálculopara la estructura. La norma abarca un amplio rango dedispositivos de aislamiento sísmico, desde los tradicionalesapoyos elastoméricos con y sin núcleo de plomo hasta amor-tiguadores viscosos, estableciendo una clasificación recogidaen la tabla. (Figura 2)

En esta norma se establecen como condiciones básicaspara el diseño de los dispositivos antisísmicos la ausencia defallo durante el sismo de cálculo (ELU) y el daño limitadodurante un sismo de ocurrencia frecuente (ELS).

2.4. APOYOS ESTRUCTURALES (EN 1337)Esta norma europea consta de 11 partes, y clasifica en laspartes 3 a 8 los distintos tipos de apoyos (elastoméricos, derodillo, tipo POT, oscilantes, cilíndricos y esféricos, y de guíay bloqueo). La adaptación en español de las distintas partesse está llevando a cabo desde 1998 a la actualidad.

3. DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DE AISLAMIENTOSÍSMICO

Los dispositivos antisísmicos permiten aislar la estructura delmovimiento del terreno, aumentando los períodos naturalesde vibración y disipando energía. La reducción de las fuerzassísmicas sobre la estructura conlleva un aumento importantede los movimientos. Existen diferentes sistemas para disiparla energía sísmica aprovechando los movimientos de los siste-mas de aislamiento sísmico, como amortiguadores, superficiesde rozamiento o elementos metálicos cuya plastificación pro-voca ciclos histeréticos que disipan la energía.

En la tabla de la norma EN 15129, figuran cuatro tiposde aisladores sísmicos. Los dos primeros corresponderían aapoyos de neopreno, que no suelen emplearse en viaductosferroviarios de alta velocidad por las elevadas cargas a lasque están sometidos los apoyos y la inadmisibilidad de gran-des deformaciones.

Los apoyos elastoméricos ordinarios presentan una capa-cidad de amortiguación del orden del 5%, mientras que losapoyos de elastómeros de alto amortiguamiento (HDRB) al-canzar cifras del orden del 10-15%.

DISPOSITIVOS ANTISISMICOS EN PUENTES DE LAS LINEAS DE ALTA VELOCIDAD

4 Ingeniería Civil 166/2012

FIGURA 1. Peligrosidad sísmica del sureste de España.

art 1-165.qxd 2/7/12 11:40 Página 4

Los apoyos elastoméricos con núcleo de plomo (segundotipo) cuentan con una mayor capacidad de absorción de laenergía en caso de sismo debido a los ciclos de histéresis du-rante la deformación del plomo (Figura 3). Su capacidad deamortiguación es del orden del 20-30%

El aislamiento sísmico en los dos primeros casos se con-seguiría empleando apoyos de grandes espesores, lo que noes compatible con los reducidos movimientos que admitenlos viaductos destinados al uso ferroviario.

Los apoyos deslizantes que se presentan como tercer ycuarto tipos en la tabla de la norma EN 15129 se empleanmás en viaductos ferroviarios. El material deslizante puedeser PTFE (Politetrafluoroetileno) o Polietilenos de muy alto

peso molecular (UHMWPE); estos últimos, con gran diversi-dad de marcas comerciales, tienen una mayor resistencia aldesgaste, menor coeficiente de rozamiento (2% frente al 3%del PTFE) y permiten menores dimensiones de los aparatosde apoyo al tener mayor capacidad de carga.

Esquemáticamente, el comportamiento de los apoyos des-lizantes podría dividirse en tres subtipos:- Aisladores sísmicos que admiten pequeños giros y no tie-

nen recentrado: apoyos tipo POT deslizantes, con guiadoo libres. (Figura 4)

- Aisladores sísmicos que admiten grandes giros pero notienen recentrado tras el evento sísmico: apoyos esféricosdeslizantes, con guiado o libres. (Figura 5)


5Ingeniería Civil 166/2012

FIGURA 2. Tabla de dispositivos antisísmicos (EN 15129)

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- Aisladores sísmicos que admiten grandes giros y ademástienen recentrado tras el evento sísmico: apoyos tipo pén-dulo. Con una superficie curva de deslizamiento (esféricao cilíndrica), basan su funcionamiento en el péndulo, porlo que su período es función del radio de las superficiesesféricas e independiente de la masa. (Figura 6)

Otra ventaja de los apoyos tipo péndulo es la capacidadde recentrado. En el esquema de la Figura 7 se puede obser-var que la superficie curvada principal (1) provoca unafuerza de recuperación para un desplazamiento d; las rota-ciones de la estructura se adaptan mediante una segundasuperficie deslizante (2)

Como evolución de este tipo de aparatos de apoyo, existenmodelos de doble superficie esférica o de triple péndulo quelogran grandes desplazamientos con aparatos de reducidasdimensiones. (Figura 8)

3.1. SISTEMAS PARA LA DISIPACION DE LA ENERGIALos aisladores sísmicos descritos necesitan dispositivos quepermitan disipar la energía en caso de sismo. En los apoyosde neopreno zunchado con núcleo de plomo descritos ante-riormente, la disipación de la energía se produce en los ci-clos de deformación del núcleo de plomo, y no precisa ele-mentos externos.

Sin embargo, los otros equipos de aislamiento sísmicoprecisan dispositivos mecánicos auxiliares y no estructura-les que disipen energía por flexión, rozamiento o deforma-ción de los elementos que los componen. Los utilizados enestructuras de ingeniería civil suelen ser de dos tipos:

- Viscoelásticos: dependen esencialmente de la velocidad.Pueden ser sólidos, constituidos por una capa de materialviscoelástico entre dos placas de acero ó dispositivos vis-coelásticos líquidos, que disipan la energía por medio delas deformaciones inducidas por un pistón en una sustan-cia altamente viscosa. Los disipadores fluidoviscosos sondispositivos que disipan energía forzando el flujo de unfluido a través de un orificio. Los elementos más comunesson los amortiguadores (Figura 9), situados en el extremodel elemento estructural, como es el caso del viaducto deAlmocáizar que se describe más adelante.

- Elasto-plásticos o histeréticos: disipan la energía me-diante deformación a través de sucesivos ciclos de histé-resis de unos elementos metálicos de geometrías diversaso por rozamiento de unas láminas metálicas. Solo entranen funcionamiento a partir de una intensidad de la solici-tación, por lo que el apoyo puede considerarse fijo en ser-vicio. En el caso del viaducto de Salinetas, se han dis-puesto unos elementos elasto-plásticos en uno de losextremos de cada viga isostática que, mientras no se al-cance una determinada fuerza sísmica, convierten elapoyo POT guiado en un apoyo fijo. (Figura 10)A continuación se exponen como ejemplo dos viaductos

para ferrocarril de alta velocidad que disponen de novedosossistemas de aislamiento sísmico y amortiguación de energía.Para conocer el comportamiento de los distintos sistemas deapoyo y amortiguación, se ha instalado en ambos viaductosuna instrumentación que permitirá estudiar el comporta-miento durante la explotación.



FIGURA 3. Sección de apoyo de neopreno zunchado con núcleo de plomo. Ciclo de histéresis (Maurer-Söhne).

FIGURA 4. Apoyos tipo POT en susversiones fijo, guiado y libre (IDEAM).

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200

Displacement s [mm]

Forc

e F

[kN

]

2000

1500

1000

500

0

-500

-1000

-1500

-2000

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4. VIADUCTO DE ALMOCAIZAREl viaducto de Almocáizar forma parte de un conjunto decuatro viaductos de la misma tipología del tramo Los Gallar-dos-Sorbas, perteneciente al Corredor Mediterráneo de AltaVelocidad.

El viaducto tiene una longitud total de 534 m y está cons-tituido por 11 vanos. El tablero hiperestático es un cajón dehormigón pretensado con canto constante de 3,40 m. Los vo-

ladizos laterales son de 3.60 m y la anchura total de la pla-taforma es de 14 m.

Debido a la significativa intensidad sísmica de la zona(ab = 0,14g), la solución empleada para los apoyos en esteviaducto se basa en el aislamiento sísmico del tablero. Eneste caso la solución adoptada resulta bastante novedosa enEspaña, y consiste en un sistema combinado de apoyos tipopéndulo en las pilas, con amortiguadores y apoyos tipo POTdeslizantes en los estribos.

La carga vertical del tablero la soportan apoyos dispues-tos en parejas sobre las diez pilas y los dos estribos del via-ducto.- En los estribos se instalan apoyos POT libres en un lado

y guiados en el otro.- En las pilas se instalan apoyos pendulares sísmicos que

transmiten la carga vertical del tablero a las pilas, tienenrigidez lateral positiva frente al desplazamiento horizon-tal y capacidad de recentrado longitudinal del tablero encaso de sismo.

- También se instalan en las pilas topes transversales des-lizantes, llamados topes sísmicos, constituidos por apoyosde neopreno/teflón y bandejas de acero inoxidable quetransmiten las cargas transversales de servició y desismo al tablero.

- Los movimientos de frenado y sismo se reducen conec-tando longitudinalmente el tablero con sus dos estribosmediante amortiguadores visco-hidráulicos, que apoya-ran en una sección intermedia de 2 m de espesor en laparte intermedia del estribo.



FIGURA 5. Sección de un apoyo esférico con superficie deslizante libre, y esquema (Maurer-Söhne).

FIGURA 6. Principio del funcionamiento de los apoyos tipo péndulo, yesquema de apoyo (Maurer-Söhne).

FIGURA 7. Esquema de funcionamiento del recentrado en apoyos tipopéndulo (SACYR).

Periodo: T = 2P(R/g)1/2 Rigidez: K = W/R

Movimiento pendular

Movimiento pendular de deslizamiento

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4.1. INSTRUMENTACION PROPUESTA PARA EL VIADUCTO DEALMOCAIZAR

Debido a lo novedoso de la solución de apoyos antisísmicos,existe un gran interés por comprobar el funcionamiento dedichos dispositivos, tanto en relación con los amortiguadoresque se colocarán en los estribos como en los apoyos de tipopéndulo a instalar en las pilas. Por este motivo, la instru-mentación prevista deberá permitir tanto la evolución de lasdeformaciones por retracción, fluencia y temperatura du-rante su construcción, como el comportamiento de los dispo-sitivos antisísmicos a lo largo de la vida de la obra.

Los tipos de magnitudes a medir son cuatro: giros, des-plazamientos, temperaturas y fuerzas. El seguimiento delcomportamiento de los apoyos pendulares se realizaría fun-damentalmente a través de los movimientos relativos ta-blero/pila. Asimismo, la medida de las fuerzas en los amor-tiguadores instalados en los estribos proporcionaríainformación del comportamiento del tablero frente al sismo.

5. VIADUCTO DE SALINETAS

Es la primera estructura de puente en línea de altavelocidad en la que se pretende estudiar específicamente yde forma experimental el comportamiento de los apoyosantisísmicos que tiene instalados. El estudio se centra eninstalar primeramente una adecuada instrumentación yen analizar posteriormente los registros de seguimientotomados en tiempo real de la respuesta dinámica que seproduce en tres zonas diferenciada de la estructura:

• El terreno circundante en la proximidad de una de laspilas.

• La zona de la cabeza de la pila, tanto donde está insta-lado un apoyo antisísmico como donde esta colocado unapoyo convencional.

• La zona del tablero inmediatamente situada sobre losapoyos citados.



FIGURA 8. Comparación entreapoyo de péndulo sencillo ytriple. Esquema defuncionamiento y diagramas dehistéresis (EarthquakeProtection Systems, Inc. - EPS).

FIGURA 9. Amortiguador viscoso y gráfico del ciclo de histéresis (Maurer-Söhne).

-125 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125

Displacement s [mm]

Forc

e F

[kN

]

2500

2000

1500

1000

500

0

-500

-1000

-1500

-2000

-2500

SINGLE PENDULUM BEARINGCROSS SECTION

SINGLE PENDULUM MOTIONMAXIMUM CREDIBLE EARTHQUAKE

UPPER PENDULUM MOTIONMAXIMUM CREDIBLE EARTHQUAKE

TRIPLE PENDULUM BEARINGCENTER POSITION

INNER PENDULUM MOTIONSERVICE LEVEL EARTHQUAKE

LOWER PENDULUM MOTIONDESIGN BASIS EARTHQUAKE

Single Pendulum Force-Displacement Hysteretic Loop Triple Pendulum Force-Displacement Hysteretic Loop

SHEAR (W)0.350.28

38 49

DISPLACEMENT (IN.)

SHEAR (W)0.36

0.24

23 33

DISPLACEMENT (IN.)

art 1-165.qxd 2/7/12 11:40 Página 8

5.1. SITUACIÓN DEL VIADUCTO

El viaducto se encuentra localizado en el término municipalde Novelda (Alicante), zona que tiene una sismicidad má-xima de 0,12g, por lo que, según la normativa sismorresis-tente (NCSP-07), las estructuras deben diseñarse para serprotegidas frente a sismo. (Figura 13).

5.2. TIPOLOGIA ESTRUCTURAL

Es una estructura prefabricada isostática de 35 vanos, de 36metros de distancia entre ejes de pilas, con una longitud to-tal de 1259 metros. La sección del tablero está formada pordos vigas artesa prefabricadas de hormigón pretensado, conun canto constante en el eje de 2,99 metros y una losa supe-rior de hormigón armado.

Las pilas son rectangulares con esquinas achaflanadas,macizadas en su parte superior. Sobre dicha parte superiorde las pilas se sitúan los apoyos de las vigas artesa que sonen el extremo frontal de la viga de tipo POT con un fusible otope sísmico para fuerzas inferiores a las 250 toneladas enservicio, junto con unas chapas metálicas que funcionancomo amortiguadores al plastificar cuando actúa el sismo decálculo (dispositivos histeréticos E-shape). El modo de fun-cionamiento es el siguiente: Una de las partes de la “E” sefija a la pila y otra se fija al tablero (viga artesa en este

caso), de forma tal que si un sismo provoca movimiento rela-tivo entre viga y tablero, ese movimiento se transmite almaterial de la “E” provocando los correspondientes ciclos di-sipativos de histéresis En servicio estos apoyos se compor-tan como fijos.

El apoyo dorsal de la viga es un aparato POT multidirec-cional de tipo convencional. Para resistir el sismo transver-sal la cabeza de la pila dispone de un machón o tope de hor-migón, solidario con la propia pila, en cuyos paramentosinclinados se disponen sendos aparatos de neopreno con lá-mina deslizante de teflón en contacto perfecto con las almasde las vigas. (Figura 14).

5.3. INSTRUMENTACIONEl objeto de la investigación es el análisis de los registros delas señales captadas por los transductores instalados y pro-ducidas por movimientos vibratorios en el terreno (especial-mente los debidos a sismos), así como su transmisión yefecto en la cabeza de la pila y en el tablero.

Las magnitudes a medir podrían ser en principio despla-zamientos, velocidades o aceleraciones, aunque por la facili-dad de colocación, sensibilidad y disponibilidad, se decidiófinalmente la utilización de acelerómetros como sensor prin-cipal y transductores de desplazamiento para el estudio demovimientos relativos tablero/pila.



FIGURA 10. Disipadores elasto-plásticos en apoyo tipo POT guiado y en estribo (ATC-ALGA).

FIGURA 11. Vista general del viaducto de Salinetas. FIGURA 12. Viaducto de Salinetas. Pila, vigas artesa y machón frente asismo transversal.

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El objetivo final era comprobar tanto la amortiguación (oamplificación) de las señales amplitud/tiempo en los treselementos: terreno, cabeza de pila y tablero, así como el “fil-trado” de la composición en frecuencias de las señales encada uno los citados elementos. Tratando a la vez de discri-minar comportamientos diferentes en el tablero de las dosvigas pertenecientes a tramos contiguos que apoyaban en lamisma cabeza de la pila objeto de estudio: una lo hacía sobreun apoyo convencional y otra sobre un apoyo con amortigua-miento histerético.

En relación con este último tipo de apoyo, la situaciónmás favorable para los objetivos del estudio era que se pro-dujera un sismo de una amplitud lo suficientemente impor-tante como para movilizar ciclos de histéresis en el mismo,es decir, por encima del margen de acciones horizontaleslongitudinales, pasado el cual el apoyo deja de comportarsecomo un apoyo convencional. Eso sí, dicha situación, dada larobustez de los elementos “pórtico de 3 patas”, implicaría lanecesidad de un movimiento sísmico de magnitud tal queprovocaría daños importantes en la zona. Evidentemente, ydado que esta circunstancia no es controlable, se acepta lamerma en el logro científico en beneficio de la seguridad depersonas y bienes.

El objetivo realista es tratar de obtener la mayor infor-mación posible de este tipo de apoyos exclusivamente a par-tir de vibraciones inducidas por pequeños sismos locales olejanos de mayor intensidad, así como por el paso de ferroca-rriles, bien por la línea convencional situada cerca de lazona de ensayo o por la circulación de vehículos ferroviariosde obra o en pruebas sobre el propio viaducto estudiado.

Dado que era necesario disponer de corriente eléctrica, seeligió la pila más próxima a una caseta de control de un se-máforo existente para paso de un camino sobre la vía con-vencional que circula paralela al viaducto. De esa forma sedispondría de corriente eléctrica y de un lugar para la insta-lación del sistema de control.

El sistema de adquisición de datos está compuesto detres elementos:

• Transductores de aceleración y desplazamiento

• Sistema de toma de datos

• Sistema de control, almacenamiento y transmisión alLaboratorio Central en Madrid

5.4. TRANSDUCTORES DE ACELERACION

Se ha utilizado un acelerómetro piezoeléctrico triaxial paramedida de aceleración en el terreno en los tres ejes del espa-cio. En la cabeza de la pila se ha instalado un acelerómetrotriaxial análogo al del terreno y un servoacelerómetro paramedida en el sentido longitudinal del tablero. En la viga ar-tesa que apoya sobre el aparato antisísmico se ha dispuestoun triaxial y un servo, análogos a los de la cabeza de la pila.En la viga artesa del otro tramo que apoya en la pila sobreel dispositivo POT convencional se ha dispuesto un triaxialanálogo a los anteriores. Ver esquema de la Figura 15 y foto-grafía de la Figura 16.

5.5. TRANSDUCTORES DE DESPLAZAMIENTO

Se dispusieron dos transductores de desplazamiento en lacabeza de la pila instrumentada para medir los movimientosrelativos entre el tablero (extremos de las vigas artesa de losdos vanos adyacentes que apoyan en la pila) y la propia pila.(Figura 17)

5.6. SISTEMA DE TOMA DE DATOS

Para la toma de datos se utilizó el mismo sistema utilizadopor el CEDEX en otros puentes de las líneas de alta veloci-dad. El sistema de adquisición de datos se compone de unmódulo principal (IMC-BusDaq-2) y de dos módulos básicosde adquisición dinámica CANSAS-UNI8, de la casa alemanaIMC (Integrated Measurement & Control). El primero deellos, el BusDAQ-2 es un módulo inteligente programableque permite el procesamiento básico de los datos: reducción,filtrado y estadística, etc. y hace de colector de los datos to-mados por los otros módulos, el CANSAS-UNI8 que permiteel acondicionamiento de los canales con una frecuencia demuestreo de hasta 1000 Hz. para adquisición dinámica.

5.7. SISTEMA DE CONTROL

Está ubicado en la caseta de control antes comentada (Fi-gura 18) y consta, entre otros elementos de:

- Un PC con el software necesario para la configuración delos distintos experimentos así como la visualización y latoma de datos y el software necesario para el acceso re-moto y descarga de ficheros.

- Router GPRS para acceso remoto desde el Laboratorio enMadrid.

- Módulo para la conexión de los diferentes dispositivos enred al router.



FIGURA 13. Sismicidad de la zona del viaducto de Salinetas: Novelda-Monovar (IGN).

FIGURA 14. Machón de hormigón frente a sismo transversal en el viaductode Salinetas (Foto Acciona).

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5.8. ANALISIS DE LAS SEÑALESEl desarrollo del trabajo se ha realizado en dos fases. En laprimera se instaló el sistema de control y, exclusivamente, elacelerómetro triaxial instalado en el terreno, a fin de obser-var si realmente se medían señales con suficiente amplitudpara poder ser analizadas. Los registros se almacenaban porperiodos de 24 horas y con frecuencia de muestreo de 200datos/s.

Posteriormente, en una segunda fase, se instaló la instru-mentación completa que se cita en el epígrafe anterior.

Las señales registradas proceden de tres orígenes queproducen movimientos en el terreno:- Sismos de baja intensidad o de alta intensidad en zonas

relativamente próximas (terremoto de Lorca).- Vibración producida por el paso de trenes en la vía con-

vencional- Vibraciones producidas por paso de vehículos ferroviarios

en el propio viaducto

5.9. MOVIMIENTOS DEBIDOS A SISMOSPara obtener información sobre los rangos de amplitud enaceleración provocados por los sismos registrados en la zonase ha recurrido a la información publicada por la Unidad deRegistro Sísmico de la Universidad de Alicante y del Insti-tuto Geográfico Nacional (IGN) sobre los sismos ocurridosen la zona de estudio.

En los meses de registro de datos durante la citada pri-mera fase no se había detectado ningún sismo de importanciaen la zona cercana al viaducto, sin embargo, la coincidenciadel terremoto acaecido en Lorca (Murcia) el día 11 de Mayo,de 2011 ha permitido comprobar que el sistema instaladotiene la suficiente sensibilidad para la detección de sismos deesa magnitud y a unos 115 km de distancia al epicentro.

En las siguientes imágenes se muestra la localización delepicentro del sismo en relación a la ubicación de la instru-mentación (Figura 19) y los datos registrados durante esedía en el acelerómetro de Salinetas instalado en el terreno(Figura 20).



FIGURA 15. Instrumentación de terreno, pila y tablero. Viaducto de Salinetas.

FIGURA 16. Acelerómetros encabeza de pila del viaducto de

Salinetas.FIGURA 17. Transductor de desplazamiento entre cabeza pila y tablero.Viaducto de Salinetas.

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5.10. MOVIMIENTOS DEBIDOS A PASO DE TRENES EN LA VIACONVENCIONAL ADYACENTE AL VIADUCTO.

El paso de trenes por la vía convencional que discurre para-lela al viaducto de Salinetas produce vibraciones en el te-rreno que se transmiten a través de la pila al tablero delpropio viaducto.

La Figura 21, en la que se observan los registros de losacelerómetros al paso de un tren por la vía convencional:

• TERRENO: 3 líneas superiores correspondientes a las 3direcciones del espacio

• CABEZA DE PILA: 3 líneas siguientes),

• TABLERO 1: viga del tablero que apoya en el dispositivoantisísmico

• TABLERO 2: viga del tablero que apoya en el dispositivode apoyo convencional Se observa que la vibración del terreno se transmite a la

pila y al tablero.

5.11. MOVIMIENTOS DEBIDOS A PASO DE TRENES DE OBRAPOR EL PROPIO VIADUCTO.

Se han registrado también los movimientos producidos alpaso de trenes de obra (la línea no está abierta todavía altráfico comercial) sobre el viaducto.



FIGURA 18. Sistema de control ytransmisión de datos. FIGURA 19. Terremoto de Lorca

FIGURA 20. Sismo de Lorcadetectado por el acelerómetrodel terreno en Salinetas (3ejes).

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Los registros de la Figura 22 muestran las señales ampli-tud/tiempo en los acelerómetros instalados. La disposiciónes la misma que en el caso anterior, observándose en este

caso que prácticamente no se transmite vibración al terreno(las 3 líneas superiores, que corresponden a movimientos delterreno en las tres direcciones tienen amplitud cero).



FIGURA 21. Paso de tren por vía convencional adyacente (todos los acelerómetros).

TERRENO

CABEZA DE PILA

TABLERO: zonaapoyo antisísmico

TABLERO: zonaapoyo convencional

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5.12. PROXIMAS ACTUACIONES EN EL VIADUCTO DESALINETAS.

En un futuro inmediato se va analizar la respuesta de lainstrumentación instalada durante las pruebas de carga derecepción del viaducto.

Asimismo, se están analizando las respuestas en frecuen-cias para todas las situaciones comentadas de excitación dela estructura.

6. BIBLIOGRAFÍA1. Ministerio de Fomento. Norma de Construcción Sismorre-

sistente: Puentes (NCSP-07) (2007)

2. AENOR. EN 1998. Eurocódigo 8: Proyecto de estructurassismorresistentes. Partes 1 y 2 (2007-2011)

3. AENOR. EN 1337: Apoyos estructurales. Partes 1 a 11(1998-2009)

4. AENOR. EN 15129: Dispositivos antisísmicos (2011)5. ATC-ACHE. Monografía 18. Conservación de Aparatos de

Apoyo, Juntas y Drenaje en Puentes. Asociación Técnicade la Carretera y Asociación Científico-Técnica del Hor-migón Estructural (2012)

6. PULIDO, I. Selección y tendencias actuales en aparatosde apoyo. IDEAM. Jornada técnica sobre conservación deaparatos de apoyo, juntas y drenaje en puentes. Madrid(2012)

AGRADECIMIENTOS Y COLABORACIONESAgradecemos la colaboración de Adif para la realización deltrabajo que ha dado lugar al presente artículo.



FIGURA 22. Paso de tren deobra sobre viaducto Salinetas(todos los acelerómetros).

TERRENO

CABEZA DE PILA

TABLERO: zonaapoyo antisísmico

TABLERO: zonaapoyo convencional

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1. UNA POTENCIA FERROVIARIA DE DIMENSIONESCONTINENTALES

Estados Unidos es, por antonomasia, el paraíso de la carre-tera. Con setecientos sesenta y cinco vehículos por cada milhabitantes ostenta el valor más elevado del mundo de esteindicador, lejos del rango definido entre cuatrocientos cin-cuenta y quinientos cincuenta representativos de Europa oc-cidental (con la excepción de Luxemburgo, seiscientosochenta y seis). Su red de autopistas federales de primer ni-vel (“Interstate Highway System”) se extiende por más desetenta y cinco mil kilómetros, suponiendo más de ciento no-venta mil kilómetros las carreteras de cuatro o más carrilesen su conjunto.

El país fue a su vez cuna de la aviación cuando en 1903los hermanos Wright fueron los primeros en volar en un bi-plano a motor en Carolina del Norte. Tras la Segunda Gue-

rra Mundial fue pionero también de la aviación comercial areacción que ha adquirido un nivel de expansión tambiénúnico bien representado por el número de aeropuertos enservicio, que supera la cifra de trece mil.

A pesar de este espectacular desarrollo reciente del cochey el avión como modos de transporte, con una perspectivahistórica, no cabe duda de que Estados Unidos es el país delferrocarril. No sólo por su rápida evolución en sus orígenes:en 1827 el primer recorrido; en 1828 la primera línea entreBaltimore y Ohio; diez años después la red totalizaba másde 8.000 kilómetros… (mientras en la España peninsular,como referencia, el primer trazado no entraría en serviciohasta 1848).

La red ferroviaria, además de un modo de transporte, su-puso el esqueleto sobre el que se construyó la nación de estea oeste y de oeste a este. Su estructura territorial fue co-brando forma en buena medida al ritmo en que su red ferro-viaria se conformaba tramo a tramo y línea a línea.

Pero no son sólo credenciales históricas las que dan re-lieve a la importancia del ferrocarril actualmente sino susparámetros físicos y de actividad. Con sus más de doscientos

Avatares de la alta velocidad en el paísdel ferrocarril

EDUARDO ROMO URROZ (*)

THE AVATARS OF HIGH SPEED IN THE RAILROAD COUNTRYABSTRACT The United States railway network is, with more than two hundred thousand kilometres, the largest in theworld. According to the country continental size, the high-speed implementation analysis has to be done with a specificapproach. The territory structure and the transport habits show a number of singularities that has to be taken into account.For a historically vigorous and innovative railway it is a paradox that nowadays it´s not available a modern high-speedintercity service for passengers. A number of initiatives have been launched surrounded by a hard debate along the lastdecades. The current President Obama legislature is meaning a big momentum in this field, particularly for corridors withthe best characteristics. In this regard a review of the main functional and technical features of the most developed lines isof a doubtless interest.

RESUMEN Con más de doscientos veinte mil kilómetros, la red ferroviaria de Estados Unidos es la más extensa del mun-do. Las dimensiones continentales del país hacen que el análisis de la implantación de la alta velocidad deba abordarsecon una óptica específica. La organización del territorio y los hábitos de la población presentan también singularidadesque deben tenerse en consideración. Resulta paradójico que un ferrocarril históricamente innovador y pujante no cuentehoy en día entre sus servicios con una moderna oferta para viajeros de larga distancia a alta velocidad. En las últimasdécadas se han sucedido diversas iniciativas para su construcción en medio de un intenso debate. La actual legislatura delPresidente Obama está suponiendo un gran impulso en esta línea, especialmente para los corredores que presentan con-diciones más favorables. En este sentido, tiene un destacado interés actualizar las particularidades funcionales y técnicasde las líneas que en estos últimos años han alcanzado un mayor grado de madurez.

17

Palabras clave: Alta velocidad, red ferroviaria, servicios ferroviarios de viajeros, transporte de mercancías, hábitosde transporte, ferrocarril innovador, record de velocidad.

Keywords: High speed, railway network, railway passenger services, freight transport, transport habits,innovative railway, speed record.


(*) Presidente Fundación Caminos de Hierro. Ingeniero de Caminos, Canalesy Puertos. E-mail: [email protected]

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veinticinco mil kilómetros, su red encabeza la clasificaciónmundial por extensión de una manera muy destacada puesequivale a la suma de las tres que le siguen, Rusia (87.000km), China (86.000 km) e India (63.000 km).

La red, mayoritariamente de titularidad privada, acogetráfico de naturaleza mixta- viajeros y mercancías- en gene-ral, si bien en la actualidad las composiciones mercantes sonabrumadoramente preponderantes. Es bien conocido el des-tacado papel del modo ferroviario en el transporte de bienesy productos en Norteamérica. La cifra de mil setecientos mi-llones de toneladas anuales (2009) supone en torno al cua-renta por ciento de cuota en la distribución entre modos.Esta cifra adquiere su verdadera relevancia si se contrastacon valores europeos donde el país más activo en este sector,Alemania, apenas alcanza la mitad- en torno al veinte porciento- y no son excepción las redes- como la española- queapenas encaminan el cinco por ciento del total de las mer-cancías transportadas.

2. UN FERROCARRIL PUJANTE E HISTÓRICAMENTEINNOVADOR

A lo largo de sus casi doscientos años de actividad el ferroca-rril norteamericano ha ido evolucionando funcionalmentemostrando siempre una indiscutible vitalidad. En esta pro-longada singladura ha mostrado numerosas analogías y al-gunas diferencias con las principales redes europeas.

Desde su origen, como en el Viejo Continente, la red fuecreciendo de la mano de compañías privadas, propietariasde la infraestructura y prestadoras de los servicios. A dife-rencia de lo ocurrido a este lado del Atlántico, en EstadosUnidos el grueso de la red continúa en manos privadas que,con el tiempo, se han especializado en el transporte de mer-cancías con índices de rentabilidad muy atractivos. En estesector su ferrocarril se encuentra indiscutiblemente en laposición de vanguardia mundial.

En el transporte de viajeros, su trayectoria se codeaba ensus orígenes con los países europeos más avanzados. Técni-camente sus desarrollos en los diversos campos de la inge-

niería y las aplicaciones industriales competían con los pro-cedentes de compañías francesas, inglesas o alemanas.

Un buen ejemplo lo constituye precisamente el empeñotecnológico por alcanzar velocidades de circulación más ele-vadas en aras de ofrecer servicios de viajeros más atractivosque contribuyesen a mantener o incrementar el número deviajeros y, en paralelo, los ingresos y la rentabilidad.

Esto fue así durante su primer siglo de existencia en queInglaterra, Francia, EEUU y Alemania se alternaban en laposesión del record de velocidad con locomotora de vapor, tí-tulo que, a modo de ejemplo, correspondió a los norteameri-canos con 165 km/h en 1893.

La pujanza tecnológica que mostraba en ese periodo no selimitaba a batir marcas de velocidad a efectos estadísticos.Las innovaciones se traducían con agilidad en aquel mo-mento a los servicios regulares de viajeros. Baste para ilus-trar esta dinámica el caso de los servicios “Zephyr” de lacompañía Burlington que como la Union Pacific y otras enlos años veinte del pasado siglo adoptaron decididas iniciati-vas para hacer frente a la nueva presencia del automóvil enel transporte de viajeros.

Para ofrecer prestaciones superiores, en particular tiem-pos de viaje más reducidos basados en velocidades de circu-lación mayores, la Burlington desarrolló una nueva genera-ción de trenes con una concepción funcional innovadora, elempleo de nuevos materiales más ligeros y una nueva tecno-logía de tracción con motores diesel- de combustión interna-entre otras mejoras de carácter técnico que supusieron unaauténtica revolución en el sector.

Este servicio, en aquel momento, formaba parte de la altavelocidad ferroviaria mundial. Antes de comenzar su explo-tación comercial realizó en pruebas el recorrido Denver (Co-lorado)-Chicago de 1.633 kilómetros (mil millas) de longitud.En ese momento el mejor tiempo comercial en ese trayectoera de veintiséis horas y cuarenta y cinco minutos. En 1897un tren especial (el “Death Valley”) con tracción vapor lo ha-bía recorrido en dieciocho horas y cincuenta y tres minutos.La compañía se planteó como objetivo realizar el viaje depruebas en menos de quince horas. El tren desarrolló veloci-

AVATARES DE LA ALTA VELOCIDAD EN EL PAÍS DEL FERROCARRIL


FIGURA 1. Red ferroviariade Estados Unidos.(ASSOCIATION OFAMERICAN RAILROADS)

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dades medias de 170,9 km/h (en treinta kilómetros) y de175,4 (en diez kilómetros) con una velocidad máxima de 181km/h. El tiempo invertido fue de trece horas y cinco minu-tos, constituyendo un sonado éxito pues suponía una veloci-dad media de 124,9 km/h en un trayecto de más de mil seis-cientos kilómetros.

En noviembre de 1934 entró en servicio entre Chicago ySant Louis (Missouri) con una velocidad máxima autorizadade 145 km/h con tramos de hasta 160 km/h. Pocos años des-pués el Morning Zephyr, en 1940, recorría los 88 kilómetrosque separaban Dubuque (Illinois) y Prairie du Chien (Wis-consin) en 38 minutos lo que supone una velocidad comer-cial de 138 km/h.

Servicios de viajeros a larga distancia como los prestadospor estos nuevos automotores para las compañías Burling-ton o Union Pacific constituían por su fiabilidad, confortabi-lidad, su equipamiento y especialmente por su reducidotiempo de viaje indiscutibles precursores de la moderna altavelocidad ferroviaria ya en los años treinta del siglo veinte.

3. EL DECLIVE DE LOS SERVICIOS DE VIAJEROSY LA ÉPOCA DE AMTRAK

A mediados del siglo pasado el sector del transporte experi-mentó una profunda transformación con la irrupción de dosnuevos actores: el vehículo a motor y la aviación comercial.Especialmente en el sector de viajeros la evolución fue muyrápida. La industria de la automoción puso a disposición delos potenciales viajeros un ingenio que permitía conjugar larealización de desplazamientos a velocidades muy atracti-vas, con una inmejorable flexibilidad, de manera individual,en condiciones económicas aceptables y con grados de con-fortabilidad creciente. A su vez, para viajes de muy largo re-corrido el avión aportaba una oferta de prestaciones nuevas,en particular en términos de velocidad, si bien a precios noasequibles para la mayoría de la población.

En ese tiempo el ferrocarril pasó de ser el modo terrestredominante, sin otra alternativa que los modestos sistemas atracción animal, a una opción en competencia con otras dosalternativas en pleno desarrollo. Particularmente la indus-tria de la automoción, que en pocos años se erigió en uno delos pilares de la economía y de los símbolos de la sociedadnorteamericana, de una manera muy ágil agresiva ganó pre-ponderancia en el ámbito del transporte de viajeros de mododestacado.

En un fenómeno que se reproducía con gran similitud enotros países occidentales- particularmente en Europa occi-dental tras la Segunda Guerra Mundial- la presencia del co-che particular se multiplicaba aceleradamente. En la figura3 puede apreciarse esta tendencia desde el punto de vista dela inversión pública. De modo análogo a lo ocurrido en mu-chos otros ámbitos geográficos, el esfuerzo inversor en infra-estructuras de transporte se enfocó a la creación de eficacesredes de carreteras y, en segundo término, a la construcciónde aeropuertos.

En Estados Unidos la columna vertebral para la creaciónde una red nacional de autopistas fue el plan impulsado du-rante el mandato del Presidente Eisenhower (“National Sys-tem of Interstate and Defense Highways”) aprobado me-diante una ley federal en 1956. Incluía la construcción decuarenta y una mil millas (más de sesenta mil kilómetros)de autopistas cubriendo el presupuesto federal el noventapor ciento de los costes. El plan ha ido implementándose du-rante décadas habiéndose dado por concluido a principio delos años noventa.

A medida que la red de carreteras y autopistas crecía ylos automóviles continuaban mejorando sus prestaciones, lademanda de servicios ferroviarios iba decayendo. Este des-censo en el número de viajeros empezó a suponer que laprestación de este tipo de servicios fuese perdiendo rentabi-lidad hasta el punto de dejar de resultar interesantes paralas compañías privadas que los explotaban. Esta pérdida deinterés creciente desembocó a principios de los años setentaen una iniciativa que cambió radicalmente el sector ferro-viario de viajeros.

A diferencia de lo ocurrido en Europa, donde desaparecie-ron las compañías privadas transformándose en sociedadespúblicas, en Estados Unidos el estado pasó a hacerse cargode la explotación del tráfico de viajeros conservando las com-pañías privadas la propiedad de las instalaciones y la lucra-tiva actividad de transporte de mercancías.

Para ello el Congreso creó en 1970 Amtrak (“NationalRailroad Passenger Corporation”), empresa pública dedicadaa operar servicios de viajeros para evitar que éstos desapare-cieran de la geografía norteamericana ante la renuncia delas compañías ferroviarias a seguir prestándolos. La decisiónincluyó los derechos de circulación de los nuevos trenes deAmtrak por las vías existentes a cambio de un peaje. Estatransición materializó una evolución traumática pues al ini-ciarse el uno de mayo de 1971 el nuevo horario de trenes a



FIGURA 2. Tren Zephyrde la compañíaBurlington recorriendo lalínea Denver-Chicago.(VÍA LIBRE)

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cargo de Amtrak, más de la mitad de las rutas de viajeros de-saparecieron. Desde entonces la participación del modo ferro-viario en el transporte de viajeros ha jugado un papel extre-madamente modesto, si no marginal, con excepciones.

Amtrak, como operador de largo recorrido (“national in-tercity passenger rail system”) explota servicios de viajerosa lo largo del país- cuarenta y seis estados, recorriendo másde treinta mil kilómetros de la red principal- y opera, me-diante acuerdos con quince estados, servicios regionales y decercanías.

Son tres los tipos de servicios en que puede agruparse losoperados por Amtrak: regionales y cercanías medianteacuerdos específicos con los estados; largo recorrido, indivi-dualizándose en este ámbito el Corredor Noreste, donde espropietaria de más de quinientos kilómetros de línea y cir-cula, desde el diez de diciembre del año 2000 el servicio“Acela” que alcanza puntualmente las ciento cincuenta mi-llas por hora (doscientos cuarenta kilómetros por hora) develocidad máxima en su recorrido uniendo Boston-NuevaYork-Washington lo que le convierte en el tren más rápidodel continente americano.

El volumen de viajeros que transporta es realmente mo-desto en comparación con la dimensión del país. Durante elaño 2011 la cifra supera ligeramente los treinta millones.Merece la pena destacar que, más de un tercio de esa cifracorresponde al densamente poblado Corredor Noreste, quincemillones a los servicios regionales acordados con los estadosy los cinco millones restantes a las líneas de largo recorrido-diurnos y nocturnos- que atraviesan la geografía del país.

Aun tratándose de cifras moderadas, cabe prestar aten-ción al sostenido crecimiento de la demanda en la última dé-cada que ha supuesto un incremento del cuarenta y cuatropor ciento en diez años. Tendencia equilibrada pues en estepasado año se ha marcado un máximo en número de viaje-ros en veintiséis de los cuarenta y cuatro servicios operados,seis de los cuales superan el millón de pasajeros anuales.

Siendo complejo analizar las razones de esta pauta soste-nida de crecimiento, hay coincidencia en apuntar al recu-rrente encarecimiento del combustible para automoción y ala buena recepción entre los potenciales usuarios de lasatractivas prestaciones de los servicios del Corredor No-reste, los más asimilables en el país a la alta velocidad.



FIGURA 3. Inversión federal entransporte 1949-2008.(U. S. DOT)

FIGURA 4. Mapa de servicios de viajeros explotados por Amtrak. (AMTRAK) FIGURA 5. Crecimiento del número de viajeros en Amtrak. (AMTRAK)

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4. UN PROLONGADO DEBATE SOBRE LA IMPLANTACIÓNDE LA ALTA VELOCIDAD

En este contexto histórico no es extraño que el debate sobrela oportunidad de contar con trenes de alta velocidad surja yse prolongue. Es natural que surja en consonancia con lasdimensiones geográficas y con la potencia económica y quese prolonga sin cristalizar como consecuencia de la resisten-cia que oponen poderosos grupos económicos interesados enmantener la estructura del sector de transporte de viajerosactual.

Esta discusión sobre la idoneidad de la alta velocidadpara un país como Estados Unidos se aborda distorsionada-mente en ocasiones con una óptica extranjera. Adolece desuperficialidad plantearlo en esos términos en cuanto que,siendo una nación, sus dimensiones corresponden a las deun continente con la multiplicidad de orografías, climas yasentamientos urbanos de diferente estructura que esto im-plica. Como está ocurriendo en otros continentes- Europa,Asia…- la alta velocidad se plantea y, en su caso, se aplicacorredor por corredor o constituyendo pequeñas redes contendencia a conectarse entre sí.

También en el caso de Estados Unidos debe procederse aanalizar- y así está siendo- línea por línea o por parejas me-tropolitanas origen-destino.

En el marco del debate surgen- como surgieron en Eu-ropa en muchos casos- factores que se oponen al desarrollode esta nueva modalidad de transporte. Algunos formanparte de la idiosincrasia norteamericana, otros del entra-mado económico-industrial.

Entre los primeros destaca un acentuado individualismoque conforma muchos de los hábitos cotidianos de la pobla-ción y que encuentra en el vehículo privado un férreo aliado.El norteamericano común- con inocultable pasión por el con-sumo- cuenta con su coche, además de cómo medio de trans-porte, como instrumento imprescindible para sus activida-des de ocio y consumo. Esta omnipresencia del automóvil enla vida cotidiana ha justificado una incesante inversión eninfraestructuras de carreteras que retroalimenta el atrac-tivo del coche y ha configurado, además, en muchas áreasmodernas territorios a la medida del vehículo privado, quetermina por ser imprescindible.

Otros rasgos sociales comunes con otros países occidenta-les desarrollados pero más acentuados, como son un ciertoigualitarismo que ve en la carretera un sistema abierto a to-dos, o un gran valor de lo privado, desde la propiedad (quedificulta sobremanera los procesos expropiatorios) a la opi-nión (que termina por hacer interminables los procedimien-tos de concertación pública).

Unido a ello, y también con rasgos similares en Europa,juega un papel importante la estructura política del país.Tratándose de una república federal, son los estados quie-nes disponen de las competencias para configurar las infra-estructuras de transporte en su territorio. El papel que leresta al gobierno federal se centra en la gestión de corredo-res que atraviesen varios estados y, fundamentalmente delos fondos presupuestarios asociados a estrategias de al-cance nacional.

Por otro lado, juegan un papel determinante en este de-bate grandes conglomerados económicos con intereses en elsector de la carretera o de la aviación que, de manera orde-nada y sistemática, ejercen una eficaz influencia en elcampo del tratamiento de la opinión pública y en el ámbitode la toma de decisiones.

A la vista de todo esto no habría lugar para el debate sino fuera por la aparición creciente de factores asociados adisfunciones objetivas del sistema actual, fundamental-mente en lo relativo al agudo nivel de congestión en un nú-mero creciente de rutas de carreteras así como en el espacioaéreo. Factores como la incomparable mayor seguridad, su-periores índices de eficiencia energética o mejor compatibili-dad ambiental no son sino una melodía de fondo en el dis-curso principal.

La conjunción de todos estos argumentos en décadas pa-sadas tuvieron un resultado coincidente: el rechazo de lanueva alta velocidad. Actualmente, sin embargo, el equili-brio de estas fuerzas ofrece un panorama polícromo como co-rresponde a una organización federal con grandes heteroge-neidades.

En diferentes estados, y para diferentes corredores, elmomento del debate es diferente y distintas las consecuen-cias y, por tanto, el grado de maduración de los respectivosplanes de alta velocidad.

5. DIVERSAS INICIATIVAS PROMOVIENDO LA ALTAVELOCIDAD EN LOS NOVENTA

A la vista del éxito que la alta velocidad iba cosechando endistintos países europeos- Francia y Alemania- más próxi-mos culturalmente que Japón, pionero de los “trenes-bala”,en los años ochenta comenzaron a cobrar forma, a distintoritmo, numerosas iniciativas para implantar la nueva tecno-logía en numerosos corredores.

Desde la dinámica federal se creó un mecanismo para re-gular la designación de estos corredores como componentesde un sistema nacional. En el proceso, gestionado por el De-partamento de Transportes a través de la AdministraciónFederal Ferroviaria (FRA), con soporte legislativo, han pro-puesto sus líneas candidatas muchos estados a lo largo delas dos últimas décadas.

Desde 1991 se han ido incorporando a esta hipotética redcorredores correspondientes a un solo estado o que recorrenvarios estados vecinos. El proceso sigue abierto habiendoanunciado el Secretario de Transportes Ray LaHood la úl-tima designación- el Corredor Noreste (NEC)- el pasado ca-torce de marzo de 2011.

Más allá del inicio del proceso administrativo de desig-nación de corredores puede ilustrarse la actividad generadaen aquella época a través de tres iniciativas con resultadodispar.



FIGURA 6. Mapa de los corredores de alta velocidad designados.(U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION)

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En el estado de Texas fue cobrando carta de naturalezala posibilidad de enlazar sus cuatro enclaves metropolita-nos- Dallas Fort Worth, Houston, San Antonio y Austin- me-diante una red de alta velocidad. La iniciativa se malogrótras la intervención de numerosos adversarios cuando es-taba próxima a adjudicarse a un consorcio internacional suconstrucción y explotación.

De modo similar, en Florida el proyecto de una línea dealta velocidad enlazando las principales áreas urbanas seadjudicó a un consorcio multinacional de empresas, revocán-dose el contrato antes de que se iniciara.

Con éxito, sin embargo, concluyó la iniciativa promovidapor Amtrak de crear un nuevo servicio a mayor velocidad-entre 200 y 240 km/h en función de los tramos- en el Corre-dor Noreste.

Como se aprecia en el diagrama, la distribución modal enel corredor Boston-Nueva York-Washington presenta uncomportamiento homologable a otros corredores de alta velo-cidad en otros países a pesar de emplear infraestructuraconvencional modernizada. Puede destacarse el continuocrecimiento demostrado desde la introducción de los servi-cios “Acela”, denominación con que Amtrak los comercializa.

6. EL DECIDIDO IMPULSO DURANTE LA LEGISLATURADEL PRESIDENTE OBAMA

Al inicio de su mandato, en abril de 2009, en una declara-ción pública, el Presidente Obama expresó mediante una vi-sión a largo plazo de un moderno sistema ferroviario de via-jeros el anuncio de un programa de impulso e inversión enlíneas de alta velocidad.

La administración transmitía su compromiso para ini-ciar un plan para conectar comunidades y centros económi-cos mediante líneas de alta velocidad que complementen lared de autovías y el sistema aeroportuario a través del país.Al igual que el “Sistema de Autopistas Interestatales” nece-sitó cerca de cincuenta años para completarse, desarrollartodo el potencial de una red integrada de servicios de altavelocidad para viajeros se vislumbra con escala de largoplazo.

Este componente de la política de transportes de este go-bierno se ha plasmado en el programa “Ferrocarril de altavelocidad y largo recorrido para viajeros” que incluye inver-siones de carácter estratégico para una red de corredores fe-rroviarios, focalizados en tres objetivos clave:• Construir nuevos corredores ferroviarios de alta veloci-

dad• Modernizar corredores ferroviarios de viajeros y largo re-

corrido existentes para incrementar fiabilidad, velocidady frecuencias

• Establecer las bases de futuros servicios de alta velocidadmediante tareas de planificación de corredores.Para alcanzar el objetivo formulado por el presidente de

poner trenes de alta velocidad al alcance del ochenta porciento de la población en el plazo de veinticinco años, la FRAestá administrando un presupuesto de diez mil millones dedólares a distribuir entre los estados con este fin. Más decuarenta solicitudes, procedentes de los estados y Amtraktotalizando ayudas por setenta y cinco mil millones se hanpresentado hasta 2011.

En la figura 8 se refleja esquemáticamente los corredoresa que se han destinado de modo principal los fondos presu-puestarios administrados.



FIGURA 7. Corredor Washington-Nueva York. Reparto modal tren-avión.(AMTRAK)

FIGURA 8. Corredores coninversiones federales en curso.(U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION)

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Se trata de

– Los Ángeles – San Francisco: primera línea de alta velo-cidad del país para 350 km/h de velocidad.

– Seattle to Portland: inversiones de mejora de prestacio-nes e incremento de velocidad en la línea existente.

– Chicago to St. Louis: inversiones de mejora en instalacio-nes fijas y trenes para operar la línea a 180 km/h.

– Chicago to Detroit: inversiones de mejora en el corredorpara reducir en treinta minutos el tiempo de viaje me-diante la elevación de la velocidad a 180 km/h.

– Corredor Noreste (Washington DC to Nueva York andBoston): inversiones de mejora en el corredor más po-blado y activo del país para incrementar la velocidad a250 km/h entre Filadelfia y Nueva York.

– Charlotte to Washington DC: inversiones para reducirtiempos de viaje e incrementar frecuencias en uno de loscorredores con mayores indicadores de crecimiento delpaís.

En esta primera etapa de impulso de proyectos para unmoderno ferrocarril de largo recorrido para viajeros, los fon-dos se han destinado a los corredores que combinaban unaactitud política receptiva con sus características objetivas decorredor principal.

