manual de conservacion de suelos 2b

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PRESA DE MAMPOSTERA

PRESASPresa de mampostera

FIGURA 90. PRESA DE MAMPOSTERA

Es una estructura de piedra, arena y cemento, que se construye perpen-dicular a las crcavas, controla la velocidad de escurrimiento al formar un escaln que reduce la erosin hdrica y almacena agua (Figura 90).

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PRESA DE MAMPOSTERA

Para qu sirve?

Reducir la velocidad de los escurrimientos en las crcavas.Retener azolves.Almacenar agua.

Beneficios

Retiene azolves.Reduce la pendiente media de la crcava.El agua que se almacena puede tener diversos aprovechamientos para poblaciones rurales.

a) Elementos de diseo

Para realizar el diseo de una presa de mampostera es necesario ubi-car previamente el lugar donde se va a construir, determinar el rea de la cuenca que lo alimenta, estimar o cuantificar el escurrimiento mxi-mo, as como caracterizar la crcava en cuestin tomando en cuenta su ancho, profundidad y tipo de suelo.

La profundidad de la crcava es una caracterstica importante, porque a partir de ella se determina la altura de la presa. Por lo general, las pre-sas de mampostera se construyen con la finalidad de cubrir la totalidad de la profundidad de la crcava.

Existen dos factores fundamentales para asegurar el xito de la presa: el empotramiento y el tamao de la base.

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PRESA DE MAMPOSTERA

b) Empotramiento

El empotramiento consiste en excavar una zanja perpendicular al flujo de la crcava y extenderla hasta las taludes de la misma, con la fina-lidad de asentar la obra ms all del nivel original de la crcava y con esto evitar posibles franqueamientos (Figuras 91 y 92).

FIGURA 91. EMPOTRAMIENTO EN EL CAUCE

FIGURA 92. EMPOTRAMIENTO EN LAS PAREDES DEL CAUCE

La profundidad del empotramiento recomendable es de 0.6 metros en terrenos sueltos y de 0.2 metros a 0.6 metros en terrenos consolidados.

Nivel original de la crcava

Empotramiento en el cauce

Empotramiento en las paredes

Talud original de la crcava

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PRESA DE MAMPOSTERA

Durante la construccin del empotramiento, se recomienta plantar dos bases de anclaje a los extremos de la base (dentellones o zapatas), colocadas al inicio y al final de la misma (Figura 93). La profundidad del primero puede variar desde 0.6 metros hasta un metro, dependiendo del tamao de la presa; la del segundo se establece dividiendo la anterior entre dos.

c) Tamao de la base

El tamao de la base est relacionado con la estabilidad de la presa en el sentido de que tiene la funcin de evitar que el agua la socave o la derribe. Estas presas estn catalogadas como de gravedad, ya que es su peso el que les permite mantenerse en pie.

FIGURA 93. DISTINTOS PERFILES DE UNA PRESA DE MAMPOSTERA

Tamao de la base (B)

Dentelln 1

Nivel original de la crcava

Dentelln 2

Delantal

H

A C

L

A

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PRESA DE MAMPOSTERA

Partiendo de esto, se calcula el rea y el peso de la estructura para eva-luar si el peso y su diseo son capaces de soportar la fuerza de empuje a la que se va a someter la obra. Para comprender este aspecto, hay que estudiar la Figura 94.

FIGURA 94. FUERZAS Y DIMENSIONES DE UNA PRESA DE MAMPOSTERA

H

F

S

Rn

B

Ze

X

W

B/2B/6

C Donde:F: fuerza de empuje.H: altura de la presa.B: base de la presa.C: ancho de la corona.S: subpresin.X: centroide.W: peso.Rn: resultante normal.e: excentridad.Z: brazo de palanca.

130

PRESA DE MAMPOSTERA

Con base en la Figura 94, se debe desarrollar la metodologa contenida en el siguiente cuadro:

A partir de este cuadro, se puede obtener el centro de gravedad utili-zando la siguiente frmula:

Y posteriormente el peso (W):

Donde:m = densidad de la mampostera.

La densidad de la mampostera depende en gran medida del tipo de roca con la que se construya la presa. El rango de variacin va de 2,300 a 2,900 kilogramos / metro cbico (basaltos vesiculares o tobas a granito o basalto). Asimismo, la fuerza de empuje de los sedimentos se calcula con:

Cuadro 12

W = m A

F = az H2

2

X = XA X

Centros de gravedad y reaFIGURA CENTRO DE GRAVEDAD (X) REA (A) XA

CH C2H

+ C( B -- C )3

( B -- C )

A XA

C2

H2

131

PRESA DE MAMPOSTERA

Donde:az = densidad de los sedimentos (se considera que la densidad de los sedimentos puede variar desde 1,100 a 1,400 kilogramos / metro cbico).H = altura de la presa (m).

La subpresin del agua est dada por la siguiente frmula:

Donde:K = coeficiente de subpresin determinado por el material sobre el que se va a asentar la presa (K = 0 para roca; K = 1/3, K = 1/2 y K = 2/3 para arena).B = tamao de la base (m).

La resultante normal se calcula a partir de:

Donde:W = peso.S = subpresin.

Y el espaciamiento Z se calcula con la frmula:

Donde:X = centroide de la presa.W = peso.B = tamao de la base.F = fuerza de empuje.H = altura de la presa.S = subpresin.Rn = resultante normal.