7. EVOLUCIÓN RECIENTE DE LOS CORREDORES MÁSAPROPIADOS PARA LA ALTA VELOCIDAD

A lo largo de la extensa geografía norteamericana destacanpor el volumen de su población, su desarrollo económico y suconfiguración territorial un conjunto de corredores con lasmejores aptitudes para ser conectados mediante líneas dealta velocidad. Para todos ellos se han elaborado planes yllevado a cabo iniciativas en los últimos años para implan-tar sistemas de alta velocidad. Su estado de evolución en laactualidad es muy heterogéneo. Se resumen las principalescaracterísticas de algunos de los más activos estos años. Setrata de la red del Midwest, Florida, el Corredor Noreste yla red de California.

7.1. MIDWESTMediante un acuerdo entre los estados de Illinois, Indiana,Iowa, Kansas, Michigan, Minnesota, Missouri, Nebraska,North Dakota, Ohio y Wisconsin se refuerzan iniciativas encurso para optimizar las inversiones destinadas a moderni-zar incrementando sus prestaciones en los servicios ferrovia-rios de viajeros en la región del “Midwest”.

Esta región, centrada en Chicago, acoge una población deunos treinta millones de habitantes cuyos núcleos urbanosdistan entre cien y ochocientos kilómetros. El programa demodernización incluye diversas líneas establecidas en el te-rritorio de algunos de los once estados. Los proyectos consis-ten en mejorar la infraestructura y el equipamiento de lí-neas existentes, propiedad de compañías ferroviariasprivadas, para incrementar la velocidad de circulación hastael rango de los ciento ochenta kilómetros por hora para re-ducir los tiempos de viaje.

Las inversiones en marcha actualmente incluyen las lí-neas Chicago-St. Louis-Kansas City; Chicago-Detroit; Chi-cago-Iowa City-Omaha así como la adquisición de materialrodante moderno para diferentes servicios y la redacción deestudios de planificación. Los fondos federales destinados aestas intervenciones totalizan cerca de dos mil millones dedólares.

7.2. FLORIDALas dimensiones geográficas del estado, la distribución desus núcleos urbanos y su capacidad económica son la expli-cación para una recurrente actividad orientada a contar conservicios de alta velocidad. Desde los años ochenta del siglopasado diferentes iniciativas en este sentido se han puestoen marcha. Pueden destacarse la constitución de la “Comi-sión de Alta Velocidad de Florida” en 1984 y el inicio de lostrabajos de ingeniería y de estudios ambientales del pro-yecto denominado “FOX” en 1998, poco después cancelado.

El proyecto de construir una red constituida por dos lí-neas: Miami-Orlando y Orlando-Tampa se reanima en 2009en el marco del programa federal. El estado solicita fondospara la construcción de la segunda de ellas al disponer deterrenos de titularidad pública para su construcción y no re-querir aprobaciones ambientales adicionales.

La línea- de unos 140 km de longitud- discurría entre elaeropuerto internacional de Orlando y el centro de la ciudadde Tampa con paradas intermedias en el centro de conven-ciones de Orlando, el parque de atracciones de Disney y dosestaciones más de carácter comarcal.

La planificación tenía previsto adjudicar la concesiónpara la construcción y explotación (DBOM & F) de la líneamediante un concurso internacional, para el que habíanmostrado interés ocho grupos multinacionales, en 2011 demodo que la línea entrara en servicio en 2016.



FIGURA 9. Principales proyectos en la región “Midwest”. (U.S. DEPARTMENTOF TRANSPORTATION)

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Con una velocidad máxima de diseño de trescientos kiló-metros por hora y un presupuesto de ejecución de aproxi-madamente tres mil millones de dólares, el proyecto estabalisto para ser sometido a licitación

En noviembre de 2010 tuvieron lugar elecciones a gober-nador del estado, resultando ganador un nuevo represen-tante del partido republicano, de su ala más conservadora.En febrero de 2011 el nuevo gobernador toma la decisión decancelar el proyecto y devolver al gobierno federal los tresmil millones de dólares que le había concedido para construirla línea y que cubrían el cien por cien de su presupuesto.

7.3. CORREDOR NORESTE

Enfilando sucesivas áreas urbanas desde Boston hastaWashington DC- Nueva York, Filadelfia, Baltimore…- pobladaspor más de cincuenta millones de habitantes, el corredor es unared ferroviaria regional con un elevado nivel de integración. Suespina dorsal la constituye la línea adaptada para alta veloci-dad por la que circulan los trenes “Acela” a una velocidad má-xima de doscientos cuarenta kilómetros por hora acompañadospor frecuentes trenes regionales que prestan su servicio aciento ochenta kilómetros por hora de velocidad máxima.



FIGURA 10. La red de Florida en elconjunto de la nación.(U.S. DEPARTMENT OF TRANSPORTATION)

FIGURA 11. Red deFlorida, fase I.

Tampa-Orlando .(U.S. DEPARTMENT OF

TRANSPORTATION)

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Los estados que forman parte del corredor y Amtrak con-juntamente con el gobierno federal se encuentran imple-mentando medidas para mejorar las prestaciones de los ser-vicios en términos de velocidad, fiabilidad y frecuencia. Enuna primera etapa los proyectos se centran en la sustituciónde puentes, la ampliación de estaciones y la mejora y moder-nización de vía y electrificación de tracción para ampliar lostramos en que se puede circular a velocidad máxima. El pre-supuesto, de origen federal, para estas actuaciones ronda losmil cuatrocientos millones de dólares.

Con una visión más a largo plazo, se plantean interven-ciones de otra naturaleza, más ambiciosas y de mayor al-cance. Con el objetivo de reducir los tiempos de viaje signifi-cativamente- Boston-Washington, de 6:30 a 3:30; NuevaYork-Washington, de 2:42 a 1:34; Nueva York-Boston, de3:35 a 1:34- se plantea disponer de una vía doble apta paratrescientos cincuenta kilómetros por hora dedicada exclusi-vamente a servicios de alta velocidad que dispusiera de ca-pacidad suficiente para acoger las circulaciones asociadas aun importante incremento de demanda.

De acuerdo con los estudios de viabilidad realizados, lainversión necesaria para esta nueva visión del corredorrondaría los ciento diez mil millones de dólares. Suconstrucción, que se realizará por etapas, se extenderíahasta el año 2040. En la figura 13 se destaca el tramoNueva York-Filadelfia, que constituiría la primera fase delplan.

7.4. CALIFORNIAEn noviembre de 2008 los ciudadanos de California aproba-ron en referéndum la emisión de bonos por valor de diez milmillones de dólares para construir una red de alta veloci-dad en el estado que conectase, entre otras, las principalesciudades (Los Ángeles, San Francisco, San Diego, San José,Sacramento…). Este respaldo ciudadano, de primera mag-nitud en términos sociales y políticos, es uno de los pilaresen que se apoya el plan de alta velocidad más avanzadohasta la fecha.

El sistema está planteado en dos fases. La primera con-siste en la construcción de la línea Los Ángeles-San Fran-cisco. La segunda está constituida por dos ramales que laprolongarían hacia el sur, hasta San Diego y hacia el no-reste, hasta Sacramento, capital del estado.

La infraestructura, de nueva construcción en su totali-dad está concebida como una línea de vía doble para veloci-dades superiores a trescientos cincuenta kilómetros porhora y tráfico exclusivo de viajeros. Prestaría servicio a



FIGURA 12. Una visión regional del Corredor Noreste. (AMTRAK)

FIGURA 13. Primera fase del plan.Tramo Nueva York-Filadelfia.(AMTRAK)

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una población de más de treinta millones de personas yofrecería tiempos de viaje entre los destinos principales,Los Ángeles y San Francisco, por debajo de dos horas ycuarenta minutos.

En la actualidad se encuentran listos para su licitaciónlos primeros tramos de infraestructura de la línea LosÁngeles-San Francisco a lo largo del “Central Valley” paralo que la “California High Speed Rail Authority”, agenciapública dependiente del estado responsable de gestionar elproyecto, dispone de seis mil millones de dólares que, deacuerdo con la planificación, deben invertirse, y por tantoestar concluidas las obras de construcción, antes de la con-clusión del año 2017.

El resto de los tramos de la primera línea se encuentranen la etapa de conclusión de los estudios de informaciónpública y aprobación ambiental por lo que el primer seg-mento de construcción prevista podría extenderse a me-dida que se dispusiera de recursos presupuestarios adicio-nales.

8. UNA CONSIDERABLE APLICACIÓN DE FONDOS QUENO AGOTA LAS INCERTIDUMBRES

En el subcontinente norteamericano, donde se enclava laactual primera potencia económica mundial, desde hacemuchas décadas se han identificado diferentes corredoresaptos para ser atendidos de una manera eficiente por ser-vicios ferroviarios de alta velocidad para viajeros. Tras me-dio siglo dominado por la carretera y la aviación en la fun-ción de atender la movilidad a larga distancia, la crecientecongestión, el incremento en el precio del petróleo y eléxito de las modernas líneas en otros países de Europa yAsia ha hecho que vuelva a prestarse atención al nuevo fe-

rrocarril como transporte de largo recorrido en EstadosUnidos.

Su implantación está evaluándose, como no puede ser deotro modo en un territorio de estas dimensiones, corredorpor corredor. La evolución en cada uno de ellos es la resul-tante del equilibrio entre idoneidad funcional y tecnológica,la idiosincrasia y los hábitos de transporte, los intereses delos grupos económicos influyentes y las estrategias marca-das en el ámbito político.

Por primera vez en muchas décadas, durante la legisla-tura del Presidente Obama que ahora se encuentra en surecta final, se ha aprobado un plan de apoyo a largo plazo almoderno transporte ferroviario, soportado por un presu-puesto modesto pero significativo de diez mil millones de dó-lares para sufragar sus primeras etapas.

En estos años recientes, en el marco de un agitado de-bate, decenas de estados han solicitado fondos para hacerviables sus respectivos proyectos. El presupuesto se ha dis-tribuido, especialmente entre los principales corredores, condiferente resultado.

En el Corredor Noreste Boston-Nueva York-Washing-ton- donde circulan los trenes “Acela” con carácter de altavelocidad- los fondos se están aplicando para consolidar lainfraestructura e introducir mejoras en capacidad y fiabi-lidad.

En la región del Midwest, en torno a Chicago avanzanintervenciones de diversas líneas existentes para acondi-cionarlas de modo que acepten composiciones a traccióndiesel a velocidad próximas a los doscientos kilómetrospor hora.

En Florida, el nuevo gobernador inmediatamente tras suelección- emulando a los de Illinois y Ohio- procedió a devol-ver al gobierno federal los casi tres mil millones de dólaresque le habían concedido, suficientes para construir unanueva línea de alta velocidad entre Orlando y Tampa, lo quesuponía cancelar nuevamente el proyecto.

En California, sin embargo, el plan de alta velocidad conmayor grado de maduración del país- y con importante res-paldo de sus contribuyentes- se encuentra próximo a contra-tar el inicio de las obras de construcción de la nueva líneaentre Los Ángeles y San Francisco.

Fruto del decidido impulso que ha supuesto la política detransporte de viajeros a largo plazo formulada en la legisla-tura del Presidente Obama para Estados Unidos, el país fe-rroviario por excelencia, una línea para 350 km/h está apunto de iniciarse en California y el trayecto Chicago-St.Louis se prestará a 180 km/h, ochenta años después. La altavelocidad se abre camino, pero las incertidumbres no se ter-minan de disipar.

9. FUENTES

- Association of American Railroads

- Federal Railway Administration (EEUU)

- Vía Libre

- Amtrak

- California High-Speed Rail Authority

- Federal Department of Transportation (EEUU)

- Florida Department of Transportation



FIGURA 14. Red de alta velocidad planificada en California.(CALIFORNIA HIGH-SPEED RAIL AUTHORITY)

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1. INTRODUCCIÓNLa Directiva 2004-49-CE determina que dentro del nuevomarco normativo común en materia de seguridad ferroviariaes necesario establecer en todos los Estados miembros autori-dades nacionales responsables de la seguridad encargadas deregular y supervisar la seguridad ferroviaria y que debenasignárseles las mismas tareas y responsabilidades mínimas.Cada Estado miembro ha de crear una Autoridad NacionalResponsable de la Seguridad. Dicha autoridad podrá serel Ministerio encargado de transportes y será independiente,en su organización, estructura jurídica y capacidad decisoria,de cualquier empresa ferroviaria, administrador de la infraes-tructura, solicitante y entidad adjudicadora.

La autoridad responsable de la seguridad tendrá, entreotras, las funciones de conceder la autorización de la puestaen servicio de los subsistemas estructurales que constituyenel sistema ferroviario transeuropeo de alta velocidad y con-vencional, así como la autorización de la puesta en serviciodel material rodante nuevo y modificado sustancialmente quetodavía no esté cubierto por una ETI y, también, la comproba-ción del cumplimiento de las condiciones y requisitos que hande cumplir los administradores de la infraestructura y lasempresas ferroviarias y que éstas operan de acuerdo con losrequisitos de la legislación comunitaria o nacional.

Para tales cometidos, por el Real Decreto 1434/2010, se es-tablece como «Autoridad nacional responsable de la seguri-dad» la Dirección General de Infraestructuras Ferroviarias uotro órgano o entidad que así se defina en el futuro en la nor-mativa de seguridad ferroviaria.

La reforma del sector ferroviario en España, que diolugar a la separación de las actividades de administra-

Aplicación de los métodos comunesde seguridad (MCS) al análisis del riesgode las amenazas del sistema ferroviario.

Proyecto CES

FERNANDO MONTES PONCE DE LEÓN (*)

APPLICATION OFTHE COMMON SAFETY METHODS (CMS) TO THE RISK ANALYSIS IN THE SPANISHRAILWAYSYSTEM. CES PROJECTABSTRACT This article introduces the identification of those significant hazards and its associated risk that in specificcircumstances, could affect the correct operation of the Railway System, that consequently must be analysed with specialcare along the evaluation process of the different railway system constituents so as in the preliminary phases of thepreparation of the safety cases required to place them into service. These hazards establish the essential safety requirementsthat must be considered within the safety cases of the different equipment and installations to get the authorization to placeinto service a new line or rolling stock.

RESUMEN Este artículo introduce la identificación de aquellas amenazas significativas y su riesgo asociado que, en deter-minadas circunstancias, pueden interferir en el correcto funcionamiento del sistema ferroviario y que, por tanto, deben serexaminadas con especial atención en los procesos de evaluación de los diferentes subsistemas constitutivos del ferrocarrilasí como en las fases previas de obtención del Certificado de Seguridad para la puesta en servicio de los mismos. Estas ame-nazas determinan requisitos esenciales de seguridad a tener en cuenta en los Safety Cases de las diferentes instalacioneso equipos para la concesión de la autorización de circulación de un nuevo vehículo o apertura de una línea o sección de línea.

27

Palabras clave: Seguridad, Dossier de seguridad, Métodos Comunes de Seguridad,Especificaciones Técnicas de Interoperabilidad, Análisis de riesgos.

Keywords: Safety, Safety Case, Common Safety Methods, Technical Specifications ofInteroperability,Hazard Analysis.

(*) Escrito en representación del Grupo de Expertos P.CES.Dr. Ingeniero del ICAI. E-mail: [email protected]


27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 27

ción de la infraestructura y de explotación de los servi-cios, y la progresiva apertura del transporte ferroviarioa la competencia tuvo como consecuencia la modifica-ción de las estructuras y funciones de los diferentesagentes del sector ferroviario, así como la creación deotros nuevos para la debida aplicación de la normativaestablecida y que se fuera estableciendo.

Corresponde al administrador de infraestructuras fe-rroviarias el ejercicio de la potestad de policía en relacióncon la circulación ferroviaria, el uso y la defensa de la infraes-tructura, con la finalidad de garantizar la seguridad en el trá-fico, la conservación de la infraestructura y las instalacionesde cualquier clase, necesarias para su explotación.

Son empresas ferroviarias las entidades titulares de unalicencia de empresa ferroviaria, cuya actividad se desarrolla enlos términos establecidos en la Ley del Sector Ferroviario y ensu Reglamento, consistiendo en prestar servicios de:

• Tracción exclusivamente.• Transporte ferroviario de viajeros.• Transporte ferroviario de mercancías.Por otro lado, el Real Decreto 1434/2010, de 5 de noviem-

bre, Interoperabilidad del Sistema Ferroviario de la Red Fe-rroviaria de Interés General previene para la entrada en ser-vicio de los subsistemas de carácter estructural integrantesdel sistema ferroviario que se implanten o exploten en la RedFerroviaria de Interés General que el Director General deInfraestructuras Ferroviarias o en su caso la Autori-dad Nacional de Seguridad habrá de autorizar dichaentrada en servicio

A tal fin, la Dirección General de Infraestructuras Ferro-viarias o la Autoridad Nacional de Seguridad, adoptará todaslas medidas apropiadas para que los subsistemas ferroviariossólo puedan entrar en servicio si son concebidos, construidos einstalados de modo que se cumplan los requisitos esencialespertinentes cuando se integren en el sistema ferroviario. Enconcreto, se comprobará la compatibilidad y la coherencia téc-nica de estos subsistemas con el sistema en que se integren y laintegración segura de dichos subsistemas de conformidad conla normativa nacional y comunitaria de aplicación, tantopara su integración como para su explotación y manteni-miento.

Para ello, se creó el denominado Certificado de Seguridad,que debe estar debidamente soportado por los estudios de se-guridad (Safety Case) de las empresas suministradoras, delos operadores y de los administradores de la infraestructuraferroviaria de acuerdo con lo previsto en la Reglamentacióncorrespondiente y en sus normas de desarrollo.

En este artículo se describe de manera sucinta uno de lostrabajos realizados por el Laboratorio de InteroperabilidadFerroviaria del CEDEX en el área de la seguridad del sistemaferroviario, tema siempre de gran importancia, que en la ac-tualidad toma una relevancia grande dada la confluencia deal menos tres actores fundamentales en el funcionamiento delsistema: el Administrador de Infraestructura Ferrovia-ria, los Operadores de Trenes, RENFE y demás empresasoperadoras, y la Autoridad Nacional de Seguridad deacuerdo con la regulación indicada en el punto anterior.

El objeto del trabajo ha sido la identificación de aque-llas amenazas significativas y su riesgo asociado que,en determinadas circunstancias, pueden interferir en el co-rrecto funcionamiento del sistema ferroviario y que, portanto, deben ser examinadas con especial atención enlos procesos de evaluación de los diferentes subsiste-mas constitutivos del ferrocarril así como en las fasesprevias de obtención del Certificado de Seguridad

para la puesta en servicio de los mismos. Estas amena-zas determinan requisitos esenciales de seguridad a te-ner en cuenta en los Safety Cases de las diferentes insta-laciones o equipos para la concesión de la autorización decirculación de un nuevo vehículo o apertura de una línea osección de línea.

La metodología seguida para la identificación ini-cial de las amenaza, consistió en un proceso de “brains-torming” entre expertos todos ellos con un conocimientoprofundo en las diversas áreas del ferrocarril.

De esta forma, se estableció en primer lugar un conjuntode amenazas consideradas como generales. Posteriormente enun proceso de análisis de las mismas se estableció cuales deestas deberían ser tratadas como significativas.

Como ayuda a la metodología aplicada, fue necesario ini-ciar el trabajo construyendo un modelo esquemático delfuncionamiento de cada subsistema desde la perspectivade la seguridad en la circulación, el cual ha servido para pro-poner una estructura funcional técnica de los subsistemasque puede ser usada para la obtención de los certificados deseguridad, Safety Cases Report.

Este trabajo ha tenido también como objetivo no desdeña-ble, la transmisión de experiencia sobre el funcionamientoreal de los subsistemas ferroviarios y de sus puntos débiles.

1.2. DESTINATARIOS DEL TRABAJOEl destinatario de este estudio es la Autoridad de Seguri-dad Nacional, a la que ha de servir de ayuda y soporte a lahora de enjuiciar los informes de seguridad previos a la auto-rización de puesta en servicio de una nueva sección de línea oun nuevo vehículo o tren o de una gran reforma tal como estadefinida en las directivas europeas.

Debe servir también de ayuda a las empresas adminis-tradoras de la infraestructura y a las empresas opera-doras de trenes, como base de datos de aspectos relaciona-dos con la seguridad que, de acuerdo con nuestra experiencia,han sido y en muchos casos son conflictivos.

Por último, está destinado a todas aquellas empresasdel sector ferroviario, habida cuenta que su consulta, ala hora de realizar sus diseños, proyectos y ejecuciones, puederesultarlas especialmente útil de cara a la obtención de las co-rrespondientes certificaciones de seguridad u homologaciones.

El trabajo se enmarcó dentro de la encomienda realizadapor el Ministerio de Fomento al CEDEX titulada identifica-ción de los REQUISITOS ESENCIALES DE SEGURIDADA CONSIDERAR EN LOS SAFETY CASE DE EQUIPOS YSUBSISTEMAS, CON ESPECIAL ATENCIÓN A LOS RE-LACIONADOS ENTRE SUBSISTEMAS, PARA LA CON-CESIÓN DE AUTORIZACIÓN DE CIRCULACIÓN OAPERTURA DE UNA NUEVA LÍNEA O SECCIÓN DELÍNEA, SEGÚN LA EN 50126. (CES).

1.3. LOS MÉTODOS COMUNES DE SEGURIDADLa normativa de interoperabilidad, ETIs, de obligado cumpli-miento para los ferrocarriles de la Comunidad Europea, esta-blece una serie de subsistemas funcionales (Explotación yMantenimiento) y estructurales (Control-Mando y Señaliza-ción, Material Rodante, Infraestructura y Energía) que cu-bren los aspectos relativos a la interoperabilidad del ferroca-rril en los países comunitarios, asumiendo que, desde el puntode vista de seguridad, cada actor debe seguir los procesos ne-cesarios para que, funcional y técnicamente, los diferen-tes conjuntos de cada subsistema cumplan con las nor-mas europeas de seguridad en la consecución en losobjetivos de interoperabilidad.

APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS COMUNES DE SEGURIDAD (MCS) AL ANÁLISIS DEL RIESGO DE LAS AMENAZAS DEL SISTEMA FERROVIARIO. PROYECTO CES


27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 28

Para homogeneizar y facilitar esta tarea, la ERA ha esta-blecido unos Métodos Comunes de Seguridad (MCS), que defi-nen la forma de llevar a cabo los procesos de análisis en la de-terminación del riesgo asumible en cada componente,subsistema o sistema, así como en los interfaces entre los mis-mos, aspecto este último siempre conflictivo.

Esta estructuración trata de optimizar el funcionamientodel sistema ferroviario pero requiere actuaciones importantesde coordinación, técnicas y operacionales, entre los diferentesactores, que reduzcan y eliminen riesgos a la hora de poner enservicio nuevas líneas o trenes.

El trabajo trató de recoger aquellos requisitos, iden-tificados por sus amenazas, que desde la experienciade los expertos, se han considerado esenciales para laseguridad del ferrocarril, siguiendo el proceso y reco-mendaciones dadas en la normativa de la ERA sobre Méto-dos Comunes de Seguridad (MCS) para el análisis delriesgo de amenazas.

Así, los principios y metodología con los que se ha llevadoa cabo este trabajo han tenido en cuenta las recomendacionesdadas por la ERA, poniendo especial atención en la norma eu-ropea EN 50126 (Aplicaciones ferroviarias. RAMS), sobre laespecificación y demostración de la fiabilidad, disponibilidad,mantenibilidad y la seguridad, para todos los subsistemasque constituyen el ferrocarril.

Aunque existen modelos diversos para categorizarel riesgo, en la norma citada se establece un procedi-miento de análisis de riesgo, Explicit Quantitative orQualitative RAC, según los conceptos de frecuencia ynivel de gravedad o de consecuencias, para las perso-nas o el medio ambiente. Este procedimiento ha sido elseguido en este trabajo, dado su aspecto genérico.

Es importante que para la correcta identificación de lasamenazas, ésta se lleve a efecto bajo la óptica de un experto ogrupo de expertos que reúnan las siguientes características:

• Conocimiento del subsistema ferroviario.• Experto en las condiciones de seguridad.

• Criterios objetivos.• Independencia.La evaluación del riesgo debe realizarse valorando previa-

mente:• La probabilidad de que ocurra la amenaza.• La gravedad (consecuencias) que probablemente su-

ponga la amenaza.Teniendo en cuenta los criterios expuestos, se ha llevado

acabo una jerarquización de las amenazas, de tal forma que las“amenazas” significativas reseñadas en el estudio deter-minan una serie de requisitos de seguridad para su miti-gación, los cuales deben considerarse a la hora de conceder laautorización de puesta en servicio de una sección nueva de lí-nea, una renovación o un nuevo vehículo o composición de tren.

2. BASE DE DATOS GENERAL DE AMENAZAS, HAZARD LOGLa estructura que da cuerpo a todo el trabajo, es la Base deDatos General de Amenazas, Hazard Log, (Figura 2) ob-tenida de la identificación y análisis de amenazas realizadosobre cada uno de los subsistemas considerados en las ETIs, ydespués de haber pasado el análisis crítico de los informespreliminares.

Es importante indicar que este análisis de amenazasse ha fundamentado en la experiencia aportada por laspersonas participantes en el trabajo y, por tanto, debeconsiderarse complementario de todos los análisis deriesgos que técnicamente se deben elaborar en todoslos subsistemas y constituyentes de los mismos paraobtener la autorización de puesta en servicio de lanueva línea o vehículo.

2.1. LISTADOS DE AMENAZAS Y ANÁLISIS DEL RIESGOPara facilitar la identificación de las amenazas, dentro decada subsistema, se clasificaron en tres grados: muy signifi-cativas, significativas y menos significativas.



FIGURA 1.

DEFINICIÓNequipo/

modificación

IdentificaciónAMENAZAS

“CODE of PRACTICE”

CRITERIOS ACEPTACIÓN RIESGO

REFERENCIASISTEMAS SIMILARES

REQUERIMIENTOS DE SEGURIDAD

DEMOSTRACIÓN CUMPLIMIENTO REQUERIMIENTOS SEGURIDAD

ESTIMACIÓN EXPLÍCITANUEVOS SISTEMAS

Cualitativo frecuencia severidad

Cuantitativo

riesgoestimado

criterio?

Regi

stro

de a

men

azas

27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 29

Todas las amenazas fueron identificadas con un ID, enca-bezado con las siglas del subsistema.

Hay que resaltar que todas las amenazas relaciona-das en el estudio, independientemente de su clasifica-ción, son normalmente contempladas y consideradasen los distintos ámbitos del Sistema Ferroviario, es-tando suficientemente mitigadas para que, en defini-

tiva, no constituyan un riesgo en la circulación ferro-viaria.

Especial atención se ha dado a las amenazas muy signifi-cativas y significativas, sobre las que se ha profundizadoen todo el trabajo. Así, se ha realizado un análisis de riesgosobre las mismas (Figura 3) en cada subsistema, de acuerdocon las indicaciones dadas en los Métodos Comunes de Segu-



FIGURA 2. Formato de la Base de Datos General o Hazard Log.

FIGURA 3.

No esta especificado el nivel deseguridad que deba asignarse a unequipo de estas características quesirva de ayuda al operador. El SILasignado a estos equipos debecontemplar los procedimientos paragarantizar el SIL correspondiente aestas operaciones.

No se han identificado los niveles deriesgo de las operaciones especialesy por consiguiente no se haestablecido una coherencia en el nivelde seguridad del proceso en el CTC yde los procedimientos informáticos aseguir en estos casos.

Sistemas de transmisiónde las señales yregistros en el puestocentral. Procedimientosy consignas deactuación.

Puesto de Mando.Sistema de inscripción yregistro informático delas Comunicaciones portelefonema con elPuesto de Mando.

Puesto de Mando.

No existen ni equipos de detecciónni medios de registro con un nivel deseguridad que por si sólo puedagarantizar una seguridad SIL4.

No existe equipamiento informáticode ayuda al operador en el P.M. parala inscripción de los telefonemas quese transmiten entre él y el personal deconducción, circulación,mantenimiento y otros, para lasoperaciones de seguridad.

Definición de los procedimientos dedetección y registro junto con losprocedimientos operacionales a seguirpor los operadores de acuerdo con elriesgo de la incidencia que se quieredetectar.

Desarrollo e implantación de un sistemainformático y procedimiento reguladorde ayuda para la inscripción y registroadecuado de los telefonemas deseguridad.

Definición del SIL adecuado.

Identificar cuáles son estas actuacionesy especificar la forma y procedimientosa seguir.

En el punto 4.2.4. EIRENEFUNCTIONS hace referencia ala ETI OP en la definición de losmensajes.

Ocasional Crítica No deseable

Probable Marginal No deseable

Probable Marginal No deseable

Ocasional Crítica No deseable

No están identificadas cuálesson las situaciones/actuacionesque requieran procedimientosespeciales ni el nivel de riesgo.No existen procedimientos deemergencia/socorro parasituaciones de fallo odegradadas..

No se han identificado cuálesson las situaciones degradadasde alto nivel de riesgo querequieren procedimientosespeciales SIL4.

No completa información y controlde las instalaciones existentes orelacionadas con la zona detelemando.

No disponer de exacta identificaciónde las circulaciones y mensajestransmitidos.

No completa cobertura porradiotelefonía de la zonatelemandada.

No disponer de procedimientos deactuación adecuados y registros delas alarmas de los sistemas dedetección (caldeos, impacto en vía,desprendimiento, etc.) que existan enel ámbito del telemando.

4.2.104.3.18Anexo A

4.2.154.3.14

4.2.154.3.14

4.2.14.2.2

No disponer de equipamientoinformatizado para el registro de lostelefonemas y comunicacionesreglamentarias.

No haberse realizado el estudio deseguridad necesario para elequipamiento de registro decomunicaciones reglamentarias.

No existencia de una relacióncompleta de las situacionesdegradadas de alto nivel de riesgoque requieren procedimientosespeciales SIL4.

CMS1.01

EXP.INF

EXP.INF

o

ox

o xx

o x xx

o xx

ox

o xx

EXP.INF

EXP.INF

EXP.

EXP.

EXP.

CMS1.02

CMS1.03

CMS1.04

CMS1.05

CMS1.06

CMS1.07

CTC Puesto operadorde tráfico Mando y control

Señalización SC

SC

SC

SC

SC

Protocolos deComunicacionesRadio Tren

Radiotelefonía(Tren-Tierra yGSMR)

Producción yregistro de alarmasde sistemas dedetección

Registro de lascomunicacionesreglamentarias(telefonemas yautorizaciones)

Actuaciones ensituacionesdegradadas

EQUIPOSNivel 1°

EQUIPOSNivel 2°

EQUIPOSNivel 3°

SafetyCase AMENAZAS AMENAZAS

REMARCADASHazard

ID HAZARD LOOG

ETIC

MS

Refer

encia

s

ETI

Relac

ionad

as

EXP MR INF Comentarios Equipo Causas Propuestas y recomendaciones

Prob

abilid

ad

Seve

ridad

Riesg

o ini

cial

Riesg

o mi

tigad

o

CMS ENE

SUBSISTEMA: CONTROL MANDO Y SEÑALIZACIÓN v 4.0CMS. BASE DE DATOS GENERAL DE AMENAZAS (HAZARD LOG)

NIVEL PUESTO DE MANDO

EQUIPOSNivel 1°

EQUIPOSNivel 2°

EQUIPOSNivel 3°

HazardID HAZARD LOOG Equipo Causas Propuestas y recomendaciones

Verificar que se han realizado loscorrespondientes análisis de seguridad alinicio de la fase de diseño de lasabrazaderas de seguridad y que en eldiseño de las fijaciones de los equiposbajo bastidor se cumple la norma EN12663.Comprobar, antes de conceder laautorización de circulación, que en el plande mantenimiento hay establecidascomprobaciones periódicas (las quedetermine el fabricante) y al realizarinspecciones confirmar que se realizan lascomprobaciones establecidas en el plande mantenimiento.

Verificar que existe un análisis deseguridad contra incendios al inicio deldiseño y que antes de la autorización decirculación existe un plan de seguridadcontra incendios diseñado por elfabricante.

Verificar que se han seguido losprocedimientos indicados en la Norma EN50126 para el diseño y construcción de lacaja de los vehículos así como que se hanseguido todos los requisitos que lecorrespondan de las normas EN 12663 y15227 relativos a diseño, fabricación ypruebas.

La caja del vehículo presenta puntosdébiles proclives a colapsar.

No estar dimensionadas correctamentelas fijaciones de equipos bajo elbastidor y no contar con sistemas desujeción adicionales para evitar eldesprendimiento a la vía en caso derotura de sujeciones.No se han indicado en el manual demantenimiento las medidas de control ysupervisión durante su vida útil, asícomo las comprobaciones a realizarposteriormente a incidentes en quehayan estado implicadas las partesbajas del vehículo.

El constructor del vehículo o del trenno ha establecido, dentro del estudiode seguridad, un plan de seguridadcontra incendios coherente con lascaracterísticas del tren y los materialesno se corresponden con esasexigencias.

Seguridad delas personas

Caja de losvehículos

Estructura no construida ni revisada deacuerdo a las exigencias normativas,con riesgo de deformación y colapsofrente a un choque. 01. DISEÑO VEHÍCULO

Caja

01. DISEÑO VEHÍCULO

Caja

04. PROTECCIÓNCONTRA FUEGO

Posible invasion del gálibo de partesbajas o caída a la vía de equipos conriesgo de descarrilamiento del tren.

Riesgo de incendio por no habercomprobado las características detodos los materiales ni las medidas deprevención y mitigación quecorrespondan según el tipo devehículo.

Remota Crítica No deseable



Fijaciones yabrazaderas deseguridad

Seguridadcontraincendios

Plan deseguridad

MR1.01

MR1.02

MR1.04

Prob

abilid

ad

Seve

ridad

Riesg

o ini

cial

Riesg

o mi

tigad

o

SUBSISTEMA: MATERIAL RODANTE V 4.0MR. ANÁLISIS DE RIESGO DE AMENAZAS SIGNIFICANTES

NIVEL EXIGENCIAS DE SEGURIDAD

27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 30

ridad (MCS), método explícito, y siguiendo los criterios de laEN 50126.

De todas las amenazas consideradas como muy significa-tivas y significativas, se han elaborado unos Informes delas mismas, en los cuales, además de realizar una breve expo-sición de la amenaza y porqué se ha considerado, se incluyenlas causas, que a juicio del experto, determinan la amenazay las recomendaciones a seguir para reducir o mitigar suriesgo, es decir, los requisitos esenciales que a la hora derealizar el proyecto se deben tener en cuenta para mi-tigar/ reducir el riesgo de la amenaza.

2.2. RELACIONES CRUZADASDada la importancia que la posible incidencia que una deter-minada amenaza tiene en otros subsistemas, dependenciacruzada, se han establecido en forma matricial para cada sub-sistema, las relaciones cruzadas de cada amenaza signi-ficativa o muy significativa con todas las demás amenazasidentificadas en el resto de subsistemas (Figura 4).

Esta relación entre amenazas constituye uno de los estu-dios importantes a destacar ya que según se indica en la Re-comendación de la Comisión EUROPEA del 29 demarzo de 2011 para la Puesta en Servicio de los Subsis-temas Estructurales, la compatibilidad técnica y, por consi-guiente, los aspectos de seguridad de los interfaces entre lossubsistemas, constituye uno de los puntos críticos a la hora dela integración de los diferentes subsistemas entre si y con eltren y constituyen situaciones de riesgo que pueden escapar aun tratamiento conjunto.

El mayor impacto transversal de cada amenaza en los dife-rentes subsistemas, es indicativo de la probabilidad de queocurra la misma o de que esté recomendada con mayor inten-sidad su mitigación y, por consiguiente, permite una selecciónde las amenazas que determinan características esenciales deseguridad.

2.3. PROPUESTAS DE ESTRUCTURA DE LOS SAFETY CASESe consideró conveniente proponer y establecer una estruc-tura técnica de los constituyentes, subconjuntos o equipos,para cada subsistema que inicialmente ayudara a su análi-sis. Esta estructura se considera esencial para la integra-ción de cada subsistema y permite, en el proceso de integra-ción de cada equipo o subsistema, una evaluación delnivel del riesgo mitigado de acuerdo con los MétodosComunes de Seguridad (MCS), lo cual ha de realizarsenecesariamente en cualquier proyecto relacionado con laseguridad (Safety Case) para obtener el correspondienteinforme de seguridad (Safety Case Report) de los com-ponentes, subconjuntos y del propio subsistema, como pasoprevio a la obtención del certificado de seguridad delsubsistema o vehículo para la autorización de la puestaen servicio.

Como complemento a este punto, se elaboró para cada sub-sistema, una estructura posible de los Informes de Se-guridad, Safety Case Report, de los subsistemas asícomo la Identificación de Amenazas muy significativasa considerar en los SC y Recomendaciones de Actua-ción” para evitar dichas amenazas, como se pueden ver enel ejemplo de la Figura 5.

2.4. PROCESO SEGUIDO EN EL ANÁLISIS DE RIESGOSA continuación, se explica el proceso seguido para el análisisde riesgo de cada una de las amenazas identificadas como sig-nificativas.

De los análisis iniciales de los procedimientos, documentosnormativos, equipos, vehículos e instalaciones más caracterís-ticos, basándose en la experiencia constatada y desde el puntode vista de la seguridad general de cada subsistema, se rea-lizó una primera identificación de amenazas de cadasubsistema , que, a juicio de los expertos se consideraroncomo importantes y recogidas en una Base de Datos Gene-ral (Hazard Log) de cada subsistema. En la Figura 6 seha dibujado un esquema del proceso seguido.

De esta relación de amenazas y después de un análi-sis, se ha obtenido el subconjunto de las “amenazas re-marcadas” recogidas en el Hazard Log y que son aque-llas que se consideran, inicialmente, de mayor riesgo.Éstas, en el curso del estudio, han sido objeto de mayorprofundización en su exposición, análisis y propuestade soluciones.

Posteriormente, se seleccionaron las que se han conside-rado de mayor incidencia potencial en la seguridad, se iden-tificaron con un número ID y se denominaron amena-zas significativas, procediéndose a la evaluación deriesgos de cada una de ellas en cada subsistema y de suinterrelación con los restantes subsistemas (amenazascruzadas).

Esta fase del trabajo se ha hecho, como ya se ha indicado,basándose en la experiencia y en el conocimiento delas situaciones que han producido riesgos reales o po-tenciales en la explotación ferroviaria, en los procesosde puesta en servicio de nuevas instalaciones y mate-rial ferroviario y en las operaciones de mantenimiento.

Hay que señalar, que las amenazas que se indican en esteestudio, no provienen de un estudio analítico de cada subsis-tema, tarea ésta fuera del alcance de un trabajo de estas ca-racterísticas y que tendría que sustentarse en los análisis deseguridad de la totalidad de las normas, técnicas y reglamen-tarias, existentes y en el conocimiento técnico de los especia-listas en cada equipo.

El análisis de riesgo realizado se hizo siguiendo las indica-ciones dadas en los Métodos Comunes de Seguridad(MCS), según el método explícito de evaluación y si-guiendo los criterios de la EN 50126 dado el caráctergenérico de cada amenaza.



FIGURA 4.

EXP 1.01

EXP 1.30

EXP 2.11

EXP 3.07

EXP 3.15

EXP 3.17

EXP 3.20

CMS1.02

CMS1.03

CMS1.04

CMS1.09

CMS1.10

CMS1.12

CMS2.02

CMS2.03

CMS2.06

CMS2.34

CMS2.36

CMS2.38

CMS2.44

CMS3.18

CMS1.32

CMS2.15

CMS2.16

CMS2.17

CMS1.07

CMS2.47

CMS2.53

CMS2.54

CMS2.56

CMS2.59

CMS2.06

CMS2.08

CMS3.01

CMS3.02

27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 31



FIGURA 5.

FIGURA 6.

IDENTIFICACIÓN AMENAZASBASADA EN LA EXPERIENCIA

AMENAZAS(identificación)

AMENAZAS CRUZADASENTRE SUBSISTEMAS

BASE DE DATOS GENERAL:Estructura de los subsistemas

HAZARD LOG

AMENAZASSIGNIFICATIVAS

EVOLUCIÓN DELRIESGO CAUSAS RECOMENDACIONES

INFORMES DE LAS AMENAZAS(FICHAS)

ETIsSubsistemas Funcionales

• EXP. Explotación• Mantenimiento

Subsistemas Estructurales• CMS. Control, mando y

señalización• INF. Infraestructura• ENE. Energía• MR. Material Rodante

ESQUEMA DEL ESTUDIO

EQUIPOSNivel 1

EQUIPOSNivel 2

EQUIPOSNivel 3

Safetycase CLASIFICACIÓN ETH

01. DISEÑO VEHÍCULOApartados de alarma01. DISEÑO VEHÍCULOApartados de alarma

Aparatos de alarma

Iluminación de emergencia

Seguridad de las personas

Compatibilidad con la vía ylas estructuras

Exigencias equipo detraccción y para el choque

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

SC

Salidas de emergencia (nolocomotoras)

Aptitud para circular porcurvas de radio reducido

Protección quitapiedras delos ejes de cabeza (nocoches ni vagones)

Carga por eje

Enganches extremos

Dispositivos de choque ytracción internos al tren (nolocomotoras)

Procedimiento de operación

Acoplamiento y freno

Levante

Equipamiento de emergencia

Situaciones de emergencia

Gálibo

Longitud máxima del tren(sólo autopropulsados)

Seguridad de marcha

Seguridad de marcha

Solicitaciones

Choque y tracción

Socorro del tren

Caja de los vehículos

Fijaciones y abrazaderas deseguridad

01. DISEÑO VEHÍCULOEmergencia. Salidas


Gálibo


Caja

DISEÑO VEHÍCULO

SUBSISTEMA: MATERIAL RODANTE v 4.0Propuesta organización Safety Case

DISEÑO DE VEHÍCULO

27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 32

Según se explica en las recomendaciones para la aplica-ción de los MCS, el concepto de riesgo consiste en la combina-ción de dos elementos:

• La probabilidad de ocurrencia de un suceso o una com-binación de sucesos que conduzcan a un peligro, o lafrecuencia de tal ocurrencia.

• La consecuencia o severidad del peligro.Estos conceptos se evaluaron para cada amenaza, según

las indicaciones de la norma 50126 y se muestran en la tablade la Figura 7.

Según norma EN 50126, la evaluación del riesgo se defineen los siguientes rangos:

• Intolerable: Debe eliminarse.• No deseable: Solo debe aceptarse cuando la reducción

del riesgo sea impracticable, y con el acuerdo de la au-toridad ferroviaria.

• Tolerable: Aceptable con control adecuado y acuerdode la autoridad ferroviaria.

• Insignificante: Tolerable sin acuerdo alguno.

Así, en las columnas de la Base de Datos General del estu-dio, (Figura 2), denominadas “Probabilidad” y “Severidad” sehan ponderado cualitativamente estos conceptos para todaslas amenazas significativas recogidas en las columnas “Ha-zard log”, identificadas en color rojo y rojo/blanco, y en base alos criterios ponderados de los expertos.

A partir de esta ponderación se obtiene, el contenido de lacolumna “Riesgo inicial”, es decir el riesgo que esa amenazasin ningún tipo de mitigación podría tener para el ferrocarril.

La existencia significativa de las situaciones de “riesgo nodeseable” es atribuible al propio sistema de selección de lasamenazas remarcadas (Hazard Log) como las de mayorriesgo potencial previo a cualquier tipo de mitigación.

Dadas las características de la explotación del ferrocarril,las actuaciones llevadas a efecto en las instalaciones y la su-pervisión continua de los sistemas en funcionamiento, elacuerdo de la autoridad ferroviaria exigido por la norma CE-NELEC para los riesgos “no deseables” y “tolerables” hay queconsiderarlo, en la mayoría de los casos, tácitamente adop-tado. No obstante, el proceso de mejora y corrección de puntosdébiles debe ser continuo y con este fin se realiza este estudio.



FIGURA 7.

Niveles de Probabilidad CENELEC 50126

0 Increíble1 Improbable2 Remota3 Ocasional4 Probable5 Frecuente

Niveles de Severidad CENELEC 50126

1 Insignificante2 Marginal (mínimo)3 Crítica4 Catastrófica

Niveles de Riesgo CENELEC (= Probabilidad x Severidad)-Tabla 6 EN 50126

SeveridadProbabilidad

1 2 3 4

0 INSIGNIFICANTE NSIGNIFICANTE INSIGNIFICANTE INSIGNIFICANTE

1 INSIGNIFICANTE INSIGNIFICANTE TOLERABLE TOLERABLE

2 INSIGNIFICANTE TOLERABLE NO DESEABLE NO DESEABLE

3 TOLERABLE NO DESEABLE NO DESEABLE INTOLERABLE

4 TOLERABLE NO DESEABLE INTOLERABLE INTOLERABLE

5 NO DESEABLE INTOLERABLE INTOLERABLE INTOLERABLE

Niveles de Riesgo Control / Reducción del riesgo

0 INSIGNIFICANTE Aceptable sin acuerdo alguno.

1 TOLERABLE Aceptable con control adecuado y acuerdo de la Autoridad

Ferroviaria.

2 NO DESEABLE Sólo debe aceptarse cuando la reducción del riesgo sea

impracticable, y con el acuerdo de la Autoridad Ferroviaria.

3 INTOLERABLE Debe eliminarse.

27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 33

3. PROPUESTAS Y RECOMENDACIONES En la columna “Causas” de la Figura 3 se describe breve-mente, para las amenazas remarcas, el origen de la situaciónde riesgo.

En la columna “Propuestas y recomendaciones”, se incluyenlas medidas que podrían adoptarse para aminorar el riesgo po-tencial a tener en cuenta a la hora de conceder los certificadosde seguridad tanto del material como de las instalaciones.

Examinando las recomendaciones efectuadas se observóuna cierta dispersión, tanto en la dificultad de aplicacióncomo en el momento en que pueden llevarse a cabo, pero encualquier caso pareció que era importante indicarlas.

Cuando se trata de nuevas instalaciones, nuevo material onuevos procesos de gestión, explotación o mantenimiento laspropuestas y recomendaciones podrían tenerse en cuenta, enlas etapas iniciales, a nivel de proyecto, procedimiento opera-cional o programa y, por tanto, su aplicación sería inmediata.

En el caso de sistemas en funcionamiento habría que esta-blecer, con criterio realista, su factibilidad en relación con losplazos de ejecución.

En algunos casos, como la modificación de normas regla-mentarias y técnicas o de ciertas instalaciones y equipos dematerial rodante, la propuesta podría suponer, solamente, laaceptación de una tendencia a tener en cuenta para futurasmodificaciones.

4. INFORMES DEL ANÁLISIS DE CADA AMENAZAPara cada una de las amenazas recogidas en el Hazard Logcomo muy significativas o significativas, remarcadas en colorrojo, se ha elaborado un informe desarrollando los contenidosdel cuadro general en lo referente a las causas, propuestas yrecomendaciones.

Aparte de la más amplia descripción de estos conceptos, elinforme tiene un apartado de exposición en el que se descri-ben los antecedentes de la amenaza, sus características técni-cas y reglamentarias y su relación con otros aspectos de la ex-plotación.

Los informes tienen por objeto facilitar el seguimiento delestudio, dado el carácter marcadamente esquemático del for-mato del mismo, introduciendo, a modo de memoria, aspectosmás descriptivos que permiten conocer mejor la génesis y lascircunstancias de entorno del problema.

5. FORMACIÓN Y MANTENIMIENTOTanto el análisis de los sistemas realizado, como los resulta-dos recogidos en la base de datos, Hazard Log, de este estudiohan llevado a la identificación de amenazas que tienen carac-terísticas técnicas: carencias, insuficiencias o fallos que pue-den detectarse en los procesos de diseño, construcción o fabri-cación, instalación, pruebas, implantación, regulación overificación posterior.

Por ello, los enunciados se refieren en muchos casos a:• Inexistencia, desactualización o inadecuación de nor-

mas.• Inexistencia o deficiencias de especificaciones técnicas o

procedimientos.• No realización o insuficiencia de pruebas de recepción

de instalaciones o material rodante.• Falta de revisiones o verificaciones.• Datos incorrectos o no acordes. Falta de verificación.• Falta de estudios previos.• Etc.

Todas ellas son cuestiones que pertenecen al ámbito de ac-tividad de quienes idean, proyectan, instalan, construyen oregulan la aplicación de los diversos elementos de los siste-mas y de la relación entre ellos. Son, por tanto, responsabili-dad de las diversas instituciones de la autoridad ferroviaria,de las empresas dedicadas a la administración de las infraes-tructuras ferroviarias, a su explotación o a la fabricación desus elementos.

En un nivel de seguridad ideal, y por tanto inalcanzable,unas instalaciones perfectamente diseñadas, utilizadas porpersonas que no cometen errores, darían lugar a la inexisten-cia de accidentes.

Sin embargo, en el estudio que se ha realizado de las ame-nazas y sus causas, han aparecido como unas causas muy im-portantes, comunes a muchas amenazas en todos los subsiste-mas y principalmente en el subsistema de Materia Rodante yen el subsistema de Infraestructura; la formación de laspersonas y el correcto mantenimiento de las instala-ciones y equipos, aspectos éstos que teóricamente se reco-gen en el subsistema funcional de mantenimiento.

El salto desde el nivel de seguridad ideal al real vendrádado por múltiples causas que pueden englobarse en dosgrandes grupos:

• Fallo de las instalaciones, equipos o material rodanteque tienen que ver con su estado (envejecimiento,factores ambientales externos..) que es lo que seviene denominando como fallo técnico de manteni-miento.

• Incorrecta aplicación de las normas y procedi-mientospor parte de las personas responsables delas operaciones de circulación (error, desconocimiento,estado físico, negligencia...) que viene denominándosecomo fallo humano.

Se hacen las consideraciones anteriores para poner de ma-nifiesto la importancia decisiva que tienen para la seguridadferroviaria tanto el mantenimiento y revisión de las ins-talaciones, como la formación y reciclaje del personalejecutor, constituyendo unos de los requisitos más importan-tes para la seguridad.

Ambos aspectos tienen más que ver con las condiciones dela explotación diaria que con la puesta en servicio de nuevaslíneas o material rodante, que se citaban anteriormente comoobjetivos de este estudio. Por eso, la referencia explícita a es-tos dos requisitos aparece ocasionalmente y más en forma derecomendaciones, como la necesidad de manuales de mante-nimiento o de un mantenimiento correcto y muy especial-mente o formación adecuada de las personas que mantienen yoperan las infraestructuras, instalaciones y el material ro-dante.

6. CONCLUSIONESEl trabajo, realizado por un grupo de expertos en las diferen-tes áreas del ferrocarril, analizó las amenazas siguiendo lasrecomendaciones de los Métodos Comunes de Seguridad(MCS) de los cuatro subsistemas estructurales: Infraestruc-tura, Material Rodante, Control, Mando y Señalización yEnergía, junto con el subsistema funcional de Explotación,definidos en la ETIs, estableciéndose una Base de Datos deAmenazas (Hazard Log) para cada uno de los subsistema.

Estas Bases de Datos pueden constituir una herramientaimportante de ayuda en el seguimiento de la seguridad delsistema ferroviario. Su diseño está soportado por procedi-mientos informáticos desarrollados específicamente, que faci-litan su uso y mantenimiento vivo a lo largo de la vida del fe-



27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 34

rrocarril con la posibilidad de incorporar nuevas amenazasque se consideren importantes.

El número total de amenazas identificadas ha sido de 388.De estas, 145 fueron catalogadas como significativas, sobrelas cuales se realizó un análisis de riesgo identificándose susposibles causas, dándose unas recomendaciones que ayuden,desde el inicio del proyecto y a lo largo de la vida del sistema,a reducir y mantener un nivel de riesgo aceptable. Este con-junto de causas y recomendaciones, constituyen una serie derequisitos de seguridad a tener en cuenta desde el comienzode cualquier proyecto que tenga relación con la seguridad fe-rroviaria.

7. AGRADECIMIENTOSEste trabajo ha sido realizado gracias a la colaboración deD. Javier Moreno de Mesa, D. Gustavo Gonzalez Castro, D.Jorge Nasarre, D. Ignacio Ribera, D. Santiago Gonzalez Ka-endler, D. Juan José Cartagena, D. Carlos Porta y el so-porte continuo del Laboratorio de Interoperabilidad Ferro-viaria del CEDEX a través de su Director D. Jaime Tamaritasí como la ayuda estructural de la Fundación Caminos deHierro.

8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS• Guide for the application of the Technical Specification for

Interoperability (TSIs). ERA 07- 2011.• Guide for the application of the of a common safety

method on risk evaluation and assessment of the RailwaySafety Directive. ERA 01- 2009.

• Technical Specification for Interoperability (‘TSI’) relativeto the Control-Command and Signalling subsystem.

• Technical Specification for Interoperability (‘TSI’) relativeto the Operation subsystem.

• Technical Specification for Interoperability (‘TSI’) relativeto the Rolling Stock subsystem.

• Technical Specification for Interoperability (‘TSI’) relativeto the Infrastructure subsystem.

• Technical Specification for Interoperability (‘TSI’) relativeto the Energy subsystem.

• Recommendations 2011/217/EU “Authorization for the pla-cing in service of structural subsystems and vehicle”.

• Los Sistemas de Control de Tráfico y Señalización en elFerrocarril. Fernando Montes. UP Comillas. 2011.



27.METODOS 2/7/12 12:05 Página 35

C M Y CM MY CY CMY K

1. INTRODUCCIÓNLa conservación de las fuentes de materias primas, la pro-tección del medio ambiente, las nuevas iniciativas legislati-vas y la gestión y reciclaje de los residuos, representan as-pectos diversos de una de las principales inquietudes de lasociedad actual: la conservación del medio ambiente. El im-

pacto ambiental se ha convertido en un aspecto condicio-nante del desarrollo de nuevos productos industriales, asícomo del tratamiento final de sus residuos. Desde este puntode vista, los plásticos son, sin duda alguna, materiales idea-les que conjugan una gran versatilidad productiva, adapta-bles a las exigencias del diseño, con soluciones tecnológica-mente innovadoras y todo ello minimizando el impactoambiental.

Los materiales poliméricos son utilizados en sectoresmuy diferentes, es posible encontrarlos en el sector de laconstrucción, envases, automovilístico, confección, mobilia-rio urbano y en el campo de la señalización, entre otros.

Los plásticos, según su definición, son materiales polimé-ricos que pueden moldearse dándole una forma y tamañodeseado. Algunos plásticos pueden calentarse hasta que flu-yen cuando se someten a presión, pero si se continúa coneste proceso de calentamiento pueden llegar a endurecer.Este tipo de plásticos se denominan termoestables. Otro tipode plásticos, conocidos como termoplásticos, pueden ser re-

Estudio de materiales de polietilenosreciclados y vírgenes como materia

prima para la fabricación de elementosde balizamiento de carreteras

CARLOS GARCÍA SÁNCHEZ-MOLINA (*), FRANCISCA CASTILLO RUBÍ (**),MANUEL BLANCO FERNÁNDEZ (***) y ROSARIO SOLERA MARTÍNEZ (****)

RECYCLED AND PRIMARY POLYETHYLENE MATERIALS AS RAW MATERIAL FOR MANUFACTUREMARKING ROADS ELEMENTSABSTRACT This article is part of a research whose main objective is to use the plastic waste as raw material formanufacturing products designed to marking roads. For this study various virgin and recycled high density polyethylene (HDPE) samples were characterized. These materialswere supplied by different companies. The features that have been identified in all samples were density, Vicat softeningtemperature and melt mass flow rate.

RESUMEN Este artículo forma parte de una línea de investigación cuyo principal objetivo consiste en poder utilizar los resi-duos plásticos como materia prima para la fabricación de elementos de balizamiento de carreteras.En este estudio se han caracterizado una serie de muestras vírgenes y recicladas de polietileno de alta densidad (PEAD)suministradas por distintas empresas y gestoras. Dicha caracterización se ha llevado a cabo a través de la determinaciónde la densidad, de la temperatura de reblandecimiento Vicat y del índice de fluidez en masa.

37

Palabras clave: Balizamiento, Temperatura de reblandecimiento Vicat, Índice de fluidez,Polietileno de alta densidad (PEAD), Plásticos reciclados.

Keywords: Road delineators, Vicat softening temperature, Melt mass flow rate,High density polyethylene (HDPE), Recycled plastics.

(*) Servicio de Materiales Orgánicos. Laboratorio Central de Estructurasy Materiales. CEDEX. Ldo. Ciencias Químicas. Becario.E-mail: [email protected](*) Jefe de Servicio de Materiales Orgánicos. Laboratorio Central deEstructuras y Materiales. CEDEX. Dra. Ciencias Químicas.E-mail: [email protected](*) Jefe de Área de Materiales. Laboratorio Central de Estructuras yMateriales. CEDEX. Dr. Ciencias Químicas. E-mail: [email protected](*) Jefe de Servicio. Laboratorio Central de Estructuras y Materiales.CEDEX. Lda. Ciencias Químicas. E-mail: [email protected]


37.POLIETILENOS 2/7/12 12:11 Página 37

blandecidos sucesivamente por calentamiento y endurecidospor enfriamiento. Son materiales fácilmente reciclables, yaque funden al calentarse, pudiendo ser moldeados repetidasveces sin que sus características originales sufran grandes al-teraciones. Sin embargo, durante los distintos ciclos de repro-cesado van sufriendo modificaciones, por lo que no es aconse-jable reciclarlos más de 5 ó 7 veces. Este último grupo demateriales es en el que se centra este estudio.

Cuando se recupera y recicla un material polimérico perte-neciente a la familia de los termoplásticos, su destino habituales sustituir, en parte o incluso en todo, a otro termoplástico desu misma naturaleza. Esto exige un elevado grado de pureza ypara ello habría que evitar la mezcla entre plásticos de dife-rente naturaleza. Asimismo, se deben utilizar plásticos cuyaspropiedades no se hayan visto muy degradadas o alteradas.

En definitiva, la industria de los materiales plásticos hatenido un desarrollo espectacular, permitiendo su empleo enmúltiples campos de aplicación, como puede ser el correspon-diente a la señalización vial. Concretamente, en el caso delbalizamiento de las carreteras se emplean materiales polimé-ricos como base en la fabricación de casi todos sus productos.

La gran variedad de materiales poliméricos y aditivos queexiste permite poder formular materiales idóneos para cual-quier aplicación. De esta manera es posible obtener un nuevoproducto para la señalización, mejorando la seguridad pasivade las personas, ya que los plásticos pueden soportar impac-tos y recuperar su forma inicial además de absorber energíatras el impacto, reduciendo notablemente los daños causadosa los vehículos y a sus ocupantes en un eventual accidente.

Por todo lo dicho, sería lógico pensar que el balizamientode las carreteras podría ser una de las alternativas parareducir la cantidad de residuos plásticos existentes en el Es-tado Español.

Este trabajo pretende ser una contribución al objetivo indi-cado anteriormente. Por este motivo, se consideró que lo pri-mero que había que realizar era analizar algunas de las ca-racterísticas más significativas de una serie de muestras demateriales poliméricos reciclados o residuos plásticos (mate-ria prima secundaria), con objeto de ver la posible compatibi-lidad con los polímeros vírgenes (materia prima primaria)normalmente utilizados en el sector del equipamiento vial, yde esta forma poder asegurar la calidad de los posibles pro-ductos o elementos fabricados con residuos plásticos bien ensu totalidad o en determinados porcentajes.

Los requisitos que han de cumplir los residuos plásticospara poder ser utilizados en la fabricación de elementos em-pleados en el equipamiento vial han de ser, como mínimo,iguales o semejantes a los de los polímeros vírgenes utilizadosnormalmente en la fabricación de dichos productos.

2. METODOLOGÍA

2.1. MATERIALESLas muestras utilizadas en este trabajo se han extraído demateriales poliméricos vírgenes y reciclados de polietileno dealta densidad (PEAD).

En las Tablas 1 y 2 vienen reflejadas las referencias dadaspor el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales(LCEM) del Centro de Estudios y Experimentación de ObrasPúblicas (CEDEX) para cada una de las muestras, las refe-rencias de las empresas suministradoras, y otros datos de in-terés, tales como color, origen y estado en que han llegado alLaboratorio (granza o polvo). Las trece empresas suministra-doras se pueden dividir en función del tipo de fabricación: fa-bricantes de materia prima virgen, fabricantes de baliza-miento y fabricantes de material reciclado.

2.1.1. Muestras vírgenes (materia prima primaria)En la Tabla 1 se recogen todas las muestras vírgenes objetode este estudio. Casi todas ellas proceden de fabricantes deproductos de balizamiento, exceptuando las muestras –V3 y–V4 que han sido suministradas por una multinacional demateria prima primaria.

2.1.2. Muestras recicladas (materia prima secundaria)Las muestras recicladas, en forma de granza de PEAD, sepresentan en la Tabla 2. La diferencia principal entre recicla-dos del mismo residuo de origen y de la misma gestora es queproceden de distintos lotes de producción, es decir, han sidoelaboradas a partir del mismo tipo de residuo pero en distin-tas partidas de fabricación. La caracterización de muestras dedistintos lotes de producción va a permitir estudiar la trazabi-lidad o continuidad de las características de las muestras re-cicladas en el tiempo.

Todas las muestras provienen del reciclaje mecánico de re-siduos. Este tipo de reciclaje es la alternativa más desarro-llada para recuperar los residuos plásticos.

ESTUDIO DE MATERIALES DE POLIETILENOS RECICLADOS Y VÍRGENES COMO MATERIA PRIMA PARA LA FABRICACIÓN DE ELEMENTOS DE BALIZAMIENTO DE CARRETERAS


MUESTRA* (Referencia LCEM) EMPRESA COLOR ORIGEN

PEAD -V1A

Natural

PolvoPEAD -V2

PEAD -V3B

GranzaPEAD -V4

PEAD -V5 C

PEAD -V6 D

PEAD -V7A Polvo

PEAD -V8

* V se refiere a muestras vírgenes TABLA 1. Muestras vírgenes dematerial polimérico. PEAD.


2.2. CARACTERIZACIÓN DE LAS MUESTRASEn este trabajo se ha llevado a cabo la caracterización de lasmuestras mediante la determinación de las siguientes carac-terísticas:

– Densidad.

– Temperatura de reblandecimiento Vicat.

– Índice de fluidez en masa.

La determinación de la densidad en las muestras poliméri-cas permite deducir el grado de cristalinidad de las mismas.Puesto que se va a trabajar con muestras de polietileno, sepuede hacer una clasificación del tipo de polietileno del que secompone el material en función de la densidad. General-mente, un polietileno de alta densidad (PEAD) es aquel cuyadensidad es mayor de 0,940 g/cm3.

La temperatura de reblandecimiento Vicat es la tempera-tura a la cual un determinado material sufre un reblandeci-miento súbito que, generalmente, se suele relacionar con lapérdida de estabilidad dimensional. Esta temperatura es indi-cativa de la temperatura máxima de utilización del material.La metodología que se ha llevado a cabo para su determinaciónse encuentra descrita en la Norma UNE-EN ISO 306: 2004.Asimismo, se establecen los valores mínimos que deben cum-plir los elementos de balizamiento en diferentes Normas nacio-nales. Por ejemplo, una baliza cilíndrica de PEAD, debe pre-sentar un valor de temperatura Vicat mayor de 65°C, cuandose determina en las condiciones empleadas en este trabajo.

El índice de fluidez es un parámetro que depende de laspropiedades físicas y de la estructura molecular del polímero.Es una medida indirecta de la masa molecular y de la proce-sabilidad del material. Materiales que presenten índices defluidez bajos, serán ideales para procesados empleando la téc-nica de moldeo por extrusión, mientras que los de índices defluidez altos, serán idóneos para procesados mediante moldeopor inyección.

Las características tecnológicas de las muestras se han de-terminado empleando diversas técnicas de laboratorio, si-guiendo metodologías definidas en normas internacionales.

La densidad se ha determinado mediante el método de in-mersión en etanol (T=23°C), en una balanza de alta precisiónsegún la norma UNE-EN ISO 1183-1:2004. La temperaturaVicat se ha realizado con un equipo HDT 3 Vicat de CEASTmediante el método A50 definido en la norma UNE-EN ISO306:2004 (aplicando una carga de 10 N, a una velocidad de ca-lentamiento de 50°C/h), y el índice de fluidez en masa se hadeterminado con un equipo MELT FLOW MATIC de CEASTa 190°C y con una carga de 2,16 kg siguiendo la norma UNE-EN ISO 1133:2004 (Descripción más detallada de la metodo-logía en publicaciones anteriores).

3. RESULTADOSEn este apartado se recogen los resultados obtenidos de la ca-racterización de las muestras.

3.1. MUESTRAS VÍRGENES (MATERIA PRIMA PRIMARIA)Tal como se puede observar en la Tabla 3, la mayoría de lasmuestras presentan valores de densidad por debajo de 0,940g/cm3, valor mínimo característico del polietileno de alta den-sidad. Esto indica que la mayoría de las muestras vírgenescaracterizadas no son realmente de PEAD, sino de polietilenode baja y media densidad.

En las tres últimas muestras, –V6, –V7 y –V8 no se pudodeterminar la temperatura Vicat, ya que hubo problemascon la prensa con la que se preparaban las probetas para es-tos ensayos. Sin embargo, el hecho de que la muestra –V7proceda de la misma empresa que la –V1, y que ademáspresenten valores de densidad similares hace pensar quesus valores de temperatura Vicat también sean parecidos.Ese mismo razonamiento se aplica para las muestras –V2y –V8.



MUESTRA* (Referencia LCEM) LOTE EMPRESA COLOR ORIGEN

PEAD -R1 1

E Verde BotellasPEAD -R2 2

PEAD -R3 3

PEAD -R4 4

PEAD -R5 1

F Negro Botellas y merma petroquímicaPEAD -R6 2

PEAD -R7 3

PEAD -R8 1

G

Marrón

Filmes de invernadero

PEAD -R9 2

PEAD -R10 3

PEAD -R11 1

VerdePEAD -R12 2

PEAD -R13 3

* R se refiere a muestras recicladasTABLA 2. Muestras recicladas

de material polimérico. PEAD.


En cuanto a los índices de fluidez, estas muestras presen-tan valores muy distintos entre sí. Este hecho da una ideade las técnicas que emplean las empresas en el procesado deproductos de balizamiento. Como se ha dicho anteriormente,materiales con índices de fluidez bajos van a ser idóneospara la fabricación de productos por extrusión, mientras quelos de índice de fluidez altos se emplean en moldeo por in-yección.

3.2. MUESTRAS RECICLADAS (MATERIA PRIMA SECUNDARIA)Los resultados obtenidos para las trece muestras de resina re-ciclada de PEAD, se presentan en la Tabla 4.

Las muestras recicladas presentan unos valores dedensidad característicos del polietileno de alta densidad(mayores de 0,940 g/cm3). Los valores presentados en laTabla 4 indican, tal como garantizaron las gestoras de es-tos materiales, una continuidad de la densidad en el

tiempo, a través de los diferentes lotes de producción su-ministrados.

En el análisis de estos resultados es importante tener encuenta el origen de los residuos. Así las muestras –R1, –R2,–R3 y –R4, procedentes de residuos de botellas, presentan va-lores de densidad relativamente altos, mientras que las mues-tras –R8, –R9 y –R10, procedentes del reciclaje de filmes deinvernadero, presentan valores más bajos. Parece lógico pen-sar que la materia prima empleada para filmes de inverna-dero es más flexible que la que se utiliza para botellas, por loque sus reciclados también lo son.

Además, en lo que se refiere a la temperatura Vicat, en lasmuestras suministradas por las mismas gestoras, los valoresobtenidos son del mismo orden, lo que demuestra la continui-dad de las características de estos residuos en el tiempo. Aligual que en las muestras vírgenes, tampoco se ha podido me-dir la temperatura Vicat en algunas muestras recicladas.



MUESTRA EMPRESA DENSIDAD(g/ cm3)

Ta Vicat (°C) (A50)IF(190; 2,16)

(g/10 min)

PEAD -V1A

0,934 119,3 3,75

PEAD -V2 0,894 72,0 6,06

PEAD -V3B

0,933 116,8 4,06

PEAD -V4 0,943 126,5 4,15

PEAD -V5 C 0,941 123,6 0,25

PEAD -V6 D 0,913 – 0,57

PEAD -V7A

0,933 – 3,82

PEAD -V8 0,892 – 5,65

MUESTRA EMPRESA DENSIDAD(g/ cm3)

Ta Vicat (°C) (A50)IF(190; 2,16)

(g/10 min)

PEAD -R1

E

0,946 123,5 0,28

PEAD -R2 0,942 124,2 0,28

PEAD -R3 0,944 – 0,38

PEAD -R4 0,946 – 0,38

PEAD -R5

F

0,956 124,8 0,30

PEAD -R6 0,950 – 0,27

PEAD -R7 0,952 – 0,28

PEAD -R8

G

0,930 87,2 0,36

PEAD -R9 0,937 85,8 0,40

PEAD -R10 0,936 – 0,42

PEAD -R11 0,933 85,4 0,49

PEAD -R12 0,937 87,4 0,60

PEAD -R13 0,940 – 0,54

TABLA 3. Resultados de lasmuestras vírgenes. PEAD.

TABLA 4. Resultados de lasmuestras recicladas. PEAD.


En cuanto a los valores de índice de fluidez tan bajos, sepodría pensar que estos materiales reciclados serían apropia-dos para la fabricación de productos empleando el moldeo porextrusión.

3.3. ANÁLISIS DE RESULTADOSEn este apartado se van a comparar los valores obtenidos detemperatura Vicat, densidad e índice de fluidez a fin de deter-minar si las muestras recicladas pueden utilizarse, parcial ototalmente, en la fabricación de elementos de balizamiento.

La comparación de cada característica se ha realizado re-presentando los valores máximo y mínimo obtenidos para lasmuestras vírgenes junto con los valores de las recicladas (Fi-guras 1, 2 y 3). Es requisito fundamental de este estudio quelas muestras recicladas presenten valores dentro del intervalodefinido por las vírgenes, para que sean consideradas comoaptas para la fabricación de productos de balizamiento.

Las muestras de PEAD reciclado presentan densidadescomparables a las de las vírgenes (Figura 1), siendo algunasincluso más altas.

En cuanto a las muestras recicladas procedentes de resi-duos de botellas (de –R1 a –R7), a pesar de haber sido sumi-nistradas por distintas gestoras, presentan valores de tempe-ratura Vicat comparables (Figura 2). Sin embargo, estosmateriales presentan valores de temperatura Vicat muchomás altos que los reciclados de filmes de invernadero (de –R8a –R13). El hecho de que se emplee materia prima poliméricamás blanda y flexible en filmes de invernadero que en bote-llas parece evidente. A pesar de este hecho, todas las mues-tras recicladas presentan valores dentro del intervalo de valo-res definido por las vírgenes.

Es de suponer que las muestras recicladas en las que no seha podido determinar la temperatura Vicat presenten tam-bién valores comparables a los de las vírgenes, ya que como se



FIGURA 1.Densidad.

Comparación demuestras recicladas

y vírgenes.(23°C;etanol).

FIGURA 2. Tª Vicat.Comparación demuestras recicladasy vírgenes. (A50).

MUESTRAS RECICLADASPEAD – V4 (0,943 g/mL)PEAD – V8 (0,892 g/mL)

1,00

0,95

0,90

0,85

MUESTRAS RECICLADAS

PEAD –

R1

PEAD –

R2

PEAD –

R3

PEAD –

R4

PEAD –

R5

PEAD –

R6

PEAD –

R7

PEAD –

R8

PEAD –

R9

PEAD –

R10

PEAD –

R11

PEAD –

R12

PEAD –

R13

DEN

SID

AD

(g/m

L)

MUESTRAS RECICLADASPEAD – V4 (126,5°C)PEAD – V2 (72,0°C)

140

120

100

80

60

MUESTRAS RECICLADAS

PEAD –

R1

PEAD –

R2

PEAD –

R5

PEAD –

R8

PEAD –

R9

PEAD –

R11

PEAD –

R12

TaVI

CAT

(°C

)


dijo anteriormente, estas muestras proceden del mismo tipode residuo.

Por último, en lo que se refiere al índice de fluidez, en laFigura 3 se comprueba que los valores de las muestras reci-cladas se encuentran en el rango definido, y muy cerca del lí-mite inferior. Las muestras vírgenes, que en su mayoría pro-ceden de fabricantes de productos de balizamiento porinyección, en general presentan valores de índice de fluidezpor encima de 4 g/10 min.

4. CONCLUSIONES• Los valores de la densidad de las muestras recicladas son

comparables a los de las muestras vírgenes. En general,presentan valores altos, acercándose al límite superior delintervalo definido por las vírgenes.

• Los reciclados de residuos de botellas presentan una tem-peratura Vicat semejante a la de la mayoría de los mate-riales vírgenes empleados en la fabricación de elementosde balizamiento. Sin embargo, no sucede lo mismo con losmateriales procedentes del reciclaje de filmes de inverna-dero, cuyos valores no se asemejan tanto a los obtenidos enlas muestras vírgenes.

• Las muestras recicladas caracterizadas en este estudio se-rían idóneas para procesar elementos de balizamiento porextrusión. Esto supone una desventaja, ya que la mayoríade las empresas del sector utilizan la técnica de moldeopor inyección, para lo que se requieren materiales de ma-yor índice de fluidez.

• Del análisis interrelacionado de las tres características, seha podido comprobar que la densidad y la temperatura Vi-cat son características directamente proporcionales entresí, e inversamente proporcionales al índice de fluidez.

• A la vista de los resultados obtenidos, se podría decir que to-dos los materiales reciclados de este trabajo presentan carac-terísticas semejantes a los materiales vírgenes empleados ac-tualmente en la fabricación de elementos de balizamiento.

5. BIBLIOGRAFÍA1. Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras

de Carretera y Puentes (PG3).

2. ROSCHKE PAUL N. y HARRISON BEN F. - Recycledcontent sign blanks, Journal of transportation enginee-ring, Vol. 126. No. 5, 434-439 (2000).

3. PARREÑA, A. - El reciclado de plásticos en España. Ing.Química: 183 (2004).

4. VILLORIA, M. E.; CASTILLO, F.; PICO, M. P.; SOLERA,R. y BLANCO, M. - Residuos Plásticos I. Gestión, Ing. Ci-vil, 146, 55-59 (2007).

5. VILLORIA, M. E.; CASTILLO, F.; PICO, M. P.; SOLERA,R. y BLANCO, M. - Residuos Plásticos II: Evolución delreciclado. Ing. Civil, 147, 79-84 (2007).

6. GARCÍA, C, CASTILLO, F.; BLANCO, M y SOLERA, R. -Caracterización tecnológica de productos poliméricos. Ba-lizamiento de carreteras. Ing. Civil, 162, 37-42 (2011).

7. GARCÍA, C. “Nuevos destinos de residuos plásticos. Bali-zamiento de carreteras”, Trabajo de Iniciación a la Inves-tigación, Universidad Complutense de Madrid. Facultadde Ciencias Químicas (2010).

8. [UNE-EN ISO 1183-1: 2004] “Plásticos. Métodos para de-terminar la densidad de plásticos no celulares”.

9. [UNE-EN ISO 306:2004] “Plásticos. Materiales termoplás-ticos. Determinación de la temperatura de reblandeci-miento Vicat (VST)”.

10. [UNE 135362: 94]: “Señalización vertical. Balizamiento.Hitos de arista de PVC rígido; características, medidas ymétodos de ensayo”.

11. [UNE 135363: 98]: “Señalización vertical. Balizamiento.Balizas cilíndricas permanentes en material polimérico.Características, medidas y métodos de ensayo”.

12. [UNE-EN ISO 1872-1: 1993]: “Plásticos. Materiales de po-lietileno (PE) para moldeo y extrusión. Parte 1: Sistema dedesignación y bases para las especificaciones”.

13. [UNE-EN ISO 293:2003]. “Plásticos. Moldeo por compre-sión de probetas de materiales termoplásticos”.

14. [UNE-EN ISO 1133: 2001]. ”Plásticos. Determinación delíndice de fluidez de materiales termoplásticos en masa(IFM) y en volumen (IFV).

15. [UNE-EN 13437: 2004]” Envases y embalajes y recicladode material. Criterios para los métodos de reciclado. Des-cripción de los procesos de reciclado y diagramas de flujo”.



FIGURA 3. Índice defluidez.Comparación demuestras recicladasy vírgenes.(2,16kg;190°C).

MUESTRAS RECICLADASPEAD – V2 (6,06 g/10min)PEAD – V5 (0,25 g/10min)

8

6

4

2

0

–2

–4

MUESTRAS RECICLADAS

PEAD –

R1

PEAD –

R2

PEAD –

R3

PEAD –

R4

PEAD –

R5

PEAD –

R6

PEAD –

R7

PEAD –

R8

PEAD –

R9

PEAD –

R10

PEAD –

R11

PEAD –

R12

PEAD –

R13

IF (g

/10

min

)


1. INTRODUCCIÓNLas decisiones que pueden conducir a la elección de este mé-todo como un sistema constructivo, están a menudo dictadaspor razones técnicas y no siempre económicas. El objetivoprincipal es reducir ciertos riesgos o superar las limitacionesde otras tecnologías.

La Tabla 1 muestra una comparación del nivel de riesgo ylas limitaciones tecnológicas entre la congelación y otras tec-nologías alternativas, para entender cuales pueden ser las ra-zones que podrán influir en las decisiones del calculista.

La congelación es una tecnología que requiere un alto nivelde experiencia y atención al detalle, en este caso, mucho másque para otras tecnologías. Trabajando generalmente en situa-ciones de riesgo potencialmente alto, un detalle puede decidirel éxito o el fracaso total de una intervención. A menudo en elpasado ha habido situaciones de riesgo con resultado de gravesdaños, a veces causado por el bajo nivel de conocimientos delos especialistas a cargo de la aplicación de la congelación.

2. ASPECTOS TÉCNICOS Y TECNOLÓGICOS

2.1. ASPECTOS TÉCNICOS Y TECNOLÓGICOSExisten básicamente dos métodos principales de congelación.El llamado método cerrado que implica el uso de salmuera(una solución de cloruro de calcio en agua) como refrigerantey el llamado método abierto que en cambio, utiliza nitrógenolíquido.

Ambos métodos se basan en el principio de la circulaciónde un fluido refrigerante por el interior de unos tubos deacero especiales (sondas congeladoras) introducidos en elsuelo pero sin inyectar directamente el suelo. El fluido refri-gerante circulando por los tubos de acero de la sonda trans-mite energía al suelo, refrigerando y congelando el agua delsuelo.

2.2. CONGELACIÓN CON SALMUERASe trata de un sistema de circuito cerrado con doble líquidorefrigerante, amoniaco que circula por el interior del circuitorefrigerador y salmuera, que circula en las sondas de refrige-ración y congelación, colocadas en el suelo, pero sin penetrarla salmuera en el mismo. La Figura 1 muestra un esquema deuna planta de congelación de salmuera.

La congelación del suelo, técnica,tecnología y obras recientes

PIERO ROBERTI (*)

GROUND FREEZING, TECHNIQUE, TECHNOLOGY AND RECENT WORKSABSTRACT This article covers some technological and technical aspects related to the methods that are used for thefreezing of soils on site. It also illustrates some recent significant sites, for which this technology has been successfullyadopted. Freezing is a very particular technology (it can therefore be considered a niche product) so far little known and notmuch widespread in the designers and construction world. This construction method, which uses the same ground as rawmaterial, modifies in situ the mechanical and hydraulic features of a water-saturated soil. Using freezing technology,underwater structures with excellent waterproofing and bearing features can be achieved, even under difficult geologicalconditions and working inside limited spaces.

RESUMEN En este artículo se tratan algunos aspectos tecnológicos y técnicos relativos al método que se viene utilizandopara la congelación del suelo in situ. También se analizan algunas obras recientes y significativas, para las cuales ha sidoadoptada con éxito esta tecnología. La congelación es una tecnología muy particular (por lo tanto, puede considerarse un producto muy localizado), hastaahora poco conocido y poco extendido en la construcción, que permite modificar las características mecánicas e hidráuli-cas de materiales saturados en agua. Este método constructivo, que utiliza el mismo suelo como materia prima, permiterealizar, incluso en condiciones geológicamente difíciles y trabajando en espacios reducidos, estructuras bajo el agua conexcelentes características de impermeabilidad y capacidad portante.

43

Palabras clave: Congelación, Tecnología, Mecánicas, Hidráulicas, Impermeabilidad, Capacidad portante.

Keywords: Freezing, Technology, Mechanical, Hydraulic, Waterproofing, Bearing.

(*) General Manager Rodio Geotechnik AG (Grupo Terratest).Ingeniero Civil. E.Mail: [email protected].


43.CONGELACIONSUELO 2/7/12 12:14 Página 43

La salmuera es una solución de cloruro de calcio en agua al33%, con esta concentración de sales la solución permanece enestado líquido incluso a temperaturas de alrededor de –45°C.

La unidad de refrigeración está instalada en un contene-dor cerrado y está formada por un sistema de compresores,evaporadores e intercambiadores de calor (serpentines).

El amoníaco que está contenido en el sistema en cantidadeslimitadas, se comprime en varias etapas y luego se enfría conagua en un primer intercambiador de calor. Con posterioridad,al evaporarse, su temperatura desciende a 40 grados bajo cero.En un segundo intercambiador de calor este transfiere suenergía criogénica a la salmuera, que se enfría y por medio debombas especiales, se introduce en la red de distribución parallegar finalmente las sondas congeladoras, colocadas a veces agrandes distancias de la planta de refrigeración, refrigerandoy congelando el agua contenida en el suelo. Las sondas estánequipadas con un doble tubo a través del cual la salmuera des-

ciende por la cavidad entre el tubo exterior y el interior, pro-porcionando energía criogénica al suelo circundante.

Además de las sondas congeladoras, se instala en la tierrauna serie de tubos en los cuales se insertan una cadena desensores de temperatura colocados a intervalos regulares de1-2 metros. La medición continúa de la temperatura del suelo,permite evaluar las dimensiones y la homogeneidad de la es-tructura de suelo congelado.

2.3. CONGELACIÓN CON NITRÓGENOSe trata de un sistema abierto con un único liquido refrigerante(nitrógeno líquido). El nitrógeno líquido se produce industrial-mente por destilación fraccionada del aire, mediante varios ci-clos de compresión y expansión. A presiones cercanas a la pre-sión atmosférica (2-3 bar) el nitrógeno líquido que está a unatemperatura de unos –196°C, puede ser transportado a la obra ymantenerse en forma líquida en tanques presurizados especiales

LA CONGELACIÓN DEL SUELO, TÉCNICA, TECNOLOGÍA Y OBRAS RECIENTES


TECNOLOGÍA PILOTES PANTALLAS INYECCIONES DEBAJA PRESIÓN

INYECCIONES AALTA PRESIÓN

(JET GROUTING)CONGELACIÓN

Limite de penetrabilidadde la mezcla (granulometría)

Riesgo de sifonamiento(gradiente hidráulico > 1,0)

perforación bajo laderas

Alturas limitadas H < 3,0 m.

TABLA 1.

riesgo elevado

riesgo probable

FIGURA 1. Esquema de un equipo de congelación con salmuera.

Centralcontrol de

temperatura

Torre derefrigeración

Centralfrigorífica

TermómetroSonda de congelación

EVAPORACIÓN

COMPRESIÓN

Salmuera–33°C

Salmuera–35°C

Amoniaco Agua


con doble pared, perfectamente aislados. La Figura 2 representaesquemáticamente una unidad de congelación con nitrógeno.

Desde el tanque de almacenamiento, el nitrógeno líquidose introduce en un sistema de distribución, que pasa por el in-terior de las sondas congeladoras. Las sondas congeladorasestán equipadas con un doble tubo, por el espacio interior deltubo de cobre el nitrógeno líquido llega a la parte inferior dela sonda donde se evapora de forma turbulenta en el espacioentre el tubo interior y el exterior (este último es general-mente también de cobre). Durante el cambio de estado, el ni-trógeno libera la mayoría de su energía criogénica a través dela pared del tubo exterior, trasladándola al suelo circundante.Una vez vaporizado, el nitrógeno pierde mucho su capacidad

criogénica y se reintroduce en el aire a través de un sistemade tuberías de descarga.

También en este caso, se complementa con un sistemapara medir la temperatura del suelo (sensor de temperatura),el mismo que el utilizado para la congelación con salmuera.

2.4. PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE LOS DOS SISTEMAS

La Tabla 2 enumera las principales diferencias entre los dossistemas de congelación, mostrando en rojo los aspectos quese consideran desfavorables para una tecnología, mientrasque los beneficios se indican en verde. Una vez más estos as-pectos pueden influir en las decisiones del proyectista.


FIGURA 2. Esquema de la unidad de congelación con nitrógeno.

SISTEMA SALMUERA NITRÓGENO

TIEMPO DE CONGELACIÓN ALTO 20-30 DIAS BAJO 5-7 DIAS

COSTE FIJO INSTALACIONES ALTO 100-300 €/m3 BAJO 80-150 €/m3

COSTE ENERGÍA BAJO 10-15 €/m3 ALTO 70-100 €/m3

COSTE MANTENIMENTO BAJO 4-15 €/m3 /jornada ALTO 10-20 €/m3 /jornada

UTILIZACIÓN EN ESPACIOCONFINADOS RIESGO LIMITADO RIESGO ALTO (EN PRESENCIA DE

PÉRDIDAD DE NITRÓGENO)

RIESGO CON AGUA EN MOVIMIENTO RIESGO SI V > 1-2 m/jornada RIESGO SI V > 5-7 m/jornada

RIESGO LEVANTAMIENTO RIESGO ALTO EN ARCILLAS RIESGO LIMITADO

TABLA 2. Principalesdiferencias entre losdos sistemas decongelación.

Centralcontrol de

temperaturaFugas de nitrógeno

gaseoso –70°C

Tanquenitrógeno líquido

Termómetro

Sonda de congelación

–196°C



2.5. ASPECTOS TÉCNICOS A CONSIDERAR EN EL DISEÑODE UNA OBRA DE CONGELACIÓN

En esta sección se muestran algunas correlaciones, basadasen la experiencia, con el objetivo de centrarse en ciertos as-pectos técnicos que pueden influir en el diseño.

En la Figura 3 se muestra una correlación entre la resis-tencia a la compresión simple de las muestras de suelo conge-lado, en función de la temperatura y el tipo de suelo. Como sepuede ver, en suelos cohesivos tales como arcillas y limos, sehan alcanzado, a la misma temperatura, resistencias más ba-jas que los que pueden lograrse en los suelos granulares comola arena. Hay que recordar que uno de los aspectos que losproyectistas deben tener en cuenta en el tamaño de una es-

tructura formada por suelo congelado, es el de la fluencia. Laresistencia a la compresión del suelo congelado bajo unacarga constante durante un largo periodo de tiempo, puedeser parcialmente reducida. Este fenómeno es más evidente enarcilla o suelos orgánicos.

La Figura 4 contiene una correlación entre el tiempo deformación de una pared congelada, expresado en días y la in-teracción con la sonda congeladora. Los gráficos se basan enexperiencias diversas y permiten estimaciones suficiente-mente precisas para un diseño de máximos. Se analizaron dostipos de suelo, arena y arcilla. En arcillas, con la misma dis-tancia entre las sondas, el tiempo de congelación es más lento,esto se debe principalmente al hecho de que las arcillas tie-nen un contenido de humedad por encima de la arena (y el



FIGURA 3. Resistencia a lacomprensión del suelo.

FIGURA 4. El tiempo decongelación.

0 –5 –10 –15 –20 –25 –30 –35

25.0

20.0

15.0

10.0

5.0

0.0

Temperatura (°C)

Resis

tenc

ia a

la c

ompr

esió

n sim

ple

(MPa

)

Arena

Limo

Arcilla

Hielo

0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Distancia entre ejes sonda de congelación

Tiem

po fo

rmac

ión

pare

d co

ngel

ada

(Día

s)

Arcilla

Arcilla

Arena

ArenaSalmuera –33°

Nitrógeno


agua es el elemento que asume gran parte de la energía crio-térmica en el fase de cambio de estado) y que la fase sólidatiene un cierto poder aislante. Este gráfico nos dice cómo po-demos variar la distancia entre las sondas de prueba, a sa-biendas de que un aumento de la distancia entre ejes, portanto un ahorro en la perforación, provoca un aumento deltiempo y por lo tanto de la energía necesaria para conseguirla estructura congelada.

La Figura 5 muestra la influencia que pueden tener lasaguas subterráneas en movimiento en la formación de una es-tructura congelada. En función de la interacción entre lassondas y la técnica de congelación adoptada, la velocidad del

movimiento de las aguas subterráneas puede considerarsecrítica, y por tanto, a partir de la cual el riesgo de que en al-gún lugar de la zona de suelo situada entre dos sondas, estano llegue a congelarse por completo, dejando “ventanas” conpasadas de agua.

En suelos con alta permeabilidad, tales como grava, en pre-sencia de gradientes relativamente bajos, son posibles veloci-dades críticas. Una posible solución a este problema puede serla reducción de separación entre las sondas congeladoras ouna pre-inyección del suelo, para reducir su permeabilidad.

Uno de los aspectos técnicos que se pueden observar son losque se muestran en la gráfica de la Figura 6 en la que se indica



FIGURA 6. Empuje de suelocongelado.

FIGURA 5. Influencia de lasaguas subterráneas en

movimiento.

0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Distancia entre ejes sonda de congelación

Velo

cida

d cr

ítica

(m/d

ía)

Velocidad crítica estrato arena/grava

Velocidad media estrato (metros/día)

Gradiente medio 1% 2%

Arena K = 10–4m/s 0.10 0.20

Grava K = 10–3m/s 1.00 2.00

Salmuera –33°C

Nitrógeno –150°C

10–9 10–8 10–7 10–6 10–5 10–4 10–3

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Coeficiente de permeabilidad K (m/seg)

Empu

je v

ertic

al (M

N/m

2 )

Empuje vertical del suelo congelado

Arcilla Limo Arena


el posible empuje que se puede generar en suelos con permeabi-lidad baja o muy baja, especialmente las arcillas, por el agua in-tersticial durante la congelación. En estos tipos de suelo, el aguaqueda atrapada en la matriz sólida, ya que no hay posibilidadde drenar fuera de la estructura de la formación. En el paso deun estado líquido a hielo hay un aumento de volumen, este au-mento en el volumen crea un empuje y un posible levanta-miento que puede alcanzar un valor final de un 3-4% del espe-sor de la capa de arcilla. El peligro es particularmente altocuando se encuentra una capa de arcilla muy espesa que está lo-calizada en la proximidad inmediata de una construcción concargas sobre el suelo particularmente elevadas. El riesgo se re-duce considerablemente o se pone a cero si la misma capa de ar-cilla se coloca en profundidad.

2.6. ALGUNOS ASPECTOS IMPORTANTES DE LA TECNOLOGÍA

Como se mencionó anteriormente, la congelación requiere unalto nivel de tecnología, aplicando el desarrollo y uso de siste-mas complejos para su correcta aplicación.

En la Figura 7 podemos ver un ejemplo del sistema de dis-tribución de la salmuera bastante complejo, diseñado y cons-truido en Leipzig, que describimos en detalle más adelante.En este circuito de distribución fueron conectadas 1.070 son-das y 3 grandes plantas de congelación/refrigerador de 380Kw, cada uno. El sistema se completa con 114 sondas termo-métricas con 840 termopares.

El flujo de la salmuera fría a –35°C, es de 300m3/hora (83litros por segundo). El sistema de distribución permite la cir-culación de salmuera fría dentro de cada sonda individual ysu retorno a la refrigeración del congelador. Un aspecto muyimportante que debe ser mencionado y que da una idea de lanecesidad de una atención al detalle, es que a lo largo de los8.120 m de sondas se colocaron cerca de 10.000 uniones rosca-

das al congelador. Estas uniones roscadas deben tener un cie-rre absolutamente perfecto con la circulación de salmuera a–35°C, durante casi dos años de mantenimiento de la congela-ción. También una pequeña pérdida de agua salada en elsuelo podría tener consecuencias catastróficas, si imaginamosque la salmuera, se sustituyó en parte por el agua del suelo atemperatura ambiente se mantendría en estado líquido. Partede la estructura que se debería congelar a temperaturas bajocero, estaría en estado sólido, pero solo se encontraría en unestado semi sólido, con los riesgos y consecuencias que se pue-dan imaginar en la excavación bajo el nivel freático.

Muy a menudo, las aplicaciones de congelación, comportanel uso de sondas de suelo y los termómetros congeladores ins-



FIGURA 7. Circuito de distribucción de la salmuera, en al obra del Túnel de Leipzig (Alemania).

FIGURA 8. Sistema preventer instalado con válvulas de escape, deinyección, guillotina y sellados.

Tanque decompensación

de 12 m3

Circuito de distribución

principal de 6´´

Grupos desondas

congeladas

Torre deenfriamiento de

agua 1.070 sondas congeladoras140 grupos de sonda en serie

Circuito principal de salmuera

150 m3/hora

150 m3/hora

–30°C –35°C

77 m

3 /h

77 m

3 /h

77 m

3 /h

Gruposfrigoríficos


talados a través de perforaciones realizadas por debajo del ni-vel freático. Tener que hacer frente al agua bajo presión,obliga a utilizar los sistemas que impiden la liberación incon-trolada de tierra y agua a presión desde la perforación, llama-dos “preventer”. El equipo “preventer” está compuesto por unsistema de inyección y válvulas de escape, con una válvula demariposa que le permite cerrar mecánicamente la perforacióncon una junta de goma. El preventer se monta sobre un tubode acero. El tubo está sellado o atornillado a un taladro perfo-rado con testigo. En la Figura 8 se puede ver un preventerinstalado en un túnel con sus válvulas de escape, de inyec-ción, la guillotina y los sellados de fijación.

2.7. POSIBLES CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA CONGELACIÓNLa Figura 9 representa esquemáticamente algunas posiblesaplicaciones de la tecnología de congelación para la construc-ción de estructuras bajo el agua. En particular:• Pozos.• Galerías de unión entre túneles (las galerías transversa-

les).• Estructuras de sostenimiento provisional en proyectos de

túneles de gran diámetro.• Creación de estaciones de metro con pozos cercanos.• Creación de muros de carga resistentes al agua por debajo

de los edificios existentes.• Formación de estructuras de geometría compleja para la

excavación de cavidades bajo nivel freático.

3. CASOS DE OBRAS EJECUTADASAquí se presentan tres ejemplos de obras de reciente cons-trucción: 1. Leipzig (paredes subterráneas, Alemania).2. Túnel de Hubertus (galerías transversales en los Países

Bajos).

3. Túnel Liefkenshoek (galería transversal en Bélgica), quefue ejecutado adoptando la solución de congelación con sal-muera.

3.1. TÚNEL DE LEIPZIG

La congelación es parte de un proyecto de construcción deltúnel de Leipzig, una obra ferroviaria que atraviesa la ciu-dad y pasa bajo la Estación Central, con un túnel de doblevía.

La Estación central de Leipzig, construida en los añosveinte, destruida durante la Segunda Guerra Mundial y re-construida más tarde, tiene la mayor plataforma de vías cu-bierta de Europa (22 vías). La estación fue renovada y am-pliada, bajo tierra, a finales de los noventa; entre otrastécnicas, se realizaron cimentaciones profundas mediantejet grouting. Por debajo del edificio principal se encuentranlos grandes almacenes y tiendas de lujo ubicadas en los dife-rentes pisos. La galería del túnel que pasa por debajo delcuerpo principal de la estación y es de doble vía, tiene másde 10 metros de alto por 22 de ancho, y tuvo que ser exca-vada y construida bajo tierra y en contacto directo con lalosa de fondo del nuevo centro comercial.

El edificio principal de la estación, cuenta con grandesventanas y amplios arcos, que descargan miles de toneladasde peso, directamente sobre los cimientos del centro comer-cial e interfieren en la excavación del túnel propiamente di-cho. El plan era construir dos pozos, un pozo de salida ubi-cado fuera de la estación base principal y un segundo pozode llegada, situado en el interior de la plataforma de doblevía cubierta. A partir de los pozos, se excavaron dos túnelespiloto, de 145 m de longitud cada uno, con un diámetro inte-rior de 2,40 m utilizando una TBM, tuneladora de pequeñodiámetro. Las perforaciones para la instalación de las tube-rías y los termómetros congeladores se hicieron a partir delos dos túneles, con una pequeña sonda con un mástil portá-til de un poco más de un metro (Figura 10).



FIGURA 9. Posibles campos deaplicación de la congelación.

Pozo Pasajes en cruz Sujeción de galería

Muro portante Estación Formas complejas


En el túnel, no era fácil encontrar un espacio para el usodel preventer. Las sondas congeladoras, a veces de hasta 20metros de largo, tuvieron que ser instaladas con longitudesmáximas de tubo de tan sólo 70 cm. Las mismas varillas deperforación, se llevaron hasta el final de la misma y se utiliza-ron como sondas congeladoras para el paso de la salmuerafría. Las varillas de perforación se fabricaron con acero espe-cial que permitiera una alta flexibilidad incluso a bajas tem-peraturas. Los tubos y las juntas (casi 10.000, como se men-cionó anteriormente) tenían que garantizar una perfecta

estanqueidad al agua de la salmuera fría por más de dos añosde trabajo. Mediante taladros radiales, realizados desde losdos túneles, se lograron dos paredes diafragma de suelo con-gelado de 80 metros de largo cada uno, 28 metros de alto y unespesor medio de 4 metros, con un volumen de suelo conge-lado de alrededor de 16.300 m3, un récord mundial. En la Fi-gura 11 podemos ver la sección longitudinal del proyecto conla estratigrafía, los pozos de salida y entrada del túnel piloto,el propio túnel piloto y una de las dos paredes congeladas bajoel sótano del edificio principal de la estación.



FIGURA 10. Sonda perforandotaladros en el interior de la

galería.

FIGURA 11. Sección longitudinal que muestra el perfil estratigráfico.

Edificio principal estación

Plataforma binaria

Pozocomienzotúnel

Túnel2.40 m

Suelo congelado

h ~ 28 m

L ~ 145 mL ~ 80 m

Pozo finaltúnel

Limocompactomargoso

Grava,arena

Arenamedio fina


La fase de congelación duró alrededor de 1 mes y medio,durante esta fase, por un sistema de registro automatizado,son registradas y almacenadas (de 8 a 10 veces al día), lastemperaturas de cada uno de los 840 sensores de tempera-tura, así como todos los principales parámetros del circuito desalmuera (temperatura a la entrada y salida de diferentesunidades de refrigeración, la capacidad de la salmuera encada serie de sondas, funcionamiento de la planta, el volumende salmuera de la planta, etc.).

Una vez completada la congelación, se han conseguido 2metros de sustrato impermeable, que forma parte de la es-tructura de contención, portante e impermeable, para la ex-cavación de la galería. Las paredes de suelo congelado seanclaron con cuatro filas de anclajes de barra, perforadosdirectamente a través de la pared de hielo. Las Figuras 12y 13 muestran la perforación de la sonda durante la insta-lación de los anclajes la pared excavada y anclada. Las pa-redes de color blanco entre los pilotes son el suelo conge-lado.

Para este proyecto optamos por la congelación con sal-muera por las siguientes razones:• Trabajar en espacios reducidos y cerrados (túnel piloto),

con riesgo de perdida de gas.• Gran tamaño de la estructura congelada (más de 16.000 m3).• Mantenimiento a largo plazo (más de 2 años).

Datos principales de la obra:• 9.350 m de perforación de tubos, 1182 taladros en total.• 1.068 Varillas congeladoras de Ø 89 mm, longitud total:

8.120 m.• 114 termómetros, con longitud total 935 m con 840 puntos

de medición.• Alrededor de 16.400 m3 de suelo congelado.• 3 plantas de salmuera de 380 KW cada una.• La capacidad máxima instalada de refrigeración: 1,14 MW.• Valor final del contrato 9.000.000€.



FIGURA 12. Instalación barras deperforación.

FIGURA 13. Pared anclada ycongelada después de la excavación.


3.2. TÚNEL HUBERTUS EN HOLANDAEl túnel de Hubertus, cerca de La Haya, en Holanda, es partede una nueva circunvalación a lo largo de la carretera N489,entre el centro y la autopista a Ámsterdam.