S = K w HB

2

Z = W (B X) F ( ) S (2 ) Rn

H3

B3

Rn = W S

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PRESA DE MAMPOSTERA

A partir de Z, se puede calcular la excentridad de la presa utilizando la siguiente frmula:

Donde: B = tamao de la base.

Para finalmente calcular R a travs de:

Donde: B = tamao de la base.e = excentridad de la presa.

A este procedimiento tambin se le conoce como clculo por tanteo, ya que en l se supone una base inicial y se desarrolla el procedimiento hasta obtener una R que se aproxime a 90%.

Si la R es mayor a 90%, es necesario aumentar el tamao de la base y desarrollar nuevamente los clculos anteriores; si la R es menor de 90%, hay que reducir el tamao de la base.

Posterior a la determinacin de la altura de la presa y el tamao de la base, es necesario calcular las dimensiones del vertedor. ste se calcula en funcin del escurrimiento mximo por evento estimado para un periodo de retorno de diez aos y se usa la siguiente frmula:

e = B Z 2

R = 600 e B

Q = 1.75 L A3/2

133

PRESA DE MAMPOSTERA

Donde:Q = volumen mximo de descarga (m3/seg).1.75 = coeficiente del vertedor.L = longitud efectiva del vertedor (m).A = carga sobre la cresta del vertedor (m).

Hasta este punto, se ha mencionado cmo determinar la profundidad del empotramiento, la corona, la altura de la presa, el tamao de la base; slo queda calcular el tamao del delantal.

Para el delantal se requiere de un clculo que debe tomar en cuenta varios supuestos, por lo que, para facilitarlo, se considera una tercera parte de la altura de la presa.

d) Proceso de construccin

Despus de haber cumplido con los re-querimientos mnimos de diseo para una presa de mampostera se puede co-menzar a construir siguiendo los pasos que a continuacin se describen:

Primer paso. Se realiza el trazo de em-potramiento, que consiste en marcar, con cal o pintura, el rea a excavar para el empotramiento (Figura 95).

Segundo paso. La excavacin del empotramiento y el delantal se reali-za para impedir que el agua y los sedimentos flanqueen la estructura y evitar socavaciones que pongan en peligro la obra.

FIGURA 95. TRAZO DEL EMPOTRAMIENTO

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PRESA DE MAMPOSTERA

Tercer paso. Se realiza el transporte de materiales, que inlcuye la pie-dra, la arena o el cemento, dentro de los costos.

Cuarto paso. Se procede a la con-formacin del empotramiento, la base y el delantal segn se mues-tra en la imagen (Figura 96).

Quinto paso. Se construyen las paredes y el vertedor. Para las pa-redes se debe seguir con la mis-ma forma con que se construy la base. Al final, se le da forma el vertedor (Figura 97).

e) Recomendaciones

Los costos de una presa de mam-postera indican que son obras de carcter permanente, por lo que se debe asegurar, antes de iniciar su construccin, que el tiempo til de esta obra sea el mayor posible.

FIGURA 97. PAREDES DE LA PRESA Y EL VERTEDOR

FIGURA 96. CONFORMACIN DEL EMPOTRAMIENTO Y LA BASE

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PRESA DE MAMPOSTERA

No se debe perder de vista que las presas de mampostera por lo ge-neral se construyen al final del control de los escurrimientos y azolves y despus de una crcavacabeceo de la crcava, presas de ramas, de morillos, de piedra acomodada, de gaviones u otro.

Una caracterstica que se asegura con estas acciones previas es la calidad del agua, ya que se puede almacenar en la presa en cuanto a sedimentos totales y en suspensin, pues stos se retienen en la serie de presas antecesoras a la presa de mampostera o almacenamiento. De lo contrario, se corre el riesgo que la inversin realizada en la cons-truccin de esta obra se esfume en un lapso no mayor a la temporada de lluvia, dependiendo de la cantidad de sedimentos que acompaen a los escurrimientos.

Otra cuestin importante a considerar es la ubicacin ms adecuada de la presa, para maximizar el vaso de captacin que se quiere generar, por lo que se ha de recorrer la crcava en busca del sitio en donde se genere el vaso de captacin ms amplio.

f) Costos

En el siguiente cuadro, se muestran los conceptos y costos mnimos que se deben considerar en la construccin de presas de mampostera. Como base para su clculo se estimaron a partir de una presa de 30 metros cbicos.

El costo por metro cbico de presa de mampostera requiere de 10.70 jornales, lo que corresponde a $428.00. Adems, se requieren los si-guientes materiales: cemento ($400.00), arena ($37.60) y agua ($1.95), cuyo costo requerido es de $439.55. As, por metro cbico el costo total es de $922.00.

Cuadro 13Costos promedio para una presa de mampostera, por metro cbico

CONCEPTO

TOTAL $ 922

UNIDADDE MEDIDA

COSTOUNITARIO $

Ubicacin, limpia y trazo

Excavacin paradesplante de cortina

Construccin de cimentacin, cortina empotramiento de

mampostera

Excavacin paradesplante de colchn

Construccin de colchn

Pepena de piedra

Acarreo

Subtotal

Cemento

Arena

Agua

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

Tonelada

Metro cbico

Metro cbico

45

45

45

45

45

45

45

1600

80

15

NMERO DEJORNALES

0.20

0.40

5.00

0.10

1.00

2.00

2.00

0.25

0.470.13

COSTO DELA ACTIVIDAD $

9

18

225

5

45

90

90

482

400

38

2

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PRESA DE MAMPOSTERA

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PRESA DE GAVIONES

Es una estructura que consiste en una caja de forma prismtica rec-tangular de malla de alambre de triple torsin, rellena de piedras. Este tipo de presa es de bajo costo y larga duracin. Sirve como proteccin contra la erosin y, por sus dimensiones, puede variar dependiendo del tamao de la crcava, pero se recomienda para aquellas con alturas mayores de 2 metros (Figura 98).

PRESASPresa de gaviones

FIGURA 98. PRESA DE GAVIONES

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PRESA DE GAVIONES

Para qu sirve?

Reducir la erosin hdrica.Disminuir la velocidad del escurrimiento y su poder erosivo.Evitar el crecimiento en profundidad y anchura de las crcavas.Retener y favorecer la filtracin de agua de lluvia.

Beneficios

Retiene azolves y evita que suelos infrtiles se depositen sobre terre-nos frtiles.Evita el azolvamiento de los vasos de almacenamiento, canales y otras obras hidrulicas.Estabiliza el fondo de la crcava.Favorece la retencin e infiltracin de agua y la recarga de acuferos.


El diseo de las presas depende del objetivo para el cual se realicen. En este caso, simplemente es un tratamiento para estabilizar y evitar el crecimiento de las crcavas, aunado a una retencin e infiltracin de agua.

Las presas de gaviones por lo general se utilizan en crcavas con di-mensiones mayores a los 2 metros de ancho y 1.5 metros de profundi-dad o ms. Estas presas no se recomiendan en crcavas con dimen-siones menores, por su alto costo, adems de requerir un clculo de ingeniera especfico.

13

PRESA DE GAVIONES

Cabe sealar que si se realiza un buen diseo y construccin, tienen una alta eficiencia y durabilidad (mayor a cinco aos), por lo que se consideran de tipo permanente, adems de ser flexibles y permeables. En caso de que exista una falla geolgica, pueden sufrir deformaciones sin perder eficiencia; permiten el flujo normal del agua, reteniendo azol-ves, y debido a que los cajones de gaviones forman una sola estructura tienen mayor resistencia al volteo y al deslizamiento (Figura 99).

En el diseo de las presas es necesario dimensionarlas hidrulica y estructuralmente en cuanto a su altura, espaciamiento, empotramiento, vertedor y colchn hidrulico.

b) Altura

La altura efectiva de la presa se debe calcular con respecto el vertedor. Por lo tanto, se debe considerar la profundidad de la crcava para no sobrepasarla al colocar los gaviones que formarn el vertedor, para lo que se debe considerar el tamao de los mismos (Figura 100).

FIGURA 99. MDULOS DE UNA PRESA DE GAVIONES

FIGURA 100. ALTURA EN EL DISEO DE UNA PRESA DE GAVIONES

Altura efectiva

Altura de la crcava

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PRESA DE GAVIONES

c) Espaciamiento

El espaciamiento entre las presas depende de la pendiente de la crca-va. Si se requiere estabilizar la crcava, las presas se colocarn con el criterio de doble espaciamiento y no como en ocasiones que se reali-zan bajo el criterio piecabeza, lo cual, por su alto costo y durabilidad, generara gastos innecesarios.

Considerando que por los sedimentos retenidos por la presa presentan una pendiente, que vara de acuerdo con el material sedimentado y la pendiente de la crcava, el distanciamiento puede ser bajo el criterio piecabeza. Para arenas gruesas mezcladas con grava, la pendiente es de 2%; para sedimentos de textura media de 1%, y para sedimentos finos limosos arcillosos de 0.5%. De esta forma, el espaciamiento entre presas sera igual a:

Donde:E = distancia entre dos presas consecutivas (m).H = altura efectiva de la presa (m) (al vertedor).Pc = pendiente de la crcava (%).Ps = pendiente estable del sedimento, varia entre 0.5 y 2%.

En caso de que la pendiente de los sedimentos sea muy baja o nula, la frmula que se debe utilizar es:

E= (H / Pc Ps)100

E = (H / Pc) 100

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PRESA DE GAVIONES

Una vez obtenido este dato, lo que aplica es colocar una presa s y otra no, y a esto se refiere el criterio de doble espaciamiento (Figura 101).

d) Cimentacin

Es importante que se realicen la cimentacin y el empotramiento de la presa tanto en el fondo de la crcava como en las partes laterales, ya que esto impide que se flanquee la estructura y se socaven los taludes.

Cuando la presa es de dimensiones grandes (ms de 3 metros de altura), el empotramiento se debe realizar hasta encontrar roca o piso firme; pero si es un suelo muy profundo, se recomienda hasta un metro como mnimo. En el caso de los taludes debe ser de un metro o ms (Figura 102).

FIGURA 101. DOBLE ESPACIAMIENTO ENTRE PRESAS DE GAVIONES

FIGURA 102. CIMENTACIN Y EMPOTRAMIENTO DE LA PRESA

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PRESA DE GAVIONES

Para realizar la cimentacin es necesario que se conoz-ca el ancho de la base de la presa (Figura 103). Para ello, se requiere consultar los clculos para el diseo de presas de mampostera, ya que emplea datos de equilibrio de fuerzas.

e) Vertedor

El vertedor debe ser capaz de conducir el gasto mximo, ya que es el rea que recibe un empuje considerable por el agua.