Para este proyecto hemos optado por la congelación consalmuera sobre todo porque los conductos de distribución dela salmuera se sitúan en el interior del túnel en espacios re-ducidos, lo que resultaba un peligro debido a posibles escapesde gas, en el caso de haber optado por una congelación con ni-trógeno líquido.

Los dos túneles tienen una longitud total de poco más de2 km cada uno. El proyecto consistió en la construcción decinco galerías de conexión entre túneles principales, que fue-

ron excavados utilizando una tuneladora con un diámetro de10 metros (los dos túneles tienen un diámetro interior de9,40 m). Los suelos están formados por estratos de arena finay limpia, el eje del túnel se encuentra a profundidades entre7 y 20 metros debajo del nivel freático (hasta 2 bares de pre-sión de agua).

Las perforaciones para la instalación de las tuberías y lostermómetros congeladores se hicieron después de terminar laexcavación de los túneles principales, empezando por el surdel túnel y avanzando en sentido opuesto al mismo. Con el tú-nel completo disponible se utilizó una sonda perforadora mon-tada sobre una plataforma de elevación de 2,50 metros de an-cho y 5,0 metros de largo.



FIGURA 14. Sonda de perforación entúnel.

FIGURA 15. Esquema sondade perforación en túnel.

H.Maxtaladro~6.00 m


La plataforma elevadora, que es visible en las Figuras 14 y15, permite hacer perforaciones hasta una altura de 6,0 me-tros sobre el suelo y se adaptan a todas las posibles geome-trías que requiere el proyecto. La plataforma, montada sobreorugas, se puede mover de forma independiente a lo largo detodo el túnel y tras la finalización de una perforación, pasar ala siguiente. Todas las perforaciones, se hicieron tras instalarel mecanismo preventer adecuado ya que los puntos de losorificios de cabecera se encuentran por debajo del nivel freá-tico. Para instalar el mecanismo preventer se realizó la pri-mera perforación parcial del revestimiento del túnel con bro-cas de diamante. En el interior de la perforación se instalóentonces un tubo de acero de espera, que luego se sella her-méticamente. El mecanismo preventer, permitió la instala-ción de una tubería de perforación de seguridad perdida sincorrer el riesgo de fuga incontrolada de arena en el túnel. Unavez instalado el tubo (sonda congeladora o termométrica) seprocedió a su sellado interno y luego se realizó una prueba defugas con agua a presión a 10 bar, para garantizar una per-fecta estanqueidad.

Después de la instalación de los tubos exteriores, se mon-tan dentro de ellos, los tubos de la salmuera, los testigos deconexión, el circuito de distribución entre las sondas de lacongelación de salmuera y la unidad de refrigeración; y final-

mente, el sistema de medición de la temperatura del suelo,que consiste en una serie de cadenas de sensores conectados alas unidades de control para la recogida y almacenamientotemporal de datos.

La congelación de una galería transversal requiere unamedia de 4 semanas. La comprobación de la congelación sebasa en las mediciones de temperatura, que resulta de la ve-rificación de la ausencia de agua en la zona de suelo helado.Para ello, en cada paso se coloca, en el volumen congelado, undrenaje de acero provisto de una válvula y un manómetro deprecisión. Un fenómeno que indica el cierre de la estructuracongelada es el hecho de un aumento repentino de la presiónde los poros del suelo que no se congelan en el interior delmismo. Esto se debe a la presión de expansión del hielo que esmás probable que se de hacia el exterior.

Este aumento de la presión nos da una señal indirecta decierre completo de la estructura del suelo congelado de toda lasección transversal.

Para este proyecto, se disponen tres sistemas de refrigera-ción eléctrica (Figura 16), colocados en contenedores indivi-duales y compuesto de dos elementos (uno para el enfria-miento de la condensación de amoníaco y uno para larefrigeración de la salmuera a –38°C). Las plantas tienen unacapacidad de refrigeración de 200 Kw, cada una, con un ta-maño y peso limitado, pudiendo ser fácilmente trasladado deun punto a otro del túnel.

Una vez terminada la fase de congelación, se abre unaventana en el revestimiento del túnel, para instalar una es-tructura de refuerzo.

En la Figura 17 también se puede ver el congelador y lassondas de la estructura de refuerzo del túnel principal.

Datos principales de la obra:

• 5 Galerías transversales.

• 800 m de perforación del túnel y 110 taladros en total.

• 100 sondas congeladoras Ø 89 mm de 720 metros de longi-tud total.

• 10 termómetros de 80 metros de longitud total con 80 pun-tos de medición.

• 1200m3 de suelo congelado.

• 3 plantas de salmuera de 200 KW cada una.

• Valor final del contrato 1,8 millones de euros.



FIGURA 17. Pasaje transversal excavado.

FIGURA 16. Equipo de congelación en la galería.


3.3. TÚNEL DE LIEFKENSHOEK EN BÉLGICAEl túnel ferroviario Liefkenshoek fue diseñado para crear unanueva conexión para el transporte rápido de mercancías ycontenedores entre el este y el oeste del puerto de Amberes enel norte de Bélgica.

Para este proyecto, por las mismas razones que el anterior,hemos optado por la salmuera de congelación.

En la Figura 18 podemos ver la sección longitudinal deuna de las dos galerías, con indicación de las capas principa-les y la posición de las secciones congeladas.

Los dos túneles de ferrocarril, construidos utilizando unaTBM con lodos bentoníticos con un diámetro de 8,10 m de ex-cavación, tienen una longitud total de 6.000 m. Los dos túne-les pasan bajo dos canales navegables y el río Escalda. El pro-



FIGURA 18. Perfil longitudinal del Túnel Liefkenshoek con la ubicación de las secciones y la estratigrafía principal.

FIGURA 19. Secciónlongitudinal de una galería

transversal entre túneles.


yecto contempla la construcción de 13 galerías transversales y10 pozos de emergencia. Las 13 galerías y dos de los pozos deemergencia, se realizaron mediante la técnica de congelaciónde la salmuera.

Los suelos son de arena fina, ligeramente limosa. Las sec-ciones más profundas de los pasos cruzados interceptan unestrato de arcilla (perfil de color azul). La carga hidráulica enlos pasos cruzados es entre 20 y 40 metros.

En Figura 19 se muestra una sección longitudinal de unagalería con algunas perforaciones y la geometría de la estruc-tura congelada. Para este trabajo, a diferencia del caso ante-rior, estaban obligados a estudiar la construcción de una par-ticular estructura de apoyo y movimiento de la sonda deperforación, que permitiera ocupar sólo la mitad del túnel yperforar sin molestar al tráfico rodado en el lado opuesto delmismo.

En la Figura 20 se puede ver la sonda montada en un más-til vertical que permite perforar en las dos vías dejando pasolibre en la segunda mitad del túnel. El equipo de la sondatiene 4,5 metros de largo para poder moverse tanto horizon-talmente como a lo largo del túnel, y verticalmente a lo largode toda la altura de la perforación, con el mástil vertical. Lasonda también puede rotar y moverse transversalmente conel fin de llegar a todas las posiciones de las perforaciones a lolargo del perfil curvo del túnel.

Después de la instalación de los taladros de una seccióntransversal, la estructura de soporte y movimiento de lasonda de perforación fue desmontada y vuelta a montar en elcruce para realizar el paso siguiente.

Una vez más, todos los puntos de perforación situados bajonivel freático, se realizaron con la protección del preventer.Cabe destacar que tanto en este proyecto, así como en el pa-sado, nunca se verificó la pérdida por los circuitos de sal-muera fría.

Para este proyecto hemos utilizado hasta cuatro contene-dores de refrigeración eléctricos, fijos en los dos túneles prin-cipales y dos plantas móviles. Las plantas tenían una capaci-dad de refrigeración de entre 200 y 300 Kw, cada una. Lossistemas móviles pueden ser fácilmente trasladados de unpunto a otro del cruce.

En la Figura 21 se puede ver el circuito de distribuciónmontado en una galería transversal, junto con la estructurade refuerzo del túnel principal.

Datos principales de la obra:• 13 galerías transversales y dos enlaces con pozos de seguridad.• 5.500 m de perforación de la galería, 740 taladros en total.• 640 sondas congeladoras Ø 89 mm de longitud total: 4.800

m.• 60 termómetros. Longitud total 370 m con 380 puntos de

medición.• Volumen total de suelo congelado: 3.650 m3.• 4 plantas de salmuera 200 a 300 Kw, cada una.• Valor final del contrato 5,6 millones euros.

4. CONCLUSIONESLa tecnología de la congelación puede ser considerada comouna de las técnicas de tratamiento del suelo menos utilizaday poco difundida.

En condiciones hidrogeológicas difíciles y en presencia deestructuras sensibles esta tecnología se puede considerar den-tro de las menos arriesgadas para el entorno.

En condiciones extremas se convierte en una opción muyapropiada.

Sin duda es menos invasiva que otras técnicas ya que norequiere la introducción en el suelo de grandes volúmenes deelementos o sustancias más o menos agresivas.

Por lo tanto, parece considerarse una técnica limpia.El cuidado de la calidad de los materiales y una buena do-

sis de experiencia y know-how son los ingredientes esencialespara intervenciones con éxito.

5. BIBLIOGRAFÍA F.J. SANGER F.H. SAYLES 1979 “Thermal and rheologicalcomputations for artificially frozen ground construction” En-gineering Geology 13:311-337.HANS L. JESSBERGER 1991 “Soil Freezing” Proceedingsof Soil and Rock improvement in underground works Mi-lano Società Italiana Gallerie.F. GALLAVRESI 1981 “Il congelamento del suelo nell’in-gegneria civile” Politecnico di Torino Istituto di scienza dellecostruzioni X Ciclo di conferenze.



FIGURA 20. Sondas de perforación en el túnel.FIGURA 21. Vista del circuito de distribucción montado en una galeríatransversal, junto con la estructura de refuerzo del túnel principal.


Puertos al servicio de todos 8/2/11 11:56 P�gina 1

Composici�n

C M Y CM MY CY CMY K

1. INTRODUCCIÓNEl rebase se define como el caudal de agua que sobrepasa lacoronación de un dique cuando ésta es menor que el remontedel oleaje, alcanzando así el área abrigada. Por ello, es el fe-nómeno que determina la cota de coronación del dique, de-pendiendo de la cantidad aceptable en su trasdós, a la vistade los condicionantes funcionales y estructurales de la zonaabrigada.

La cuantificación del rebase en la realidad entraña dificul-tades evidentes, como por ejemplo el diseño, instalación ypuesta en funcionamiento de los equipos de medida; el desco-nocimiento del momento exacto en el que se producirán los

temporales que produzcan los mayores rebases, etc., habién-dose realizado escasas mediciones en prototipo [8, 13].

Por el contrario, en los ensayos en modelo físico a escalareducida su determinación es sencilla, pero los valores que seobtienen están distorsionados por los efectos de escala, demodo que solo puede considerarse como una aproximación alo que ocurre en la realidad. No obstante, estos trabajos seconsideran de gran utilidad para estimar los daños que sepueden producir en la zona abrigada por el dique [7,15].

Los efectos de escala de los modelos físicos de rebases sondebidos principalmente a la imposibilidad de reducir a escalalas propiedades del agua (el tamaño de las gotas y los rocio-nes son similares en el modelo y en la realidad), a la realiza-ción de los ensayos, en la mayoría de los casos, sin reproducirel viento y, en menor medida, al empleo de agua dulce. Todoello determina que el fenómeno del rebase sea uno de los as-pectos de más difícil reproducción en los modelos físicos y quepara una mayor aproximación a la realidad se acuda a ensa-yos en instalaciones de grandes dimensiones, generando ole-aje y viento (Figuras 1 y 2). En estas condiciones, la aproxi-mación del modelo físico mejora notablemente, pudiéndoseconsiderar sus resultados también de forma cuantitativa.

El objeto de la investigación sintetizada en este artículo hasido el contraste de las formulaciones desarrolladas por losautores que han estudiado el tema del rebase sobre diques deabrigo. Previamente se analizó el estado del arte en esta ma-

Contraste de las formulaciones existentespara la estimación de la tasa de rebase

en diques de abrigo portuario

Mª ÁNGELES RODRÍGUEZ (*), JOSÉ F. SÁNCHEZ (**), RAMÓN GUTIÉRREZ (***) y VICENTE NEGRO (****)

A COMPARATIVE ANALYSIS OF DIFFERENT METHODS TO ESTIMATE OVERTOPPING RATES ABSTRACT The research that is summarized in this article, resultant of several studies carried out in the CEDEX [10, 12],is focused in the existing methods to estimate overtopping rates developed by different authors. For that, the summary wascarry out firstly we collected and analyzed the existing formulae, particularly for rubble mound and vertical breakwaters.These formulations was compared with the results obtained in two hydraulic model tests of the Hydraulic ResearchLaboratory (the Center of Studies of Ports and Coasts of the CEDEX, Madrid, Spain).

RESUMEN La investigación que se resume en este artículo, resultante de diversos trabajos realizados en el CEDEX [10,12], tiene por objeto contrastar las formulaciones desarrolladas por diferentes autores en materia de rebases en distintastipologías de diques de abrigo. Para ello, se realizó en primer lugar la recopilación y el análisis de las formulaciones exis-tentes para estimar la tasa de rebase sobre diques en talud y verticales. Posteriormente, se llevó a cabo el contraste dedichas formulaciones con los resultados obtenidos en dos ensayos realizados en el Centro de Estudios de Puertos y Costasdel CEDEX, en Cabo Prioriño, Ferrol y en la alineación tercera de Melilla.

57

Palabras clave: Rebases, Diques en talud, Diques verticales, Espaldón, Remonte.

Keywords: Overtopping rates, Rubblemound breakwater, Vertical breakwater, Crown wall, Run - up.

(*) Centro de Estudios de Puertos y Costas. C/Antonio López, nº81,28026 Madrid. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.E-mail: [email protected](**) Centro de Estudios de Puertos y Costas. C/Antonio López, nº81,28026 Madrid. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.E-mail: [email protected](***) Centro de Estudios de Puertos y Costas. C/Antonio López, nº81,28026 Madrid. Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. E-mail: [email protected](****) Universidad Politécnica de Madrid. C/Profesor Aranguren, s/n,28040 Madrid. E.T.S. Dr Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.Profesor Titular UPm. E-mail: [email protected]


57.FORMULACIONES 2/7/12 12:38 Página 57

teria, tanto en diques en talud como verticales. Seguida-mente, se contrastaron las formulaciones existentes con losresultados de dos ensayos realizados en el Centro de Estudiosde Puertos y Costas del CEDEX correspondientes al dique delpuerto exterior de Ferrol en Cabo Prioriño [9] y al dique delpuerto de Melilla en su tercera alineación [11].

2. TASA DE REBASE. CONCEPTO Y FORMULACIONESPara la cuantificación del rebase, es habitual considerar latasa de rebase (q) que se define como el caudal de agua que

sobrepasa una longitud de dique por unidad de tiempocuando sobre el mismo incide un determinado número deolas.

Si en el intervalo de tiempo t0, alcanzan la estructura N0olas de alturas y períodos (Hi, Ti) y cada ola produce un volu-men de rebase Vi (Hi,Ti), la tasa de rebase se determina por laexpresión:

(1) q

tV H Ti i i

i

N

= ( )=

∑1

0 1

0

,

CONTRASTE DE LAS FORMULACIONES EXISTENTES PARA LA ESTIMACIÓN DE LA TASA DE REBASE EN DIQUES DE ABRIGO PORTUARIO


FIGURA 1. Canal de Oleaje y Viento de Gran Escala. Centro de Estudios de Puertos y Costas del CEDEX. Vista general.

FIGURA 2. Detalle de un rebase con la acción del viento (izquierda) y sin ella (derecha). Fotografías tomadas con el mismo registro de oleaje y en elmismo instante.


Donde:• q: tasa de rebase (m3/s por m).• N0: número total de olas del temporal.• Hi, Ti: altura y período de cada ola, i, que incide en la

estructura, (m), (s).• Vi (Hi, Ti): volumen de rebase producido por cada ola

del registro de oleaje, por unidad de longitud, (m3/m).

• duración del registro de olas del temporal, (s)

FORMULACIONES DE CÁLCULOEl cálculo de la tasa de rebase está basado en expresiones em-píricas obtenidas de ensayos en laboratorio, por lo que es evi-dente que las formulaciones obtenidas dependen no sólo delas condiciones medioambientales - altura de ola, período deloleaje y nivel de agua- sino también de las características delmodelo y sólo son de aplicación en el rango de validez de losensayos realizados en cada caso.

En la revisión del estado del arte sobre rebases en diques entalud y verticales, son habituales dos tipos de formulaciones:

(2)

(3)

donde:• Q: tasa de rebase adimensional, dada por expresiones

del tipo:

(4)

•• H, T y L característicos de cada formulación,siendo:

• H: altura de ola• T: periodo• L: longitud de onda

Generalmente H0́, HS, Hm0, T0m y L0m.

• R: francobordo adimensional, definido en cada formu-lación.

• a y b: parámetros específicos de cada formulación. A continuación se presentan las formulaciones propuestas

por distintos autores para el diseño de diques de abrigo en ta-lud y vertical. En primer lugar se recogen las formulacionesexistentes para los diques verticales (Tabla 1) y en segundolugar las de los diques en talud (Tabla 2).

3. CONTRASTE DE LAS FORMULACIONESTeniendo en cuenta que la respuesta de un dique frente al ole-aje depende principalmente de su tipología (Figura 3), la inves-tigación se ha estructurado en dos partes, una primera dedi-cada a los diques en talud y una segunda a los verticales. En elprimer caso se seleccionó el ensayo del dique de la ampliacióndel Puerto de Ferrol [9] y se aplicaron las fórmulas de: Brad-bury (1988) [5], Aminti (1988) [4], Pedersen (1996) [20], Beren-guer y Baonza (2006) [6] y el EurOtop (2007) [13]. Para el estu-dio de rebases sobre diques verticales se seleccionó el dique delPuerto de Melilla [11] y se aplicaron las fórmulas de Allsop(1995) [1, 2, 3], Franco (1993) [14] y el EurOtop (2007) [13].

Para los dos casos seleccionados, se ha realizado un análi-sis previo sobre la validez de la aplicación de las distintas for-mulaciones expuestas anteriormente, comprobando que lascaracterísticas del ensayo se ajustan a las limitaciones im-puestas por los distintos autores. Se destaca que en ningunode los casos estudiados se cumplen todas las limitaciones an-teriores, necesarias para poder aplicar la formulación pro-puesta por ellos con garantías. No obstante, se han escogidoestos dos ensayos en función del mejor ajuste que presentan adichas limitaciones.

Se han comparado los resultados obtenidos por cada formu-lación con los rebases medidos en los ensayos. A continuación sepresentan los resultados de los casos estudiados, uno correspon-diente a la tipología de dique en talud (Ferrol) y otro a la verti-cal (Melilla), cuyas características se resumen en el apartado si-guiente, tanto de la sección del dique como de los ensayos.

qgHT

qgH

q TL

, , ;3 2

⋅

Q a R b= ⋅ −

Q a e bR= ⋅ −( )

t Ti

i

N

0

1

0

==

∑



Autores Estructura Modelo de rebase Tasa de rebase adimensional, Q

Francobordo adimensional, R

Goda (1985) Diques verticalesy en talud (*)

q

g H2 03'( )

hH

c

0'

Franco, De Gerloni yVan der Meer (1994)

Dique vertical sinpared perforada Q = a· e-b·R

qgHs

3

RH

c

s r b h⋅

⋅ ⋅ ⋅1

γ γ γ γβ

EurOtop(2007) Dique vertical Q = a·e-bR

qgHm0

3

RH

c

m0

No impulsivo(h > 0,3)⋅

qh gHs*

2 3

h RH

c

m* ⋅

⋅ ≤

0

Impulsivo(h 0,2)

qh gHs*

2 3

h RH

c

m* ⋅

0

Olas rotas

TABLA 1. Tasas medias derebase. Formulaciones paradiques verticales.




Autores Estructura Modelo de rebase Tasa de rebase adimensional, Q

Francobordo adimensional, R

Owen (1980, 1982a y b)Dique en talud liso,

impermeable, recto y conbermas

Q = a·e-b·R

qgH Ts m0

RH

sc

s

m

r b h

00 5

21

π γ γ γ γβ

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

⋅ ⋅ ⋅

.

Goda (1985) Diques verticales y en talud (*)

q

g H2 03'( )

hH

c

0'

Bradbury y Allsop (1988)Dique en talud, pendiente

rocosa, impermeable ycoronado con espaldón

Q = a R-b

qgH Ts m0

RH

sc

s

m⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

20

0 5

2π

.

Aminti y Franco (1988)

Dique en talud, con mantoformado por una doble capade roca, cubos o tetrápodos

sobre una pendienteimpermeable, con espaldón

Q = a R-b

qgH Ts m0

RH

sc

s

m⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

20

0 5

2π

.

Ahrens y Heimbaugh(1988b)

Siete diferentes diseños dediques y revestimientos Q = a· e-b·R

qgHs

3

R

H Lc

s p01 3( ) /

Pedersen y Burcharth(1992)

Dique en talud, manto deescollera ligeramente

impermeable, con espaldónQ = a R

qTL

m

m

0

02

HR

s

c

Van der Meer y de Waal(1992)

Dique en talud, con pendientelisa, impermeable y con

bermas Q = a· e-b·R

qgHs

3

3 1 2, ( )%R RHu c

s

−

Van der Meer y Janssen(1995)

Dique en talud, con pendientelisa, impermeable y con

bermas Q = a· e-b·R

qgH

s

s

p

30

tanαεpara < 2op

RH

sc

s

p

r b h

0 1tanα γ γ γ γ

εβ⋅ ⋅ ⋅

para < 2op

qgHs

3

para < 2opε

RH

c

s r b h⋅

⋅ ⋅ ⋅1

γ γ γ γε

β

para < 2op

Pedersen (1996)Dique en talud, manto de

escollera ligeramenteimpermeable, con espaldón

Q = R

qTL

m

m

0

02

3 2 10 5

5

3, tan

⋅ − HR A B

s

c c

α

Berenguer y BaonzaDiques en talud, manto debloques o escollera, con

espaldónQ=e(aX-b)

qg T Hp s⋅ ⋅

XR AR B

u c

c=

⋅⋅

20 95 0 05

0 70 0 30%

, ,

, ,

EurOtop (2007) Dique en talud, sin espaldón Q = a·e-b·R

qgHs

3

RH

c

m f0 ⋅ ⋅γ γβ

TABLA 2. Tasas medias de rebase. Formulaciones para diques en talud.(*) No se presenta en forma de ecuación, sino mediante una serie de diagramas.




FIGURA 3. Distinto comportamiento frente al rebase de un dique en talud, en el que se disipa la energía de oleaje, y otro vertical, donde al no existir talud eloleaje impacta directamente contra el paramento dando lugar a que un mayor volumen de agua rebase la estructura. Ensayo del Puerto de Melilla. (2007) [11].

3.1. FICHA RESUMEN: “ENSAYOS EN MODELO FÍSICO 2D DEL DIQUE DE ABRIGO PARA LA AMPLIACIÓN DEL PUERTO DE FERROLEN CABO PRIORIÑO”. [9]

3.1.1. Características de la sección tipo del dique

FIGURA 4.

FIGURA 5.

Rc = 18,00 Ac = 13,00

hf = 12,00 Wc = 6,00

F = 10,50

NÚCLEO

Cotg α = 1,75PM = 5,00

BM = ± 0,00

B = 8,00


3.1.3. Comparación resultados ensayos-fórmulas de rebaseLas conclusiones que se derivan de la aplicación de las fórmu-las de rebase al caso del dique de la ampliación del Puerto deFerrol, son las siguientes:

– Fórmula de Bradbury, Allsop y Stephens (1988).

– Los resultados de los ensayos se sitúan entre loscorrespondientes a las secciones A y C de la fór-mula, lo cual parece en principio razonable si setiene en cuenta que, por un lado, los valores de loscocientes adimensionales propuestos por los auto-res se aproximan más al rango de variación de loscorrespondientes a la Sección tipo A, mientras que

la geometría de la sección se parece más a la sec-ción tipo C. El ajuste es algo mejor con la seccióntipo A.

– Esta fórmula se obtuvo para diques en talud conmanto principal de escollera, por lo que al aplicarsea un caso de bloques, el rebase que pueda predecir lafórmula debería ser superior al medido, ya que, losbloques disipan más la energía del oleaje. Este com-portamiento se cumple para la sección tipo A con al-turas de ola bajas. A partir de Hs en torno de los 8m, la tasa de rebase obtenida en los ensayos superaa la obtenida en la fórmula (suponiendo una seccióntipo A de las estudiadas por Bradbury).

3.1.2. Características de los ensayos



Características de los ensayos

Escala 1/43

Manto Bloques cúbicos de 90 t

Nº de ensayos 8 (4 por periodo)

Criterio de semejanza Froude

Instalación Canal de 36*6.5*1.5 Absorción activa de reflexiones y rampa amortiguadora del oleaje

Estudio Alturas de ola (Hs) Períodos de pico (Tp)

Rebase 6,4 m a 8,7 m 14 y 18 s

FIGURA 6. Comparación entre las tasa de rebase medidas y calculadas para varias formulaciones. Tp 18 s.

TABLA 3.

4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00

Altura de ola significante- Hs (m)

Tasa

de

reba

se q

- (m

3 /m

s)

Fórmula de Aminti & Franco- Tp 18 s

Fórmula de Berenguer y Baonza- Tp 18 s

EurOtop_probabilista_Tp 18 s

EurOtop_determinista_Tp 18 s

Resultados de los ensayos- Sección 2- Tp 18s

Fórmula de Bradbury-Sección tipo A- Tp 18 s

Fórmula de Bradbury- Sección tipo C- Tp 18 s

Fórmula de Pedersen- Tp 18 s


– No existe un buen ajuste entre las condiciones de en-sayo y el rango de aplicación de la fórmula. Por tanto,aunque los resultados puedan ser similares, la aplica-ción directa de la fórmula no garantiza que los resul-tados sean coherentes con el método aplicado.

– Fórmula de Aminti y Franco (1988).– La sección tipo de Ferrol no cumple la mayoría de

las condiciones bajo las cuales se obtuvo la fórmula,por lo que habría que decir que en este ensayo no se-ría aplicable la formulación. Sin embargo, los resul-tados obtenidos son similares a los medidos en losensayos, sobre todo para las mayores alturas de olaensayadas, donde las características del ensayo es-tán más próximas a cumplir las limitaciones im-puestas por los autores.

– Para alturas de olas significantes mayores de 7,5 m,la tasa de rebase obtenida en los ensayos aumenta,y, en el caso del oleaje de 18 s de periodo de pico, losvalores obtenidos en los ensayos se sitúan ligera-mente por encima de los que predice la fórmula.

– Para el oleaje de 14 s de periodo de pico, la fórmulapredice valores superiores en todo el rango de Hs en-sayadas. En todo caso, se puede decir que las tasasde rebase obtenidas en los ensayos del caso de estu-dio y según la fórmula para una determinada alturade ola, son del mismo orden de magnitud.

– Fórmula de Pedersen (1996).– La sección tipo objeto de estudio se ajusta en gran

parte a los requerimientos asociados al rango deaplicación de la fórmula, estando la principal dife-rencia en el tipo de elemento del manto principal(escollera en el caso de la fórmula, bloques en el casodel dique estudiado).

– Las tasas de rebase obtenida al aplicar la formula-ción es mayor que la registrada en los ensayos, loque puede ser debido principalmente al diferentetipo de elemento del manto principal, que hace queexista diferente porosidad en el manto.

– Si comparamos los resultados obtenidos para los dosperíodos de pico, se puede ver que los ensayos seajustan mejor a la fórmula en el caso de Tp = 18 s,siendo mayores las diferencias con el oleaje períodode pico de 14 s.

– Fórmula de Berenguer y Baonza (2006).– Las condiciones de ensayo de la sección tipo del di-

que del puerto de Ferrol se ajustan de forma acepta-ble a las condiciones que definen el rango de aplica-ción de la fórmula.

– La tendencia que adopta la evolución de la tasa derebase obtenida con la fórmula se ajusta a la obte-nida en los ensayos. Sin embargo, para ambos perío-dos analizados la tasa de rebase obtenida con la fór-mula es mayor que la medida en los ensayos,aunque dentro del mismo orden de magnitud.

– Puede decirse por tanto que esta fórmula permitepredecir de forma aceptable los resultados, estandodel lado de la seguridad.

– El ajuste es mayor en el caso del oleaje de mayor pe-riodo de pico, Tp = 18 s.

– EurOtop (2007).– Para la aplicación de esta formulación se ha selec-

cionado la estructura más similar a la ensayada delas propuestas en el EurOtop. La estructura esco-gida para la aplicación del EurOtop es un dique entalud de escollera, al que se le aplica un coeficiente



FIGURA 7. Comparación entre las tasa de rebase medidas y calculadas para varias formulaciones. Tp 14 s.

4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5

0,07

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00


Tasa

de

reba

se q

- (m

3 /m

s)

Fórmula de Aminti & Franco- Tp 14 s

Fórmula de Berenguer y Baonza- Tp 14 s

EurOtop_probabilista_Tp 14 s

EurOtop_determinista_Tp 14 s

Resultados de los ensayos- Sección 2- Tp 14s

Fórmula de Bradbury-Sección tipo A- Tp 14 s

Fórmula de Bradbury- Sección tipo C- Tp 14 s

Fórmula de Pedersen- Tp 14 s


de rugosidad para un manto bicapa constituido porbloques cúbicos (γr= 0,47).

– El ajuste es mejor para el periodo de 14s, en el queel resultado medido en los ensayos se encuentra en-tre los obtenidos con las aproximaciones probabilistay determinista, siendo preferible el ajuste obtenidocon la aproximación determinista, ya que es reco-mendable, debido a la irregularidad del fenómeno,que los resultados obtenidos con las formulacionesgaranticen un cierto margen de seguridad, como

ocurre en este caso, al quedar por encima de los re-sultados medidos en los ensayos. Mientras que parael periodo de 18 s la tasa de rebase medida es supe-rior a la calculada con la formulación.

Es conveniente destacar que el inicio de rebase en los en-sayos realizados se produjo para una altura de ola signifi-cante de 7,04 m para el periodo de 14 s y de 6,48 m para el pe-riodo de 18 s, mientras que las formulaciones aplicadasestimaron rebases para alturas de ola significantes de 5 m eincluso menores, como se observa de las figuras anteriores.



3.2. FICHA RESUMEN: “PUERTO DE MELILLA. ENSAYOS EN MODELO FÍSICO 2D DE LAS SECCIONES TIPO, VERTICAL Y EN TALUD,DE LA NUEVA ALINEACIÓN DEL DIQUE N-3”. [11]

3.2.1. Características de la sección tipo del dique

FIGURA 8.

FIGURA 9.

RECRECIDO DEL ESPALDÓN

ESPALDÓN EXISTENTE

TRASDOSADO

25.04

6.500.50

0.50+2.00

+6.13

+12.00

+8.83

+5.70

+1.50

+0.00

3.25 2.25

–6.75

–10.00

22

22

VARIABLE

VARIABLE

3.17

2.70

4.13

2.65 2.20 1.15


3.2.3. Comparación resultados ensayos-fórmulas de rebaseAntes de analizar los resultados, conviene señalar la diferen-cia existente en la escala vertical de las Figuras 9 y 10, lo queviene a confirmar algo obvio y es el importante papel que de-sempeña la cota de coronación de la estructura en el rebase,aumentado esta, evidentemente se reducirá el rebase, pero esnecesario llegar a un compromiso con los condicionantes am-bientales y económicos, que hacen que no sea viable aumen-tar ésta hasta conseguir que la tasa de rebase sea nula.

Las conclusiones que se derivan de la aplicación de las fór-mulas de rebase al caso del dique del Puerto de Melilla, sonlas siguientes:

– Allsop et al (1995).

– En las dos soluciones ensayadas los resultados obte-nidos al aplicar la formulación quedan por debajode los obtenidos en los ensayos, lo que hace que losvalores que predice el método estén del lado de lainseguridad.

– Franco et al (1993-1998).

– No se produce un buen ajuste de la fórmula a los en-sayos, quedando los resultados obtenidos con la for-mulación por debajo de los registrados en los ensa-yos. Esto se debe a que el ensayo no cumple todas



Características ensayos

Escala 1/27

Nº de ensayos de rebases 16 (7 ensayo 1 y 9 ensayo 2)

EnsayosEnsayo 1: Rc = 8,83 m

Ensayo 2: Rc = 12 m

Criterio de semejanza Froude

Instalación Canal de 36*6.5*1.5 Absorción activa de reflexiones y rampa amortiguadora del oleaje

Estudio Alturas de ola (Hs) Períodos de pico (Tp)

Rebase 4 - 6,5 11,4

TABLA 4.

3.2.2. Características de los ensayos

FIGURA 10. Comparación entre las tasa de rebase medidas y calculadas para varias formulaciones. Tp 11,4 s. Rc= 8,83 m.

2 3 4 5 6 7

0,2

0,18

0,16

0,14

0,12

0,10

0,08

0,06

0,04

0,02

0


Tasa

de

reba

se q

- (m

3 /m

s)

Resultados ensayos- Ensayo 1- Pleamar

Franco et al- Ensayo 1- Pleamar

EurOtop- Ensayo 1- Pleamar- Aprox probabilista

Allsop et al- Ensayo 1- Pleamar

EurOtop- Ensayo 1- Pleamar- Aprox Determinista


condiciones bajo las que los autores obtuvieron suformulación. En todo caso, se observa una evoluciónsimilar en el incremento de la tasa de rebase en losdos ensayos realizados.

– EurOtop (2007).– Se obtiene un mejor ajuste de las fórmulas a los va-

lores medidos en el Ensayo 1, donde la tasa de re-base obtenida en la aproximación deterministaqueda por encima de la registrada en el ensayo, que-dando del lado de la seguridad. La tasa de rebase re-gistrada en los ensayos queda comprendida entre laobtenida con la formulación para las dos aproxima-ciones.

– En el Ensayo 2, los resultados obtenidos al aplicar laformulación quedan por debajo de los resultados re-gistrados en los ensayos, quedando del lado de la in-seguridad.

4. CONCLUSIONES Se ha observado una disparidad significativa en las tenden-cias y en el grado de ajuste mostrado en la aplicación de lasdistintas formulaciones en los dos casos de estudio seleccio-nados.

Las formulaciones recogidas en este artículo están basa-das en expresiones empíricas obtenidas a partir de ensayosen laboratorio, por lo que, sólo son válidas para las condicio-nes geométricas (sección tipo) e hidrodinámicas (oleaje, nivelde agua) reproducidas en las pruebas empleadas para su ob-tención.

El rango de aplicación de las formulaciones analizadas nocoincide por completo con el de los dos ensayos adoptadospara su contraste, los cuales se han elegido de forma que fue-

ran representativos para la mayoría de las formulaciones. Noobstante, los resultados de dicho contraste son ilustrativos dela disparidad de valores que se obtienen con cada una de lasformulaciones, según se acaba de indicar. Por ello, aunque losmodelos físicos presentan algunos inconvenientes derivadosfundamentalmente de los efectos de escala, siguen siendo laherramienta más precisa y fiable para el estudio específico decada caso, especialmente cuando se adoptan modelos de gran-des dimensiones y se genera viento.

5. NOMENCLATURA• Tom: periodo medio del oleaje en aguas profundas, s.• Top: periodo de pico en aguas profundas, s.• Tm-1,0: periodo medio del oleaje definido por m0/m1, s.• Hs: altura de ola significante, m.• H0

’: altura de ola equivalente significante en aguas profun-das, m.

• Hs: altura de ola significante, m.• Hm0: altura de ola de momento centrado de orden cero

(= ), m.• Lom: longitud de onda, en profundidades indefinidas,

correspondiente al período medio. (= ), m.• Lop: longitud de onda, en profundidades indefinidas,

correspondiente al periodo de pico. (= ), m.• mi: momento espectral de orden i.• ξop: Número de Iribarren para el periodo de pico en profun-

didades indefinidas. (= ).• γr: factor de reducción debido a la fricción del manto.

tanα sop

gTm 2 ⋅π

gTm 2 ⋅π

4 0m



FIGURA 11. Comparación entre las tasa de rebase medidas y calculadas para varias formulaciones. Tp 11,4 s. Rc= 12 m.

3 4 5 6 7

0,02

0,018

0,016

0,014

0,012

0,01

0,008

0,006

0,004

0,002

0


Tasa

de

reba

se q

- (m

3 /m

s)

Resultados ensayos- Ensayo 2- Pleamar

Franco et al- Ensayo 2- Pleamar

EurOtop- Ensayo 2- Pleamar- Aprox probabilista

Allsop et al- Ensayo 2- Pleamar

EurOtop- Ensayo 2- Pleamar- Aprox Determinista


• γβ: factor de reducción debido a la oblicuidad.• γr: factor de reducción debido a la presencia de berma.• γh: factor de reducción debido a la profundidad (aguas poco

profundas).• Sop: peralte del oleaje basada en Tp (= ).

• Som: peralte del oleaje basada en Tm (= ).• Ru2% : nivel del remonte excedido un 2%, m.• h*: parámetro establecido para determinar el tipo de inte-

racción oleaje- estructura (= ), m.

• hs: profundidad a pie de dique, m.• Rc: francobordo de la estructura, m.• Ac: cota de coronación del manto, m.• B: Ancho de la berma de coronación, m.

6. REFERENCIAS[1] Allsop, N.W.H. (1986). ‘Sea walls’. Hydraulic Research

Wallingford.[2] Allsop, N.W.H.; Besley, P. & Madurini, L. (1995). ‘Over-

toppping performance of vertical and composite breakwa-ters, seawalls and low reflection alternatives’. MCS Pro-ject Final Report, Art. 4.7, University of Hannover.

[3] Allsop, N.W.H.; McKenna, J.E.; Vicinanza, D.; Whitakker,T.T.J. (1996). ‘New design methods for wave impact loa-dings on vertical breakwaters and seawalls’. Proc. of 25thInt. Conf. on Coastal Eng., pp 2508-2521. Orlando.

[4] Aminti, P., and Franco, L. (1988). “Wave Overtopping onRubble Mound Breakwaters,” Proc. 21st Int. Conf. on Co-astal Eng., Vol 1, pp 770-781.

[5] Bradbury, A.P; Allsop, N.W.H.; Stephens, R.V. (1988).‘Hydraulic performance of breakwater crown walls’. HRWallingford, Report SR 146.

[6] Berenguer, J.M.; Baonza, A. (2006). ‘Diseño del espaldónde los diques rompeolas’. II Congreso Nacional de la Aso-ciación Técnica de Puertos y Costas, pp 35- 46. Algeciras.

[7] Burcharth, H.F.; Hughes, S.A. (2006). ‘Coastal Enginee-ring Manual (CEM) ‘. Ed., Vincent, L.; Demirbilek,Z.

[8] CLASH (2005). 5º Programa Marco de la UE. Contrato nºEVK3-CT-2001-00058. (www.clash-eu.org).

[9] CEDEX (2000). ‘Ensayo en modelo físico 2-D del dique deabrigo para la ampliación del puerto de Ferrol en CaboPrioriño’; Centro de Estudios de Puertos y Costas del CE-DEX (Clave CEDEX: 21-499-9-214, informe técnico paraPuertos del Estado).

[10] CEDEX. (2007). ‘Estado del arte de las investigacionessobre los rebases en los diques’ ; Centro de Estudios dePuertos y Costas del CEDEX (Clave CEDEX: 21-407-9-313, informe técnico para Puertos del Estado).

[11] CEDEX. (2008). ‘Puerto de Melilla. Ensayos en modelo fí-sico 2D de las secciones tipo, vertical y en talud, de lanueva alineación del dique N-3. Ensayo de la sección entalud’ ; Centro de Estudios de Puertos y Costas del CE-DEX (Clave CEDEX: 21-407-9-313, informe técnico paraPuertos del Estado).

[12] CEDEX. (2010). ‘Esfuerzos y rebases sobre espaldones dediques verticales y en talud. Contraste de las formulacio-nes recogidas en el estado del arte de las investigacionessobre esfuerzos y rebases en espaldones de diques verti-cales y en talud con los resultados de ensayos en modelofísico realizados en el CEDEX’ ; Centro de Estudios dePuertos y Costas del CEDEX (Clave CEDEX: 21-407-9-313, informe técnico para Puertos del Estado).

[13] EurOtop (2007). “Wave Overtopping of Sea Defences andRelated Structures: Assessment manual”. The EurOtopTeam: Allsop, N.W.H.; Bruce, T.; Kortenhaus, A.; Pullen,T.; Schüttrumpf, H.; van der Meer, J.W. (www.overtop-ping-manual.com).

[14] Franco, L.; de Gerloni, M.; Van der Meer, J.W. (1994).‘Wave overtopping on vertical and composite breakwa-ters’. Proc. 24th Int. Conf. on Coastal Eng., Kobe, Vol 1,pp 1030- 1044.

[15] Goda, Y. (1985). ‘Random seas and design of maritimestructures’. World Scientific Publishing, Singapore, ISBN981-02-3256-X.

[16] Negro, V.; Varela, O; García, J.H; López, J. S. (2008). ‘Di-seño de diques verticales’. Colección Seinor 26. Segundaedición. Colegio de Ingenieros de Caminos. ISBN: 84-380-0182-3.

[17] Negro, V; Varela, O; García, J. H; López, J.S. (2008). ‘Di-seño de diques rompeolas’. Colección Seinor 28. Segundaedición. Colegio de Ingenieros de Caminos. ISBN:84-380-0216-1.

[18] Pedersen, J.; Burcharth, H.F. (1992). ‘Wave forces oncrown walls’. Proc. 23rd Int. Conf. on Coastal Eng., Vene-cia, Vol 2, pp 1489-1502.

[19] Pedersen, J. (1994). ‘Dynamic response of rubble moundbreakwater crown walls’. Proc. 2nd Workshop MCS-Pro-ject, MAST II, Milán.

[20] Pedersen, J. (1996). ‘Experimental study of wave forcesand wave overtopping on breakwaters crown walls’. Hy-draulics & Coastal Engineering Laboratory, Departa-ment of Civil Engineering, Aalborg University, Dina-marca, Series paper 12. ISBN: 0909-4296.

1 35 2

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2 02π ⋅ ⋅H g Tm p

2 02π ⋅ ⋅H g Tm p




EDICIONES DEL

Las cimentaciones especiales hormigonadas in situ, objeto de La presente publicación, están constituidas por pilo-tes de desplazamiento y extracción, muros pantalla y pantallas de pilotes. La designación de estas cimentacionesproviene de sus condiciones especiales de puesta en obra de hormigón, generalmente con perforaciones profundas,bajo agua o fluido estabilizado, y con cuantías de armadura importantes; que obligan a exigir al hormigón una se-rie de características específicas. Si bien estos elementos están incluidos en la normativa española de aplicación alas estructuras de hormigón (EHE, Código Técnico y PG-3), al tratarse éstos de tratados generales, no se cubrenmuchos de los aspectos particulares en cuanto a las características que debería tener el hormigón y las precaucio-nes que deberían tomarse durante la ejecución de este tipo de estructuras. Por ello y de forma complementaria, seha desarrollado normativa europea de aplicación a los hormigones de cimentaciones especiales: la UNE-EN 1536(Ejecución de trabajos especiales de geotecnia. Pilotes perforados) y la UNE- EN 1538 (Ejecución de trabajos espe-ciales de geotecnia. Muros pantalla), ambas publicadas por AENOR en el año 2000. En este trabajo se recoge el Es-tado del Arte sobre el hormigonado de cimentaciones especiales, incluyendo su puesta en obra. En el texto redac-tado se detallan los requisitos incluidos en la normativa de aplicación (tanto la española y europea antesmencionadas como otras normativas internacionales específicas consultadas), justificando y explicando su impor-tancia y necesidad. También se incluyen otros aspectos que pueden contribuir a mejorar la calidad del hormigón deestas obras que, aunque no incluidos en .La normativa, aparecen descritos en la bibliografía especializada o bienhan sido extraídos de la experiencia práctica. El documento está dividido en diez capítulos, que cubren los materia-les componentes del hormigón y su dosificación, puesta en obra, propiedades del hormigón fresco y endurecido, du-rabilidad, control de calidad y un último capítulo referente al hormigón autocompactante. El Estado del Arte redac-tado contiene un gran volumen de información, por lo que a efectos prácticos se ha puesto especial énfasis en elcapítulo 10 resumen y conclusiones que de forma sintética recopila los aspectos fundamentales que deben tenerseen cuenta. Cualquier información incluida en este apartado puede ser ampliada y justificada en el capítulo corres-pondiente del Estado del Arte. Por último, el Anejo recoge los datos de mayor interés en relación con el hormigónutilizado en obras singulares de pantallas y pilotes "in situ" realizadas en España.

Nº de páginas: 296Año de edición: 2011

P.V.P.: 24,04€

La restauración fluvial constituyeun proceso encaminado a la recu-peración de la integridad ecológicadel medio fluvial, en términos debiodiversidad y funciones y proce-sos ecológicos. Este Manual exa-mina las técnicas más destacadaspara la consecución de estos fines,diferenciando entre aquellas diri-gidas a la restauración de los eco-sistemas acuáticos y ribereños, ylas que tienen por objeto la inte-gración de las actividades huma-nas en la protección y mejora delos medios fluviales. Se presta es-pecial atención a las técnicas deampliación y mejora de las forma-ciones vegetales de ribera, bioin-geniería e incremento de la biodi-versidad florística y faunística.Finalmente, se dedica un capítuloespecífico a los procedimientosque deben guiar los programas yproyectos de restauración fluvial.

El análisis de la seguridad hidro-lógica es una cuestión central enla ingeniería de presas. El fallo delas presas puede causar importan-tes daños materiales, además deponer en riesgo vidas humanas. Apesar de la trascendencia quetiene, los métodos de análisis de laseguridad hidrológica de las pre-sas (tanto en fase de proyectocomo en fase de explotación) hancambiado relativamente poco enlas últimas décadas. En este textose realiza una contribución meto-dológica al problema de la evalua-ción de la seguridad hidrológicade una presa, analizando el efectolaminador del embalse bajo un en-foque probabilístico. La metodolo-gía permite tener en cuenta la va-riabilidad de factores queintervienen tanto en la génesis dela avenida como en su laminaciónen el embalse. Adicionalmente, ycomo resultado de la aplicación deesta metodología, se han desarro-

llado modelos simplificados para evaluar el efecto de la laminación delas presas y embalses ante solicitaciones hidrológicas extremas, tal quepermitan orientar al proyectista en las fases previas del diseño.

El objeto de esta Mono-grafía es contribuir agarantizar una mayoreficacia en el procedi-miento de evaluaciónde impacto ambientalde los proyectos de esta-ciones desaladoras deagua de mar. Se reco-miendan los criteriospara facilitar la redac-ción y supervisión deldocumento inicial o am-biental y del estudio deimpacto ambiental delos proyectos de estasinfraestructuras. Se in-cide en el diseño y se-guimiento de las medi-das preventivas ycorrectoras y del Pro-grama de vigilanciaambiental. Como posi-ble metodología paracomprobar los aspectosformales y de contenidode esta documentaciónse propone utilizar laslistas de chequeo.


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Esta publicaciónrecoge el pro-yecto de recupe-ración del jardínhistórico y la re-ordenación desu entorno, rea-lizado por el ar-quitecto Ger-hard Loch, ypromovido porel CEDEX- CE-HOPU con la co-laboración de laUniversidad Po-litécnica de Ma-drid. Las obrasse iniciaron en2008 y el jardínse abrió denuevo al públicoen septiembrede 2009.

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libros 20/4/12 17:41 Página 130

1. INTRODUCCIÓNA la hora de realizar el Programa de Seguimiento y VigilanciaAmbiental (PVSA) de un proyecto, se presenta la dificultad deno encontrar un documento de referencia que recoja los pun-

tos a seguir para llevarlo a cabo. La legislación estatal en ma-teria de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) no especificael contenido mínimo obligatorio ni las pautas básicas a consi-derar en el PSVA. Queda a juicio del equipo redactor del EsIA

Seguimiento y vigilancia ambiental deproyectos con incidencia ambiental

BÁRBARA SAN ROMUALDO COLLADO (*) y ANTONIO PRIETO RODRÍGUEZ (**)

SUPERVISION AND ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF PROJECTS WITH ENVIRONMENTAL IMPLICATIONSABSTRACT The Environmental Impact Statement (EIS) is the result of an Environmental Impact Study (EISt) with apositive evaluation. The EIS is where we can find the protection, corrective and compensatory measures to run in order toexecute the project. The control to confirm that the former measures are set up properly is performed by the EnvironmentalMonitoring Program (EMP).In this paper, we define the function of an EMP and we fix the elements which should be under supervision and control andthe control procedures of the actions contained in the EIS. We set out the points to consider in the EMP: recipients, actions to develop, instruments, staff and techniques available todeveloped it with success; due to the difficulty to draw up an EMP, mostly because of the lack of references and, in the wri-ting phases of the EIS, because of the difficulty to identify with detail the possible effects of the work on the environment.The environmental legislation does not set an EMP standard or their elements due to the biodiversity and the heterogeneityof projects subject to an Environmental Impact Assessment (EIA). Therefore in this paper, we propose a reference documentthat includes the minimum and basic guidelines to be developed in the EMP, in relation to different environmental factors(atmosphere, soil, water, vegetation, fauna, socio-economic factor, cultural and archaeological heritage, landscape andwaste), and the methods of control, indicators and measurement procedures of these factors.