Por ello, se debe tener en cuenta el tamao de la cuenca y el nmero de corrientes que confluyen.

La forma de determinar el escurrimiento mximo se reporta en el Ca-ptulo 3. Sin embargo, de manera general se puede mencionar que la frmula utilizada para vertedores rectangulares es:

Donde:Q = gasto mximo (m3 / s).C = coeficiente de descarga.L = longitud del vertedor (m).H = carga hidrulica (m).

FIGURA 103. DIMENSIONES DE UNA PRESA DE GAVIONES

Q = C L H 3/2

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PRESA DE GAVIONES

Con fines prcticos, se puede considerar que dependiendo del tamao de la presa ser el alto del vertedor. Se recomienda de 0.50 metros para presas menores de 4 metros de alto y de un metro para presas mayores de 4 metros de alto; todos, por un tercio del largo de la presa (Figura 104).

f) Delantal o colchn hidrulico

El delantal protege la cada del agua del vertedor hacia la crcava. En el caso de las presas de gaviones, el delantal puede estar conformado por una hilera de estos en el fondo de la crcava (Figura 105).

Para conocer la medida del de-lantal se debe considerar la pre-cipitacin promedio anual y la cantidad de escurrimientos que pasa por la crcava.

FIGURA 104. DIMENSIONES DEL VERTEDOR EN UNA PRESA DE GAVIONES

FIGURA 105. DELANTAL EN UNA PRESA DE GAVIONES

Vertedor

Delantal

1

PRESA DE GAVIONES

Cuando el suelo del rea es fcilmente erosionable, es necesario cons-truir protecciones aguas arriba de la obra.

g) Proceso de construccin

Existen diferentes tamaos de gaviones (en largo, ancho y alto), as como diferentes tamaos de malla y grosores de alambre. Los tamaos ms comerciales de gavin son los que se presentan en el Cuadro 14. En cuanto al grosor del alambre que forma la malla, ste deber ser proporcional al tamao de la malla. Las medidas ms usuales se enlis-tan en el Cuadro 15.

Cuadro 14

Tamaos comerciales de gaviones

Dimensiones (largo x ancho x alto, en metros)

2 x 1 x 0.3

3 x 1 x 0.3

4 x 1 x 0.3

2 x 1 x 0.50

3 x 1 x 0.50

4 x 1 x 0.50

2 x 1 x 1

3 x 1 x 1

4 x 1 x 1

3 x 1.50 x 1

Capacidad (m3)

0.6

0.9

1.20

1.0

1.5

2.0

2.0

3.0

4.0

4.5

1

PRESA DE GAVIONES

Los materiales que se utilizan para realizar esta obra son:

Excavadoras mecnicas (si se cuenta con recursos suficientes).Zapapico.Pala cuadrada.Pinzas de corte nm. 9 (de electricista).Ganchos de fierro.Barra de lnea de 60 centmetros.

En caso de que se requiera construir varias presas a lo largo de la crcava, una vez determinado el distanciamiento respectivo, se debe marcar la ubicacin de cada una de presa sobre la crcava. No necesa-riamente se debe marcar la medida exacta, ya que puede variar algunos metros, y se debe buscar siempre la parte ms estrecha y ms recta de la crcava, con el fin de captar la mayor cantidad de azolves.

Para construir las presas se tendrn que seguir los siguientes pasos:

Primer paso. Se desempacan y despliegan cada uno de los gaviones, desdoblando sus partes, cuidando que queden uniformes (Figura 106).

Cuadro 15

Dimensiones comerciales de alambre en dimetro

Dimetro del alambre (mm)

2

2.4

3

Tamao de la malla (cm)

5 x 7

8 x 10

12 x 14

1

PRESA DE GAVIONES

Segundo paso. Se comienza a armar el gavin uniendo los ex-tremos con alambre galvanizado y cuidando que queden en escua-dra para darle una forma rectan-gular (Figura 107).

FIGURA 106. DESPLIEGUE DE GAVIONES

FIGURA 107. ARMADO DE GAVIONES UNIDOS CON ALAMBRE

Tercer paso. Inicialmente, en el sitio donde se coloque el gavin, per-pendicular a la direccin de la crcava, se deber abrir un cimiento de donde se habr de colocar el gavin. Las dimensiones de la cimenta-cin dependern del tamao de la presa (Figura 108).

1

PRESA DE GAVIONES

Cuarto paso. Una vez armado el gavin, se traslada para ser colocado en la zanja abierta para el cimiento. Ah se unen los distintos gaviones entre s antes de ser llenados y se conforma una sola unidad. El amarre se debe realizar con alambre (Figura 109).

FIGURA 108. COLOCACIN DE GAVIONES

FIGURA 109. GAVIONES EN LA ZANJA

Quinto paso. Una vez colocados y unidos los gaviones de la primera hilera, se procede a llenarlos con la piedra. sta se debe ir colocando por capas para que tenga el mejor arreglo posible (Figura 110).

1

PRESA DE GAVIONES

Sexto paso. Conforme se va rellenando cada gavin con la piedra, se deben colocar tensores del mismo alambre galvanizado, a un tercio o dos tercios de su altura, sujetndolos de las partes laterales de los cajones del gavin, para dar mayor resistencia a la deformacin (Figura 111).

FIGURA 110. LLENADO DE GAVIONES

FIGURA 111. TENSORES ENTRE PAREDES DE GAVIONES

1

PRESA DE GAVIONES

Sptimo paso. Al colocar la piedra, es muy importante que vaya quedando compactada y con el menor nmero de huecos posibles para dar el mayor peso especfico a la obra sin sobrepa-sar el lmite del gavin. Si es necesa-rio, los huecos que queden se deben rellenar con piedra de menor dimetro. Para rellenar los armazones se puede colectar piedra de algn rea cercana a donde se realiza la obra (Figura 112).

Octavo paso. Una vez puesto y relle-nado el primer gavin, se colocan los siguientes, unindolos entre s con alambre galvanizado. As se hacen to-das las hiladas que sean necesarias, dependiendo de las dimensiones de la presa (Figura 113).

Noveno paso. Finalizado el relleno, se procede a cerrar el gavin con la tapa que debe contener, con alambre galva-nizado. Para ello, es posible auxiliar-se con una barra para hacer palanca y para que la tapa llegue a la cara del gavin. Se recomienda hacer puntos de amarre cada 30 centmetros aproxi-madamente y en seguida se cose a lo largo del mismo (Figura 114).

FIGURA 112. ACOMODO DE PIEDRA EN LOS GAVIONES

FIGURA 113. UNIN DE GAVIONES LLENOS DE PIEDRA

FIGURA 114. CIERRE DE GAVIONES CON ALAMBRE

10

PRESA DE GAVIONES

Dcimo paso. El delantal puede construirse de gaviones de me-nor altura; la dimensin depende de la cantidad de escurrimientos superficiales esperados (Figura 115).

Undcimo paso. El vertedor se forma durante la colocacin de la ltima hilera de la base principal que cubre la crcava. Para ello se deja una tercera parte del lar-go de la presa sin gavin (Figura 116).

h) Recomendaciones

Es importante sealar que debe elegirse piedra de mayor firmeza y peso. Por ello, se debe considerar qu material se encuentra disponible.Cuando se construya una presa de gavin o un sistema de gaviones, se debe considerar la proteccin de taludes con otros materiales para poder estabilizar totalmente la crcava.Se deben tomar en cuenta todas las medidas de seguridad del personal responsable de la construccin (cascos, guantes, zapatos antiderra-pantes), as como utilizar las herramientas adecuadas.

FIGURA 115. CONSTRUCCIN DEL DELANTAL EN UNA PRESA DE GAVIONES

FIGURA 116. VERTEDOR EN UNA PRESA DE GAVIONES

Vertedor

Delantal

11

PRESA DE GAVIONES

Cuando las presas se construyen con el objetivo de realizar una obra hidrulica, es decir, para la captacin de agua para consumo, su ubica-cin se debe realizar en la boquilla del rea de captacin y revestir la parte que se impacta con los escurrimientos.

i) Costos

Cuadro 16

Costos promedio para construccin de presas de gaviones, por metro cbico

TOTAL $ 614

Ubicacin, limpia y trazo

Excavacin cimentacin

Conformacin de presa (alambre)

Acomodo de piedra

Pepena de piedra

Acarreo de piedra

Excavacin para delantal

Construccin de delantal

Subtotal

Gaviones

Traslado de gavin

Alambre galvanizado calibre 14

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

m3

m3

Kg

45

45

45

45

45

45

45

45

540

50

18

0.15

0.50

0.75

3.00

2.00

2.00

0.50

0.50

0.25

1.00

0.20

7

23

34

135

90

90

23

23

425

135

50

4

CONCEPTOUNIDAD

DE MEDIDACOSTO

UNITARIO $NMERO DEJORNALES


Para este clculo, se consideraron presas de 5 metros de ancho x 0.80 metros de grosor x 2 metros de altura.

El costo por metro cbico de una presa de gaviones requiere de 9.40 jornales, que corresponden a $425.00. Adems, se requieren $189.00 de materiales (gavin $250.00 y alambre $3.60), por lo que el costo total por metro cbico es de $614.00.

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PRESA DE GAVIONES

13

CABECEO DE CRCAVAS

OBRAS EN TALUDESCabeceo de crcavas

FIGURA 117. CABECEO DE CRCAVAS

Es el proceso mediante el cual se realizan acciones en la parte inicial de una crcava para evitar su crecimiento en longitud aguas arriba, es decir, para prevenir y detener la erosin remontante. Dicha actividad consiste en el recubrimiento con material inerte como piedras, cemento (comnmente denominados rpidos) o material vegetal muerto de es-tructuras que tienen la finalidad de amortiguar la energa de cada de la escorrenta (Figura 117).

1

CABECEO DE CRCAVAS

Para qu sirve?

Evitar el crecimiento longitudinal de la crcava y por lo tanto la erosin remontante.Estabilizar y cubrir los taludes en la parte inicial de la crcava.Disminuir la pendiente de los taludes para evitar deslizamientos.