RESUMEN Los estudios de impacto ambiental (EIA), una vez evaluados positivamente conducen a la declaración de impac-to ambiental (DIA), en donde se establecen las medidas protectoras, correctoras y compensatorias a ejecutar para la reali-zación del proyecto aprobado. El control de que dichas medidas se llevan a cabo correctamente se realiza mediante el pro-grama de seguimiento y vigilancia ambiental (PSVA).En este artículo, se define la función de los PSVA, se concretan los elementos que se deben someter a vigilancia y control, ylos procedimientos de control de las actuaciones aprobadas en la DIA. Debido a la dificultad de elaboración de PVSA, porla falta de referencias en la materia y, por la dificultad de identificar en detalle, en la fase de redacción del EsIA, las posi-bles afecciones de la obra sobre el medio ambiente, se exponen los aspectos a considerar en un PSVA: destinatario, accio-nes a desarrollar, instrumentos, personal y las técnicas disponibles para llevarlo a buen fin.Aunque por la diversidad y heterogeneidad de proyectos sujetos a EIA, la legislación ambiental no establece un PSVA tipo o suselementos, en este artículo se propone, finalmente, un documento de referencia con los contenidos mínimos y pautas básicas adesarrollar referentes a factores ambientales (atmósfera, suelo, agua, vegetación, fauna, medio socio-económico, patrimonio cul-tural y arqueológico, paisaje y residuos), y a los métodos de control, indicadores y procedimientos de medición de dichos factores.

69

Palabras clave: Estudio de impacto ambiental, Programa de seguimiento y vigilancia ambiental,Evaluación de impacto ambiental, Declaración de impacto ambiental.

Keywords: Environmental impact study, Environmental monitoring program,Assessment procedure environmental, Environmental impact statement.

(*) Licenciada en Ciencias Ambientales por la Universidad Autónoma de Madrid. E-mail: [email protected](**) Departamento de Economía y Gestión Forestal. Escuela Técnica Superior de Ingeniero de Montes. Universidad Politécnica de Madrid.Doctor-Ingeniero de Montes y Catedrático de Universidad de Dasometría, Ordenación de Montes y Valoración Agraria. E-mail: [email protected]


69.INCIDENCIAAMBIENTAL 2/7/12 12:52 Página 69

los contenidos, la regulación y el seguimiento de la ejecución yexplotación del proyecto. Ante esta situación, surge la necesi-dad de analizar los contenidos básicos para afrontar el PSVAde un proyecto (Colegio Oficial de Biólogos de la Comunidadde Madrid, 2009)1.

Dentro del procedimiento del EIA, la Vigilancia Ambientalse define como el programa que establecerá el sistema que ga-rantice el cumplimiento de las indicaciones y de las medidas,protectoras y correctoras, contenidas en el EsIA. La dificultadde la redacción de los PSVA es que no puede existir un “mo-delo tipo”, ya que cada programa debe adaptarse siempre a larealidad del proyecto, lo que ha dado lugar a una gran hetero-geneidad entre los programas.

Teniendo en cuenta, que por la diversidad de proyectos en losque son necesarios EIA, no es posible la existencia de un PSAVtipo, finalmente se recogen los aspectos básicos a desarrollar.

Se destacan dos ideas básicas derivadas de esta falta dehomogeneidad. La primera es la de revisar y completar elPSVA antes del comienzo de los trabajos, adaptándolo a la re-alidad de la obra. La segunda consiste en evaluar el grado deeficacia de las medias contenidas en el EsIA, definiendo pará-metros de control y umbrales adaptados a los trabajos.

2. ANTECEDENTES SOBRE LOS PROGRAMASDE VIGILANCIA Y SEGUIMIENTO AMBIENTAL

Durante los primeros años de la puesta en marcha del proce-dimiento de EIA, se llevaron a cabo los primeros EsIA, conuna fuerte presencia de las obras públicas. En esta época seestablecen las bases del procedimiento, consolidándose comouna práctica administrativa técnica, se elaboran diversos ma-nuales específicos o metodológicos de EIA acompañados por lapublicación de numerosas guías para la EIA de actuacionesespecíficas de la que existe gran cantidad de bibliografía (Es-pañol, 19982).

Un EIA es un proceso de análisis que anticipa los posiblesimpactos, mejorando así la toma de decisiones. Por ello debeenglobarse dentro del contexto económico, social, ambiental einstitucional de donde se lleve a cabo, considerando esencialla participación pública desde sus orígenes (Canter, 1998)3.En el procedimiento de EIA la legislación a tener en cuenta4

es la propia del EIA y la normativa sectorial en materia demedio ambiente (internacional, europea, estatal, autonómicay local), que se analiza a partir de vectores ambientales comola atmósfera, agua, suelos, residuos, ruido, etc.

Dentro del procedimiento del EIA, la vigilancia ambientaljuega un papel fundamental, ya que es la encargada de defi-nir el proceso que garantice la correcta ejecución y cumpli-miento de las medidas protectoras y correctoras. Estas medi-das deben ir destinadas a eliminar, minimizar o compensarlos impactos derivados de la ejecución de un proyecto. Aunqueel documento básico que permite valorar las afecciones am-bientales es el EsIA, tras la emisión de la DIA, es necesariocontar con una herramienta que ayude a verificar el grado de

cumplimiento de su condicionado y a garantizar el ajuste delas predicciones del EsIA, siendo necesario también realizarun seguimiento de la aparición de afecciones no previstas enlos documentos precedentes. Esta herramienta es el Pro-grama de Vigilancia y Seguimiento Ambiental (PVSA).

“El programa de vigilancia ambiental establecerá un sis-tema que garantice el cumplimiento de las indicaciones y me-didas, protectoras y correctoras, contenidas en el estudio deimpacto ambiental”5.

Diversos autores han analizado diversos aspectos de lasrepercusiones que sobre el medio ambiente tienen los progra-mas de vigilancia ambiental. Así, Lorente y Corrales (2002)6,analizan el programa de vigilancia ambiental en una obra detren de alta velocidad, y cómo se deben coordinar los diferen-tes agentes participantes: dirección ambiental, dirección fa-cultativa y empresa constructora, pero sin establecer el conte-nido del programa de vigilancia ambiental.

Sanz Sáiz et al. (2002)7, exponen los procedimientos utili-zados en el programa de vigilancia ambiental en un proyectode infraestructuras portuarias, correspondiente a: niveles deruido, medidas de protección contra el polvo, control de cali-dad de las aguas marinas, control de la calidad de los sedi-mentos y material dragado, control de la biosfera marina, de-tección, rescate e inventario de restos arqueológicos marinos ymedidas de integración paisajística. El control se realiza me-diante una red de vigilancia ambiental de estaciones distri-buida por el ámbito de influencia de las obras. Para dar cum-plimiento a la normativa de libre acceso a la informaciónambiental, todos los datos y resultados se expusieron pública-mente en una página web.

Álvarez Llovera (2002)8, recoge la situación actual de los pro-gramas de vigilancia, en una primera fase de aplicación, susperspectivas de futuro en las fases de construcción y explotaciónde un proyecto y, por último, la responsabilidad y problemáticade su aplicación, tanto para el promotor como para el contra-tista desde el punto de vista técnico, humano y económico.

Macías, et al. (2005)9, exponen los elementos que se debenconsiderar en un programa de seguimiento ambiental parainstalaciones de acuicultura marina, donde destaca el altogrado de cumplimiento del programa de vigilancia ambiental,aunque no existan criterios fijos para su elaboración, ya quesegún dispone la normativa vigente, son establecidos por lapropia empresa dentro de su informe o estudio de impactoambiental, y es la administración competente la que los va-lora y aprueba o modifica, según los casos. Por ello, realizauna propuesta de criterios ambientales para la valoración delos proyectos de acuicultura según la fase en la que se en-cuentren, contemplando, además, variables específicas de es-

SEGUIMIENTO Y VIGILANCIA AMBIENTAL DE PROYECTOS CON INCIDENCIA AMBIENTAL


1 Colegio Oficial de Biólogos de la Comunidad de Madrid. 2009. Manual cursoon line “Seguimiento y Vigilancia Ambiental en la EIA”. Colegio Oficial deBiólogos de Madrid, Madrid.

2 Español, I. 1998. Una década de Evaluación de Impacto Ambiental de ObrasPúblicas. Revista de Obras Públicas. Nº 3380 (octubre 1998). pp. 59-67.

3 Canter, I.W. 1998. Manual para la Evaluación Ambiental. McGraw Hill,Madrid.

4 Jefatura del Estado. Medio ambiente. Ley 6/2010, de 24 de marzo, de modi-ficación del texto refundido de la ley de evaluación de impacto ambiental deproyectos, aprobado por el Real Decreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero.BOE, 25 de marzo 2010, núm. 73, pp. 28.590-28.597.

5 Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo. Real Decreto 1131/1988, de 30de septiembre, por el que se aprueba el Reglamento para la ejecución delReal Decreto Legislativo 1302/1986, de 28 de junio, de evaluación de im-pacto ambiental. BOE, 5 de octubre de 1988, núm. 239/1988.

6 Lorente y Corrales.2002. Gestión Ambiental en una obra. I Congreso de In-geniería Civil, Territorio y Medio Ambiente, Madrid, 13-15 de febrero de2002. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Actas, pp. 1681-1696.

7 Sanz Sáiz, R.; Zulueta, A.; Gil Pérez, J.I. 2002. Seguimiento ambiental deobras marítimas. I Congreso de Ingeniería Civil, Territorio, y Medio Am-biente, Madrid, 13-15 de febrero de 2002. Colegio de Ingenieros de Caminos,Canales y Puertos. Actas, pp. 1697 – 1712.

8 Álvarez Llovera, R.. 2002. Integración de los planes de vigilancia ambientalen el sistema de gestión ambiental. I Congreso de Ingeniería Civil, Territo-rio, y Medio Ambiente, Madrid, 13-15 de febrero de 2002. Colegio de Inge-nieros de Caminos, Canales y Puertos. Actas, pp. 1733 – 1744.

9 Macías, J.C.; Collado J.; Álamo C.; Escalona, M. y García, E. 2005. Segui-miento ambiental para instalaciones de acuicultura marina. Boletín Insti-tuto Español de Oceanografía. Vol. 21 (1-4), pp. 57-66.


tudio para la vigilancia y el seguimiento ambiental en funcióndel tipo de cultivo y del entorno donde se desarrollen.

Gil Esteban (2006)10, del análisis de cuatro obras de carre-teras en las que se realizó el seguimiento ambiental en fasede ejecución, para analizar el grado de cumplimiento con res-pecto a lo programado, observó que las medidas encaminadasa la corrección de las afecciones directas al ser humano tienenun grado de cumplimiento mayor que las de sesgo más am-biental y por tanto diferido para el hombre.

Molina (2006)11, en un proyecto de construcción de carrete-ras, verifica la efectividad de las medidas preventivas y co-rrectoras planteadas con carácter previo en el procedimientode Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) y en la correspon-diente Declaración de Impacto Ambiental (DIA), a través delPrograma de Vigilancia Ambiental (PVA), destacando quegracias al PVA, se pudieron evaluar la eficacia de las medidaspropuestas (muchas no suficientemente concretas) en el EIA,garantizar su cumplimiento y detectar impactos no previstosa la vez que se articulaban las medidas correctoras y preven-tivas necesarias en cada caso.

Tamayo-Muñoz (2008)12, expone el papel que juega la vigi-lancia ambiental en un proyecto de adecuación e integraciónambiental de una ribera en el entorno de un núcleo urbano,para su correcta ejecución.

Por otro lado, diversas publicaciones oficiales, también hananalizado la importancia y contenido de los programas y vigi-lancia ambiental, como en Ministerio de Fomento, (1999)13,donde se exponen las actuaciones de vigilancia y seguimientosobre los recursos del medio en proyectos de carreteras tanto enla fase de construcción, como en la de explotación, referentes acalidad atmosférica, niveles sonoros, hidrografía y calidad deaguas, hidrogeología, suelos, geología, orografía, flora y vegeta-ción, fauna, medio socioeconómica, recursos culturales y paisaje.En Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino(2008)14, donde se expone el contenido y procedimiento de apli-cación del programa de vigilancia ambiental en el seguimiento yevaluación de la efectividad de las medidas correctoras delefecto barrera de las infraestructuras de transporte.

Por su parte CEDEX (2003 y 2008)15, expone todos los as-pectos a considerar en un programa de vigilancia ambientalpara obras lineales: normativa; objetivos; alcance; contenido y

revisión; coste; fases y duración; dirección y equipo de trabajo;procedimiento de seguimiento de las medidas protectoras ycorrectoras del documento ambiental; e informes.

La redacción de los PVSA no resulta sencilla, en primer lu-gar, por la falta de un documento base que reúna los puntosmínimos a desarrollar, independiente del tipo de proyecto, ob-jeto del presente artículo. Y en segundo lugar, por la dificul-tad de identificar en detalle, en la fase de redacción del EsIA,las posibles afecciones de la obra sobre el medio ambiente.Esto ha dado lugar a una gran heterogeneidad entre los pro-gramas. Desde el momento de su redacción, el PVSA debeconsiderar dos ideas básicas en su desarrollo: la primera, esrevisar y completar el PVSA con carácter previo al comienzode las obras, por si la realidad de la obra es diferente a lo re-cogido en la DIA y el EsIA; la segunda, es evaluar el grado deeficacia de las medidas contenidas en el EsIA a través de pa-rámetros de control, definiendo los umbrales y las actuacionesa desarrollar en caso de superarse.

La consideración del PVSA va a depender del grado de im-plicación de la Administración competente en relación a laDIA, del grado de concienciación de la Dirección de Obra(DO), y del grado de percepción que pueda tener la sociedad alproyecto, que puede intensificar las labores de seguimiento yvigilancia ambiental.

3. ASPECTOS A CONSIDERAR EN UN PSVAA priori, los métodos de EIA no pueden considerar ni todos losefectos derivados de las acciones ejecutadas en obra y durantela fase de explotación, ni pueden conocer la evolución quepuede coger la obra, por tanto se desconocen las repercusionesque puede tener sobre el medio ambiente. De ahí la importan-cia de llevar a cabo las labores de seguimiento y vigilanciaambiental desde la fases iniciales a la de explotación, a travésdel PSVA y la adecuación de éste a la realidad de la obra.

Para la redacción del PSVA es imprescindible conocer unadescripción esquemática del proyecto y sus acciones en cadauna de las fases, desde el punto de vista del medio naturalpara, tras conocer los factores afectados del mismo, caracteri-zar y valorar el grado de afección y establecer el programa demedidas de mitigación. Se debe analizar qué actividades delproyecto pueden producir efectos sobre el medio natural (di-recta o indirectamente), así como concretar la fase del pro-yecto (ejecución, funcionamiento y desmantelamiento) en laque se podrían producir dichos efectos (Consejería de Indus-tria y Medio Ambiente de la Comunidad Autónoma de la Re-gión de Murcia, 2005)16.

El PSVA debe recoger de forma clara quién es el destinata-rio y a quien van dirigidas las acciones que en él se recogenpara facilitar las tareas de seguimiento. Además es impor-tante conocer qué instrumentos, personal, técnicas y herra-mientas se tiene a disposición para llevar a cabo el segui-miento y control. Sin menoscabo de que el PSVA puedacomplementarse en fases previas a la ejecución o explotacióndel proyecto, en la fase de redacción de EsIA, se deberíanabordar, como punto de partida, los siguientes aspectos:– Descripción de todas las acciones de seguimiento y control

que se han de llevar a cabo para garantizar el cumpli-miento y efectividad de las medidas protectoras y correcto-ras contenidas en el estudio.



10 Gil Esteban, L.M.; 2006. Experiencias en programas de vigilancia ambien-tal en obras lineales. Fase de ejecución. III Congreso de Ingeniería Civil, Te-rritorio, y Medio Ambiente. Zaragoza, 25-27 de octubre de 2006. Colegio deIngenieros de Caminos, Canales y Puertos.

11 Molina, S.; 2006. Implicaciones ambientales de la ejecución del Programa deVigilancia Ambiental del proyecto de construcción de la Autovía Cantabria-La Meseta. Informes de la Construcción. Vol. 58, pp. 55-59.

12 Tamayo-Muñoz, M.P.; 2008. Seguimiento y vigilancia ambiental en el pro-yecto de adecuación e integración ambiental del entorno del río Guadalete asu paso por Arcos de la Frontera (Cádiz). II Congreso Internacional Paisaje einfraestructuras. Granada, 11-15 de noviembre de 2008. Las infraestructu-ras y los paisajes en transición. Consejería de Obras Públicas y Transportes.

13 Ministerio de Fomento. 1999. Manual para la redacción de informes de losprogramas de vigilancia y seguimiento ambiental en carreteras. DirecciónGeneral de Carreteras. Madrid, 92 pp.

14 Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. 2008. Prescripcionestécnicas para el seguimiento y evaluación de la efectividad de las medidas co-rrectoras del efecto barrera de las infraestructuras de transporte. Documentospara la reducción de la fragmentación de hábitats causada por infraestructu-ras de transportes, número 2. O.A. Parques Nacionales. Madrid. 138 pp.

15 CEDEX 2003. Realización de Trabajos de Asistencia Técnica en temas de Cali-dad y Evaluación Ambiental (2002-2004), Metodología, Formulación de indica-dores y Contraste de Datos Ambientales para Programas de Vigilancia Ambien-tal. Ministerio de Fomento y Ministerio de Medio Ambiente, Madrid. 145 pp.CEDEX 2008. Documentos y protocolos para la contratación, elaboración yanálisis de estudios de impacto ambiental de carreteras. Ministerio de Fomentoy Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, Madrid. 553 pp.

16 Consejería de Industria y Medio Ambiente de la Comunidad Autónoma dela Región de Murcia, 2005. Guía nº 1. Infraestructuras terrestres de comu-nicación y transportes. Colección “Guías para la elaboración de estudios am-bientales de proyectos con incidencias sobre el medio natural”. Murcia, Di-rección General del Medio Natural. 176 pp.


– Programación de las acciones y operaciones de vigilancia ycontrol incluyendo, en su caso, el diagrama y calendario deactuación en obra.

– Planificación metodológica de la labor a desempeñar por laDirección Ambiental de la Obra (DAO) o, en su caso, elequipo de seguimiento y vigilancia ambiental.

– Descripción de los agentes que van a participar en el se-guimiento y vigilancia ambiental del proyecto y asignaciónde responsabilidades asociadas a dichas actuaciones.

– Cronograma que refleje el desarrollo en el tiempo de lasacciones de seguimiento y control.

– Identificación de las acciones de emergencia a emprenderen el caso de situaciones excepcionales que impliquenriesgo o deterioro ambiental.

– Controlar que las medidas preventivas y correctoras seejecutan correctamente, y están adecuadas a los impactosdefinidos para cada uno de los factores ambientales.

– Comprobar la eficacia de las medidas. Cuando se deter-mine que una o varias son insatisfactorias se debe deter-minar las causas y adoptar nuevas medidas.

– Detectar nuevos impactos con los que no habíamos contadoy proponer las medidas adoptadas para eliminar, reducir ocompensar sus impactos.

– Verificar los estándares de calidad de materiales y los me-dios empleados en las actuaciones proyectadas de carácterambiental.

– Describir el tipo de informes a elaborar, responsable de suredacción, contenido, frecuencia y periodo de emisión, asícomo su o sus destinatarios.

– Estimación de recursos técnicos y humanos y de los costesasociados a la ejecución del PSVA y a la realización de con-troles y análisis establecidos en el mismo.La primera actuación en obra, a llevar a cabo por parte del

equipo de vigilancia ambiental, es verificar la existencia deun PSVA diseñado de forma específica para el proyecto encuestión. Se debe realizar una revisión formal y analizar suscontenidos para comprobar su adecuación a lo dispuesto en laDIA. Si se detectan anomalías o defectos en la calidad del pro-grama, el equipo de vigilancia debe redactar un documentocomplementario que corrija las deficiencias de tal manera queincluya los siguientes hitos:– Identificación de las variables a analizar y los datos nece-

sarios que van a permitir poner en marcha el Plan.– Selección de los indicadores de impacto y estimación de la

frecuencia con la que se revisarán.– Identificación de los lugares y puntos dónde se va a reali-

zar el control.– Determinación del modo en que se va a llevar a cabo el

control.– Comprobación de la existencia de datos disponibles.– Determinación de la forma en que se va a documentar el

resultado del análisis.El PVSA debe contar con parámetros de control, fácilmente

cuantificables y representativos que puedan recogerse en unasecuencia temporal que abarque las diferentes fases del pro-yecto. Para favorecer el trabajo los parámetros definidos se en-globan en las denominadas fichas de seguimiento y control, faci-litando la labor de recopilación de información. Los parámetrosactuarán como indicadores de los niveles de impacto alcanzado.

Para conocer y poder analizar el grado de impacto alcan-zado en cada factor ambiental, en las diferentes actuaciones,

se utilizan uno o varios indicadores de control del grado deimpacto, definiendo para cada uno de ellos: 1) objetivo de laactuación; 2) aspecto objeto de análisis; 3) lugar de inspección;4) método de control; 5) frecuencia de control; 6) parámetrosde control y umbrales admisibles; 7) medidas a tomar en elcaso de superar el valor umbral; 8) periodicidad del análisis ocontrol y 9) información que debe incorporarse en el precep-tivo informe periódico (CEDEX, 2003).

Si en base a los indicadores establecidos, se superan los ni-veles críticos de impacto, sería necesario llevar a cabo medi-das correctoras o compensatorias que lo redujeran. Los indi-cadores elegidos para cada factor ambiental deben ser fácilesde aplicar durante las visitas a obra. Lo más recomendable esutilizar indicadores que se puedan aplicar de manera directaa través de una visual en la obra, y que no requieren de unametodología compleja para su utilización. Suelen ser indica-dores que se respondan con sí o no, o indicadores más abiertosque dejen varias posibilidades de respuesta que se podrán cla-sificar en diferentes grados, asignando por ejemplo, el colorrojo a las situaciones más desfavorables y el verde para lasmás favorables, o incluso establecer puntuaciones para obte-ner un valor final. En la redacción del PSVA, en el momentode definir los indicadores, debe definirse el sistema de pun-tuación o código de colores a seguir. En base a los resultadosque se obtengan, se revisarán y evaluarán las medidas adop-tadas para comprobar su efectividad.

Dos aspectos importantes a tener siempre en cuenta en losPSVA son, por un lado, el calendario de trabajo de la obra ypor otro, la viabilidad económica. Desde la fecha del acta dereplanteo hasta la firma del acta de recepción, el calendariode trabajo y los puntos de inspección vienen determinados porel cronograma de trabajo de la obra, adecuándose y reestruc-turándose con el desarrollo de la misma. Las visitas de laDAO también dependen del cronograma de los trabajos, yaque siempre que sea posible, éstas deben coincidir con la eje-cución de los trabajos con mayor repercusión ambiental, inde-pendiente de las visitas regulares que se establezcan en laDIA, en función del tipo de proyecto y la disponibilidad de losrecursos (CEDEX, 2008). Esto nos conduce al segundo aspectoa tener en cuenta, el coste económico. No se debe pasar poralto el presupuesto del PSVA ya que en muchos casos puedeser un factor limitante.

Además de los trabajos de vigilancia de los impactos signi-ficativos previamente definidos, se realizarán otros particula-rizados cuando se presenten circunstancias o sucesos excep-cionales que impliquen deterioro ambiental o situacionesriesgo. Los aspectos relativos a la vigilancia ambiental, se or-ganizará siempre que sea posible, de la siguiente forma:1. Vigilancia relativa al proyecto: se debe verificar que en el

Proyecto están recogidas las recomendaciones y medidasprevistas en el EsIA.

2. Vigilancia durante la ejecución de las obras: durante estafase el PSVA tiene un doble objetivo: por un lado, establecerun sistema de vigilancia que garantice la correcta ejecuciónde las obras, controlando que las medidas protectoras y co-rrectoras del EsIA, la DIA y el proyecto constructivo se eje-cutan de forma correcta; por otro lado, comprobar que losefectos generados por la ejecución de los trabajos son loscontemplados en el EsIA y en la DIA, y que su magnitud seatiene a las previsiones en ellos recogidas. De esta forma,permite cuantificar de forma precisa las alteraciones deriva-das de la obra y definir impactos no detectados o incremen-tos en los ya definidos, para los que se definirán medidas deprotección y corrección. Para la realización del seguimientode los impactos generados durante la obra, el equipo de se-guimiento y vigilancia liderado por la figura de la DAO, rea-




lizará estudios, muestreos y análisis sobre los distintos fac-tores de medio con el objetivo de obtener una serie de indi-cadores que permitan cuantificar el grado de alteración ydetectar nuevos impactos y su magnitud.

3. Emisión de informes: los responsables de la ejecución delPSVA deben informar periódicamente a la DAO y a losagentes receptores de la DIA. Los informes harán referen-cia a las implicaciones ambientales de la ejecución del pro-yecto, siendo preceptivos:– Informe previo al inicio de las obras. Se identificará en

qué medida se han producido modificaciones respecto alinventario ambiental incorporado en el EsIA, si algunosde los escenarios ambientales ha sufrido cambios desde laredacción del EsIA y se considerará si es necesario incor-porar al PSVA algún aspecto relacionado con la vigilanciaambiental que no se hubiera recogido en el EsIA. En fun-ción de las características y magnitud del proyecto, y delentorno donde se ejecuta, puede resultar adecuado incor-porar en este informe, entre otros, los siguientes docu-mentos:– Medidas previstas recogidas en el EsIA.– Plano con la delimitación definitiva de todas las zo-

nas afectadas por los trabajos.– Plano identificativo de la ubicación de vertederos y

áreas de préstamos si éstos fueran necesarios.– Plano indicativo de la ubicación de la zona para el

lavado de cubas de hormigón.– Plano descriptivo de la zona habilitada como parque

de maquinaria.– Manual de buenas prácticas ambientales en la obra

definido por el contratista.– Plan de emergencia ante situaciones de riesgo.– Plan de rutas y accesos definitivos a obra.– Relación de permisos y autorizaciones necesarias.– Cronograma con las acciones de proyecto.

– Informe paralelo al acta de comprobación de replanteo.El objetivo de este informe es verificar que, tras el re-planteo, el proyecto sigue cumpliendo con los requisitosincluidos en la DIA y resto de documentación ambien-tal de referencia, y que es de obligado cumplimiento du-rante la ejecución de las obras.

– Informes periódicos u ordinarios. La periodicidad se es-tablece en la DIA, en función del proyecto tiene una va-riabilidad entre mensual (lo más habitual), semestral oincluso anual. Los informes deben describir los aspectosmás importantes de la marcha de los trabajos, porme-norizando los siguientes aspectos:– Plan de obra.– Desarrollo de los trabajos. Descripción de los tajos

realizados durante el mes y descripción del desarro-llo de los trabajos según el cronograma de la obra.

– Descripción de los tajos previstos para el mes si-guiente. Conocer los trabajos previstos a un mesvista va a permitir a la DAO organizar los trabajosde seguimiento y control.

– Descripción de las medidas ambientales derivadas decada actuación de obra para cada factor ambiental.

– Descripción de los trabajos de restauración si se hanrealizado y analizar su evolución.

– Descripción de los trabajos y evolución de los efec-tuados con anterioridad.

– Desarrollo y eficacia de las medidas preventivas ycorrectoras ejecutadas.

– Niveles de impacto alcanzados y las posibles desvia-ciones respecto de los impactos residuales previstosproponiendo medidas correctoras adicionales o modi-ficando la periodicidad de los controles realizados.

– Evolución de los parámetros de calidad ambientalsegún se hayan medido y de los componentes del te-rritorio.

– Adecuación de los trabajos al cumplimiento de lascondiciones establecidas en el EsIA y en la DIA.

– Incidencias.– Copias de las autorizaciones del organismo compe-

tente necesarias en cada fase de la obra.– Planos y croquis referentes a la gestión ambiental

de la obra.– Actualización de cualquier documento entregado al

inicio de la obra que haya sufrido modificaciones.– Documentación derivada de la aplicación del Plan de

Aseguramiento de la Calidad Ambiental (PACA) dela obra.

– Documentación gráfica y fotográfica.– Resultado de los ensayos de contraste realizados. – Anexos.

– Informes extraordinarios. Cuando se detecte algunaafección no prevista o cualquier condición especial queimplique la necesidad de emitir un informe más allá delos ordinarios.

– Informes específicos. Aquellos solicitados de forma ex-presa en la DIA.

– Informe previo a la emisión del acta de recepción de lasobras. En función de las características y magnitud delproyecto, y de cómo se haya llevado a cabo el segui-miento y vigilancia ambiental, sería interesante que in-corporara la siguiente información:– Verificación y aprobación del desmantelamiento de

todas las actuaciones que correspondan a elementosauxiliares de obra definidos como temporales.

– Comprobación de la retirada de todos los elementosde delimitación de la obra.

– Ejecución de las tareas de restauración y reposiciónde servicios.

– Justificación de cualquier modificación sobre lo pre-visto en el EsIA.

– Medidas adoptadas y definición de las acciones corres-pondientes de seguimiento y vigilancia ambiental.

– Informes posteriores al acta de recepción y relativos a lafase de explotación. La frecuencia y periodicidad vendráreflejada en la DIA.

4. Vigilancia en la fase de explotación: en esta fase el PSVAtiene los siguientes objetivos:– Comprobar la efectividad de las medidas protectoras y

correctoras aplicadas durante la fase de construcción.Este aspecto en ocasiones sólo puede analizarse una vezterminados los trabajos de construcción como por ejem-plo las barreras anti-ruido; o cuando haya transcurridoun cierto tiempo desde la ejecución de las medidas, comoen el caso de la restauración de las cubiertas vegetales.

– Verificar la ejecución de las labores de conservación ymantenimiento que pudieran necesitar las medidas eje-cutadas, en especial las de cubierta vegetal.




– Determinar las afecciones de la nueva infraestructurasobre el medio, considerando la efectividad de las medi-das protectoras y correctoras, comprobando su adecua-ción al EsIA, y determinando los impactos residuales.

– Detectar las afecciones no previstas en el EsIA y articu-lar las medidas necesarias para evitarlas o corregirlas.

4. MATERIALIZACIÓN DEL PSVAPara poder poner en marcha un PSVA, es necesario que ante-riormente se conozcan cuáles son las funciones y responsabili-dades a desempeñar por parte de los diferentes agentes impli-cados. Puede ocurrir que el director de obra (DO), sea elmismo que el director encargado del PVSA, es decir, el direc-tor ambiental de obra DAO. Lo más común es que ambas figu-ras se encuentren separadas, siendo la DAO dependiente dela DO, pero con la suficiente autonomía como para servir deinterlocutor y coordinador de las distintas partes que inter-vienen en la gestión ambiental. Dentro de las funciones y res-ponsabilidades de la DAO se encuentran las siguientes:

– Asesorar a la DO en materia de medio ambiente.– Revisar y completar el PSVA, adecuándolo a la realidad

de la obra en términos de duración, fechas de inicio y fi-nalización, medios del contratista y soluciones técnicasfinalmente adoptadas.

– Elaboración del Plan Específico de Seguimiento y Con-trol Ambiental (PESCA).

– Comprobar que los procedimientos de ejecución de lasobras por parte de la empresa adjudicataria de los tra-bajos contemplan el aspecto medioambiental conformea lo exigido en la normativa de aplicación.

– Revisar el PACA, de la obra para asegurar su adecua-ción a la DIA, el EsIA y los requisitos legales aplicables.Firma del PACA cuando la DAO estime que está con-forme para ser tramitado según establezca la DIA.

– Llevar a cabo el seguimiento periódico de carácter am-biental de las distintas unidades de obra y cualquier ac-tuación que pudiera suponer una afección al entorno.Elaboración de partes de inspección tras visita a obra(Ejemplo en Anexo I).

– Supervisar la ejecución de las medidas protectoras, co-rrectoras y compensatorias y determinar su efectividad.

– Proponer soluciones y nuevas medidas ante la falta deefectividad de las ya propuestas, intensificando las apli-caciones de las más eficaces y planteando nuevas quegaranticen la protección.

– Coordinar las actuaciones de cualquier agente cuyaactividad pudiera suponer una afección de carácterambiental.

– Elaborar los informes preceptivos e informes no pre-ceptivos correspondientes al seguimiento y vigilanciaambiental.

– Responsabilizarse de la partida de medioambiente delpresupuesto general.

– Apertura y cierre de “no conformidades”. La DAO lle-vará a cabo el análisis y la gestión, en el caso de queexistieran, de los partes de no conformidades ambien-tales.

– Solicitar al contratista todas las autorizaciones que seannecesarias desde el punto de vista medio ambiental.

Otro de los agentes implicados es el contratista, quetambién cuenta con una serie de funciones y responsabili-

dades, desde el punto de vista medioambiental, que debencumplir:

– Designar un responsable de medio ambiente en obracuya función será actuar como interlocutor continuocon la DAO y tendrá la responsabilidad de la materiali-zación del PSVA.

– Redacción y ejecución del PACA, de la obra y del plande restauración y de revegetación, en el caso de habercambios respecto a lo previsto en el EsIA y si así lo es-tableciera la DO.

– Redacción de un plan de actuación y uso de la tierra ve-getal procedente de la explanación. Dicho plan deberíadelimitar los lugares y profundidades de excavación, loslugares para acopios y la forma de almacenamiento dela tierra vegetal para evitar compactaciones y la pér-dida de sus propiedades edáficas. Este plan deberá con-tar con la aprobación de la DO quien podrá participaren su redacción.

– Previsión de medidas de precaución y control a adoptarpara preservar la calidad del agua de los cursos deagua permanentes.

– Replanteamiento de las actuaciones de revegetación yde ensayos.

– Redacción de informes periódicos, lo normal es con pe-riodicidad mensual, informando a la DAO de las previ-siones e incidencias acontecidas en la obra desde elpunto de vista ambiental.

Con el objetivo de llevar el compromiso ambiental al ma-yor número de agentes implicados, las funciones y responsabi-lidades ambientales deben llegar también hasta las subcon-tratas que entren a trabajar en la obra. A través de suadhesión al PACA de la obra, las subcontratas se comprome-ten a respetar todas las indicaciones medioambientales.

El PSVA para ponerse en marcha, debe incluir una serie deactuaciones que permitan evaluar experimentalmente la mag-nitud de los impactos y la eficacia de las medidas adoptadas,así como las medidas de urgencia a aplicar en caso de supe-rarse los niveles previstos. El seguimiento y control de los dife-rentes factores variará tanto en función del medio donde se de-sarrolle el proyecto, como del proyecto en sí. Entre losdiferentes factores ambientales se incluye: la atmósfera, elruido, el suelo, las aguas, vegetación, fauna, zonas con figurasde protección, medio socio-económico, la permeabilidad territo-rial e instalaciones auxiliares, el patrimonio arqueológico y ar-quitectónico, el paisaje, los residuos (residuos sólidos urbanosRSU, residuos de construcción y demolición RCD, y residuos pe-ligrosos RRPP) y las actuaciones de seguimiento y vigilancia.

De forma general y sin particularizar para un determi-nado tipo de proyecto, en el anexo I se adjuntan diversas ta-blas donde se recogen, para cada factor ambiental, el control arealizar, el indicador y las medidas propuestas.

5. CONCLUSIONESEl procedimiento de EIA cuenta con una legislación propia enla materia y una legislación sectorial basada en factores am-bientales de obligado cumplimiento. La realización de un pro-yecto lleva asociado la generación de una serie de cambios so-bre el medio en el que se realiza. Éstos pueden ser positivos onegativos, pueden ser de mayor o menor magnitud, puedenser directos o indirectos, etc. El objetivo que persigue la vigi-lancia y seguimiento ambiental dentro de la EIA es compro-bar si el proyecto se está ejecutando de una manera responsa-ble hacia el medio ambiente.




El problema que se plantea es que no existe un PSVA tipo, loque genera una falta de homogeneidad en la materia. CadaPSVA debe adaptarse a la realidad de la obra, por tanto seríauna incongruencia hablar de un modelo tipo. Al no contar conuna metodología definida es necesario, al menos, conocer cuálesson los puntos más importantes con los que debe contar cual-quier PSVA. La función básica de un PSVA es establecer un pro-cedimiento que garantice la correcta ejecución y cumplimientode las medidas definidas para eliminar, reducir o compensar losimpactos causados por las obras. Para determinar el grado deefectividad de las medidas se usan diversos indicadores, previa-mente definidos. Es importante conocer el éxito o fracaso de laaplicación de las medidas, con el objeto de saber su grado de uti-lidad, a la hora de aplicarlas en nuevos PSVA. Apostar por me-didas que lleven asociadas poco mantenimiento y de fácil ejecu-ción, a la larga, resultan mucho más beneficiosas. Siempre ycuando cumplan los objetivos para las que fueron diseñadas.

El PSVA permite además detectar y evaluar impactos dedifícil identificación en las etapas iniciales, e incluso otros quepudieran surgir durante el desarrollo de los trabajos. Estopermite definir nuevas medidas para estos impactos. La posi-bilidad de adaptar el PSVA a la realidad de la obra, en cual-quiera de sus fases, le aventaja de cualquier otro posible pro-cedimiento. Un buen conocimiento del proyecto y de suentorno nos capacitará para poder identificar afecciones y de-finir medidas más concretas.

El conocimiento de las pautas a seguir para el seguimientoy vigilancia ambiental de un proyecto, permite definir elPSVA de dicho proyecto independientemente del tipo o del en-torno donde se desarrolle.

6. REFERENCIASÁlvarez Llovera, R. 2002. Integración de los planes de vigilan-cia ambiental en el sistema de gestión ambiental. I Congresode Ingeniería Civil, Territorio, y Medio Ambiente, Madrid, 13-15 de febrero de 2002. Colegio de Ingenieros de Caminos, Cana-les y Puertos. Actas, pp. 1733 – 1744.Canter, I.W. 1998. Manual para la Evaluación Ambiental. Mc-Graw Hill, Madrid.CEDEX 2003. Realización de Trabajos de Asistencia Técnica entemas de Calidad y Evaluación Ambiental (2002-2004, Metodo-logía, Formulación de indicadores y Contraste de Datos Am-bientales para Programas de Vigilancia Ambiental. Ministeriode Fomento y Ministerio de Medio Ambiente, Madrid. 145 pp.CEDEX 2008. Documentos y protocolos para la contratación,elaboración y análisis de estudios de impacto ambiental de ca-rreteras. Ministerio de Fomento y Ministerio de Medio Am-biente y Medio Rural y Marino, Madrid. 553 pp.Colegio Oficial de Biólogos de la Comunidad de Madrid. 2009.Manual curso on line Seguimiento y Vigilancia Ambiental en laEIA. Colegio Oficial de Biólogos de Madrid, Madrid.Consejería de Industria y Medio Ambiente de la ComunidadAutónoma de la Región de Murcia. 2005. Guía nº 1. Infraes-tructuras terrestres de comunicación y transportes. Colección“Guías para la elaboración de estudios ambientales de proyec-tos con incidencias sobre el medio natural”. Dirección Generaldel Medio Natural, Murcia. Español, I. 1998. Una década de Evaluación de Impacto Am-biental de Obras Públicas. Revista de Obras Públicas. Nº 3380(octubre 1998).Gil Esteban, L.M.; 2006. Experiencias en programas de vigilan-cia ambiental en obras lineales. Fase de ejecución. III Congresode Ingeniería Civil, Territorio, y Medio Ambiente. Zaragoza, 25-

27 de octubre de 2006. Colegio de Ingenieros de Caminos, Ca-nales y Puertos.Jefatura del Estado. Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Orde-nación de la Edificación. Boletín Oficial del Estado, 6 de no-viembre 1999, núm. 266, pp. 38925.Jefatura del Estado. Real Decreto Ley 9/2000, de 6 de octubre,de modificación del Real Decreto Legislativo 1302/1986, de 28de junio, de Evaluación de Impacto Ambiental. Boletín Oficialdel Estado, 7 de octubre 2000, núm. 241, pp. 34606.Jefatura del Estado. Ley 6/2001, de 8 de mayo, de modificacióndel Real Decreto Legislativo 1302/1986, de 28 de junio, de eva-luación de impacto ambiental. Boletín Oficial del Estado, 9 demayo 2001, núm. 111, pp. 16.607.Jefatura del Estado. Medio ambiente. Ley 6/2010, de 24 demarzo, de modificación del texto refundido de la Ley de Evalua-ción de Impacto Ambiental de proyectos, aprobado por el RealDecreto Legislativo 1/2008, de 11 de enero. Boletín Oficial delEstado, 25 de marzo 2010, núm. 73, pp. 28590-28597.Lorente y Corrales.2002. Gestión Ambiental en una obra. ICongreso de Ingeniería Civil, Territorio y Medio Ambiente, Ma-drid, 13-15 de febrero de 2002. Colegio de Ingenieros de Cami-nos, Canales y Puertos. Actas, pp. 1681-1696.Macías, J.C.; Collado J.; Álamo C.; Escalona, M.; García, E.;2005. Seguimiento ambiental para instalaciones de acuiculturamarina. Boletín Instituto Español de Oceanografía. Vol. 21 (1-4), pp. 57-66.Ministerio de Fomento, 1999. Manual para la redacción de in-formes de los programas de vigilancia y seguimiento ambientalen carreteras. Dirección General de Carreteras. Madrid, 92 pp.Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.2008. Prescripciones técnicas para el seguimiento y evalua-ción de la efectividad de las medidas correctoras del efectobarrera de las infraestructuras de transporte. Documentospara la reducción de la fragmentación de hábitats causadapor infraestructuras de transportes, número 2. O.A. ParquesNacionales. Madrid. 138 pp.Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo. Real Decreto Legis-lativo 1302/1986, de 28 de junio, de Evaluación de Impacto Am-biental. Boletín Oficial del Estado, 30 de junio 1986, núm.155/1986.Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo. Real Decreto1131/1988, de 30 septiembre, por el que se aprueba el Regla-mento para ejecución del Real Decreto Legislativo 1302/1986,de 28 de junio, de evaluación de Impacto Ambiental. BoletínOficial del Estado, 5 de octubre de 1988, núm. 239/1988.Molina, S.; 2006. Implicaciones ambientales de la ejecución delPrograma de Vigilancia Ambiental del proyecto de construcciónde la Autovía Cantabria-La Meseta. Informes de la Construc-ción. Vol. 58, pp. 55-59.Sanz Sáiz, R.; Zulueta, A.; Gil Pérez, J.I. 2002. Seguimientoambiental de obras marítimas. I Congreso de Ingeniería Civil,Territorio, y Medio Ambiente. Madrid, 13-15 de febrero de2002. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Ac-tas, pp. 1697 – 1712.Tamayo-Muñoz, M.P. 2008. Seguimiento y vigilancia ambientalen el proyecto de adecuación e integración ambiental del entornodel río Guadalete a su paso por Arcos de la Frontera (Cádiz). IICongreso Internacional Paisaje e infraestructuras. Granada, 11-15 de noviembre de 2008. Las infraestructuras y los paisajes entransición. Consejería de Obras Públicas y Transportes.Unión Europea. Directiva 85/337, de 27 junio 1985, del Consejo.Evaluación de las repercusiones de determinados proyectos pú-blicos y privados sobre el medio ambiente. DOL. Núm. 175.






PROGRAMA DE VIGILANCIA AMBIENTAL

Nombre del proyecto: Nombre de la obra:

Parte de inspección Parte nº: Fecha:

Fase de obra: Subfase:

Situaciones de impacto

Descripción de la situación detectada Factor asociado Recomendaciones

Situaciones de riesgo de impacto


Buenas prácticas ambientales


Comentarios, propuestas, anotaciones, etc.

Dirección ambiental de obra Contrata

DIRECCIÓN AMBIENTAL DE OBRA

Firma:

Fecha:

ANEXO I. EJEMPLO DE PARTE DE INSPECCIÓN DE LA DAO DENTRO DEL PROGRAMA DE VIGILANCIA AMBIENTAL

Factor Ambiental Control Indicador Medida

Atmósfera

Emisión de polvo ypartículas Visibilidad en la zona

Riesgos periódicos, pulverizaciones, colocación de accesoscon grava, limpieza de las cunetas con pala para evitaracumulación de material, suspensión de los trabajos endías con condiciones adversas

Emisión de humos negrospor parte de la maquinaria Humos negros Maquinaria nueva con certificado CE, puesta a punto

Transporte de áridos ymaterial granular Camiones con lonas Bañeras cubiertas por lonas

Cumplimiento legislación enmateria de emisiones a laatmósfera

Medición de los niveles deinmisión Mediciones de emisiones e inmisiones


Ruido y vibraciones

Niveles acústicos de lamaquinaria Ruido molesto en la maquinaria Mantenimiento de la maquinaria, maquinaria nueva con

certificado CE

Niveles acústicos de lasobras Ruido molesto en la obra Diseño de las acciones de proyecto para disminuir las

afecciones sobre la población

Cumplimiento legislación enmateria de ruidos

Ruido por encima de los nivelespermitidos Mediciones del nivel de ruido

Elementos anti-ruido Presencia de elementos anti-ruido

Instalación de silenciadores en las máquinas, bandas degoma





Suelo

Ejecución de jalonamientosy cerramientos

Presencia de agujeros, rotos,etc. Fallos en los cerramientos

Jalonamiento perimetral de la zona de obras einstalaciones auxiliares. Colocación de cerramientos en loslugares necesarios

Instalaciones y elementosauxiliares de obra

Presencia fuera de las zonashabilitadas

Jalonamiento de la zona de instalaciones y elementosauxiliares

Vertidos sobre suelodesnudo

Presencia de vertidos sobresuelo desnudo

Retirada del suelo contaminado y gestión correcta delresiduo. Prohibición de cualquier labor de mantenimientode la maquinaria en obra. Presencia de materialabsorbente en obra

Maquinaria fuera delparque de maquinaria

Maquinaria fuera de la zonahabilitada

Impermeabilización de la zona de parque de maquinariacon bordillo perimetral

Eliminación de la tierravegetal para su acopio

Tierra vegetal son los 20primeros centímetros

Eliminación de los primeros +/- 20 cm de suelo como tierravegetal

Minimización de laalteración y compactacióndel suelo

Presencia de vertidos y sueloscompactados

Señalización de la zona de parque de maquinaria y de losaccesos existentes para evitar la creación de nuevos.Descompactación de los suelos que lo precisen. Prohibiciónde estacionamiento de la maquinaria fuera de las zonashabilitadas

Recuperación de la tierravegetal Análisis de la tierra vegetal Tratamiento con abonos y volteos periódicos

Acopios tierra vegetal Altura de los acopios Altura de los acopios inferior a 2 m

Cumplimiento de lalegislación en materia desuelos contaminados

Presencia de contaminantes enniveles fuera de lo permitido

Análisis de suelos contaminados por laboratoriohomologado


Aguas

Calidad aguas superficiales Vertidos sobre el sistemahidrológico

Impermeabilización del parque de maquinaria con bordilloperimetral. Dotación al campamento de obra de un sistemade saneamiento. Prohibición de cualquier tipo de vertido alsistema hidrológico. Empresa para la gestión correcta deaguas contaminadas

Ejecución de las obras dedrenaje y canalización

Fisuras, roturas, etc., en lossistemas de drenaje ycanalización

Correcta ejecución y mantenimiento de las obras dedrenaje y decantación. Análisis de las aguas después delos sistemas de tratamiento

Riesgo de inundación Aumento del nivel del agua.Agua estancada Limpieza de la zona

Dispositivos de decantación Suciedad, colmatación, fallos Limpieza de la balsa de decantación

Afecciones a acuíferos yáreas de recarga

Análisis de las aguassubterráneas Prohibición de vertido sobre el sistema hidrológico

Calidad aguas subterráneas Análisis de las aguassubterráneas

Impermeabilización del parque de maquinaria con bordilloperimetral. Dotación al campamento de obra de un sistemade saneamiento. Prohibición de cualquier tipo de vertido alsistema hidrológico

Vertidos sobre sistemahidrológico Manchas, olor

Prohibición de vertido sobre el sistema hidrológico.Construcción de balsa de limpieza de canaleta de cubasde hormigón

Maquinaria fuera delparque

Presencia de maquinaria fuerade las zonas habilitadas Señalización de las zonas habilitadas para la maquinaria

Cumplimiento de lalegislación en materia deaguas

Ausencia de vertidos, respeto delas zonas de servidumbre Conocimiento de la legislación en materia de aguas

Uso del recurso FacturaGrifos y mangueras en buen estado. Charla deconcienciación del uso sostenible del recurso a lostrabajadores





Vegetación

Labores de desbroce Presencia de restos vegetales sindesbrozar. Correcta ejecución de la labores de desbroce

Especies y comunidadesamenazadas

Especie o comunidades sinproteger o con mala protección

Batida ambiental anterior a los trabajos. Jalonamiento delos individuos con mayor valor florístico

Ejemplares arbóreos colindantes Daños Trasplantes de individuos

Contra incendios Vegetación en zonas con riesgode incendio Medidas de protección contra incendios

Cumplimiento de la legislación Conocimiento de la legislación


Fauna

Fauna fluvial, avifauna yterrestre Número de individuos Planificación de los trabajo para no coincidir con la época

de cría y apareamiento

Sobre comunidades Número de comunidades Batida ambiental

Sobre el número de individuos Número de cadáveres Batida ambiental

Cumplimiento de la legislación Conocimiento de la legislación


Zonas con figurade protección

Zona con figura de protección Presencia fuera de la zona Conocimiento de la zona

Cumplimiento de lalegislación Red Natura2000 y Espacios Protegidos

Conocimiento de la legislación


Medio SocioEconómico

Desarrollo socio-económicode la zona

Variación en el número dehabitantes, servicios, etc.

Contratar a la población de la zona. Nuevo proyecto comomotor de la zona

Nuevos puestos de trabajo Variación en el número depuestos de trabajo Contratar a la población de la zona


Permeabilidadterritorial e

instalacionesauxiliares

Reposición de serviciosafectados Estado de los servicios afectados Reposición de los servicios afectados (luz, agua,

alumbrado, carreteras, etc.)

Localización y actividadesdentro del parque demaquinaria

Presencia de parque demaquinaria. Manchas de aceite

Parque de maquinaria impermeabilizado y con bordilloperimetral. Prohibida cualquier actividad de mantenimientode la maquinaria

Ubicación y explotación dezonas de préstamos,vertederos y acopios

Presencia de zona depréstamos, vertederos y acopios

Ubicación fuera de zonas vulnerables. Aceptación depréstamos de canteras legales

Accesos temporales Estado y señalización Planificación de los accesos fuera de zonas vulnerables

Retirada y desmantelamientode las instalaciones, elementosauxiliares y accesos temporales

Ausencia de restos deconstrucción, elementosauxiliares, etc.

Correcto desmantelamiento

Restitución del terreno a suscondiciones originales

Terreno con condicionesdiferentes a las originales

Restitución de los terrenos posibles a sus condicionesoriginales


Patrimonio culturaly arqueológico

Patrimonio arquitectónico Presencia de restosarquitectónicos. Daños causados Presencia de experto. Jalonamiento. Protección

Patrimonio arqueológico Presencia de restosarqueológicos. Daños causados Presencia de experto. Jalonamiento. Protección

Sobre vías pecuarias ycaminos históricos

Afección a vías pecuarias.Daños causados Jalonamiento. Protección. Señalización

Cumplimiento de la legislaciónen materia de vías pecuarias ycaminos históricos


Cumplimiento de lalegislación en materia depatrimonio histórico






Seguimiento yvigilancia

Certificación ambientalfavorable del proyectoconstructivo

Certificación ambientalfavorable del proyectoconstructivo

Certificación ambiental favorable del proyecto constructivo

Plan de aseguramiento dela calidad ambiental de laobra

Aprobación del plan deaseguramiento de la calidadambiental de la obra

Aprobación del plan de aseguramiento de la calidadambiental de la obra

Plan específico deseguimiento y controlambiental de la obra

Aprobación del plan específicode seguimiento y controlambiental de obra

Aprobación del plan específico de seguimiento y controlambiental de obra

Presencia de un directorambiental de obra

Presencia de un directorambiental de obra Presencia de un director ambiental de obra

Presencia de un responsablede medio ambiente en obradel contratista

Presencia de un responsable demedio ambiente en obra delcontratista

Presencia de un responsable de medio ambiente en obradel contratista


Residuos

Segregación de residuos Residuos fuera de su contendorcorrespondiente

Punto limpio de obra impermeabilizado y con bordilloperimetral

Estado de los contenedores Daños en los contenedores Información del personal

Funcionamiento del puntolimpio

Residuos en suscorrespondientes contendores

Señalización de los contenedores. Charla de información yconcienciación

Segregación residuospeligrosos

Residuos peligrosos fuera de sucontendor correspondiente

Señalización de los contenedores. Charla de información yconcienciación. Separar cada residuo a su contenedor

Retirada de los diferentesresiduos Albaranes de retirada Libreo de registro de los residuos retirados

Disposición de un plan degestión y minimización delos residuos en obra

Presencia en obra del plan Elaboración del plan

Empresa gestora autorizada Papeles de empresa autorizada Contrato con empresa autorizada

Correcta gestión por partede la empresa productorade residuos

Albaranes de gestión correctade los residuos Libro de registro

Cumplimiento de lalegislación en materia deresiduos



Defensa contra laerosión y

recuperaciónpaisajística

Erosión de suelos y taludes Presencia de regueros ycárcavas

Adecuación topográfica de las superficies afectadas porlas obras (nivelación y subsolado del terreno)

Estabilidad de laderas ytaludes Falta de estabilidad Adecuación topográfica de las superficies afectadas por

las obras (nivelación y subsolado del terreno)

Ejecución del replanteo dela tierra vegetal

Ejecución correcta del replanteode la tierra vegetal

Conocimiento de la zona donde hay que extender la tierravegetal

Preparación y expansión dela tierra vegetal Correcta ejecución Conocimiento de la zona de extensión de la tierra vegetal

Ejecución de siembras ehidrosiembras Porcentaje de marras Plan de restauración. Siembra e hidrosiembra realizada

con especies adecuadas y en la época adecuada

Ejecución de plantaciones Número de individuos muertos Plan de restauración. Plantaciones realizadas con especiesadecuadas y en la época adecuada

Ejecución de trasplantes Número de trasplantes con éxito Plan de restauración. Trasplante realizado en época ycondiciones adecuadas

Proyecto de medidas dedefensa contra la erosión,recuperación ambiental eintegración paisajística

Redacción del proyecto Redacción del proyecto por expertos


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SUSCRIPCION 2/7/12 12:57 Página 145

1. INTRODUCCIÓNEl proyecto de Torre Cajasol consta de una torre de oficinas de180 metros de altura, primer rascacielos de Sevilla, y un edificiode servicios. Está situado en la Isla de la Cartuja y el proyectoha sido desarrollado por Ayesa en colaboración con el estudio es-tadounidense Pelli, Clarke & Pelli Architects, autor entre otrosde las Torres Petronas de Kuala Lumpur en Malasia.

La superficie total construida del complejo es de más213.000 m2, incluyendo la torre de 180 m. de altura. La obracontratada consiste en un vaso estanco para la formación decuatro niveles de sótano con una superficie en planta de38.500 m2. Dicho recinto es de planta prácticamente rectan-

gular, de 355 x 110 m, exceptuando su esquina sur-oestedonde existe un chaflán de unos 40 m.

En planta la torre tiene una superficie de 1.500 m2 mien-tras que el resto de la superficie está ocupada por un centrocomercial y zona ajardinada (Figura1).

La manzana donde se realiza la intervención es la denomi-nada CT1 en el PERI ARI-DT-10, la cual está delimitada por lascalles Camino de los Descubrimientos al este, Inca Garcilaso aloeste, Gonzalo Jiménez de Quesada al norte y López Pintado alsur. La manzana que recoge el proyecto tiene una superficie de41.331 m2 y tiene una topografía relativamente plana, perodada su gran dimensión acaba obteniendo unas diferencias decotas entre los extremos de 2,38 m aproximadamente.

La cota de trabajo y coronación de los muros pantalla decontención se sitúa a +8,00 m siendo la máxima cota de exca-vación (por debajo de losa de cimentación) según la solucióninicial la –7,62 m. El nivel freático se sitúa entre las cotas+1,50 y +2,80 m.

Contención y cimentación para elproyecto Torre Cajasol (Sevilla)

OSCAR RIVAS MARCOS (*) y LUIS GONZÁLEZ LÓPEZ (**)

FOUNDATION AND RETAINING WALLS IN TORRE CAJASOL PROJECT, SEVILLEABSTRACT Retaining wall and foundation for the Cajasol Tower Project was an important challenge for the TerratestGroup in the implementation of major projects of special foundations, as it is without doubt, one of the largest buildingconstruction projects carried out in Spain in recent years in terms of magnitude and singularity.The project involves implementing diaphragm wall for the formation of basements and deep foundations of the tower asmuch as the rest of the building (mall).The work presents a great technical complexity due to the geometry, geology and the tight deadline and it used the latesttechnologies in the field of special foundations in combination with more traditional technologies that in this case werean equivalent challenge due to the magnitude of the project.Finally the work was executed successfully and meeting deadlines through efficient application of techniques and anorganized coordination of different teams.

RESUMEN La cimentación y contención para la excavación en el Proyecto Torre Cajasol ha supuesto un importante retopara el Grupo Terratest dentro de la ejecución de grandes proyectos de cimentaciones especiales, puesto que se trata, sinlugar a dudas, de uno de los más grandes proyectos de edificación realizados en España en los últimos años, en cuanto amagnitud y singularidad.El proyecto comprende la ejecución de la contención del terreno para formación de sótanos y la cimentación interior tantode la torre como del resto de la edificación (centro comercial).La obra presenta una gran complejidad técnica debido a la geometría, a la geología y al ajustado plazo de ejecución y enella se utilizaron las últimas tecnologías dentro del campo de las cimentaciones especiales en combinación con otrasmás tradicionales que en este caso suponían un reto equivalente debido a la magnitud de la obra.Finalmente la obra fue ejecutada con éxito y con cumplimiento de los plazos gracias a una eficiente aplicación de las técni-cas y una organizada coordinación de los diferentes equipos de trabajo.

81

Palabras clave: Cimentación, Contención, Grandes proyectos, Geología, Cimentaciones especiales.

Keywords: Retaining wall, Foundation, Largest building construction projects, Geology, Special foundations.

(*) Departamento de Contratación y estudios. TERRATEST. Ingeniero de Ca-minos, Canales y Puertos. E.Mail: [email protected](**) Jefe de obra del Proyecto de Cimentación y Contención Torre Cajasol.TERRATEST. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. E.Mail: [email protected]


81.TORRECAJASOL 2/7/12 12:54 Página 81

2. SOLUCIÓN DE PROYECTOLa solución de proyecto está formada por muros pantalla decontención de 0,80 m y 1,0 m de espesor, y de profundidad va-riable entre los 27,00 y 36,00 metros. Sus 37 secciones de cál-culo están, arriostradas mediante un número variable de en-

tre 6 a 9 niveles de anclajes al terreno de longitudes que vandesde los 32 m hasta los 54 m en los niveles superiores. Estosanclajes son de 8 cables, tipo IR.

La cimentación de la torre se resuelve con 1 doble anilloelíptico de pantalla continua de 0,80 m de espesor y una pro-

CONTENCIÓN Y CIMENTACIÓN PARA EL PROYECTO TORRE CAJASOL (SEVILLA)


FIGURA 1. Detalle del Futuro Centro de Servicios Torre Cajasol.

FIGURA 2. Ubicaciónde la parcela dondese ha de construir el

vaso estanco.


fundidad de excavación desde la cota –7,72 m hasta la cota–48,72 m en la zona de Torre. El resto del solar tiene una losade 1,00 m de espesor.

En la zona de la Corta de Triana (antigua vaguada que fuerellenada para la creación de plataforma horizontal, esto se rea-lizó durante los trabajos de construcción de la Expo ’92) es nece-

sario hacer una sobre-excavación de 30.516 m3 y posterior re-lleno seleccionado como mejora del terreno. Para hacer esta so-bre-excavación son necesarias las filas 8ª y 9ª de arriostramiento.

Para el rebajamiento del nivel freático se definen una seriede 10 pozos de hormigón de 1,00 m de diámetro empotrándose2,00 m en el estrato de gravas.



FIGURA 3. Detalle dela sección con mayornúmero de niveles deanclajes por sobre-excavación en lazona de la Corta deTriana.

FIGURA 4. Detalle de pozos de proyecto.

16.00

16.00

16.00

16.00

16.00

16.0016.00

16.00 16.00

16.00

38.00

30°

PLANTA NIVEL 0

PLANTA NIVEL –1

PLANTA NIVEL –3

PLANTA NIVEL –4

PLANTA NIVEL –2

VARIABLEENTRE

8.25 Y 8.80

VARIABLEENTRE

–27.75 Y –28.20

VARIABLE DE 7.60 A 8.10

VARIABLEDE 4.70 A 5.75

1.50

–1.20

–3.00

–4.50

–6.20

–8.90

–10.50

NF

NF +2.80

36.00

31.00

28.00

24.0026.00

21.00

18.00

POZOTIPO

RELLENO

5.00

0.00

–5.00

–10.00

–15.00

–20.00

ARENAS

GRAVAS

MARGAS

POZO TIPOPROFUNDIDAD INDICADA EN PLANTA

–2.0

0

POZO DE BOMBEO PROVISIONAL POZO DE HORMIGÓN EN MASA PREFABRICADO

SISTEMA CONSTRUCTIVO:REBAJAMIENTO INTERIOR

COTA TERRENO

Ø1.00

Ø1.00

0.09

0.09 0.09

0.09

N.F.

3.00

N.F.

POZO DE EXTRACCCIÓNPARA REBAJAMIENTODEL NIVEL FREÁTICO

Ar – AmNIVEL IMPERMEABLE

COTA DE EXCAVACIÓNANILLOS DESMONTADOS

1.10

0.50

TAPA

ESTRATOS

GRAVA

RELLENO DE GRAVA

0.60

2.00

0.30

RELLENO

POZO DE HORMIGÓNEN MASA PREFABRICADO

Ø 1.00


3. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA E HIDROGEOLÓGICASegún los sondeos realizados el subsuelo se divide en los si-guientes niveles geológico-geotécnicos:– Nivel 1. Rellenos Antrópicos recientes, con una potencia

que oscila entre 2.5 m y 8,5 m según se encuentre dentro ofuera de la zona de la antigua Corta de Triana, respectiva-mente. Están formados mayoritariamente por unas arenasamarillentas con bastantes fragmentos areniscosos y pro-porciones variables de arcilla. Presentan una densidadfloja-muy floja.

– Nivel 2. Rellenos antrópicos pertenecientes al relleno reali-zado en la corta de Triana. Su espesor máximo está en-torno a 21 m. Están formados por unas arcillas areno-li-mosas de tonalidades parduzcas y grisáceas, y con unacantidad importante de restos cerámicos. Presentan gene-ralmente una consistencia moderadamente firme.

– Nivel 3. Arcillas limosas marrones y grisáceas. Sólo se ob-servan en la zona fuera del antiguo cauce, entre una cota de

3.8 m hasta unos 15 m, aproximadamente. Presentan algu-nas intercalaciones de lentes limo-arenosas. Generalmentetienen una consistencia blanda moderadamente firme.

– Nivel 4. Arenas limosas marrones, desde profundidadesentorno a 15 m hasta unos 18.5 m, en la zona fuera de lacorta, mientras que dentro del antiguo cauce presentan es-pesores entre 1.5-2.0 m, subyaciendo al nivel 2. Se observauna proporción creciente de la fracción grava a medida quese profundiza. Cabe destacar que este nivel no es continuolateralmente a lo largo de la parcela, no llegando a apare-cer en la zona Norte de la parcela (Antiguo Pabellón de losDescubrimientos).

– Nivel 5. Gravas y bolos heterométricos con bastante arenay tonalidades marrones. Aparecen de forma general entreuna cota de 18 m hasta unos 24.5 m, a excepción de lazona Norte de la parcela ( Pabellón de los Descubrimien-tos), donde se presenta a partir de unos 12 m. La densidadde estos materiales es muy elevada registrándose rechazoen los S.P.T´s.



Nivelgeotécnico Descripción

γhumeda(1)

(Tn/m3)*

γsumergida(2)

(Tn/m3)

C´***(3)

(Tn/m2)Φ(°)(4)

Kh(5)

(Tn/m3)

1 RellenoAntrópico 1.80 0.8 0.2 18 150

2 Arcillaslimosas 2.0 1.0 0.2 18 150

3 Rellenoen cauce 1.80 0.8 0.2 18 150

4 Arenaslimosas 2.1 1.1 0.5 30 550

3 Gravas 2.2 1.20 0 35 2700

4 Margasazules 2 1 2 a 6 22 1000 a 5000

FIGURA 5. Zona de terreno a mejorar en zona de corta.

TABLA 1. Valores geotécnicosde los estratos.

20.00

–8.27 –8.27

100.00

70.00 180.00 76.79 28.84

235.66

ZONA DE TERRENOA MEJORAR


– Nivel 6. Margas azules. Aparecen a partir de una cota deunos 24.5 m de profunidad. Están formadas por unas arci-llas margosas de tonalidades grises azuladas. Presentanuna consistencia creciente en profundidad, siendo deforma general duras e impermeables.El nivel freático obtenido de las medidas de campo, está en

torno a la cota absoluta de +1,50, si bien en los cálculos se hatomado el valor de +2,80 m.

Los valores geotécnicos asignados a cada nivel son los quese aprecian en la Tabla 1.

La baja capacidad en la zona de máxima profundidad delrelleno de la corta hace necesario el vaciado y posterior re-lleno en la diagonal noreste-sureste de la parcela (Figura 2).

4. SOLUCIÓN FINALMENTE EJECUTADAEn colaboración con la Ingeniería responsable del proyecto(Ayesa), se han introducido una serie de adaptaciones y modi-ficaciones sobre el proyecto inicial para tratar de conseguir laadaptación del mismo a las situaciones que iban apareciendodurante la ejecución y a una optimización económica y deplazo:– Adaptación de la geometría de la solución de muros pantallaSe propone una optimización de la medición en pantallas decontención que se debe a cambios de plataformas de trabajo, yal cambio en el sistema de cimentación interior sustituyendola sobreexcavación en la zona de la Corta y su posterior re-lleno, por un sistema de cimentación profunda con pilotes pre-fabricados.

– Adaptación de la distribución de paneles del muro pantallaCambio de bataches de 4,00 a 5,00 metros adecuado a los re-cursos de ejecución del Grupo Terratest, lo que permite unaredistribución de los anclajes y una mejora de rendimiento.

La cuidada preparación y tratamiento de los lodos tixotró-picos es imprescindible para poder garantizar una correctaejecución de los muros pantalla y una adecuada calidad delproducto terminado. Con este supuesto se aumenta el tamañodel panel para disminuir en un 20% el número de paneles ypor tanto el número de juntas.– Adaptación de la solución de arriostramientoManteniendo el diseño del arriostramiento tal y como figu-raba definido en el proyecto, se propone la ejecución de ancla-jes de varios bulbos como alternativa a los anclajes tipo IRprevistos inicialmente. El comportamiento de este sistema deanclajes se fundamenta en la teoría del factor de eficiencia delbulbo.

Teniendo en cuenta el nivel de carga que es necesario quedesarrolle el arriostramiento para equilibrar la pantalla, yconsiderando las características del terreno existente, se pro-pone la ejecución de anclajes de varios bulbos como sistemade arriostramiento. La adopción de este sistema se funda-menta en la eficacia y seguridad que aporta este tipo de an-clajes.

Con la nueva distribución de los paneles tipo del muropantalla y con las cargas horizontales características paracada nivel de arriostramiento, se procede a diseñar los ancla-jes, teniendo en cuenta el perfil geotécnico de cada una de laszonas de la parcela.



FIGURA 6. Distribuciónde tensiones de adherencia

a lo largo de la longitudfija de un anclaje

convencional/tradicional.

FIGURA 7. Distribución detensiones de adherencia a lolargo de la longitud fija decada unidad en un anclaje debulbo múltiple.

Cable

0 Distribución de carga a lo largo de la longitud de bulbo Longitud de bulbo habitualmente máxima 10 m

Carga

Tens

ión

de a

dher

enci

a

Cables

0 Distribución de carga a lo largo de la longitud de bulbo Longitud de bulbo puede incrementarse hasta 25 m

Tens

ión

de a

dher

enci

a


En base a los resultados de los ensayos de investigaciónrealizados por Terratest Cimentaciones S.L. en el emplaza-miento de la obra se adoptan, a efectos del cálculo, unos ran-gos de valores de adherencia última de los anclajes.

La carga total con la que se alcanzó el desplazamiento má-ximo por fluencia en el anclaje de tres bulbos fue 153 ton, esdecir soportó un 62% mas que el convencional de un solo

bulbo, el que soportó una carga de 96 ton, antes de alcanzar eldesplazamiento máximo por fluencia. Este comportamiento seexplica por la alta eficiencia de este tipo de anclajes de variosbulbos, y este comportamiento es el explicado en la teoría delfactor de eficiencia.

Además de los 12 ensayos de investigación de adherenciaúltima de anclajes, en la zona A, indicada en la figura ante-rior, se realizó un estudio comparativo adicional consistenteen la ejecución de sendas pruebas de carga sobre dos anclajescon características similares, uno tipo multibulbo y otro con-vencional. Ambos anclajes contaban con el mismo número decables, diferenciándose en la composición de la longitud delbulbo. La longitud del bulbo del anclaje convencional era de7,5 m., mientras que en el anclaje de varios bulbos esta longi-tud se consiguió mediante tres bulbos de 2,5 m. El objeto deeste ensayo comparativo era verificar la capacidad real de losdos sistemas de anclajes, comparando su eficiencia, expresadaa través del factor de eficiencia.

Los ensayos realizados confirmaron el fenómeno de eficien-cia de los anclajes. El concepto de factor de eficiencia (feff),tiene en cuenta la eficacia de un anclaje para movilizar el va-lor último de la adherencia (τult) en la interfase lechada-suelo, y se define a través de la siguiente expresión:

f Area A

Area bajo línea effult

=τ



FIGURA 8. Pruebas de anclaje multibulbo en la zona sur.

FIGURA 9. Zonas en las quese realizan los ensayos para

determinar la adherenciaúltima de los anclajes.

FIGURA 10. La carga última de la longitud fija del anclaje es igual al área debajo de la curva A, siendo la máxima posible el área total bajo la línea de τult.

PLANTA GUÍA

ZONA B

ZON

A C

ZON

A A

LEYENDAZONA AZONA BZONA C

Lechada decementoPerforación

T

Tensión deadherencia

ÚltimaMediaResidual

“τ ult”“τ avg”“τ res”

Inicial

0

A

Final

Longitud fijadel tendón

Progresocondicionesde trabajo

Longitud fija Lb Típicamente 12m


La expresión que cuantifica la reducción de la eficiencia deun anclaje al aumentar su longitud del bulbo se define de lasiguiente manera:

feff = 1.6 Lb-0,57

siendo Lb la longitud fija o de bulbo de cada unidad de anclaje.La mejora de la eficiencia de los bulbos permite soportar

mayores cargas. Con la nueva solución se pasa de una medi-ción inicial de anclajes de 76.777,00 ml a 52.666 ml. Para lasesquinas se opta por la solución de arriostramiento me-diante celosías metálicas. Sin cambiar las hipótesis de cál-culo del diseño original se reduce la perforación de anclajesen un 32%.

– Utilización de pasatubos en los puntos de perforación deanclajes

Es práctica habitual la perforación de los muros pantalla me-diante widia o con el mismo carro de perforación para la eje-



FIGURA 12. Detalle de Pasatubos.

FIGURA 11. Curva deeficiencia del bulbo deanclaje.

FIGURA 13. Esquema de drenaje.

0 5 10 15 20 25

1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

Longitud fija Lb (m)

(f ef

f) Fa

ctor

de

efic

ienc

ia

f eff = 1.6Lb–0.57

POZO 10

POZO 9

POZO 8POZO 7

POZO 6POZO 5

POZO 4POZO 3

POZO 2

POZO 1


cución de los anclajes. En este caso se colocaron pasatubos enlas armaduras de los muros pantalla teniendo en cuenta lafutura distribución de los anclajes así como la cota de los mis-mos. El resultado es evitar el corte del armado de la pantallacon lo que se mantiene la capacidad de la sección calculada.– Utilización de Preventer en los puntos de perforación de an-

clajesPara evitar el arrastre de finos en la perforación de los anclajesse utiliza la mencionada pieza que funciona como obturador.– Cambio de pozos de hormigón por pozos metálicosManteniendo el número de pozos se sustituye el método deejecución. Se aumenta la profundidad de los mismos con ma-yor empotramiento en la capa de gravas y se deja dos metrosde tubo ciego. Esta solución aseguró un óptimo rebajamientodel nivel freático (Figura 13).– Modificación de la cimentación interior (Zona de Palcos).

Pilote PrefabricadoComo se ha comentado anteriormente estaba prevista la so-brexcavación en la zona de la Corta y su posterior relleno ycompactado antes de ejecutar la losa de cimentación. En esteproceso de excavación es necesario ejecutar filas adicionalesde anclaje por debajo del nivel de máxima excavación general.

Aparte del hecho de que a la cota a la que se deben ejecu-tar dichos anclajes supone una altura de columna de aguaelevada que dificulta la ejecución de los mismos, se suma elfactor determinante de tiempo de ejecución de estas unidadesque retrasan el proceso constructivo. Es también importantedestacar la dificultad de la excavación debido a la profundi-dad, mala capacidad del estrato que supone la necesidad decreación de caminos.

Por ello se propone el sistema alternativo de cimentación in-terior mediante pilotes prefabricados que permite eliminar lasustitución en la zona de la corta redundando en la optimiza-ción de la solución de contención como se ha comentado ante-riormente y en una importante mejora de plazo y económica.

La solución está formada por encepados de grupos de 3 a 6pilotes de profundidades medias de 12 a 14 metros, alcan-zando el pilote el rechazo en la marga. Los pilotes son cuadra-dos de 35 x 35 cm y de 40 x 40 cm.

5. EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOSLos trabajos de ejecución de los 915 ml de murete guía co-menzaron en abril de 2009. Los muros pantalla se llevaron a

cabo con 3 equipos de excavación y equipos auxiliares, entreellos una grúa de 120 ton para levantar armaduras de hasta60,00 metros y 25 toneladas de peso.

Los 26.600 m2 muro pantalla de contención se ejecutaronen 92 días. En la fase de mayor producción con dobles turnosde trabajo se llegaron a alcanzar rendimientos de 2.500 m2

por semana.En agosto del mismo año comenzaron los trabajos de eje-

cución de anclajes. Inicialmente con un equipo a los que se



FIGURA 14. Distribución en planta de los pilotes.

FIGURA 15. Izado de armadura de pantalla de 36 x 5,50 metros con unpeso de 29,5 ton. Durante la ejecución de los trabajos se utilizó una grúade gran tonelaje para el izado de las jaulas. Las armaduras de esquinaeran montadas e izadas solidariamente (forma de L).




FIGURA 16. Vistageneral de la obra

durante la ejecuciónde los muro pantalla.

FIGURA 18. Ejecución del doble anillo de pantallas para cimentación dela torre. Factores de dificultad:1. Profundidad de 42 metros con junta hasta final de la excavación2. Meses de medias de precipitación superiores a las medias de los

últimos 20 años que dificultaron movimientos y suministros.

FIGURA 17. Ejecución de anclajes de varios bulbos. Destacan tres factoresde dificultad en su ejecución:1. Longitud de ejecución (hasta 54,00 ml).2. Carga de nivel freático (9 metros en la fila inferior).3. Dificultades de movimiento por baja capacidad de las plataformas,

terreno arcilloso, año lluvioso.

FIGURA 19.Ejecución de lostrabajos de hinca.


irían sumando hasta cinco para alcanzar rendimientos dehasta 3.100 ml por semana. Debe destacarse la longitud delos anclajes. Los trabajos de los 7 niveles de anclaje (51.556ml que no incluyen los anclajes de la rampa) terminaron en185 días.

En enero de 2011, comenzó la cimentación de la torre me-diante el doble anillo de pantalla continua de 0,80 m. de espe-sor a una profundidad de excavación de 42,00 metros. Ejecu-tados los trabajos con 2 máquinas a doble turno, los 8.118 m2

finalizaron en un plazo de 43 día los que supone una media de190 m2/día.

En abril de 2010 comenzaron los trabajos de hinca (fase dePalcos a falta de rampa y alrededores de Torre). En 74 días sehincaron 18.438 ml para una media de 250 ml/día.

Las fases pendientes de finalización de anclajes de rampay pilotes de hinca se ejecutaron entre los meses de noviembrede 2010 a marzo de 2011 adaptándose a los tiempos de laobra.

En la Tabla 2 se aprecia el resumen de las diferentes uni-dades ejecutadas así como las medias alcanzadas.



OBRA TORRE PUERTO TRIANA

FASE DE LA OBRA FECHA INICIO FECHA FINAL DIAS LABOR.EJEC. CANTIDAD RENDIMIENTO

M2. EJECUCIÓN MURO PANTALLA PERÍMETRO 22/04/2009 28/08/2009 92 días 26.611,28 289,25 m2/día

KG. ACERO MURO PANTALLA 3.705.153,97 40.273,41

M3. HORMIGÓN MURO PANTALLLA 25.891,36 281,43

ML. EJECUCIÓN ANCLAJES MULTIBULBOS 03/08/2009 17/05/2010 185 días 51.556,00 278,68 ml./día

KG. ACERO ANCLAJES 431.613,30 2.333,04

TD. LECHADA DE CEMENTO 2.195,00 11,86

ML. EJECUCIÓN ANCLAJES MULTIB. ZONA RAMPA 27/09/2010 29/10/2010 23 días 798,00 34,7 ml./día

KG. ACERO ANCLAJES 6.347,07 275,96

TD. LECHADA DE CEMENTO 39,00 1,70

M2. EJECUCIÓN MURO PANTALLA TORRE 27/01/2010 29/03/2010 43 días 8.118,11 188,79 m2/día

KG. ACERO MURO PANTALA TORRE 359.902,99 8.369,84

M3. HORMIGÓN MURO PANTALLA TORRE 7.014,05 163,12

ML. PILOTES PREFABRICADOS 1º FASE 23/04/2010 28/07/2010 74 días 18.438,60 249,17 ml.día

ML. PILOTES T-350 583,40 7,88

ML. PILOTES T-400 17.855,20 241,29

ML. PILOTES PREFABRICADOS 2º FASE (ZONA RAMPA) 10/11/2010 21/12/2010 27 días 4.339,70 160,73 ml.día

ML. PILOTES T-350 268,40 9,94

ML. PILOTES T-400 4.071,30 150,79

ML. PILOTES PREFABRICADOS 3º FASE (ZONA TORRE) 14/03/2011 08/04/2011 20 días 3.432,00 171,6 ml./día

ML. PILOTES T-350 410,70 20,54

ML. PILOTES T-400 3.021,30 151,07

TABLA 2. Mediciones ejecutadas. Medias de producción.

FIGURA 20. Vista general del pilotaje de zona palcos una vezdescabezados los pilotes.


6. CONCLUSIONES

En abril de 2009 comenzaron los trabajos de contención y ci-mentación que finalizaron en marzo de 2011. Empresas delGrupo Terratest han realizado esta obra de gran envergaduray complejidad técnica con los recursos más avanzados queexisten para la adecuada ejecución de este tipo de construccio-nes y con los últimos y más eficientes sistemas en la ejecuciónde anclajes al terreno. Se han cumplido todos los requeri-mientos de calidad del proyecto y con una optimización econó-mica y de plazo muy importante.

Las mediciones generales de la obra ejecutada son las si-guientes:

– Muros pantalla de contención en espesor 0,80/1,00m:27.000 m2.

– Longitud total de anclajes al terreno ejecutados:54.000 m.l.

– Acero Y 1860 S7 en cables trenzados para anclajes:438 T.

– Movimiento de tierras: Excavación para vaciado interior:600.000 m3.

– Muros pantalla de cimentación de torre (0,80 m):8.600 m2.

– Hormigón HA-30 en losa de fondo y encepados:17.100 m3.

– Acero B-500-S en muros pantalla, losas y encepados:6.000 T.

– Pilotes prefabricados tipo TERRA T-350 / T-400:24.800 m.l.

7. BIBLIOGRAFÍAReformado del Proyecto básico y de ejecución de movimientode tierras y recinto de pantallas (Fase previa de proyecto Cen-tro Puerto Triana), Tomo I.



FIGURA 22. Vista de laexcavación en vaciado.

FIGURA 21. Vista general una vezejecutados y entregados los trabajos decimentación



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92 DIRECTORIO 2/7/12 13:08 Página 92

1. INTRODUCCIÓNLas obras de construcción del puente internacional proyec-tado para unir Bulgaria con Rumanía a través de las ciuda-des de Vidin y Calafat, fueron adjudicados en 2007 a la em-

presa FCC Construcciones S.A. La longitud total del puente,incluídas las zonas de acceso, es de 1.731 m y en el mismo secontempla una plataforma de tráfico ferroviario, además dedos calzadas para vehículos y una para peatones.

El elemento de cimentación lo componen más de 24.000 mlde pilotes de 2 m de diámetro, que pueden alcanzar profundi-dades de hasta 80 m [4].

Siempre que una estructura rígida, como la pila de unpuente, se emplaza en el lecho de un río (normalmente de ma-terial no cohesivo) puede dar origen a una erosión local.

Ello es debido a que el patrón de movimiento generado al-rededor de la estructura (flujo descendente, vórtices de herra-dura y de estela, etc.) da lugar a un flujo tridimensional alta-mente turbulento que tiene una considerable capacidad paraponer en movimiento y transportar el sedimento. Debido a la

Estudio hidráulico mediante modelofísico a escala reducida de la erosión

localizada en la pilas del puenteVidin-Calafat sobre el río Danubio

RAFAEL COBO RAYÁN (*), ÁNGEL LARA DOMÍNGUEZ (**) y GONZALO SIMARRO GRANDE (***)

HYDRAULIC STUDY USING A REDUCED SCALE PHYSICAK MODEL OF THE LOCAL SCOUR AT THEPIERS OF THE VIDIN-CALAFAT BRIDGE OVER DANUBE RIVERABSTRACT The company “FCC Construcciones S.A.” was awarded in 2007 the construction of the Vidin-Calafat bridge overthe Danube River to connect Bulgaria and Rumania. In order to better determine the foundation work of the bridge and dueto the peculiarity of the geometry of the piers, a serie of hydraulic and scour studies had to be carried out so as to determinethe necessary protections to be built to avoid local scour at the foundations. The Hydraulic Laboratory of “Centro deEstudios Hidrográficos del CEDEX” (Centre for Hydrographycal Studies of the Study and Experimentation Centre forPublic Works) was in charge of conducting the study of the reduced scale physical model according to the constructiondrawings supplied by FCC Construciones S.A. The aim of the study was to check both, the hydrulic bahaviour and the scourat three representative piers of the bridge (PB4, PB9 and PB11) in order to determine exactly the protection to be designed.

RESUMEN La empresa FCC Construcciones S.A. fue adjudicataria en 2007 de la obra de construcción del puente Vidin-Calafat en el río Danubio, entre Bulgaria y Rumanía. Para la mejor definición de las obras de cimentación del citadopuente y debido a la singularidad de la geometría de las pilas, fue necesario realizar una serie de estudios hidráuli-cos y de socavación que permitieran definir las protecciones necesarias para evitar fenómenos de erosión local en laspilas del puente. Para hacer frente a esta petición el Laboratorio de Hidráulica del Centro de Estudios Hidrográficosdel CEDEX se encargó de realizar un estudio en modelo físico reducido de acuerdo con los planos de ejecución facili-tados por FCC Construcciones S.A. El objetivo de dicho estudio era comprobar el comportamiento hidráulico y la ero-sión de tres pilas representativas (PB4, PB9 y PB11) del citado puente para poder definir correctamente las protec-ciones a diseñar.

93

Palabras clave: Modelo físico, Puente, Cauce fluvial, Erosión en pilas, Protección de pilas.

Keywords: Physical model, Bridge, Riverbed, Local scour piers, Protection of piers.

(*) Director de Programa del Laboratorio de Hidráulica del Centro deEstudios Hidrográficos, CEDEX. Licenciado en CC Geológicas.E-mail: [email protected](**) Consejero Técnico del Laboratorio de Hidráulica del Centro deEstudios Hidrográficos, CEDEX Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.E-mail: [email protected](***) Departament de Geologia Marina, Institut de Ciències del Mar, CSIC.E-mail: [email protected]


93.VIDIN-CALAFAT 2/7/12 13:02 Página 93

complejidad del problema es siempre aconsejable confirmarlos cálculos matemáticos mediante ensayos experimentales.

Normalmente se considera que la profundidad de erosiónlocal ds (la distancia vertical desde el nivel original del lechohasta el erosionado) depende de las condiciones del flujo (lavelocidad media um y el calado aguas arriba h), las propieda-des del fluido (la densidad ρ, y la viscosidad molecular cine-mática del agua ν), las propiedades del sedimento (densidadρs, tamaño medio de las partículas d50 y coeficiente de disper-sión granulométrico σg), la geometría del problema (en el casode una pila cilíndrica. el diámetro d y la anchura del cauce ω),la gravedad g y el tiempo t, es decir:

ds = φ( um, h, ρ, ν, ρs, d50, σg, d, ω, g, t) (1)

donde φ indica “función de”.En problemas de erosión local, puede demostrarse [7] que el

número de Froude puede ser sustituído por la “intensidad delflujo” um/umc, donde umc es la velocidad media crítica para elinicio del movimiento en la zona de aproximación. Además, enmuchos fenómenos de erosión local se sabe que la erosión esmáxima para um/umc=1 (suponiendo que el resto de paráme-tros se mantienen constantes). La velocidad crítica umc dependedel tamaño del sedimento y de la profundidad del agua y parasu cálculo es necesario determinar mediante el diagrama deShields la tensión crítica τc necesaria para mover un determi-nado sedimento en función de su tamaño d50 y densidad ρs. Porotro lado, se puede relacionar la tensión τc crítica con la veloci-dad media crítica umc. En efecto, en general se cumple:

(2)

donde τb es la tensión de fondo y Cf es el coeficiente de roza-miento, que se puede expresar mediante la ecuación:

(3)

donde es el radio hidráulico y:

(4)

es la elevación sobre el fondo en que la velocidad es nula( es la rugosidad equivalente y es la veloci-dad de corte). La combinación de la expresión (2) con elábaco de Shields nos permite calcular la velocidad crítica

dados el sedimento y el calado.Por otro lado la erosión local no es constante en el tiempo:

aumenta rápidamente en los primeros momentos, cuando losvórtices son fuertes y existen importantes gradientes de velo-cidad; conforme la erosión aumenta, los vórtices se amplian ydebilitan y, finalmente, el proceso erosivo alcanza un nuevoestado de equilibrio. La profundidad de erosión local de equili-brio se debe estimar mediante la expresión:

(5)

El tiempo necesario para alcanzar las condiciones deequilibrio puede ser muy grande, puesto que la erosión evo-luciona asintóticamente hacia dicho equilibrio. Existen dife-rentes propuestas prácticas [8, 5, 2] para establecer en quemomento se puede considerar que se ha alcanzado el equili-brio. Por ejemplo, el criterio de Melville establece que un ex-perimento se puede considerar en equilibrio cuando en 24horas en aumento de la erosión es inferior al 5% del diáme-tro de la pila ensayada. En el caso de un lecho vivo, el pasode formas de fondo hace que la condición de equilibrio seaalgo intrínsecamente dinámico, con picos de erosión asocia-dos al paso de los valles de las dunas [6].

2. DATOS DE PARTIDAA partir de un modelo matemático realizado con anterioridad,se disponía de los siguientes parámetros hidráulicos como da-tos iniciales para diseñar el modelo físico (Tabla 1).

3. ESCALAS Y LEYES DE SEMEJANZAEs bien sabido en la teoría de modelos físicos reducidos que,puesto que la aceleración de la gravedad g y algunas propie-dades tales como la densidad y viscosidad del fluido son losmismos en el prototipo y el modelo, es imposible hacer quetodos los grupos adimensionales sean iguales en ambos. Conel fin de resolver este problema se suele asumir que la in-fluencia de algunos grupos adimensionales puede ser deses-timada. En este caso se consideró que los efectos viscososeran poco importantes (semejanza “de Froude”). Se com-probó previamente que los valores del número de Reynoldspara los diferentes caudales de ensayo garantizaban la tur-bulencia del régimen, no existiendo, por tanto, ninguna per-turbación debida a despreciar los efectos viscosos en las con-diciones de semejanza.

En función de las dimensiones de la obra, de la magni-tud de los caudales a ensayar y de la experiencia del Labo-ratorio, se adoptó como escala geométrica más adecuada la1/60. El modelo proyectado se construyó con lecho móvil ysin distorsión de escalas por estar la distorsión gométricaexpresamente desaconsejada en el estudio de procesos deerosión local.

d límd h d

hu d d

dd u

uset

sm

gm

mc= =

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

→∞φ

νσ

ω, , , , ,50

umc

u b∗ ≡ τ ρk ds ∝ 50

z k

us

min ,≈ +

∗30 9 2ν

ℜ

Czf =ℜ⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

⎡

⎣⎢

⎤

⎦⎥

12

κln

min

τ ρb m fu C= 2

ESTUDIO HIDRÁULICO MEDIANTE MODELO FÍSICO A ESCALA REDUCIDA DE LA EROSIÓN LOCALIZADA EN LA PILAS DEL PUENTE VIDIN-CALAFAT SOBRE EL RÍO DANUBIO


Pila PB-11 PB-9 PB-4

Calado al paso por la pila 19.11 11.68 10.30

Cota lámina agua para caudal de diseño 35.72 35.72 35.72

Cota cauce 16.61 24.04 25.42

Velocidad media en la sección 59 (m/s) 1.58 1.58 1.58

Velocidad media en la sección 62.5 (m/s) 1.91 1.91 1.91

Número de Froude en la pila 0.081 0.074 0.036

Número de Froude en la sección 59 0.17 0.17 0.17

Número de Froude en la sección 62.5 0.15 0.15 0.15

Anchura de la pila (m) 5.36 5.36 4.20

Longitud de la pila (m) 9.70 9.70 7.20

Cota superior del encepado (m) 36.00 36.00 28.00

Anchura exterior del encepado (m) 28.00 28.00 15.00

Longitud exterior del encepado (m) 36.50 36.50 15.00

Cota inferior del encepado (m) 26.00 26.00 24.00

Anchura del conjunto de pilotes (m) 13.00 13.00 15.00

Longitud del conjunto de pilotes (m) 34.50 34.50 15.00

Anchura de cada pilote (m) 2.00 2.00 2.00

Separación entre pilotes (m) 5.00 5.00 6.00

TABLA 1.


En el caso estudiado se dan además las siguientes circunstan-cias:

a. Cuando σg < 1,5, es decir cuando el sedimento es suficien-temente uniforme, el valor de σb es irrelevante [3, 1, 6].

b. Si d50/d=1/50 y , d/ω < 1,5 su contribución es despreciable.c. El proceso de erosión local es independiente de la viscosidad

molecular del agua, debido a la potencia de los vórtices.Podemos por tanto asumir que la expresión (5) queda re-

ducida a:

(6)

4. DESCRIPCIÓN DEL MODELOLas obras se realizaron en fábrica de ladrillo para el muro pe-rimetral, o borde físico del modelo, adecuadamente imperme-abilizado en su parte interna. En la parte inmediata a la ar-queta de alimentación y en las inmediaciones de la arquetade salida se han dispuesto sendas estructuras, rellenas conmateriales sueltos, debidamente compactados, sobre las quese ha extendido una capa de mortero fratasado liso que sirvede plano de referencia para el lecho móvil. La altura de la lá-mina de agua se controla mediante una serie de cinco peque-ñas compuertas situadas inmediatamente antes de la arquetade desagüe. (Figura 1).

d h dh

uu

m

mc50 =

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟φ ,



FIGURA 1. Modelo físicoterminado con una de laspilas preparada para elensayo de erosión.

Arqueta de desagüe

Arqueta de alimentación

Compuertas

Lecho fijo

Lecho fijo

Lecho móvil

Lecho móvil

Limnímetro

Limnímetro

Pila PB11

800

cm

300 cm

10°


Se han realizados dos modelos reducidos de las pilas a en-sayar: uno para las pilas PB9 y PB11 (Figura 2) y otro para laPila PB4.

Las pilas PB9 y PB11 estan constituídas por un conjuntode 20 pilotes de 2,00 m de diámetro cada uno y una separa-ción de 5 m entre ellos. Sobre este conjunto de pilotes seapoya un encepado de 36,50 x 15,00 m2. Por encontrarse es-tas pilas en una zona navegable del río se dispone ademásuna protección perimetral del encepado contra colisiones debarcos.

La pila PB4 es de dimensiones mucho más reducidas.Consta de un conjunto de siete pilotes de 2,00 m de diámetrosobre los que va un encepado de 15,00x15,00 m2. Al encon-trarse localizada en una zona no navegable, no lleva protec-ción perimetral.

5. CONSIDERACIONES PREVIASEn los ensayos de ajuste se trata de conseguir que el compor-tamiento del modelo sea análogo al comportamiento que sesupone que debe tener el prototipo en las condiciones supues-tas en el ensayo. En este caso se trataba, en primer lugar, deajustar el valor de la velocidad crítica, a partir de los valoresobtenidos en el modelo matemático, en función de la granulo-metría del material que se emplearía en el modelo. Para lle-var a cabo estos ajustes se utilizaron los canales basculantesdel Laboratorio de Hidráulica del CEH (CEDEX).

Se realizaron tres ensayos, correspondientes a cada uno delos calados y caudales previstos para las tres pilas. Las veloci-dades críticas obtenidas experimentalmente fueron ligera-mente inferiores a las que se habían obtenido analíticamente,según se refleja en la tabla siguiente donde los valores de lavelocidad crítica están expresados en m/s. (Tabla 2).

Las velocidades críticas obtenidas experimentalmente se-rán las empleadas en los ensayos en el modelo físico.

6. ENSAYOS DE EROSIÓNAntes del inicio de cada ensayo se llena el modelo de agua y semantiene durante 24 h para garantizar que el material estátotalmente saturado y que no había quedado ninguna bolsa deaire. Asímismo se podían controlar las posibles subsidenciaslocales y añadir más arena para mantener la cota del lecho.

El inicio del ensayo era igual en todos los casos. Se levanta-ban las compuertas de control para garantizar un nivel de aguamuy superior al de ensayo. A continuación de alimentaba elmodelo con un caudal creciente, pero garantizando la inmovili-dad del lecho debido a lo elevado del calado. Cuando se habíaalcanzado el caudal previsto se bajaban lentamente las com-puertas de control hasta alcanzar el calado correspondiente ala velocidad crítica. Este momento se considera como el “T0” delensayo. El control de la erosión se realizaba a partir del mo-mento T0 tomándose medidas cada pocos minutos, en un princi-pio, y con intervalos cada vez más largos a medida que el pro-ceso disminuía su intensidad. Durante la duración del ensayose mantenía controlados el caudal de entrada el calado. El en-sayo se daba por terminado cuando en un intervalo de 24 h laerosión era inapreciable (siguiendo el criterio de Melville).

Hay que indicar que en el prototipo, por debajo de la capade sedimentos detríticos aluviales, aparece una capa de arci-llas compactas de gran resistencia a la erosión. No obstante, ypara trabajar del lado de la seguridad, en el modelo se consi-deró que el lecho era erosionable en toda su profundidad.

6.1. ENSAYO DE EROSIÓN DE LA PILA PB11 (FIGURA 3)La primera pila ensaya fue la PB11. Esta pila se encuentraen la zona navegable del río. Los parámetros característicosson los mostrados en la Tabla 3.



FIGURA 2. Modelo físico reducido de las Pilas PB9 y PB11 anclada an lasolera del modelo.

TABLA 2.

Valor Analítico Experimental

PB-11 0,336 0,267

PB-9 0,317 0,277

PB-4 0,312 0,286

Parámetro Prototipo Modelo

Calado (m) 19,1 0,319

Distancia del encepado al lecho (m) 16,39 0,273

Velocidad media (m/s) 2,00 0,336

Velocidad crítica media (m/s) 0,53 0,336

Caudal específico (m2/s) 38,2 0,107

Tamaño del sedimento (mm) 0,50 0,40

TABLA 3.


Se realizó un ensayo previo “cualitativo” puesto que al no es-tar el eje de la pila alineado con el eje del flujo, (Figura 1) y de-bido a la complejidad geométrica de la misma, no era previsible“a priori” saber donde se iba a producir la máxima erosión. Laerosión máxima de produjo en los pilotes de aguas arriba de lapila y así fue en el resto de los ensayos. Todos los datos y gráfi-cos se refieren siempre al punto de máxima erosión.

Los resultados de este primer ensayo aparecen reflejadosen la Tabla 4.

La representación gráfica de los resultados se ajusta conbastante exactitud a los resultados esperados; en un primermomento los procesos erosivos son muy intensos, a continua-ción se van atenuando y por último, alcanzan un punto deequilibrio a partir del cual el proceso de erosión se detiene (Fi-gura 4).

6.2. ENSAYO DE EROSIÓN DE LA PILA PB9 (FIGURA 5)Esta pila se encuentra en la zona navegable del río. Los pará-metros característicos son los mostrados en la Tabla 5

El ensayo de la PB9 fue de más duración que el anteriorporque se tardó más en alcanzar el equilibrio. La segundaetapa, entre la primera de erosión intensa y la tercera de es-tabilidad, fue muy prolongada. La erosión final fue mayor queen la pila PB11. Tabla y Figura 6.



FIGURA 3. Condiciones deensayo para la pila PB11.


Calado (m) 11,7 0,195

Distancia del encepado al lecho (m) 8,96 0,149





TABLA 5.TABLA 4.

Minutostranscurridos

Erosión en cmmedida en el modelo

Erosión en mcorrespondiente

al prototipo

0 0 0,0

3 4,25 2,6

11 5,50 3,3

24 6,75 4,1

84 7,50 4,5

312 9,00 5,4

1.198 12,00 7,2

1.438 13,00 7,8

1.768 13,00 7,8

2.623 13,00 7,8

2.968 13,00 7,8

4.098 13,00 7,8

Vista en planta de la pila

Cota lámina de agua

Cota lecho móvil

Cota solera modelo




FIGURA 4. Resultado delensayo de la pila PB11.


0 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000

14

12

10

8

6

4

2

0

Tiempo de espera en minutos

Eros

ión

en c

m


Cota lecho móvil

Cota solera modelo


6.3. ENSAYO DE EROSIÓN DE LA PILA PB4 (FIGURA 7)Esta pila se encuentra en la zona no navegable del río. Losparámetros característicos son los mostrados en la Tabla 7.

En este ensayo la geometría de la pila cambiaba drástica-mente, así como su situación con respecto al lecho del río. Fueel ensayo más largo de los tres y en el que se dieron procesosmás complejos. Los resultados obtenidos fueron los mostradosen la Tabla 8.

La pila PB4 tiene la particularidad de estar enterrada enel lecho del río hasta casi la cota superior del encepado. Poreste motivo en los primeros momentos del ensayo, el flujo deagua actuaba sobre un elemento continúo (encepado), produ-ciendo una erosión generalizada aguas arriba del mismo.Esta erosión continuó hasta que llegó a la cota inferior delencepado. A partir de este momento el agua comienza a dis-currir por debajo del mismo dando inicio a la erosión indivi-dual de los pilotes. La erosión de los pilotes producía una so-cavación alrededor de los mismos que progresaba haciaaguas arriba, llegando a desestabilizar el talud de la primerasocavación. Esto provocaba derrumbes que aterraban parcialo totalmente la erosión producida en los pilotes, dando lugara un nuevo proceso de erosión del material depositado. Ade-más en una primera fase del proceso descrito, el agua que en-traba por debajo del encepado no salía por la parte de aguasabajo del mismo puesto que la erosión sólo afectaba a la mi-





Erosión en cmen el modelo

Erosión en men el prototipo

0 0,00 0,0

12 1,75 1,1

29 2,25 1,4

75 3,50 2,1

135 7,00 4,2

210 9,00 5,4

985 12,00 7,2

1.140 12,00 7,2

1.300 12,00 7,2

1.590 13,00 7,8

2.415 13,50 8,1

2.580 14,25 8,6

2.670 14,75 8,9

2.970 14,75 8,9

3.810 15,25 9,2

3.960 15,25 9,2

4.110 15,50 9,3

4.390 15,25 9,2

5.118 15,50 9,3

5.268 15,75 9,5

5.448 15,50 9,3

5.703 15,50 9,3

9.453 15,50 9,3

TABLA 6.


Calado (m) 10,3 0,172

Distancia del encepado al lecho (m) –1,42 –0,0237





TABLA 7.