Beneficios

Cubre el suelo descubierto evitando el impacto de las gotas de lluvia y las corrientes de agua.Disminuye la erosin en crcavas.Mejora la calidad del agua.

a) Diseo del cabeceo

El cabeceo de una crcava se debe realizar en conjunto con otras obras mencionadas en este manual, como zanjas derivadoras, zanja bordo, terrazas de formacin sucesiva y en general obras que disminuyan la velocidad y el volumen de escurrimientos aguas arriba donde inicia la crcava. Por lo expuesto, a continuacin se har referencia exclusiva-mente a las obras y actividades realizadas en la cabeza o inicio de una crcava.

b) Proceso de construccin

Primer paso. Para la realizacin del cabeceo lo primero es marcar me-diante estacas la parte de la crcava donde se concentran los escurri-mientos (que crecen cada vez que pasa la escorrenta), con el fin de realizar los clculos necesarios para dar la correcta inclinacin al talud (Figura 118).

1

CABECEO DE CRCAVAS

Segundo paso. Se mide la pendiente o grado de inclinacin del talud y dependiendo de la profundidad de la crcava se definir el grado de inclinacin a que se despalmar el talud, siendo normalmente de 2:1, pero pueden practicarse taludes de 0.5:1, 1:1, 2:1 o 3:1, entre otros.

Tercer paso. En cuanto a las caractersticas del suelo, los suelos es-tables pueden tener mayor inclinacin y los arenosos poco estables deben tener menor inclinacin (Figura 119).

FIGURA 118. REA DE LA CRCAVA QUE RECIBE LOS ESCURRIMIENTOS

FIGURA 119. ESQUEMA DE GRADOS DE PENDIENTE

0.5:1 63 1:1 45 2:1 26

Talud

1

CABECEO DE CRCAVAS

Cuarto paso. Para conocer la distancia en el nivel del piso hasta donde se realizar un despalme con inclinacin 2:1, se debe medir la altura de la crcava (h) desde donde inicia el talud (base) hasta el nivel del piso aguas arriba de manera vertical. En este caso se multiplica por dos y as se obtiene la distancia horizontal (d) (Figura 120).

Quinto paso. Luego se lleva a cabo el despalme mediante pico, barreta, pala u otro instrumento manual. En caso de que la crcava sea muy profunda, se puede construir un escaln para facilitar los trabajos.

Sexto paso. Despus, se procede a la colocacin del recubrimiento en toda la superficie del talud de la crcava. El recubrimiento puede ser de piedras, cemento, material vegetal muerto, ya sean troncos o residuos de cosecha, y costales de diversos materiales rellenos de suelo.

Sptimo paso. Hay que cuidar, segn el tipo de recubrimiento, de aflo-jar la superficie del talud para la colocacin de piedra o estacas y ama-rrar, en caso de ramas, troncos o costales (Figura 121).

FIGURA 120. PROFUNDIDAD DE UNA CRCAVA

d

h

1

CABECEO DE CRCAVAS

Octavo paso. Es conveniente prolongar el recubrimiento en la parte del fondo de la crcava un tercio de la longitud del talud despalmado para evitar el golpeteo directo sobre el suelo de la corriente de agua.

c) Costos

FIGURA 121. RECUBRIMIENTO DE UNA CRCAVA

Cuadro 17Costos promedio para cabeceo de crcavas (metro cuadrado)

Limpieza y excavacin para colocacindel zampeado

Pepena

Acarreo

Acomodo de piedra

Jornal

Jornal

Jornal

Jornal

45

45

45

45

0.13

0.50

0.13

0.75

6

23

6

34

TOTAL $ 69

CONCEPTOUNIDAD

DE MEDIDACOSTO

UNITARIO $CANTIDAD

REQUERIDA / HACOSTO DE

LA ACTIVIDAD $

1

El cabeceo de crcavas es una actividad que se debe realizar colateral-mente a la construccin de presas para el control de azolves y se har en la parte donde inician las crcavas. Un solo cabeceo se considera que es suficiente por hectrea (6 metros cuadrados) por lo que su valor ser de $414.00.

1

ESTABILIZACIN DE TALUDES

Se denomina estabilizacin de taludes al despalme o recubrimiento prac-ticado en taludes laterales de crcavas, cauces intermitentes, caminos, arroyos o ros para evitar o disminuir la erosin y permitir el desarrollo de la vegetacin. De acuerdo con los trabajos que se promueven por la Gerencia de Suelos Forestales de la conafor el trmino se ha acotado a obras en crcavas y cauces intermitentes (Figura 122).

OBRAS EN TALUDESEstabilizacin de taludes

FIGURA 122. ESTABILIZACIN DE TALUDES

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Trminos utilizados

Para entender mejor el tema es necesario definir algunos trminos uti-lizados:

Talud. Superficie de tierra bajo cierta pendiente o inclinacin localizada entre su base y el inicio del nivel original del suelo, el cual se sita en una crcava, cauce o camino con cambios de altura significativos.

Base de talud. Corresponde al sitio de cambio brusco de pendiente en la parte inferior del talud, factor que es difcil de cuantificar por las variaciones topogrficas que el talud presenta. En general, para taludes natu-rales o artificiales con pendiente de con-formacin mayor de 45 grados, la base del talud se podr localizar aproximadamente en la seccin transversal tpica cuando la diferencia de ngulo de conformacin del talud entre cotas (cada un metro) sea su-perior a 10 grados. Para taludes de pen-diente suave (menor de 45 grados), este punto podr localizarse cuando el ngulo de conformacin sea inferior a 22.5 grados (Figura 123). En caso de ser menor, no se considera como talud.

Nivel original del suelo. Sitio de cambio brusco de pendiente en la parte superior del talud donde no se presenta flujo en masa.

Altura del talud. Distancia de dimensionamiento vertical del talud me-dida desde la base al borde superior.

FIGURA 123. ESTABILIZACIN DE TALUD

Terreno natural

Alturadel talud

Base del talud

ngulo de conformacin

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Pendiente del talud. Identifica el ngulo o nivel de conformacin del talud natural o artificial con respecto a la horizontal; se puede medir en grados, ngulo, porcentaje o relacin metro / metro.

Para qu sirven?

Evitar el crecimiento lateral de la crcava.Estabilizar y cubrir los taludes longitudinales en una crcava.Disminuir la pendiente de los taludes para evitar deslizamientos.Propiciar el establecimiento de vegetacin.

Beneficios

Cubren el suelo descubierto, evitando el impacto de las gotas de lluvia y las corrientes de agua.Disminuyen la erosin en crcavas.Mejoran la calidad del agua.


Las actividades para la realizacin de estas obras se deben iniciar con la medicin de la pendiente de los taludes y el marqueo de su base, a fin de definir la inclinacin final del despalme. Esto se puede realizar mediante el uso de un nivel de manguera o nivel de hilo.

Tambin se debe medir la altura de la crcava, desde la base hasta la prolongacin horizontal con el nivel original del suelo. Finalmente, se debe realizar un esquema a escala para facilitar los cortes y en general los trabajos a realizar.

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Hecho esto, se procede al despalme, que por lo regular se realiza con pala, pico o barreta; el mtodo de construccin se debe seleccionar de acuerdo con el tamao de la obra, las condiciones del terreno y los recursos humanos y econmicos.

Los recubrimientos utilizados pueden ser de diferentes materiales, como malla de alambre, malla sombra, gaviones, piedra acomodada, ramas, troncos, residuos de cosecha, costales rellenos, etc. (Figura 124).

FIGURA 124. ESTABILIZACIN DE TALUD CON PIEDRA

b) Proceso de construccin

Para taludes de 2 metros de longitud o menores, se procede al des-palme, llevando los taludes a una relacin 1:1, y posteriormente se recubren los taludes con piedra acomodada, material vegetal muerto, como subproductos de cosechas (siempre y cuando se estaquen y en-trelacen), madera o llantas.

En taludes mayores de 2 metros de longitud, se debe establecer vege-tacin nativa y construir escalones denominados bermas. En los taludes

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solamente se har un despalme de profundidad de corte variable, hasta conformar un talud de relacin 2:1 cubierto con pasto, protegido aguas arriba con un sistema zanja bordo.

Esta actividad se deber complementar con presas y cabeceo de cr-cavas.

c) Costos

El costo slo de despalme de taludes, para un promedio de 200 metros lineales, est calculado en $136.00 (no incluye el recubrimiento).

Cuadro 18

Costos promedio para estabilizacin de taludes(200 metros lineales)

CONCEPTO UNIDADDE MEDIDA

COSTOUNITARIO $

Despalme del material con pala

Compactacindel material

Conformacin de bordos

Jornal

Jornal

Jornal

45

45

45

CANTIDADREQUERIDA / HA

2.00

0.50

0.50


90

23

23

TOTAL $ 136

1

PROTECCIN Y CONSERVACIN DE CAMINOS

Los caminos son indispensables para el aprovechamiento forestal, pero tambin son la principal fuente de erosin en estas reas. Por ello, des-pus de su construccin se deben implementar estructuras de manteni-miento, sobre todo aquellas que tengan que ver con la evacuacin del agua, que es el principal agente en la destruccin de caminos y erosin de suelos (Figura 125).

OBRAS EN TALUDESProteccin y conservacin

de caminos

FIGURA 125. OBRAS DE PROTECCIN Y CONSERVACIN DE CAMINOS FORESTALES

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Para qu sirven?

Reducir la erosin hdrica provocada por los caminos forestales.Encauzar los escurrimientos superficiales hacia reas protegidas donde no se provoque erosin.Mantener los caminos en buen estado.

Beneficios

Mantienen los caminos en buen estado.Mejoran el trnsito de vehculos.Permiten ahorros en los costos de mantenimiento de los caminos fo-restales.

a) Planeacin de caminos forestales

Los caminos forestales se deben disear con el propsito de que crucen la menor cantidad de arroyos y se haga el menor movimiento de tierra. Asimismo, se busca usar los materiales locales para su proteccin y disear todas las estructuras de drenaje que permitan conservarlo en buen estado.

b) Canales de desviacin

En los caminos forestales, dependiendo de la pendiente del camino, cada cierta distancia se deben colocar canales transversales de des-viacin de escurrimientos. Este tipo de canales desfogan el agua de manera controlada evitando que se formen surcos o zanjas y posterior-mente crcavas. Son obras sencillas y muy fciles de ejecutar, pueden ser simples o compuestas.

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Se trazan transversal al camino en un ngulo de 30 grados respecto a la direccin de ste o bien con una pendiente de 1% a 2%.

Canal transversal simple. Se puede construir nicamente de tierra o se puede hacer con uno o dos morillos horizontales.

El largo del canal depende de lo ancho del camino. Hay que colocar estacas enterradas a 50 centmetros y separadas a un metro.

Aguas arriba de las estacas se colocan dos morillos y sobre ellos se puede poner una malla de ixtle o malla sombra para que impida la fil-tracin del agua.