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000

16

14

12

10

8

6

4

2

0


Eros

ión

en c

m


tad de aguas arriba de la pila; el agua salía por los lateralesde la misma. Cuando el flujo de agua consiguió erosionartodo el material del lecho por debajo del encepado, el agua co-menzó a salir por la parte de aguas abajo de la pila,estable-ciéndose a partir de ese momento un régimen similar al delas pilas PB11 y PB9, pero con la diferencia de que en la PB4se siguieron produciendo los procesos de “erosión-desliza-miento de talud-colmatación parcial” hasta el final del en-sayo (Figura 8).

7. ENSAYO DE PROTECCIÓN7.1. PROTECCIÓN MEDIANTE ESCOLLERALa protección mediante escollera es la forma más habitualpara proteger una estructura de la erosión local [1,6]. La pro-tección mediante escollera consiste básicamente en utilizarmaterial detrítico de gran tamaño (escollera), capaz de resis-tir las fuerzas tangenciales, colocado alrededor de la estruc-tura que se desea proteger. Una vez garantizado este paráme-






Cota lecho móvil

Cota solera modelo

Vista en planta de la pila

0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 14.000

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0


P4.1

Eros

ión

en c

m


tro, un manto de escollera puede fallar porque se produce unsifonamiento por lavado del material subyacente a través delpropio manto de escollera; por un mecanismo de rotura deborde que se produce cuando la propia escollera origina un fe-nómeno de erosión local que desestabiliza el manto y porasiento cuando el paso de las formas del lecho origina un des-calce de parte de la escollera. En cuando al espesor del manto,la práctica recomienda que sea entre dos y tres veces el ta-maño del bloque empleado.

7.2. PROPUESTA DE PROTECCIÓNLa propuesta de protección frente a la erosión local de los pi-lotes de las diferentes pilas fue la colocación de un manto deescollera con un D50 = 60 cm y tres capas de profundidad. Laextensión superficial del manto se dimensionó de manera quela distancia mínima del borde del mismo a la pila fuera deldoble de la erosión máxima registrada. Teniendo en cuenta elfactor de escala, se utilizaron gravas de 10 mm de diámetro yse colocaron 30 mm de espesor, correspondientes a tres vecesel tamaño del bloque.

Los ensayos tenían por objeto comprobar el comportamientode la escollera sobre todo ante el fallo de corte o por rotura delborde. La escollera se colocó en todos los casos en forma demanto rectangular y enrasada con el lecho del cauce.

Para quedar del lado de la seguridad, de elevó el caudalcirculante, dejando inalterada la altura de la lámina de agua,con objeto de superar ligeramente la velocidad crítica dearrastre. Estó provocó un movimiento moderado del materialdel lecho, que se depositó sobre la escollera tapándola parcial-mente. También originó la formación de algunas formas dellecho (ripples y pequeñas dunas). Para estos ensayos de pro-tección el caudal estuvo circulando durante un tiempo mí-nimo de 24h.

7.3. RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE PROTECCIÓN7.3.1. Ensayo de protección de la pila PB11 (Figura 9)7.3.1. Ensayo de protección de la pila PB9 (Figura 10)7.3.1. Ensayo de protección de la pila PB4 (Figura 11)

8. CONCLUSIONES8.1. PROCESOS DE EROSIÓN LOCAL1. El desarrollo de la erosión local en las pilas PB11 y PB9 ha

sido muy parecido entre sí y ajustado a las pautas espera-das en cuanto a la forma de producirse, aunque los resul-tados cuantitativos han sido mucho menores de lo pre-visto. Esto es debido a que, en principio se habíacontemplado el proceso como si la pila fuera un objeto só-lido en vez de un conjunto de pilotes aislados interac-tuando entre sí.

2. El proceso es muy rápido en los primeros momentos, deforma que en menos del 2% del tiempo, en el caso de laPB11, y del 4%, en el caso de la PB9, se produce aproxima-damente el 50% de la erosión total. A continuación, elritmo de socavación disminuye sensiblemente hasta llegara estabilizarse.

3. En el caso de la PB4, el proceso se ha visto condicionadopor la variaciónes geométricas que se producían conformeavanzaba el proceso erosivo.a. En un primer momento la pila es un cuerpo sólido

puesto que estaba enterrada hasta el encepado. Se pro-duce por tanto un proceso de erosión local que produceuna extensa socavación en torno a toda la estructura.




Erosión en cmen el modelo

Erosión en men el prototipo

0 0,00 0,0

5 0,50 0,3

9 1,00 0,6

30 1,50 0,9

45 1,75 1,1

105 2,50 1,5

165 3,00 1,8

325 3,00 1,8

385 3,00 1,8

1.235 7,25 4,4

1.505 7,50 4,5

1.800 8,75 5,3

2.655 8,00 4,8

2.815 7,50 4,5

2.965 7,50 4,5

3.235 7,50 4,5

4.115 7,50 4,5

4.275 7,50 4,5

4.395 9,00 5,4

4.795 9,25 5,6

5.555 8,50 5,1

5.765 9,25 5,6

5.885 9,50 5,7

7.345 12,00 7,2

7.585 11,25 6,8

8.830 11,25 6,8

9.695 12,00 7,2

9.850 12,50 7,5

10.000 13,00 7,8

10.175 13,00 7,8

10.325 13,00 7,8

11.135 13,25 8,0

11.310 13,25 8,0

11.415 13,25 8,0

12.585 13,25 8,0

TABLA 8.




FIGURA 9. Situación de la escollera en la fase inicial del ensayo y una vez terminado el mismo. La escollera se ha mantenido inalterada pero se ha vistoparcialmente recubierta por material arrastrado.

FIGURA 10. Situación de la escollera en la fase inicial del ensayo y una vez terminado el mismo. A la derecha la pila una vez retirada la protecciónperimetral para ver mejor los pilotes. La escollera se ha mantenido inalterada pero se ha visto parcialmente recubierta por material arrastrado.

FIGURA 11. Situación de la escollera en la fase inicial del ensayo y una vez terminado el mismo. La escollera se ha mantenido inalterada pero se ha vistocasi totalmente recubierta por material arrastrado.


b. Cuando el agua comienza a penetrar por debajo del en-cepado, se produce una nueva erosión local asociada acada uno de los pilotes. Esta erosión progresa haciaaguas arriba, llegando a desestabilizar el talud produ-cido en la primera fase. Por otro lado, como en esta pri-mera fase no se erosiona el sedimento existente aguasabajo de la estructura, el agua que pasa por debajo delencepado tiene que salir por los laterales, de maneraque el proceso erosivo se ralentiza.

c. Cuando el agua consigue erosionar todo el materialexistente debajo del encepado y puede circular libre-mente, el proceso erosivo se incrementa en velocidad eintensidad con respecto a la fase ‘b’ y se vuelven a pro-ducir los procesos de erosión-desestabilización antesdescritos.

d. Una vez que la erosión ha alcanzado una profundidadsuficiente, la situación es similar a la descrita para laspilas PB11 y PB9. Se siguen produciendo deslizamien-tos del talud, aunque cada vez de menor entidad. Final-mente, el proceso se estabiliza.

4. Los resultados obtenidos en los diferentes ensayos hansido los mostrados en la Tabla 9.

8.2. ENSAYOS DE PROTECCIÓN1. Las protecciones ensayadas han sido las mostradas en la

Tabla 10.En todos lo casos el manto de escollera mantuvo su inte-gridad. No se observaron desplazamientos significativos nide elementos del borde ni de las inmediaciones de los pilo-tes, por lo que se dieron por buenos los parámetros estable-cidos en la tabla anterior.

2. La protección de escollera se ensayó con resultados favora-bles ante la erosión local situándola en la superficie del le-

cho actual del río. Dadas las características del ensayo nose consideró ningún otro tipo de erosión.

3. Entre la protección de escollera y el árido natural se consi-deró recomendable disponer un material de filtro o geotex-til que impida que el árido penetre por los huecos de la es-collera y su consecuente socavación.

9. BIBLIOGRAFÍA1. A.H. Cardoso. Hidraúlica fluvial. Fundaçao Calouste

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8. G. Simarro Grande y J.P. Martín-Vide. Exponencial ex-pression for time evolution in local scour. Journal ofHydraulic Research, 42(6): 663-665, 2004.



Tamaño del elemento (cm)

Profundidad(m)

Tamaño delmanto (m)

PB11 60 1,8 15

PB9 60 1,8 20

PB4 60 1,8 20

TABLA 10.

Erosión máximamodelo (cm)

Erosión prototipo(m)

PB11 13,00 7,8

PB9 15,50 9,3

PB4 13,25 8,0

TABLA 9.


1. INTRODUCCIÓNExisten algunos elementos de hormigón armado donde su al-tura es mayor que la normal con relación a la luz y al ancho,donde las cargas y las reacciones actúan en el plano del ele-mento y los esfuerzos en el hormigón se aproximan a un es-tado de esfuerzos en un plano. A este tipo de elementos se lesllama vigas de gran peralto. El diseño y comprobación de estetipo de estructuras de hormigón armado, ha constituido un im-portante desafío para los especialistas en los últimos años. Enestos elementos no es válida la hipótesis de las “secciones pla-nas” de la teoría clásica de flexión, base de los métodos tradi-cionales de diseño y comprobación de secciones. A estas zonaso elementos, donde se producen discontinuidades o perturba-ciones en los estados tensiónales, se le llama regiones “D”.

Durante muchos años el código del ACI planteó el empleode expresiones empíricas a partir de la interpretación de la

experimentación disponible y que responderían al modelotradicional para secciones bajo cortante de Vn = Vc+Vs .

Dicha expresión, vigente hasta la normativa ACI 318-99, fue rechazada por brindar una respuesta inadecuada alfenómeno estudiado, sobre todo para vigas con bajos valo-res de a/d, y en general por resultar muy conservadora.Además se le critica su falta de transparencia para unaevaluación del comportamiento de la sección, como a lamayoría de las expresiones “puramente” empíricas.

Por estas razones se adoptó en la normativa del 2002 elmodelo de bielas y tirantes (STM) para resolver este tipo deelementos, decisión que fue antecedida por los códigos euro-peos, CEB – FIB (1990) y canadiense, CSA A23,3-(1994).

El modelo de bielas y tirantes, o de campos de tensio-nes, para resolver problemas de hormigón armado se re-monta a los estudios de Ritter (1899) y Mörsch (1909) yalcanzan su desarrollo teórico en las investigaciones deSchlaich y Marti en los años 80, que han permitido unaamplia difusión en la actualidad de sus principios básicos ysu implementación como métodos de calculo en los paísescon mas desarrollo en el diseño estructural.

Aunque muchos de estos autores se proponen alcanzar unmétodo único para el diseño y comprobación de elementos dehormigón armado y pretensado basado en los campos de ten-siones, propuesta que no se avizora como probable en los pró-

Predicción de la capacidadresistente última de vigas de

hormigón armado de gran peralto

JORGE DOUGLAS BONILLA ROCHA (*) y JUAN JOSÉ HERNÁNDEZ SANTANA (**)

PREDICTION OF ULTIMATE STRENGTH CAPACITY OF REINFORCED-CONCRETE DEEP BEAMSABSTRACT In this work a study of different international existing methods is done, largely in important norms, for theestimation of the ultimate resistant capacity of reinforced concrete deep beams. At the same time a proposal of new proceduresbased on empirical models is developed from ample experimentation, which will substantially improve the precision in theprediction of the resistant capacity of this type of structures. It can be finally concluded that the last are procedures less laboriousfrom a practical and engineering point of view, that the existing analytical methods, simultaneously offer suitable results.

RESUMEN En este trabajo se realiza un estudio de diferentes métodos existentes internacionalmente, en su mayoría enimportantes normativas, para la estimación de la capacidad resistente última de vigas de hormigón armado de gran peral-to. Al mismo tiempo se proponen nuevos procedimientos basados en modelos empíricos desarrollados a partir en una ampliaexperimentación, los cuales mejoran sustancialmente la precisión en el pronóstico de la capacidad resistente de este tipo deestructuras. Se puede concluir finalmente que estos últimos son procedimientos menos laboriosos desde el punto de vistapráctico e ingenieril, que los métodos analíticos existentes, a la vez que brindan adecuados resultados.

104

Palabras clave: Vigas de gran peralto, Predicción, Capacidad resistente última.

Keywords: Deep beams, Prediction, Ultimate strength capacity.

(*) Doctor en Ciencias Técnicas. Profesor Auxiliar e Investigador,Grupo de Métodos Numéricos en la Ingeniería. Universidad de Ciegode Avila. Carretera a Morón km 9 1/2, Ciego de Avila, Cuba. E-mail: [email protected] (**) Doctor en Ciencias Técnicas. Profesor Titular e Investigador.Departamento de Ingeniería Civil. Universidad Central de Las Villas, Cuba. E-mail: [email protected]

104.GRANPERALTO 2/7/12 13:05 Página 104


PREDICCIÓN DE LA CAPACIDAD RESISTENTE ÚLTIMA DE VIGAS DE HORMIGÓN ARMADO DE GRAN PERALTO


ximos años, si ha sido demostrada su utilidad para resolverlas llamadas regiones D donde no son validos los enfoquestradicionales. Estos son los casos de las uniones, ménsulas yvigas de gran peralto en los que el modelo de bielas y tirantesofrece una respuesta ventajosa, pues brinda una solución se-gura y confiable, ofrece una metodología de calculo transpa-rente donde el proyectista puede valorar detenidamente lascaracterísticas del diseño alcanzado y sobre todo al detallar laarmadura de la sección.

Para el fenómeno estudiando en el presente trabajo, vigasde gran peralto, se compararán diversos enfoques analíticoscon una profusa y reconocida experimentación. Las caracte-rísticas de estos enfoques son:

a) Enfoque empírico del ACI 318 - 99Basado en el enfoque “tradicional” de:

Vn = Vc+Vs (1)

A las expresiones empleadas en vigas de pequeño peraltose le aplican coeficientes amplificadores. Para el aporte delhormigón el incremento oscila entre 1 y 2,5 veces, como seaprecia en la siguiente expresión:

(2)

En cuanto al aporte del refuerzo se toma en cuenta el pa-pel preponderante del acero horizontal en el alma (Avh), mu-cho más influyente que el refuerzo vertical en la resistenciatotal de la viga [Nilson (1999)]. La expresión es entonces:

(3)

b) Modelo de bielas y tirantesa. Los modelos clásicos basados en la obtención de la re-

sistencia de un reticulado idealizado del comporta-miento real de los esfuerzos del elemento, calculado apartir de la resistencia nominal de sus componentes:bielas (Fns), tirantes (Fnt) y nodos (Fnn).En esta dirección se utilizan resultados obtenidos por lanorma europea y canadiense, que plantean importantesmodificaciones al enfoque adoptado por el ACI en lasconsideraciones de diseño y sobre todo en la seguridad.[McGregor (2002)].

b. El enfoque de Tang y Tan (2004) que a partir del STMpropone una solución basada en la resistencia de labiela diagonal y que se expresa como:

(4)

Donde: Vdc: resistencia de la BIELA al aplastamiento del hormigón.Vds : resistencia de la BIELA a la fractura diagonal del

hormigón.

sección transversal de la biela.

↑ ↑ ↑APORTE A APORTE A TRACCIÓN APORTE A

TRACCIÓN DEL DEL REFUERZO TRACCIÓN DELHORMIGÓN EN EL ALMA REFUERZO INICIAL

En el artículo citado los autores demuestran como el mé-todo propuesto supera a los tradicionales al brindar una res-puesta más cercana a la obtenida en la experimentación devigas de gran peralto.

En el presente trabajo se defiende un retorno a expresio-nes empíricas obtenidas por métodos “estadísticos” y que su-pera ampliamente a todos los enfoques analizados en su res-puesta a la experimentación estudiada. La propuesta permiteal proyectista, además, una valoración sencilla de la influen-cia de los principales elementos resistentes de la viga – paredbasada en el enfoque tradicional de secciones a cortante.

Se realiza una propuesta de nuevas formulaciones para es-timar la capacidad resistente de este tipo de estructuras a par-tir de modelos empíricos, obtenidos de análisis de regresión,con la ayuda del paquete informático de estadística SPSS v-11.5.1 (2002). Se estudian varios formatos de modelos estadís-ticos de pronóstico, siendo escogidos aquellos que mejor predi-cen la capacidad resistente de este tipo de elementos.Finalmente los modelos escogidos arrojan resultados muy pre-cisos que mejoran la predicción en comparación con los demásmétodos estudiados, reportados en la literatura consultada.

2. ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD RESISTENTE ÚLTIMAA PARTIR DE MODELOS DE REGRESIÓN

Los esfuerzos y la distribución de los campos de tensiones enlas vigas de gran peralto se pueden estudiar a través de la te-oría de la elasticidad en dos dimensiones o por el análisis conel empleo del Método de Elementos Finitos. Numerosos estu-dios realizados han demostrado que la hipótesis de las seccio-nes planas antes de la flexión permanecen igualmente planasdespués de esta, no se cumple para este tipo de elementos.Los esfuerzos no se distribuyen linealmente, ni siquiera en elrango elástico, por lo que no pueden aplicarse los métodosusuales para calcular las propiedades de la sección y los es-fuerzos. En consecuencia con esto se han venido adoptando anivel internacional diversos procedimientos algunos de elloscon un basamento empírico y otros con un enfoque más analí-tico como ya se ha venido planteando.

En este epígrafe se realizan la propuesta de tres formulacio-nes con base empírica las cuales mejoran significativamente laestimación de la capacidad resistente última de las vigas degran peralto. En la Tabla 1 se muestran los resultados experi-mentales utilizados para realizar los análisis de regresión, delos cuales se derivan tres formulaciones propuestas.

En la Figura 1 se muestra el esquema de análisis de las vi-gas de gran peralto analizadas y las distribuciones del acerode refuerzo horizontal y transversal, lo cual es consecuentecon la nomenclatura de la Tabla 1.

A partir de los datos experimentales de la Tabla 1 se pro-pone la formulación que se muestra en la (Ec. 5), la cual pre-senta un coeficiente de determinación R2 de 0.900.

(5)

donde, bw : ancho de la viga en (m),d: peralto efectivo de la viga en (m),f ’c: resistencia del hormigón a la compresión en (MPa),a: luz de cortante efectivo en (m),Le: luz efectiva de la viga en (m),ρh-w: cuantía de refuerzo horizontal en el alma en (%),ρv: cuantía de refuerzo vertical en el alma en (%),ρs: cuantía de refuerzo principal en (%),fy-med: valor medio de la resistencia del acero de refuerzo

del alma en (MPa),fy-s: resistencia del acero principal en (MPa).

V b d f

a Lf fw c

e

y med h w v y s s=⋅ ⋅ ⋅

⋅

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟+ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅( ) + ⋅ ⋅− − −

180 0 1 0 8 2 0 0150 75

0 5 0 15

0 5' .

. .

.. . .ρ ρ ρ

V f A f A sen A f Ads ct

ct

scw

vh s v s

sy s s= +

++

2 2coscos

costan

θθ θ

θθ

A b l l senstr w a s b s= +( cos )θ θ

V f A sendc c str s= ′ θ

1 1 1V V Vn dc ds

= +

V As

ld A

s

ld f ds

v

n

vh

n

y=+

⎛

⎝

⎜⎜⎜⎜

⎞

⎠

⎟⎟⎟⎟

+−

⎛

⎝

⎜⎜⎜⎜

⎞

⎠

⎟⎟⎟⎟

⎡

⎣

⎢⎢⎢⎢

⎤

⎦

⎥⎥⎥⎥

1

12

11

12

V M

V df V d

Mb dc

u

uc

u

uw= −

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ ′ +

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟3 5 2 5 0 16 17, , ,




Referencia Probeta Le(m)

bw (m)

d (m)

a (m) Le/d f’c

(MPa)fyh

(MPa)fyv

(MPa)ρs%

ρh-w%

ρht%

ρv%

VEXP (kN)

Mau & Hsu [1989] 1..10 0.686 0.0762 0.216 0.254 3.176 21.65 287.00 280.00 1.730 0.000 1.730 2.450 89.405

Mau & Hsu [1989] 2..10 0.686 0.0762 0.216 0.254 3.176 20.13 287.00 303.00 1.730 0.000 1.730 0.860 99.635

Mau & Hsu [1989] 1A1-10 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 18.69 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.280 161.240

Mau & Hsu [1989] 1A3-11 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 18.03 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.280 148.341

Mau & Hsu [1989] 1A4-12 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 16.05 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.280 141.224

Mau & Hsu [1989] 1A4-51 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 20.55 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.280 170.937

Mau & Hsu [1989] 1A6-37 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 21.03 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 0.280 184.081

Mau & Hsu [1989] 2A1-38 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 21.68 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.630 174.495

Mau & Hsu [1989] 2A3-39 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 19.75 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.630 170.581

Mau & Hsu [1989] 2A4-40 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 20.34 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.630 171.915

Mau & Hsu [1989] 3A1-42 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 18.41 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 1.250 161.018

Mau & Hsu [1989] 3A3-43 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 19.24 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 1.250 172.716

Mau & Hsu [1989] 3A4-45 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 20.82 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 1.250 178.543

Mau & Hsu [1989] 3A6-46 0.711 0.1016 0.305 0.305 2.331 19.93 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 1.250 168.134

Mau & Hsu [1989] 2A6-61 0.813 0.1016 0.305 0.305 2.666 19.13 460.00 460.00 1.940 1.010 2.950 0.630 161.907

Mau & Hsu [1989] 1B1-04 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 22.06 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.240 147.451

Mau & Hsu [1989] 1B3-29 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 20.10 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.240 143.559

Mau & Hsu [1989] 1B4-40 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 20.82 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.240 140.334

Mau & Hsu [1989] 1B6-31 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 19.51 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 0.240 153.345

Mau & Hsu [1989] 2B1-05 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 19.17 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.420 128.992

Mau & Hsu [1989] 2B3-06 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 19.00 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.420 131.216

Mau & Hsu [1989] 2B4-07 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 17.48 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.420 126.101

Mau & Hsu [1989] 2B4-52 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 21.79 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.420 149.898

Mau & Hsu [1989] 2B6-32 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 19.75 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 0.420 145.227

Mau & Hsu [1989] 3B1-08 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 16.24 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.630 130.771

Mau & Hsu [1989] 3B1-36 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 20.41 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.770 158.949

Mau & Hsu [1989] 3B3-33 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 19.00 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.770 158.349

Mau & Hsu [1989] 3B4-34 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 19.24 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.770 155.013

Mau & Hsu [1989] 3B6-35 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 20.65 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 0.770 166.133

Mau & Hsu [1989] 4B1-09 0.838 0.1016 0.305 0.368 2.748 17.01 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 1.250 153.456

Mau & Hsu [1989] 1B1-01 0.940 0.1016 0.305 0.368 3.082 22.06 460.00 460.00 1.940 0.330 2.270 0.240 147.451

Mau & Hsu [1989] 1B4-30 0.940 0.1016 0.305 0.368 3.082 20.82 460.00 460.00 1.940 0.780 2.720 0.240 140.334

Mau & Hsu [1989] 3B4-34 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 19.24 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.180 118.984

Mau & Hsu [1989] 1C3-02 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 21.89 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.180 123.432

Mau & Hsu [1989] 1C4-15 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 22.68 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.180 130.994

Mau & Hsu [1989] 1C6-16 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 21.79 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 0.180 122.320

Mau & Hsu [1989] 2C3-03 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 19.24 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.310 103.638

TABLA 1. Resultados experimentales de ensayos de vigas de gran peralto.





bw (m)

d (m)

a (m) Le/d f’c

(MPa)fyh

(MPa)fyv

(MPa)ρs%

ρh-w%

ρht%

ρv%

VEXP (kN)

Mau & Hsu [1989] 2C3-27 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 19.31 431.00 437.00 1.940 0.220 2.160 0.310 115.314

Mau & Hsu [1989] 2C4-18 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 20.44 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.310 124.544

Mau & Hsu [1989] 2C6-19 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 20.75 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 0.310 124.099

Mau & Hsu [1989] 3C1-20 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 21.03 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.560 140.779

Mau & Hsu [1989] 3C3-21 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 16.55 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.560 124.989

Mau & Hsu [1989] 3C4-22 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 18.27 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.560 127.658

Mau & Hsu [1989] 3C6-23 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 19.00 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 0.560 137.221

Mau & Hsu [1989] 4C1-24 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 19.58 431.00 437.00 1.940 0.210 2.150 0.770 146.562

Mau & Hsu [1989] 4C3-04 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 18.55 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.630 128.547

Mau & Hsu [1989] 4C3-28 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 19.24 431.00 437.00 1.940 0.420 2.360 0.770 152.344

Mau & Hsu [1989] 4C4-25 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 18.51 431.00 437.00 1.940 0.520 2.460 0.770 152.566

Mau & Hsu [1989] 4C6-26 1.016 0.1016 0.305 0.457 3.331 21.24 431.00 437.00 1.940 0.730 2.670 0.770 159.461

Mau & Hsu [1989] 4D1-13 1.473 0.1016 0.305 0.635 4.830 16.07 460.00 460.00 1.940 0.330 2.270 0.420 87.403

Mau & Hsu [1989] 1..15 0.686 0.0762 0.343 0.254 2.000 21.24 287.00 280.00 1.090 0.000 1.090 2.450 164.131

Mau & Hsu [1989] 2..15 0.686 0.0762 0.343 0.254 2.000 22.75 287.00 303.00 1.090 0.000 1.090 0.860 139.667

Mau & Hsu [1989] 5..15 0.686 0.0762 0.343 0.254 2.000 21.93 280.00 280.00 1.090 0.610 1.700 0.610 127.213

Mau & Hsu [1989] 1..20 0.686 0.0762 0.47 0.254 1.460 21.24 287.00 280.00 0.800 0.000 0.800 2.450 189.485

Mau & Hsu [1989] 2..20 0.686 0.0762 0.47 0.254 1.460 19.86 287.00 303.00 0.800 0.000 0.800 0.860 215.283

Mau & Hsu [1989] 2..10 0.686 0.0762 0.47 0.254 1.460 20.13 280.00 280.00 0.800 0.610 1.410 0.610 172.582

Mau & Hsu [1989] 1..25 0.686 0.0762 0.597 0.254 1.149 24.55 287.00 280.00 0.630 0.000 0.630 2.450 224.179

Mau & Hsu [1989] 2..25 0.686 0.0762 0.597 0.254 1.149 18.62 287.00 303.00 0.630 0.000 0.630 0.860 224.179

Mau & Hsu [1989] 5..25 0.686 0.0762 0.597 0.254 1.149 19.24 280.00 280.00 0.630 0.610 1.240 0.610 208.166

Mau & Hsu [1989] 1..30 0.686 0.0762 0.724 0.254 0.948 21.51 287.00 280.00 0.520 0.000 0.520 2.450 238.858

Mau & Hsu [1989] 2..30 0.686 0.0762 0.724 0.254 0.948 19.20 287.00 303.00 0.520 0.000 0.520 0.860 249.088

Mau & Hsu [1989] 5..30 0.686 0.0762 0.724 0.254 0.948 18.55 280.00 280.00 0.520 0.610 1.130 0.610 239.302

Subedi et all [1986] 1A2 0.500 0.1000 0.45 0.19 1.111 29.60 493.00 454.00 0.890 1.060 1.950 0.240 375.000

Subedi et all [1986] 2A2 0.500 0.1000 0.45 0.19 1.111 22.70 438.00 438.00 0.890 0.980 1.870 0.120 307.500

Subedi et all [1986] 1B2 1.500 0.1000 0.45 0.69 3.333 29.60 493.00 454.00 0.890 1.060 1.950 0.220 149.500

Subedi et all [1986] 1C2 0.900 0.1000 0.85 0.39 1.059 28.40 493.00 454.00 0.580 1.420 2.000 0.210 485.000

Subedi et all [1986] 1D2 2.700 0.1000 0.85 1.29 3.176 33.20 493.00 454.00 1.160 0.850 2.010 0.100 211.000

Subedi et all [1986] 2D2 2.700 0.1000 0.85 1.29 3.176 34.70 438.00 438.00 1.160 0.840 2.000 0.200 199.000

Kong & Teng [1994] N-1a 1.800 0.1500 0.525 0.9 3.429 37.00 600.00 0.00 1.930 0.000 1.930 0.000 243.000

Kong & Teng [1994] N-2a 1.800 0.1500 0.525 0.9 3.429 37.00 600.00 350.00 1.930 0.000 1.930 0.700 438.000

Kong & Teng [1994] N-3a 1.800 0.1500 0.525 0.9 3.429 37.00 600.00 350.00 1.930 0.800 2.730 0.700 418.000

Kong & Teng [1994] N-1b 1.800 0.1500 0.55 0.9 3.273 40.00 600.00 0.00 0.920 0.000 0.920 0.000 205.000

Kong & Teng [1994] N-2b 1.800 0.1500 0.55 0.9 3.273 40.00 600.00 350.00 0.920 0.000 0.920 0.700 388.000

Kong & Teng [1994] N-3b 1.800 0.1500 0.55 0.9 3.273 40.00 600.00 350.00 0.920 0.760 1.680 0.700 444.000

TABLA 1 (Continuación). Resultados experimentales de ensayos de vigas de gran peralto.





bw (m)

d (m)

a (m) Le/d f’c

(MPa)fyh

(MPa)fyv

(MPa)ρs%

ρh-w%

ρht%

ρv%

VEXP (kN)

Kong & Teng [1994] DB1 1.125 0.1000 0.7 0.325 1.607 40.00 460.00 0.00 0.450 0.000 0.450 0.000 287.000

Kong & Teng [1994] DB2 1.125 0.1000 0.7 0.325 1.607 53.00 409.00 0.00 0.450 0.000 0.450 0.000 410.000

Kong & Teng [1994] DB3 1.125 0.1000 0.7 0.325 1.607 65.00 409.00 0.00 0.450 0.000 0.450 0.000 525.000

Kong & Teng [1994] A33-0.05 1.400 0.0300 0.94 0.4 1.489 73.00 430.00 314.00 1.200 0.700 1.900 0.430 320.000

Kong & Teng [1994] A33-0.2 1.400 0.0300 0.94 0.4 1.489 73.00 430.00 314.00 1.200 0.700 1.900 0.430 280.000

Kong & Teng [1994] B33-0.05 1.400 0.0300 0.94 0.22 1.489 75.00 430.00 314.00 1.200 0.700 1.900 0.430 346.000

Kong & Teng [1994] B33-0.2 1.400 0.0300 0.94 0.22 1.489 70.00 430.00 314.00 1.200 0.700 1.900 0.430 280.000

Kong & Teng [1994] A40-0.05 1.400 0.0250 0.94 0.4 1.489 56.00 430.00 314.00 1.440 0.830 2.270 0.520 267.000

Kong & Teng [1994] A40-0.2 1.400 0.0250 0.94 0.4 1.489 56.00 430.00 314.00 1.440 0.830 2.270 0.520 210.000

Kong & Teng [1994] B40-0.05 1.400 0.0250 0.94 0.22 1.489 62.00 430.00 314.00 1.440 0.830 2.270 0.520 275.000

Kong & Teng [1994] A50-0.05 1.400 0.0200 0.94 0.4 1.489 67.00 430.00 314.00 1.800 1.040 2.840 0.650 220.000

Kong & Teng [1994] A50-0.2 1.400 0.0200 0.94 0.4 1.489 67.00 430.00 314.00 1.800 1.040 2.840 0.650 180.000

Kong & Teng [1994] B50-0.05 1.400 0.0200 0.94 0.22 1.489 76.00 430.00 314.00 1.800 1.040 2.840 0.650 230.000

Kong et all [1995] A-0.27-2.15 1.000 0.1100 0.463 0.125 2.160 58.84 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 675.000

Kong et all [1995] B-0.54-2.15 1.000 0.1100 0.463 0.25 2.160 55.98 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 468.000

Kong et all [1995] C-0.81-2.15 1.000 0.1100 0.463 0.375 2.160 51.15 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 403.000

Kong et all [1995] D-1.08-2.15 1.000 0.1100 0.463 0.5 2.160 48.20 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 270.000

Kong et all [1995] A-0.27-3.23 1.500 0.1100 0.463 0.125 3.240 51.62 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 630.000

Kong et all [1995] B-0.54-3.23 1.500 0.1100 0.463 0.25 3.240 45.68 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 445.000

Kong et all [1995] C-0.81-3.23 1.500 0.1100 0.463 0.375 3.240 43.96 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 400.000

Kong et all [1995] E-1.62-3.23 1.500 0.1100 0.463 0.75 3.240 50.56 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 220.000

Kong et all [1995] A-0.27-4.30 2.000 0.1100 0.463 0.125 4.320 53.85 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 640.000

Kong et all [1995] B-0.54-4.30 2.000 0.1100 0.463 0.25 4.320 53.85 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 500.000

Kong et all [1995] D-1.08-4.30 2.000 0.1100 0.463 0.5 4.320 46.81 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 290.000

Kong et all [1995] E-1.62-4.30 2.000 0.1100 0.463 0.75 4.320 44.60 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 190.000

Kong et all [1995] F-2.16-4.30 2.000 0.1100 0.463 1 4.320 41.06 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 150.000

Kong et all [1995] B-0.54-5.38 2.500 0.1100 0.463 0.25 5.400 52.99 504.80 375.20 1.130 0.100 1.230 0.480 480.000

Ramakrishnan [1968] B1 0.690 0.0762 0.349 0.216 1.977 20.80 250.00 0.00 0.760 0.000 0.760 0.000 67.832

Ramakrishnan [1968] C1 0.690 0.0762 0.349 0.216 1.977 22.00 250.00 0.00 0.760 0.320 1.080 0.000 90.072

Ramakrishnan [1968] C2 0.690 0.0787 0.476 0.216 1.450 24.90 250.00 0.00 0.540 0.220 0.760 0.000 140.557

Ramakrishnan [1968] B2 0.690 0.0762 0.476 0.216 1.450 21.70 250.00 0.00 0.550 0.000 0.550 0.000 90.072

Ramakrishnan [1968] A3 0.690 0.0787 0.54 0.216 1.278 23.80 250.00 0.00 0.180 0.040 0.220 0.000 106.530

Ramakrishnan [1968] B3 0.690 0.0787 0.54 0.216 1.278 25.30 250.00 0.00 0.470 0.000 0.470 0.000 123.654

Ramakrishnan [1968] C3 0.690 0.0662 0.54 0.216 1.278 20.00 250.00 0.00 0.490 0.210 0.700 0.000 118.539

Ramakrishnan [1968] A4(R) 0.690 0.0795 0.73 0.216 0.945 12.50 250.00 0.00 0.140 0.000 0.140 0.000 108.531

Ramakrishnan [1968] C4 0.690 0.0787 0.73 0.216 0.945 16.70 250.00 0.00 0.050 0.300 0.350 0.000 138.555

Ramakrishnan [1968] A4 0.690 0.0762 0.73 0.216 0.945 27.80 250.00 0.00 0.140 0.000 0.140 0.000 162.352

TABLA 1 (Continuación). Resultados experimentales de ensayos de vigas de gran peralto.




Se puede apreciar como en la formulación (5) se es conse-cuente con la estructura funcional de las expresiones tradicio-nales, existentes internacionalmente, donde se distingue cla-ramente el aporte del hormigón y del acero, lo cual puede serapreciado en la expresión (1).

En la Figura 2 (a) se muestra gráficamente la estimación dela capacidad resistente última a partir de la Ec. 5 utilizando labase de datos de la Tabla 1, a lo cual se le llama error de resti-tución y en la Figura 2 (b) se muestra la predicción de la capa-cidad resistente última para un conjunto de otros estudios ex-perimentales que no fueron tenidos en cuenta para laconcepción del modelo y que sirven como patrón de validación.Los estudios experimentales de la validación fueron los mismoselegidos por Tang y Tan (2004) en su trabajo.

Se propone una segunda formulación la cual aparece se-guidamente (Ec. 6), que presenta un coeficiente de determina-ción R2 de 0.934.

(6)

Donde, ρht es la cuantía de todo el refuerzo horizontal en (%), te-niéndose en cuenta la suma del acero en el alma y el principal.Es notable como esta formulación tiene una menor complejidadque la anterior (Ec. 5), al presentar solamente siete variables.

En la Figura 3 (a) se aprecia la predicción realizada por la ex-presión, utilizando los datos que dieron lugar a la misma, mien-tras que en la Figura 3 (b) se observa una validación con datosexperimentales que no fueron utilizados para concebir al modelo.

Se realiza una tercera formulación (Ec. 7), la cual presentaun coeficiente de determinación R2 de 0.924. Como se puedeapreciar en su estructura intervienen nueve parámetros.

(7)V b d fa

f

Lw c y med h w s v

e

=⋅ ⋅ ⋅⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ ⋅

⋅ ⋅ + + ⋅( )⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟

− −48 0 9 1 10 75

0 5 0 45

0 25' .

. .

.. .ρ ρ ρ

V b d fa

fw cy med ht v=

⋅ ⋅ ⋅⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ ⋅ +( )[ ]−

57 0 6

0 5

0 3' .

.

.ρ ρ

FIGURA 1. Esquema de lasprobetas y sus parámetros:

a) Vista en elevación frontal,b) Sección transversal.

FIGURA 2. Modelo propuesto, designado como Ec. 5. a) Origen del modelo Ec. 5, b) Validación del modelo Ec. 5.

Acero transversal (ρv %)Acero horizontal (ρht %)

Acero horizontal en la fibramás traccionada (ρs %)

aV V

V V

(a) (b)

h

bwLe

hd

d´

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

800

700

600

500

400

300

200

100

0

800

700

600

500

400

300

200

100

0

VF-1 (kN)

V Exp

. (kN

)

Mau & Hsu [1989],Subedi et all [1986],Kong & Teng [1994],Kong et all [1995],Ramakrishnan [1968]

CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

a)

V b d f

a Lf fw c

e


⋅

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟+ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅( ) + ⋅ ⋅

′

− −180 0 1 0 8 2 0 015

0 75

0 5 0 15

0 5.

. . –.

. . .ρ ρ ρ

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

800

700

600

500

400

300

200

100

0

800

700

600

500

400

300

200

100

0

VF-1 (kN)

V Exp

. (kN

)

Smith and Vantsiotis [1982]Tan et al. [1995]Kong et al. [1970, 1972a, b]

CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

b)

V b d f

a Lf fw c

e


⋅

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟+ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅( ) + ⋅ ⋅

′

− −180 0 1 0 8 2 0 015

0 75

0 5 0 15

0 5.

. . –.

. . .ρ ρ ρ

R2 = 0.900 R2 = 0.865




De el mismo modo que en los dos casos anteriores, en la Fi-gura 4 (a) se aprecia la predicción para los datos utilizados enel ajuste y en la Figura 4 (b) la predicción para el conjunto dedatos de la validación.

Los modelos propuestos arrojan valores de capacidad re-sistente última muy adecuados y en correspondencia con losresultados experimentales. En el modelo Ec. 6 se logra un ele-vado coeficiente de determinación en el ajuste, 0.934, sin em-bargo en los resultados de la validación disminuye considera-blemente a 0.864, (Figura 3). En el modelo Ec. 7 presenta unR2 de 0.924 en el ajuste y se obtiene un valor de 0.883 en losdatos de validación, lo cual demuestra que este modelo sea untanto más preciso probablemente por el hecho de considerarla luz efectiva de la viga como parámetro en su formulación,(Figura 4).

Finalmente en el modelo Ec. 5 se logra un coeficiente dedeterminación en el ajuste de 0.900, más bajo que en los ante-riores modelos; en la validación este valor disminuye a 0.865,(Figura 2), no obstante este modelo tiene un sentido máspráctico e ingenieril, de acuerdo con los procedimientos de cál-culo tradicionales, pues se distingue con más claridad elaporte del hormigón y del acero, según propone la Ec. 1.

Los resultados derivados del análisis comparativo que apa-recen representados en la Figura 5 se obtienen a partir de losresultados resumidos en las Tablas 3, 5 y 7 respectivamente,donde se hace un estudio comparativo para todos los métodosestudiados vigentes internacionalmente y los tres procedi-mientos propuestos en este trabajo (Ecuaciones: 5, 6 y 7). Losvalores numéricos (que aparecen en las Tablas 3, 5 y 7)para cada una de las probetas, derivados de las relaciones:



0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

800

700

600

500

400

300

200

100

0

800

700

600

500

400

300

200

100

0

VF-2 (kN)

V Exp

. (kN

)


CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

a)

V b d f

afw c

y med ht v=⋅ ⋅ ⋅⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ ⋅ +( )[ ]

′

−57 0 6

0 5

0 3.

.

.ρ ρ

R2 = 0.934

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

800

700

600

500

400

300

200

100

0

800

700

600

500

400

300

200

100

0

VF-2 (kN)

V Exp

. (kN

)


CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

b)

V b d f

afw c

y med ht v=⋅ ⋅ ⋅⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ ⋅ +( )[ ]

′

−57 0 6

0 5

0 3.

.

.ρ ρ

R2 = 0.864

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

800

700

600

500

400

300

200

100

0

800

700

600

500

400

300

200

100

0

VF-3 (kN)

V Exp

. (kN

)


CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

a)

V b d fa

f

Lw c y med h w s v

e

=⋅ ⋅ ⋅⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ ⋅

⋅ ⋅ + + ⋅( )⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟

′−48 0 9 1 10 75

0 5 0 45

0 25.

.–

.

.. .ρ ρ ρ

R2 = 0.924

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 100 200 300 400 500 600 700 800

800

700

600

500

400

300

200

100

0

800

700

600

500

400

300

200

100

0

VF-3 (kN)

V Exp

. (kN

)


CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

b)

V b d fa

f

Lw c y med h w s v

e

=⋅ ⋅ ⋅⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟ ⋅

⋅ ⋅ + + ⋅( )⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟

′−48 0 9 1 10 75

0 5 0 45

0 25.

.–

.

.. .ρ ρ ρ

R2 = 0.883




FIGURA 5. Resultados de la predicción de las formulaciones estudiadas, vigentes internacionalmente y los modelos propuestos en este trabajo: a) y b)comparación con la Ec.5, c) y d) comparación con la Ec. 6, e) y f) comparación con la Ec. 7.

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

VEXP. (kN)

V Exp

./V T

EOR.

Ec.5Tang et all 2004ACI-1999

Ec.5CSA-1994CEB-FIP MC90-1993CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

a)

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

VEXP. (kN)

V Exp

./V T

EOR.

CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

b)

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

VEXP. (kN)

V Exp

./V T

EOR.


Ec.6CSA-1994CEB-FIP MC90-1993

CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

c)

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

VEXP. (kN)

V Exp

./V T

EOR.

CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

d)

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

VEXP. (kN)

V Exp

./V T

EOR.


Ec.7CSA-1994CEB-FIP MC90-1993

CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

e)

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

4.0

3.8

3.6

3.4

3.2

3.0

2.8

2.6

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

VEXP. (kN)

V Exp

./V T

EOR.

CONSERVADOR

NO CONSERVADOR

f)




Referencia Pro-beta

Le(m)

bw (m)

d (m)

A (m) Le/d f’c

(MPa)fys

(MPa)fyh-w(MPa)

fyv-w(MPa)

ρs%

ρh-w%

ρht%

ρv%

Smith and Vantsiotis [1982] 0A0-44 0.813 0.1020 0.305 0.305 2.666 20.48 431.00 0.00 0.00 1.940 0.000 1.940 0.000















Smith and Vantsiotis [1982] 0B0-49 0.940 0.1020 0.305 0.368 3.082 21.68 431.00 0.00 0.00 1.940 0.000 1.940 0.000
















Smith and Vantsiotis [1982] 0C0-50 1.118 0.1020 0.305 0.457 3.666 20.69 431.00 0.00 0.00 1.940 0.000 1.940 0.000








TABLA 2. Resultados experimentales de Smith y Vantsiotis [1982], para la validación de los modelos.




Referencia Pro-beta

Le(m)

bw (m)

d (m)

A (m) Le/d f’c

(MPa)fys

(MPa)fyh-w(MPa)

fyv-w(MPa)

ρs%

ρh-w%

ρht%

ρv%












Smith and Vantsiotis [1982] 0D0-47 1.473 0.1020 0.305 0.635 4.830 19.51 431.00 0.00 0.00 1.940 0.000 1.940 0.000

Smith and Vantsiotis [1982] 4D1-13 1.473 0.1020 0.305 0.635 4.830 16.07 431.00 483.50 483.50 1.940 0.230 2.170 0.420

TABLA 2 (Continuación). Resultados experimentales de Smith y Vantsiotis [1982], para la validación de los modelos.

Probeta VEXP

(kN)VEXP/Ec-5

VEXP/Ec-6

VEXP/Ec-7

VEXP/V-Tan et al.

2004

VEXP/Vn-ACI-99

VEXP/ Vn-CSA

VEXP/Vn-CEB

VEXP / Vn-ACI-05

0A0-44 140.000 1.236 0.946 0.977 1.129 2.000 1.100 1.100 1,703

0A0-48 136.000 1.184 0.907 0.934 1.088 1.920 1.050 1.050 1,619

1A1-10 161.000 1.086 1.047 1.113 1.376 1.750 1.390 1.390 1,717

1A3-11 149.000 0.990 0.965 1.038 1.263 1.640 1.330 1.330 1,647

1A4-12 141.000 0.957 0.954 1.051 1.294 1.670 1.430 1.410 1,749

1A4-51 171.000 1.041 0.999 1.059 1.315 1.790 1.350 1.350 1,659

1A6-37 184.000 1.081 1.035 1.100 1.373 1.890 1.410 1.410 1,741

2A1-38 175.000 0.996 1.000 1.043 1.287 1.790 1.300 1.290 1,609

2A3-39 171.000 0.994 1.010 1.075 1.326 1.820 1.390 1.390 1,726

2A4-40 172.000 0.968 0.977 1.041 1.303 1.790 1.370 1.370 1,685

2A6-41 162.000 0.918 0.935 1.010 1.266 1.750 1.370 1.370 1,688

3A1-42 161.000 0.872 0.956 1.028 1.288 1.790 1.430 1.410 1,743

3A3-43 173.000 0.909 0.982 1.055 1.331 1.850 1.450 1.450 1,792

3A4-45 179.000 0.900 0.951 1.015 1.288 1.850 1.390 1.390 1,714

3A6-46 168.000 0.848 0.901 0.971 1.235 1.790 1.370 1.360 1,680

0B0-49 149.000 1.404 1.069 1.113 1.307 2.080 1.470 1.110 1,922

1B1-01 148.000 1.008 0.962 1.013 1.244 1.450 1.450 1.080 1,501

1B3-29 144.000 0.991 0.964 1.036 1.286 1.470 1.540 1.150 1,603

1B4-30 141.000 0.926 0.901 0.970 1.216 1.410 1.450 1.090 1,515

1B6-31 154.000 1.012 1.000 1.092 1.375 1.590 1.690 1.270 1,766

TABLA 3. Comparación entre los resultados de Smith y Vantsiotis [1982] con los métodos estudiados.




Probeta VEXP

(kN)VEXP/Ec-5

VEXP/Ec-6

VEXP/Ec-7

VEXP/V-Tan et al.

2004

VEXP/Vn-ACI-99

VEXP/ Vn-CSA

VEXP/Vn-CEB

VEXP / Vn-ACI-05

2B1-05 129.000 0.879 0.893 0.962 1.183 1.350 1.450 1.080 1,506

2B3-06 131.000 0.872 0.889 0.966 1.202 1.370 1.470 1.110 1,543

2B4-07 126.000 0.845 0.878 0.971 1.223 1.370 1.540 1.160 1,613

2B4-52 150.000 0.918 0.916 0.980 1.230 1.470 1.470 1.110 1,540

2B6-32 145.000 0.904 0.919 1.003 1.261 1.490 1.590 1.180 1,643

3B1-08 131.000 0.897 0.978 1.083 1.351 1.490 1.720 1.310 1,805

3B1-36 159.000 0.961 1.020 1.093 1.359 1.610 1.670 1.260 1,743

3B3-33 159.000 0.970 1.042 1.135 1.420 1.670 1.790 1.350 1,872

3B4-34 155.000 0.923 0.987 1.079 1.360 1.610 1.720 1.300 1,803

3B6-35 166.000 0.945 0.994 1.080 1.372 1.670 1.720 1.290 1,799

4B1-09 154.000 0.905 1.050 1.161 1.453 1.690 1.920 1.450 2.015

0C0-50 116.000 1.267 0.954 1.019 1.234 1.920 1.790 0.900 1.845

1C1-14 119.000 0.967 0.943 1.033 1.293 1.350 2.000 1.000 2.035

1C3-02 124.000 0.912 0.885 0.957 1.216 1.150 1.820 0.910 1.852

1C4-15 131.000 0.915 0.892 0.966 1.236 1.200 1.850 0.930 1.346

1C6-16 123.000 0.848 0.838 0.918 1.183 1.150 1.790 0.910 1.438

2C1-17 124.000 0.936 0.948 1.035 1.292 1.300 2.000 1.010 1.644

2C3-03 104.000 0.769 0.790 0.873 1.106 1.030 1.720 0.870 1.792

2C3-27 116.000 0.856 0.880 0.971 1.234 1.150 1.920 0.970 1.677

2C4-18 125.000 0.874 0.894 0.984 1.263 1.200 1.960 0.990 1.597

2C6-19 124.000 0.839 0.859 0.948 1.228 1.190 1.920 0.960 1.319

3C1-20 141.000 0.954 1.012 1.099 1.369 1.350 2.170 1.080 1.452

3C3-21 125.000 0.904 1.012 1.146 1.471 1.350 2.440 1.220 1.988

3C4-22 128.000 0.871 0.955 1.071 1.376 1.320 2.220 1.120 1.787

3C6-23 137.000 0.899 0.978 1.096 1.412 1.370 2.330 1.160 1.954

4C1-24 147.000 0.968 1.077 1.185 1.485 1.450 2.380 1.210 1.681

4C3-04 129.000 0.878 0.969 1.079 1.372 1.300 2.220 1.120 1.816

4C3-28 153.000 0.993 1.109 1.229 1.561 1.520 2.560 1.280 1.874

4C4-25 153.000 0.987 1.111 1.246 1.611 1.540 2.630 1.330 2.091

4C6-26 160.000 0.964 1.049 1.158 1.509 1.520 2.380 1.210 1.599

0D0-47 74.000 0.999 0.743 0.826 1.042 2.080 2.500 0.780 3.462

4D1-13 88.000 0.767 0.889 1.035 1.333 1.120 3.700 0.880 3.362

Promedio: 0.956 0.958 1.041 1.304 1.547 1.771 1.177 1.774

Desviación: 0.116 0.075 0.083 0.112 0.268 0.477 0.179 0.369

COV: 0.121 0.078 0.080 0.086 0.173 0.269 0.152 0.208

Mínimo: 0.767 0.743 0.826 1.042 1.030 1.050 0.780 1.319

Máximo: 1.404 1.111 1.246 1.611 2.080 3.700 1.450 3.462

TABLA 3 (Continuación). Comparación entre los resultados de Smith y Vantsiotis [1982] con los métodos estudiados.