Despus, se coloca tierra compactada en el canal, formando una es-pecie de tope (joroba de toro) que encauza el escurrimiento fuera del camino.

Este tipo de canal de desviacin tambin se puede hacer nicamente de tierra, slo que su duracin ser menor (Figura 126).

FIGURA 126. ESQUEMA DEL CANAL DE DESVIACIN

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Canal transversal compuesto. Est integra-do por una zanja protegida por dos morillos en cada uno de sus lados y el fondo por ripio, que es una piedra pequea (Figura 127).

La profundidad del canal es de aproxima-damente 30 centmetros, con un ancho de 20 centmetros, lo que permite a los veh-culos transitar sin dificultades. Este tipo de canal es an ms adecuado que el sen-cillo, ya que no constituye ningn tope al flujo vehicular.

Se pueden usar morillos de pino resultantes de los aclareos. Se clavan estacas a 50 o 60 centmetros de profundidad, espaciadas cada metro y en ambos lados del canal. Posteriormente se colocan los morillos a lo largo del canal y se amarran a las estacas con alambre de acero galvanizado (Figura 128).

Todo el fondo del canal se cubre con ripio y a la salida se hace un cabeceo o recubrimiento con piedra para impedir que el agua forme crcavas. El agua evacuada del camino se conduce a un cauce natural o a una crcava estabilizada (Figura 129).

FIGURA 127. SECCIN TRANSVERSAL DE UN CANAL CON MORILLOS

FIGURA 128. DIMENSIONES DE UN CANAL DE MORILLOS

Morillos

Estacas Ripio

20 cm

Morillos

Estacas

1 m 1 m

60 cm

1 m

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Con la colocacin de canales transversa-les de desage se incrementa la vida til del camino.

c) Contracunetas

Las contracunetas son estructuras que sirven para interceptar el agua antes de que llegue al camino. stas se colocan principalmente en aquellos sitios donde el agua puede provocar su destruccin, sobre todo en taludes inestables.

Se construyen cuando la cuneta no es suficiente para drenar el agua de los escurrimientos. Sin embargo, es muy comn que las contracu-netas se construyan sin tomar en cuenta aspectos como la pendiente y distancia del camino, lo que ocasiona que se formen crcavas y se derrumben los taludes del camino.

Las contracunetas se deben construir preferentemente a nivel o con una pendiente mxima de 2% y alejarlas de los taludes inestables un mnimo de 10 metros. Adems, hay que llevar los escurrimientos cap-tados hacia cauces naturales o crcavas estabilizadas.

El diseo tcnico de las contracunetas se puede hacer de la misma forma que las zanjas derivadoras de escorrentas.

FIGURA 129. CONSTRUCCIN DE UN CANAL DE DESAGE

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d) Brechas de saca

En las brechas de saca se deben tomar en cuenta las siguientes reco-mendaciones:

Se debe reducir al mnimo el movimiento de tierra.En lo posible, hay que seguir las curvas de nivel.En zonas muy hmedas, es recomendable proteger al suelo con mate-riales leosos para evitar su degradacin.Deben ser peraltadas para canalizar las aguas e impedir que las llan-tas de los vehculos formen zanjas. El peralte debe ser de 2% a 6%, a modo de evitar el deslizamiento a travs de las huellas.Se deben realizar trabajos de drenaje para evitar la acumulacin de agua y escurrimiento.

Una vez concluidas las la-bores de extraccin o apro-vechamiento, las brechas de saca se deben cerrar para impedir la formacin de crcavas. Se puede ha-cer esto con morillos resul-tantes de aclareos, puntas o ramas del aprovechamiento forestal (Figura 130).

e) Otras recomendaciones

La construccin de caminos se debe realizar en la temporada de secas. No se recomienda hacer movimiento de tierras en suelos hmedos.La estabilizacin de taludes y control de la erosin se deben hacer paralelamente a la construccin del camino.

FIGURA 130. ACOMODO DE MATERIAL VEGETAL MUERTO EN BRECHAS

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Es mejor completar o estabilizar las secciones dentro de la misma tem-porada de construccin, asegurando el mecanismo de drenaje.Se debe realizar la supervisin y el mantenimiento de la red de caminos completa, con objeto de prevenir la erosin.Es recomendable transportar hacia reas estables todo el material re-movido por las operaciones de mantenimiento y, si es necesario, aplicar medidas de estabilizacin de cortes y rellenos.Una vez cumplida la funcin de los caminos (sobre todo brechas de saca), deben ser desactivados, en especial cuando no sea posible rea-lizar un adecuado mantenimiento de su estado, incluyendo las estruc-turas de drenaje.Despus de la construccin y antes de utilizar el camino, se deben estabilizar los suelos y el material de derrame.Hay que estabilizar los taludes antes de la temporada de lluvias.

f) Medidas para reducir el desarrollo de crcavas

Hacer descargas ms regulares de cunetas para introducir el escurri-miento superficial.En lo posible, se debe rellenar y recuperar el rea de la crcava. Si no es posible llenar la crcava, se debe realizar un cabeceo de la crcava o suavizarla por lo menos a 45 grados y protegerla con un empedrado.Hay que interceptar los escurrimientos con la adecuada planificacin de cunetas, antes de que lleguen al camino.

manual de conservacion de suelos 2b

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