Referencia Pro-beta

Le(m)

bw (m)

d (m)

A (m) Le/d f’c

(MPa)fys

(MPa)fyh-w(MPa)

fyv-w(MPa)

ρs%

ρh-w%

ρht%

ρv%

Kong et al. [1970, 1972a, b] 1-30 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 21.51 287.00 0.00 280.00 0.496 0.000 0.496 2.450

Kong et al. [1970, 1972a, b] 1-25 0.762 0.0760 0.597 0.254 1.276 24.55 287.00 0.00 280.00 0.595 0.000 0.595 2.450

Kong et al. [1970, 1972a, b] 1-20 0.762 0.0760 0.47 0.254 1.621 21.24 287.00 0.00 280.00 0.743 0.000 0.743 2.450

Kong et al. [1970, 1972a, b] 1-15 0.762 0.0760 0.343 0.254 2.222 21.24 287.00 0.00 280.00 0.991 0.000 0.991 2.450

Kong et al. [1970, 1972a, b] 1-10 0.762 0.0760 0.216 0.254 3.528 21.65 287.00 0.00 280.00 1.487 0.000 1.487 2.450

Kong et al. [1970, 1972a, b] 2-30 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 19.20 287.00 0.00 303.00 0.496 0.000 0.496 0.860

Kong et al. [1970, 1972a, b] 2-25 0.762 0.0760 0.597 0.254 1.276 18.62 287.00 0.00 303.00 0.595 0.000 0.595 0.860

Kong et al. [1970, 1972a, b] 2-20 0.762 0.0760 0.47 0.254 1.621 19.86 287.00 0.00 303.00 0.743 0.000 0.743 0.860

Kong et al. [1970, 1972a, b] 2-15 0.762 0.0760 0.343 0.254 2.222 22.75 287.00 0.00 303.00 0.991 0.000 0.991 0.860

Kong et al. [1970, 1972a, b] 2-10 0.762 0.0760 0.216 0.254 3.528 20.13 287.00 0.00 303.00 1.487 0.000 1.487 0.860

Kong et al. [1970, 1972a, b] 3-30 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 22.55 287.00 280.00 0.00 0.496 2.450 2.946 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 3-25 0.762 0.0760 0.597 0.254 1.276 20.96 287.00 280.00 0.00 0.595 2.450 3.045 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 3-20 0.762 0.0760 0.47 0.254 1.621 19.24 287.00 280.00 0.00 0.743 2.450 3.193 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 3-15 0.762 0.0760 0.343 0.254 2.222 21.93 287.00 280.00 0.00 0.991 2.450 3.441 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 3-10 0.762 0.0760 0.216 0.254 3.528 22.62 287.00 280.00 0.00 1.487 2.450 3.937 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 4-30 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 22.00 287.00 303.00 0.00 0.496 0.860 1.356 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 4-25 0.762 0.0760 0.597 0.254 1.276 20.96 287.00 303.00 0.00 0.595 0.860 1.455 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 4-20 0.762 0.0760 0.47 0.254 1.621 20.13 287.00 303.00 0.00 0.743 0.860 1.603 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 4-15 0.762 0.0760 0.343 0.254 2.222 22.00 287.00 303.00 0.00 0.991 0.860 1.851 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 4-10 0.762 0.0760 0.216 0.254 3.528 22.62 287.00 303.00 0.00 1.487 0.860 2.347 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 5-30 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 18.55 287.00 280.00 280.00 0.496 0.610 1.106 0.610

Kong et al. [1970, 1972a, b] 5-25 0.762 0.0760 0.597 0.254 1.276 19.24 287.00 280.00 280.00 0.595 0.610 1.205 0.610

Kong et al. [1970, 1972a, b] 5-20 0.762 0.0760 0.47 0.254 1.621 20.13 287.00 280.00 280.00 0.743 0.610 1.353 0.610

Kong et al. [1970, 1972a, b] 5-15 0.762 0.0760 0.343 0.254 2.222 21.93 287.00 280.00 280.00 0.991 0.610 1.601 0.610

Kong et al. [1970, 1972a, b] 5-10 0.762 0.0760 0.216 0.254 3.528 22.55 287.00 280.00 280.00 1.487 0.610 2.097 0.610

Kong et al. [1970, 1972a, b] 6-30 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 26.08 287.00 303.00 0.00 0.496 0.510 1.006 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 6-25 0.762 0.0760 0.597 0.254 1.276 25.10 287.00 303.00 0.00 0.595 0.610 1.205 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 6-20 0.762 0.0760 0.47 0.254 1.621 26.08 287.00 303.00 0.00 0.743 0.770 1.513 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 6-15 0.762 0.0760 0.343 0.254 2.222 26.08 287.00 303.00 0.00 0.991 1.020 2.011 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 6-10 0.762 0.0760 0.216 0.254 3.528 25.10 287.00 303.00 0.00 1.487 1.530 3.017 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 7-30A 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 25.10 287.00 0.00 0.00 0.496 0.000 0.496 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 7-30B 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 26.08 287.00 303.00 0.00 0.496 0.170 0.666 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 7-30C 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 25.10 287.00 303.00 0.00 0.496 0.340 0.836 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 7-30D 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 21.27 287.00 303.00 0.00 0.496 0.680 1.176 0.000

Kong et al. [1970, 1972a, b] 7-30E 0.762 0.0760 0.724 0.254 1.052 21.27 287.00 303.00 0.00 0.496 0.850 1.346 0.000

TABLA 4. Resultados experimentales de Kong et al. [1970, 1972a, b], para la validación de los modelos.




Probeta VEXP

(kN)VEXP/Ec-5

VEXP/Ec-6

VEXP/Ec-7

VEXP/V-Tan et al.

2004

VEXP / Vn-ACI

VEXP/ Vn-CSA

VEXP/Vn-CEB

1-30 239.00 0.890 0.810 0.808 1.374 1.520 1.890 3.180

1-25 224.00 0.893 0.842 0.825 1.287 1.610 1.540 2.620

1-20 190.00 0.966 0.975 0.980 1.367 1.750 1.540 2.560

1-15 164.00 1.011 1.128 1.139 1.439 2.040 1.670 2.240

1-10 90.00 0.694 0.933 0.948 1.084 1.610 1.670 2.110

2-30 249.00 1.084 1.126 1.106 1.606 1.890 2.170 3.720

2-25 224.00 1.157 1.225 1.215 1.623 2.080 2.040 3.450

2-20 216.00 1.286 1.402 1.385 1.728 2.440 1.890 3.110

2-15 140.00 0.965 1.099 1.074 1.284 2.000 1.410 2.220

2-10 100.00 0.960 1.250 1.261 1.429 2.270 2.000 2.440

3-30 276.00 1.090 0.909 0.938 1.278 1.590 2.080 3.510

3-25 226.00 1.091 0.934 0.976 1.215 1.640 1.820 3.080

3-20 208.00 1.265 1.133 1.200 1.377 2.000 1.850 3.090

3-15 159.00 1.122 1.073 1.117 1.242 1.960 1.610 3.120

3-10 87.00 0.799 0.879 0.915 1.074 1.520 1.540 2.810

4-30 242.00 1.029 1.009 1.002 1.267 1.410 1.850 3.150

4-25 201.00 1.041 1.024 1.027 1.211 1.450 1.610 2.750

4-20 181.00 1.171 1.166 1.180 1.321 1.690 1.540 2.570

4-15 110.00 0.860 0.881 0.886 0.982 1.350 1.110 2.140

4-10 96.00 1.012 1.119 1.130 1.315 1.820 1.690 3.110

5-30 240.00 1.083 1.046 1.059 1.472 1.520 2.170 3.700

5-25 208.00 1.071 1.058 1.068 1.368 1.560 1.820 3.100

5-20 173.00 1.042 1.062 1.070 1.281 1.610 1.470 2.460

5-15 127.00 0.913 0.979 0.979 1.134 1.560 1.280 2.160

5-10 78.00 0.735 0.884 0.889 1.026 1.370 1.390 2.070

6-30 308.00 1.195 1.268 1.206 1.419 1.640 2.000 3.390

6-25 266.00 1.249 1.287 1.242 1.393 1.750 1.790 3.040

6-20 245.00 1.359 1.374 1.334 1.458 2.000 1.750 3.380

6-15 173.00 1.205 1.221 1.202 1.321 1.960 1.750 3.330

6-10 99.00 0.913 1.005 1.016 1.207 1.640 1.690 3.170

7-30A 253.00 1.092 1.329 1.209 1.368 1.850 1.690 2.880

7-30B 300.00 1.202 1.398 1.294 1.493 1.610 1.960 3.300

7-30C 260.00 1.051 1.158 1.094 1.275 1.410 1.750 2.960

7-30D 264.00 1.162 1.172 1.160 1.389 1.560 2.080 3.560

7-30E 297.00 1.292 1.266 1.264 1.531 1.750 2.380 4.000

Promedio: 1.056 1.098 1.091 1.333 1.727 1.757 2.957

Desviación: 0.158 0.164 0.145 0.164 0.258 0.270 0.511

COV: 0.150 0.149 0.133 0.123 0.150 0.154 0.173

Mínimo: 0.694 0.810 0.808 0.982 1.350 1.110 2.070

Máximo: 1.359 1.402 1.385 1.728 2.440 2.380 4.000

TABLA 5. Comparación entre los resultados de Kong et al. [1970, 1972a, b] con el resto de los métodos estudiados.




VEXP/V-Tan et al. 2004, VEXP/Vn-ACI-1999, VEXP/Vn-CSA yVEXP/Vn-CEB, no fueron calculados por los autores de estetrabajo, pues fueron tomados directamente del trabajo deTang y Tan (2004).

Al final de las Tablas 3, 5 y 7 se brindan algunos datos esta-dísticos que demuestran la superioridad en la predicción de losmodelos propuestos con respecto a los procedimientos estudia-dos. Uno de los indicativos utilizados para valorar la precisiónde un método de cálculo es el promedio entre VEXP/VTEORICA. Eneste sentido el valor promedio entre VEXP/VTEORICA es de 0.956para Ec. 5, de 0.958 para Ec. 6 y 1.041 para Ec. 7 para los expe-rimentos de Smith y Vantsiotis [1982]. Para los resultados ex-perimentales de Kong et al. [1970, 1972a, b] se comporta de lasiguiente forma, 1.056 para la Ec. 5, 1.098 para la Ec. 6 y 1.091para la Ec. 7. Todos estos valores medios analizados demues-tran una mejoría en el pronóstico de la capacidad resistente úl-tima de los métodos propuestos si se comparan con el resto delos procedimientos estudiados, vigentes internacionalmente, re-flejados en la Tabla 5. Finalmente y aunque el tamaño de lamuestra es poco representativa para los experimentos de Tan etal. [1995] el comportamiento del valor promedio entre VEXP/VTE-

ORICA es de 0.990 para la Ec.5, 0.830 para la Ec. 6 y 0.835 para laEc.7, como se refleja en la Tabla 7. En este caso la Ec. 5 denotauna mejoría en comparación con la Ec. 6 y la Ec.7.

De los valores promedio observados en las Tablas 3 y 5,para los experimentos de Smith y Vantsiotis [1982], yKong et al. [1970, 1972a, b], los resultados del método deTan et al. [2004] se encuentran entre los más próximos a losobtenidos por los procedimientos propuestos aunque no sonsuperiores en cuanto a precisión en el pronóstico. Por otraparte los resultados del CEB para los experimentos de Smithy Vantsiotis [1982] son un tanto más precisos que los deTan et al. [2004], pero no son superiores a los resultados delos métodos propuestos en este trabajo.

Se debe decir que en la Tabla 3, para los experimentos deSmith y Vantsiotis [1982], se ha hecho la estimación de lacapacidad resistente última de los especimenes aplicando elmétodo de bielas y tirantes del código ACI 318 - 05. Se agregaademás que la fuente de la cual fueron tomados los experi-mentos de Kong et al. [1970, 1972a, b] no reporta todas laspropiedades físicas y geométricas de las probetas, necesariaspara aplicar el cálculo por el método de bielas y tirantes delACI, por ello no fue incluida esta normativa en la Tabla 5.

Al observar los resultados del cálculo, derivados del códigoACI 318 – 05 de la Tabla 3, es notable como para esta mues-tra de especimenes se obtienen resultados conservadores enexceso, incluso un tanto más conservadores que los obtenidospor el ACI 318 – 99.

Referencia Probeta L(m)

bw (m)

d (m)

A (m) L/d f’c

(MPa)fys

(MPa)fyh-w(MPa)

fyv-w(MPa)

ρs%

ρh-w%

ρht%

ρv%

Tan et al. [1995] A-0.27-5.38 2.500 0.1100 0.463 0.125 5.400 57.31 504.80 0.00 375.20 1.230 0.000 1.230 0.480

Tan et al. [1995] D-1.08-3.23 1.500 0.1100 0.463 0.500 3.240 44.12 504.80 0.00 375.20 1.230 0.000 1.230 0.480

Tan et al. [1995] D-1.08-5.38 2.500 0.1100 0.463 0.500 5.400 48.03 504.80 0.00 375.20 1.230 0.000 1.230 0.480

Tan et al. [1995] E-1.62-5.38 2.500 0.1100 0.463 0.750 5.400 45.33 504.80 0.00 375.20 1.230 0.000 1.230 0.480

Tan et al. [1995] G-2.70-5.38 2.500 0.1100 0.463 1.250 5.400 42.80 504.80 0.00 375.20 1.230 0.000 1.230 0.480

TABLA 6. Resultados experimentales de Tan et al. [1995], para la validación de los modelos.

Probeta VEXP

(kN)VEXP/Ec-5

VEXP/Ec-6

VEXP/Ec-7

VEXP/V-Tan et al.

2004

VEXP / Vn-ACI

VEXP/ Vn-CSA

VEXP/Vn-CEB

A-0.27-5.38 630.000 1.219 0.927 0.920 1.029 2.630 1.540 1.110

D-1.08-3.23 280.000 1.098 0.964 0.939 1.157 1.610 2.170 1.040

D-1.08-5.38 290.000 1.150 0.949 0.966 1.137 1.490 2.170 1.080

E-1.62-5.38 173.000 0.835 0.718 0.737 0.915 1.280 2.220 0.970

G-2.70-5.38 107.000 0.646 0.593 0.615 0.843 0.960 2.940 0.980

Promedio: 0.990 0.830 0.835 1.016 1.594 2.208 1.036

Desviación: 0.241 0.166 0.153 0.137 0.629 0.496 0.061

COV: 0.243 0.200 0.183 0.135 0.395 0.225 0.059

Mínimo: 0.646 0.593 0.615 0.843 0.960 1.540 0.970

Máximo: 1.219 0.964 0.966 1.157 2.630 2.940 1.110

TABLA 7. Comparación entre los resultados de Tan et al. [1995] con el resto de los métodos estudiados.




3. CONCLUSIONES• En este trabajo se han propuesto tres formulaciones em-

píricas que brindan resultados más precisos que el restode los procedimientos estudiados, apreciándose por estosúltimos una subestimación, en algunos casos excesiva, dela capacidad resistente última de las vigas de gran pe-ralto.

• Los procedimientos empíricos para el cálculo de la capaci-dad resistente última de vigas de gran peralto constituyenaun una alternativa adecuada a la luz de este siglo, puesse ha demostrado su efectividad en este trabajo. Ademásconstituyen un procedimiento menos complejo en su apli-cación si se les compara con los métodos analíticos, comoes el caso de los modelos de bielas y tirantes.

• Los procedimientos empíricos tienen el inconveniente deser menos generales que el modelo analítico de bielas y ti-rantes, si tenemos en cuenta la posibilidad de aplicación aotro tipo de elementos estructurales bajo otras condicio-nantes.

• La ecuación (5) propuesta ofrece resultados muy adecua-dos y en muy buena correspondencia con los valores deri-vados de la amplia experimentación utilizada, al mismotiempo tiene un sentido práctico e ingenieril acorde con elenfoque tradicional de la ecuación (1).

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9. Schlaich, J.; Schafer, K., and Jennewein, M. (1987): To-wards a consistent design of structural concrete, J. Pres-tressed Concrete Institute, Vol 32, No 3, p 74-150.

10. Smith, K. N.; and Vantsiotis, A. S. (1982): Shear strengthof deep beams, ACI Journal, Vol 79, No 22, p 201-213.

11. Tan, K. H.; Cheng, G. H. (2006): Size Effect on ShearStrength of Deep Beams: Investigating with Strut-and-Tie Model, Journal of Structural Engineering, Vol 132, No5, p 673-685.

12. Tang, C. Y.; Tan, K. H. (2004): Interactive Mechanical Mo-del for Shear Strength of Deep Beams, Journal of Structu-ral Engineering, Vol 130, No 10, p 1534-1544.


1. INTRODUCCIÓNEl proceso de diseño de las estructuras en general, en Cuba y elCaribe, necesariamente transitan entre otros aspectos por ladeterminación de las cargas horizontales que actúan en ellas yque se producen fundamentalmente por dos fenómenos bien co-nocidos por los ingenieros estructurales, los vientos extremosde los eventos hidrometeorológicos y las cargas sísmicas

En el caso del occidente cubano, los fenómenos hidrometeoro-lógicos extremos tuvieron hasta la mitad de la década de los 90,un período de baja probabilidad de ocurrencia, pero a partir delaño 1996, entraron en una fase de alta probabilidad de ocurren-cia, que de acuerdo a estudios realizados, esos cambios ocurrencada 30 años aproximadamente, quedando demostrado que enla actualidad nos encontramos con un incremento de la frecuen-cia de ocurrencia de vientos extremos, en el occidente de Cuba.

La dirección del país, al igual que todos los especialistasvinculados al estudio de estos fenómenos en general y entreellos los ingenieros civiles en particular, no se han quedado debrazos cruzados, antes un peligro que hace salir a la luz pú-blica, las vulnerabilidades estructurales y no estructuralespotenciales de nuestras edificaciones.

Factores que intervienen en la normacubana de cálculo de las cargas

de viento en la estructuras

RENÉ BLANCO HEREDIA (*)

FACTORS THAT IT INTERVENES IN THE CUBAN NORM OF THE CALCULATION OF THE WIND LOADSIN THE STRUCTURESABSTRACT This work provides an analysis of the Cuban Standard NC 285:2003. “Wind Loads. Calculation Method” iscurrently in effect, used by civil engineers and professional anyone one way or another is responsible for the structuraldesign and construction process. However, the rule has left some doubts with the latest wind speeds that have been developed over the last produced by ex-treme meteorological events have affected the country, starting with the powerful Hurricane Ivan (2004), which imposed arecord low barometric with 882 hPa, or the sad famous Gustav (2008), which imposed a record wind speed of 340 kh/ h,produced by a tropical cyclone speed, approved by the World Meteorological Organization.For the county gives Matanzas, Cuba; the sad celebrated storm Michelle in the 2001, was an event with one period it givesreturn 100 years, give agreement with the statistics that develops for the authors.

RESUMEN El presente trabajo realiza un análisis de los factores que intervienen en la norma cubana NC 285:2033. “Car-gas de Viento. Método de Cálculo” vigente en la actualidad, utilizada por los ingenieros civiles y todos aquellos profesiona-les, que de una forma u otra tiene la responsabilidad del cálculo estructural, así como su proceso constructivo.Sin embargo la norma ha dejado algunas dudas con las últimas velocidades de viento que se han desarrollado producidaspor los últimos eventos hidrometeorológicos extremos que han afectado en país, comenzando con el poderoso huracán Iván(2004), que impuso el record de baja barométrica con 882 hPa; en el área del Caribe o el triste célebre Gustav (2008), elcual impuso el record de velocidad de viento de 340 kh/h, producida por un ciclón tropical, velocidad homologada por la Or-ganización Mundial Meteorológica. Para la provincia de Matanzas, Cuba; el triste célebre Michelle en el 2001, fue un evento con un período de retorno de 100años, de acuerdo con las estadísticas que desarrollan los autores.

119

Palabras clave: Carga de viento, NC 285:2003 “Carga de viento. Método de Cálculo“, Vientos extremos,Evento hidrometeorológicos extremo, Provincia de Matanzas, Cuba.

Keywords: Loads of the wind;, NC 285:2003 Load of the wind. Method of calculation, Extreme winds,Event extreme hydrometeorology, County of Matanzas, Cuba.

(*) Universidad de Matanzas Camilo Cienfuegos. Carretera Vía BlancaVaradero km 3 1/2, Matanzas. Cuba. Graduado de Ingeniero Civil.Profesor. E-mail: [email protected]


119.NORMACUBANA 2/7/12 14:00 Página 119

Y es ahí que en ese estado de análisis se comenzaron acuestionar los resultados, comenzando por la norma de cargaviento, actualmente vigente, tal es el caso de la NC 285:2003“Cargas de viento. Método de Cálculo” lo que ha traído no po-cos análisis, ni pocas discusiones técnicas relacionadas con eltema en el gremio, la Unión de Arquitectos e Ingenieros de laConstrucción de Cuba (UNAICC).

El autor reconoce que toda obra humana es susceptible aser mejorada y la ciencia en su pelegrinar, no se detiene en labúsqueda de la verdad científica, la cual para ser científica,tiene que estar bien fundamentada y validada, ante los cues-tionamientos que la propia vida le impone.

La norma NC 285: 2003, “Carga de Viento. Método de Cál-culo” es una norma, que comparada por el autor principal con18 normas de otros países de la cuenca de Gran Caribe, esuna norma digna y técnicamente completa, ya que sólo lanorma ASCE 07 de los Estados Unidos de América, en cual-quiera de sus versiones; la norma CIRSO de Argentina; sonnormas que se encuentran en un estadio superior, si dejar dereconocer otras normas, como son los casos de República Do-minicana “Manual de Diseño Contra Viento” del 2000; lanorma de Venezuela “Acciones del Viento Sobre las Construc-ciones” COVNN-MINDUR-2003-86; ambas normas de vientospresentan con un gran nivel de elaboración, en opinión delautor y cubren las necesidades de sus respectivos países.

2. MATERIAL Y MÉTODOEl material que se utilizó fue la norma cubana NC 285: 2003“Carga de Viento. Método de Cálculo” de la cual se hace unanálisis crítico de sus posibilidades de cubrir velocidadesvientos extremos, dígase categorías de velocidades de vientoIV y V, de la escala Saffir-Simpson, de referencia en la cuencade Gran Caribe.

Para ello se tomaron los valores de los coeficientes que pre-senta la NC285: 2003, entre cero y diez metros de altura, so-bre el nivel del terreno en que se enclavan las edificaciones,considerando como representativa de las alturas más comu-nes edificadas en Cuba. Estos coeficientes fueron tabulados yprocesados en el Excel 2007, permitiendo buscar las posiblescombinaciones para excedencias del 1% y el 2%.

El método que se utilizó, fue el de “análisis y síntesis”, elque permite a lo largo del todo el proceso de elaboración deltrabajo, establecer todos los elementos que componen lamisma.

3. RESULTADOS Y DISCUSIONESTeniendo en cuenta las múltiples dudas y preguntas que en-tre los colegas ha surgido y respondiendo a la pregunta, ¿Esnuestra norma pertinente ante la posibilidad de fallo estruc-tural, por vientos extremos de las estructuras? es que se deci-dió el autor principal publicar este trabajo, originado de va-rias exposiciones públicas que sobre el tema ha tenido querealizar.

Ante esta interrogante muy pertinente por parte de las au-toridades y ante las dudas que en el gremio de ingenieros civi-les surgió, el autor principal desarrolla un recorrido por lanorma actual y sus antecedentes, para todo aquel que se inte-rese en el tema, profesional o no del sector de las construccio-nes, por lo que a continuación se hará un análisis histórico dela norma actual y finalmente una comparación de los valoresde velocidades de viento que cubre comparándolos con los va-lores establecidos por la escala internacional Safir- Simpson,para la medición de los ciclones tropicales, como generadoresde vientos extremos.

Lógicamente, estos valores de velocidades de vientos extre-mos, se traducen en carga de viento, la que internacionalmentese mide a 10 metros de altura sobre el nivel de la superficie delsuelo, evitando los obstáculos pequeños y la fricción con el te-rreno en que se asienta la estructura, y que en nuestra normaes la expresión que se detalla a continuación.

q10= V2/1600 (1)

donde: V está en m/segq 10 está en kN/m2

No se detendrá el trabajo en el origen de la expresión, sólose dirá, que se obtiene del término dinámico de la ecuación delos fluidos de Bernoulli teniendo en cuenta la densidad delaire, reconocida por ISO 4354-1997E.

2.1. SÍNTESIS HISTÓRICASLas normas de carga de viento cubanas, tuvieron sus prime-ras versiones, con las antiguas, Normas y Reglamentos de laConstrucción (NYRCO) cuya versión inicial para el viento fuela NYRCO 11-035 del año 1973.

Esta norma recogió lo mejor de los elementos de las nor-mas DIN alemanas, estudios realizados, por la compañía Nor-teamérica ESSO; para la construcción de refinerías en el áreadel Caribe y de normas de la antigua Checoslovaquia, Pola-cas, Inglesas y de antigua URSS, de la época.

En 1978, sale por primera vez como Normas Cubana (NC),esta fue la NC 053-041 y estableció para la carga de viento unvalor de 1.75 kN/m2 para toda Cuba, excepto la zona orientalde país, cuyo valor de presión base fue de 1.50 kN/m2.

Entre los coeficientes que esa norma aplicó, están los coe-ficientes de sitio (Bs), de altura (Ch) y de forma (Cf) y se esta-blecen reducciones de la carga unitaria a partir de la protec-ción que pudieran tener las edificaciones y por grandessuperficies expuestas al viento, siendo igualmente novedosoel gráfico que establece la reducción de la carga en estanorma.

Posteriormente surgió la NC 53-41 del año 1983; normaque reduce los valores de presión básica del viento, dividiendoel país por primera vez en tres grandes zonas, dado que losestudios venían demostrando que la influencia de los vientosno eran tan uniformes en el centro y occidente de país, lo queoriginó que se estableciera en valor de 1.50 kN/m2 para el oc-cidente del país; 1.30 kN/m2 para la zona central y de 1.20kN/m2 para el oriente cubano.

En esta norma se introducen por primera vez los coeficien-tes de recurrencia (Ct) y de ráfaga (Cr), se mantienen los coe-ficientes de sitio (Cs), de altura (Ch) y de forma (Cf), siendomás consecuente como norma, aunque mantiene una distri-bución trapezoidal en el gráfico de distribución de presionesdesde las alturas de nivel de terreno, o sea, cota cero y diez mde altura, como mismo lo planteaba su antecesora.

Igualmente se considera la reducción de carga por la pro-tección entre las edificaciones y las grandes áreas expuestas ala acción del viento.

Posteriormente en el año 1990, esta norma se actualiza,emitiéndose la nueva NC 53-41[5], la cual vuelve a reducirlos valores de carga básica de viento manteniendo las tres re-giones establecidas por su antecesora del 1983; en este casopara la región occidental de Cuba, el valor es de 1.30 kN/m2;para la región central es de 1.10 kN/m2 y para la región orien-tal, el valor establecido es de 0.9 kN/m2.

En el caso de los coeficientes, se mantienen los ya esta-blecidos de recurrencia (Cr), el de sitio (Cs), el de altura(Ch), el de ráfaga (Cr) y de forma (Cf); introduciéndosecomo coeficiente de la expresión de cálculo, el de reducción

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA NORMA CUBANA DE CÁLCULO DE LAS CARGAS DE VIENTO EN LA ESTRUCTURAS



por área expuesta (Cra), que había estado siendo conside-rado desde 1978, pero no considerado como un coeficiente,como tal.

En esta norma, resultó novedosa para los que tuvimos laoportunidad de trabajar con ella, ya que por primera vez elcoeficiente de altura de 0 a 10 metros de altura, deja de seruna distribución trapezoidal, para convertirse en un dia-grama lineal y a partir de los diez metros de altura hasta los300 m de altura, un diagrama parabólico cambiando el expo-nente utilizado en las anteriores a partir de los diez metros deun valor de 0.286 a un valor de 0.32, hasta los 300 metrospara los terrenos abiertos; de 0.44 para los terrenos cubiertospor obstáculos que no superen los 10 metros de altura y de0.66 para los centros de las grandes ciudades; aumentando elvalor del coeficiente en particular, y el valor de la carga básicaen general.

También es novedoso que aparece por primera vez, que elcoeficiente de altura presente tres valores por los igualmentetipos de terrenos, acorde con las investigaciones que se desa-rrollaron en esos momentos.

Finalmente en el 2003 se emite la actualización últimaque ha tenido la NC de viento, con la NC 285:2003, vigente enla actualidad y donde se mantiene constantes los valores de lacarga básica y de igual forma los coeficientes que acompañana la carga básica de viento para obtener la carga unitaria porárea expuesta al viento, siendo más explícitas tal vez en algu-nos epígrafes, aunque en opinión del autor, como norma; tienemejor elaborado el cuerpo legal la norma del 1990, que la ac-tual del 2003.

Este rápido recorrido por la norma de carga de viento parael cálculo de las edificaciones, tiene como objetivo de que seconozca la evolución que la misma ha tenido y el esfuerzo delos miembros que han integrado el Sub-Comité de Normaliza-ción encargado del viento, presidido por esa gloria de ingenie-ría cubana, el Profesor Dr. Francisco Medina Torri para man-tener al máximo nivel regional, la seguridad de nuestrasedificaciones a partir de los cálculos elaborados por los pro-yectistas en nuestro país, lo que pone a Cuba entre los paísesa la vanguardia en la zona del Gran Caribe.

2.2. LA ACTUAL NC 285:2003Desde el año 2001 con el desastre ocurrido en noviembre deese año, con el paso a través de la parte sur-central de la pro-vincia de Matanzas y la parte norte-occidental de Villa Clara,del huracán Michelle, el cual penetró por la parte sur del te-rritorio de la provincia de Matanzas con vientos de 210 km/h,ubicándose dentro de la categoría cuatro en la escala Saffir-Simpson, se vio la necesidad de analizar todo el proceso, entreellos la norma.

El año 2008, con la presencia de tres ciclones tropicalesen un corto período de tiempo, y que dejó desolada la Isla dela Juventud y la provincia de Pinar del Rio; se llevó a unanálisis más riguroso, en diferentes niveles de la sociedadcubana la norma de viento, teniendo el autor que estar deforma continuada explicando la situación creada en estesentido dentro del gremio de la provincia y las autoridadescompetentes.

Entre los cuestionamientos que la NC 285:2003 ha tenido,es que si los valores de carga unitaria por viento para el cál-culo estructural, llega a tener en consideración la ocurrenciade velocidades de viento que abarquen la posibilidad de even-tos de las categorías IV y V de la Saffir-Simpson, lo que im-plica valores de velocidades de vientos entre 210 a 250 para lacategoría IV y superiores para la categoría V.

A partir de esta lícita duda, sobre todo de los que conocenla norma y operar con ella, se ha elaborado un análisis, consi-

derando todas las posibilidades que ella ofrece, en los diferen-tes valores de altura, el análisis se hace desde una cota cero, osea a nivel de terreno en la edificación, hasta una cota de diezmetros de altura, cota promedio que alcanzan las edificacio-nes más altas que normalmente se construyen en el país yque satisface el análisis de la norma.

La carga básica (q10) establecida por la norma es de 1.3kN/m2, para el occidente del país, que es la que tiene mayorpresión básica, por la frecuencia y probabilidad del paso delos eventos hidrometeorológicos por su territorio, y esta pre-sión establecida como se ha visto desde la norma del año1990, es afectada por los coeficientes establecidos en lanorma, siendo estos:

Coeficiente de recurrencia (Ct) que afecta la presión unita-ria para 100, 50, 25, 10 y 5 años de período de recurrencia, es-tablecido en las normas internacionales y de diferentes paí-ses, en total 26, que el autor haya revisado, tanto de la regióndel Gran Caribe, como de otras regiones; como ejemplo lo in-cluyen, la norma ASCE/SEI 7-05, el Eurocódigo, la normaCirsos de Argentinas, y las del Japón y Australia.

En el caso que se expondrá, se tomaron los períodos de re-torno para un 1% y el 2% de excedencia, que se correspondecon 100 y 50 años.

El Coeficiente de topografía o sitio (Cs); mantiene su con-dición de diferenciar el sitio expuesto, del sitio normal, y semantiene el criterio establecido desde 1990 para este tipo deterrenos, encontrándose en cayos, penínsulas estrechas, va-lles intra-montaña donde en viento se canaliza, cimas pro-montorios, etc.

Para establecer el coeficiente de altura (Ch) se estableciódesde los años 90, la categorización del terreno en tres tipos;el abierto (tipo A); el cubierto de obstáculos (tipo B) y los cen-tros de grandes ciudades (tipo C).

La experiencia del autor principal, como operador de lanorma, en su trabajo como especialista estructural por unpoco más de diez años en la Empresa de Proyectos de Arqui-tectura e Ingeniería (EMPAI) de Matanzas y profesor univer-sitario de la disciplina de análisis de estructuras, en la ca-rrera de Ingeniería Civil, lo lleva a establecer la hipótesis depor la condición insular, Cuba presenta solamente dos tiposde terreno: el abierto tipo A y el cubierto de obstáculos tipo B;de existir alguna zona que pueda ser considerada del tipo C(centros de grandes ciudades con al menos el 50% de las edifi-caciones con alturas superiores a 22 m); ésta, es tan poco re-presentativa, que cae en la categoría de excepción.

Por otro lado, proponer ampliar el terreno tipo A, este se-gún la norma NC 285: 2003 << Estos serán terrenos abiertos(llanuras, costas, orillas de lagunas y represas, etc). Tambiénen terrenos con obstáculos y edificaciones que no superen los10 m. Se consideran costas una distancia hasta de 500 m apartir de la línea del mar)>> (El subrayado es del autor).

La propuesta del autor, es que se debía valorar, aumentarla faja de terreno tipo A de la actual norma, y que la mismase pudiera fijar en 20 km de la línea en la costa, en el sur y de10 km en la costa norte, para todo el territorio occidental delpaís, avalada la propuesta por el criterio de que el coeficientede sitio (Cs) no explícita las costas como sitios expuestos, de-jando a consideración del operador de la norma, su elección.

Especialistas en meteorología expresan, que <un ciclón alprivarse del agua caliente necesaria pierde con rapidez sufuerza> (Rubiera, 2006), lo que implica que al moverse portierra se degradará, pero lo que no es posible es establecercuánto perderá en velocidad sus vientos, ya que dependerá desu estructura, las condiciones atmosféricas y la topografía desu trayectoria, por ejemplo el huracán Michelle, produjo unaráfaga de viento de 198 km/h pasando la pared del ojo a unos




28 km de la estación meteorológica de Playa Girón que se en-cuentra a unos 200 m de la línea de la costa; sin embargo a ladistancia de unos 40 km de la línea de la costa se produjo unaracha de 210 km/h medida por la estación meteorológica deJagüey Grande.

Como se puede apreciar ambas distancias son muy supe-riores a los 500 m de la línea de la costa, que plantea lanorma actualmente.

Coeficiente de altura (Ch); Establecidos los tipos de terre-nos, este coeficiente considera los efectos del viento en las di-ferentes alturas, estableciendo el gradiente que le corres-ponde a los mismos. La norma también considera lasaceleraciones que se presenta tanto a barlovento, como a sota-vento, en acantilados, crestas y colinas, bidimensionales y tri-dimensionales.

Coeficiente de ráfaga (Cr); Tiene su origen en la naturalezafluctuante del viento como fluido y dentro del régimen turbu-lento que se origina con las grandes velocidades de viento sejustifica mucho más, es por ello que se considera en este coefi-ciente, el que igualmente se plantea en la norma para los trestipos de terrenos, antes analizados.

Coeficiente de reducción por área expuesta (Cra); Estable-cido desde las primeras normas, se ha ido actualizando y porlo tanto evolucionando en el tiempo, al ritmo que lo han reali-zado las normas de referencia internacionales.

Coeficiente de forma (Cf) Este coeficiente tiene en cuentala forma de las estructuras, las cubiertas y la relación ancho-altura de las mismas.

Queda establecida así, la ecuación de la carga unitaria to-tal actuante por metros cuadrado de pantalla expuesta alviento, para un análisis por el método estático de la estruc-tura.

q = q10 ct. cs ch cr cra cf (kN/m2) (2)

Pero en el año 2006 se implantó por el subcomité de nor-malización de cálculo estructural, la norma NC 450:2006“Edificaciones—Factores de carga y Ponderación—Combina-ciones”, la cual factoriza (mayora) la carga de viento obtenidapor la NC 285:2033 “Carga de Viento Método de Cálculo” enun 40%, lo cual incrementa la carga que la norma de vientoestablece cuando se opera con ella y este es un aspecto quemuchos profesionales desconocen, sobre todo, los que no estánasociados directamente al cálculo estructural, o los que quie-ren desconocer, cuando culpan a la norma de otros tipos deproblemas. La ACI-318-05 factoriza en un 60% las cargas deviento para el diseño, ratificado también en la norma deviento ASCE/SEI 7-05.

Si alguna consideración sobre la NC 285:2003 “Carga deViento. Método de Cálculo, pudiera expresar el autor, paraque se tenga en cuenta por el sub comité de viento en Cuba,estaría encaminado a que, en la expresión final que el valorde carga unitaria de viento, existiera un coeficiente que incor-pore la importancia de la obra, el cual no se encuentra reco-gido en la norma y si aparece recogido en muchas norma dereferencia internacional; entre ellas, en la región del GranCaribe, la ASCE/SEI 7-05 y en el “Código Modelo de Cons-trucción Para Cargas de Viento” de la Asociación de Estadosdel Caribe, del cual Cuba es signataria.

Finalmente un análisis completo de las posibilidades quecubren las combinaciones de la norma NC 285:2003, se ex-pone en el Anexo del presente trabajo; como se podrá obser-var, los resultados de las combinaciones, permiten comparar-los con las velocidades de viento extremos, tomando comobase la escala Saffir-Simpson, escala de referencia para lazona IV de la Organización Meteorológica Mundial, que es laGran Cuenca del Caribe.

Las cargas unitarias que se introduce en el cálculo es-tructural, demuestra que se adoptan valores, lo suficiente-mente elevados para garantizar las categorías superiores develocidades de viento y garantizar que no haya hasta el mo-mento un ejemplo de edificación colapsada por el fallo de suselementos principales y si muchos daños por el fallo de loselementos secundarios, especialmente los elementos de cie-rre perimetrales de las edificaciones, como son las puertas yventanas exteriores, motivados por factores ajenos a lanorma.

3. CONCLUSIONES1. Como se puede observar, para sitios expuestos, con un pe-

ríodo de retorno de 100 años, de seis combinaciones, cuatroasumen valores para velocidades de viento, en las catego-rías de IV y V de la Saffir Simpson y uno de la categoríaIII.

2. En el caso de los sitios expuestos, con un período de re-torno de 50 años, tres combinaciones asumen velocidadespresentes en las de categoría IV y V de la Saffir-Simpson yuno en la categoría III de la propia escala.

3. En el caso de sitios normales, para un período de 100 años;tres combinaciones asumen la categoría IV y V de la Saf-fir-Simpson, y uno la III.

4. En el caso de los sitios normales, con un período de retornode 50 años, tres combinaciones asumen las velocidades dela categoría IV y uno la III, de la Saffir-Simpson.

5. Consideramos, teniendo en cuenta este análisis, que laNC 285:2003 “Carga de Viento. Método de Cálculo”, in-dependientemente de que es susceptible a ser analizaday mejorada, es pertinente para nuestras condiciones, so-bre todo para la zona occidental del país que es donde sedesarrollan las mayores cargas de vientos en las estruc-turas.

4. AGRADECIMIENTOSEl autor quiere reconocer toda la ayuda prestada para la con-fección de este artículo, al Centro de Información Científico-Técnico de la Empresa de Proyectos de Arquitectura e Inge-niería (EMPAI) de la provincia de Matanzas. Cuba y alServicio de Red Meteorológica del Centro Meteorológico Pro-vincial de Matanzas.

5. REFERENCIASAmerican Concrete Institute; “Requisitos de Reglamentospara el Concreto Estructural 318S-05 y Comentarios 318SR-05”; 1ra Impresión; Michigan, USA, 2005; pág 395.American Society of Civil Engineers; “Minimum DesignLoads for Buildings and Other Structures” ASCE/SEI-7-05;2005; Capítulo 2; pág 5.___________; “Minimum Design Loads for Buildings and Ot-her Structures” ASCE/SEI-7-05; 2005; Capítulo 6; pág 22.Asociación de los Estados del Caribe; “Código Modelo deConstrucción Para Carga de Viento”; AEC; Trinidad y Tobago,2003; pág 23. Escala Saffir Simpson; consultado en www.aoml.gov/gene-ral/lib/laesca.html; 2 Mayo 2012.International Standard Organization; “Wind Action onStructures”; International Organization for Standardization;Switerland 1997; pág 14.




Normas y Reglamentos de la Construcción; “NYRCO 11-035-73. Cargas de Vientos”; Comité Estatal de la Construc-ción; La Habana; 1973.Oficina Nacional de Normalización. “Elaboración de Pro-yectos de Construcción. Cargas de Viento. Método de Cál-culo”; NC 53-41:83; Oficina Nacional de Normalización; LaHabana; 1983.Oficina Nacional de Normalización; “Carga de Viento.Método de Cálculo”; NC 285:2003; 1ra Edición; La Habana;Oficina Nacional de Normalización, 2003.Oficina Nacional de Normalización; “Carga de Viento”;

NC 053-041:1978; Oficina Nacional de Normalización, La Ha-bana; 1978.Oficina Nacional de Normalización; “Edificaciones-Facto-res de Carga o Ponderación-Combinaciones”; NC 450:2006; 1ra

Edición; La Habana; Oficina Nacional de Normalización,2006; pág. 6.Oficina Nacional de Normalización; “Proyectos de Cons-trucción; Cargas de Viento. Método de Cálculo”; NC 53-41:90;Oficina Nacional de Normalización; La Habana; 1990.Rubiera Torres, José M; “Curso Sobre Ciclones Tropicales”;Editorial Academia; La Habana, 2006; pág. 10.



TABLA DE ANÁLISIS DE LAS COMBINACIONES DE VELOCIDADES EXTREMAS DE VIENTO

q unit. Ct Cs Ch Cr Cf=Cra q

básicaV

(m/s)V

(km/h) C fact. V fact. Categ. SS

1.30

1.15 1.10

0.80 1.22

1.00

1.61 50.68 182 1.4 255 V

0.48 1.46 1.15 42.94 154 1.4 216 IV

0.19 1.90 0.59 30.82 111 1.4 155 II

1.00 1.18

1.00

1.94 55.72 200 1.4 281 V

0.65 1.36 1.45 48.23 173 1.4 243 IV

0.30 1.72 0.85 36.85 133 1.4 186 III

1.15 1.00

0.80 1.22

1.00

1.46 48.32 174 1.4 243 IV

0.48 1.46 1.05 40.94 147 1.4 206 III

0.19 1.90 0.54 29.39 106 1.4 148 I

1.00 1.18

1.00

1.76 53.13 191 1.4 268 V

0.65 1.36 1.32 45.98 165 1.4 232 IV

0.30 1.72 0.77 35.13 126 1.4 177 II

1.00 1.10

0.80 1.22

1.00

1.40 47.26 170 1.4 238 IV

0.48 1.46 1.00 40.04 144 1.4 202 III

0.19 1.90 0.52 28.74 103 1.4 145 I

1.00 1.18

1.00

1.69 51.96 187 1.4 262 V

0.65 1.36 1.26 44.97 162 1.4 226 IV

0.30 1.72 0.74 34.36 124 1.4 173 II

1.00 1.00

0.80 1.22

1.00

1.27 45.06 162 1.4 227 IV

0.48 1.46 0.91 38.18 137 1.4 192 III

0.19 1.9 0.47 27.40 99 1.4 138 I

1.00 1.18

1.00

1.53 49.54 178 1.4 249 IV

0.65 1.36 1.15 42.88 154 1.4 216 IV

0.30 1.72 0.67 32.76 118 1.4 165 II

ANEXO NO 1

TABLA 1. Fuente: Elaboración propia.


GABINETE DE FORMACIÓN DEL

CURSO INTERNACIONAL DE INGENIERÍA DE REGADÍOSMadrid, de 10 de septiembre a 5 de diciembre de 2012

EL REGADÍO

El regadío es esencial para producir alimentos y para asentar población en el territorio rural, especialmente en los trópicos y en lasregiones áridas y semiáridas. El progreso del regadío en España durante la segunda mitad del siglo XX ha logrado, además deaumentar significativamente el área regada, el desarrollo de la ingeniería de regadíos. En este período, el conocimiento y experienciaespañoles en esta materia ha sido solicitado por otros países, especialmente de Iberoamérica. Por ello, el Centro de EstudiosHidrográficos (CEH) del CEDEX ha prestado asistencia técnica a países en desarrollo desde el inicio de la década de 1970. Uno delos instrumentos relevantes en este aspecto ha sido el Curso Internacional de Ingeniería de Regadíos, que con gran éxito ha llevado acabo el CEDEX, a través de su Centro de Estudios Hidrográficos y del Gabinete de Formación y Documentación desde 1972.

OBJETIVOS

La edición de este curso se orienta a profesionales de España y de otros países con cierta experiencia en regadíos, pero también ajóvenes profesionales y estudiantes de grado máster interesados en este sector de la ingeniería.

PROGRAMA

1. RECURSOS HÍDRICOS PARA RIEGO

Regulación de agua superficial; captación de aguas subterráneas; recursos hídricos no convencionales; modelos físicos ymatemáticos.

2. VIAJE DE ESTUDIOS A LA CUENCA DEL GUADALQUIVIR

3. REDES DE CONDUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL AGUA DE RIEGO

Componentes, diseño, construcción, modernización, operación, mantenimiento y conservación de sistemas de conducción y deredes de distribución del agua de riego; estaciones de bombeo y balsas de regulación; modelos matemáticos.

4. FUNDAMENTOS DE CLIMA, HIDROLOGÍA, SUELOS Y CULTIVOS RELACIONADOS CON EL REGADÍO

Estado y flujo del agua en el suelo; determinación de características hidrológicas del suelo; propiedades químicas de los suelos;cálculo de las necesidades de agua de riego de los cultivos; programas de cálculo.

5. SISTEMAS DE RIEGO PARCELARIO

Componentes, diseño, construcción, operación y mantenimiento y evaluación de sistemas de riego por aspersión, gravedad ylocalizado.

6. DRENAJE DE TIERRAS REGABLES Y CONTROL DE LA SALINIDAD DE LOS SUELOS REGABLES

Componentes, diseño, construcción, operación y mantenimiento y evaluación de sistemas de drenaje parcelario superficial ysubterráneo y de la red principal de drenaje. Calidad del agua de riego; control de la salinidad en los suelos regables;recuperación de suelos salinos y sódicos; manejo del agua de drenaje.

7. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE ZONAS REGABLES

Marco institucional y legal; operación y mantenimiento; aspectos económicos; viaje de estudios.

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GABINETE DE FORMACIÓN DEL

8. MODERNIZACIÓN DE REGADÍOS EXISTENTES

Aspectos hidrológicos, técnicos, agrícolas, ambientales, económicos, legales e institucionales de la modernización de regadíos;gestión colectiva del riego; programa de gestión para comunidades de regantes y servicio de asesoramiento al regante.

9. PLANIFICACIÓN DE UNA NUEVA ZONA REGABLE

Herramientas utilizadas para la planificación: GIS y teledetección; estudios previos y de viabilidad técnica, ambiental,socioeconómica y financiera; planes de transformación y de obras; evaluación de una zona bajo riego.

Para cualquier aclaración sobre aspectos técnicos se pueden dirigir a la Jefatura de Estudios del Curso (913357971,[email protected]).

LUGAR Y DURACIÓN DEL CURSO

La duración del curso será de tres meses aproximadamente, impartido del 10 de septiembre al 5 de diciembre de 2012, pudiendorealizarse completo o bien módulos individuales de especialización. Las clases se desarrollarán en las aulas del CEH del CEDEX,situado en el Paseo Bajo de la Virgen del Puerto, 3 (28005 Madrid, España) en horario de 15h a 19h. Ocasionalmente, seimpartirán clases magistrales o visitas de laboratorio y campo en horario de mañana.

DIPLOMAS

A la finalización del curso se extenderá un certificado de asistencia a los alumnos que hayan asistido con regularidad a las clasesy un diploma de suficiencia y certificado con la nota media de las evaluaciones realizadas a aquellos alumnos que, además,hayan superado las pruebas de aptitud.

La realización con aprovechamiento de módulos individuales supondrá la obtención de diplomas de especialización de cada unode ellos.

CUOTA:

2800€ aproximadamente

CONDICIONES DE INSCRIPCIÓN

Para solicitar la preinscripción, los participantes deberán cumplimentar la solicitud que figura en la última página de estedocumento y remitirla al Gabinete de Formación y Documentación acompañada de un curriculum vitae abreviado.([email protected]).

La selección se realizará por la Comisión Docente del Curso, de acuerdo con la disponibilidad de plazas, con la idoneidad de lossolicitantes en relación con las materias objeto del programa y con los méritos académicos y profesionales. El número departicipantes será limitado y la realización del curso queda sujeta a un número mínimo de preinscripciones. Serán publicadas laslistas de alumnos admitidos.

Para obtener más información sobre el curso se pueden dirigir a la Secretaría del mismo: [email protected] 913357315 / 7311/ 7243.

COMISIÓN DOCENTE

Presidente: Director del curso (Julián Martínez Beltrán).

Secretario: Jefe de Estudios (María Comes Gracia).

Miembros: Gabinete de Formación y Documentación del CEDEX (Ángel González Santos).Coordinadores de módulos.

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