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UNIVERSIDAD DE CONCEPCION

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

PROYECCION DE UNA CUBIERTA DE CEREZOS BAJO UN MARCO DE

PLANTACION DE 5 X 3 METROS

ANTONIETA SEGOVIA RODRIGUEZ

PROYECTO DE HABILITACIÓN PROFESIONALPRESENTADA A LA FACULTAD DE INGENIERÍAAGRÍCOLA DE LA UNIVERSIDAD DECONCEPCIÓN PARA OPTAR AL TÍTULO DEINGENIERO CIVIL AGRÍCOLA

CHILLÁN – CHILE

2008

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Aprobado por:

José FuentesIngeniero AgrónomoIngeniero Agrícola,, M. Sc.Profesor Asociado

Profesor Guía

Natalia Valderrama ValdésIngeniero Civil Industrial, M. Sc.Profesor Asistente Profesor Asesor

Ana Maria Aguilar Bazignan

Ingeniero Constructor.Instructor Profesor Asesor

Juan CañumirIngeniero Agrónomo, Ph. D.Profesor Asistente Director de Departamento

Eduardo Holzapfel HocesIngeniero Agrónomo, Ph. D.Profesor Titular Decano

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PROJECTION COVER FOR AN ORCHARD OF CHERRY TREES WITH

PLANTATION FRAME OF 5X3 METERS

Palabras índice adicionales: Cerezas, Cracking o partidura, coberturas,

acción del viento en estructuras

RESUMEN

El presente trabajo define parámetros constructivos generales en un sistema

de cobertura para un huerto de cerezos con marco de plantación de 5X3

metros. Para lograr lo anterior se realizaron múltiples visitas a terreno a

distintos productores con sistemas ya instalados, recopilando experiencias

constructivas, que permitieron determinar cual es la estructura tipo que se

usa hoy en Chile y los materiales que involucra determinando ventajas y

desventajas del uso. Al mismo tiempo se hizo recopilación de información

con visitas a proveedores de materiales, en Biblioteca e Internet con el fin

de conocer las características operacionales de los materiales utilizados, lo

que permitió determinar los parámetros estructurales generales que

participan en el diseño de la estructura, para finalmente proponer ideas de

mejoramiento a la estructura usada actualmente

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SUMMARY

The present work defines general constructive parameters in a system cover

for cherry trees with plantation frame of 5X3 meters. For the purposes is

obtain informacion they were made visits to different producers with

systems already installed, compiling constructive experiences, that allowed to

determine themselves as it is the structure type that is used today in Chile

and the materials that it involves determining advantages and disadvantages

of the use. At the same time compilation was made of information with visits

to suppliers of materials, reference books and Internet with the purpose of

knowing the characteristics operational the used materials, which allowed to

determine general the structural parameters that they participate in the design

of the structure, finally to propose ideas of improvement to the used structure

at the moment.

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INTRODUCCIÓN

La reconversión agrícola experimentada en los últimos 10 años por la

provincia de Ñuble ha llevado a los agricultores tradicionales a seguir el

camino de la fruticultura, colocando al cerezo como uno de los frutales más

atractivos en esta zona por tener las condiciones agro climáticas requeridas

para su cultivo y por la rentabilidad que este tiene; así de 803,1 hectáreas

plantadas en la VIII región el año 2001 a aumentado a 1.399,4 hectáreas

2006 con lo que se proyecta que al año 2008 la superficie debería

aproximarse a las 2.121,5 hectáreas (Quiroz, 2007). Esto ha significado un

desafío para los productores, quienes han debido aprender el manejo de una

de las frutas con poscosecha más delicada, debido a su alta perecibilidad

(Grau, 2007).

La cereza es un fruto no climatérico y con una alta tasa de respiración

durante su proceso de desarrollo. Grau (2007) sostiene que esta condición la

hace de una perecibilidad mayor a la de otros frutos, si se compara por

ejemplo con una manzana, el deterioro de la cereza es seis veces superior.

Se ha avanzado en cuanto a manejo, riego, mejoramiento genético y

fertilidad para asegurar la calidad de exportación, pero la industria de la

cereza está expuesta a sufrir pérdidas importantes por efecto de partidura

provocada por lluvia de precosecha (Valenzuela, 2007).

La partidura en cerezas es un fenómeno fisiológico complejo, que depende

de diversos factores: genéticos, fisiológicos, climáticos y agronómicos.

Normalmente este fenómeno se produce por lluvias a lo que debe sumarse

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otra condición favorable, temperaturas elevadas. Tiene una importancia

económica considerable, ya que puede producir hasta un 90% de partidura

en los frutos (Joublan, 2004). La eficiencia del proceso de selección y

embalaje es inversamente proporcional al porcentaje de partidura que la fruta

pueda tener, así a mayor porcentaje de partidura menor será el porcentaje de

fruta de calidad para embalar y exportar con el consiguiente aumento en los

costos tanto en la cosecha (la que requerirá una preselección en huerto)

como en el packing (Valenzuela, 2007).

Por largos años se ha buscado la solución a este problema desarrollando

diversos métodos aplicables en los huertos que buscan combatir las

partiduras generadas por lluvias de precosecha entre estos la remoción de

agua poslluvia, el uso de protectores químicos o físicos, etc.

Por ser este un tema en desarrollo, el presente trabajo busca conocer como

se está trabajando con las coberturas, definir ventajas y desventajas, realizar

análisis técnico de los materiales involucrados en la estructura, condiciones

de operación y análisis de un huerto autofértil techado en la zona de San

Carlos.

De lo anterior el objetivo general del presente trabajo es definir una

propuesta de mejoramiento de la estructura de cobertura utilizada en huertos

de variedad autofértil, considerando los siguientes objetivos específicos.

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1. Conocer lo realizado en lo referente a construcción y diseño de los

huertos de cerezas techados por distintos productores.

2. Recopilar información técnica relacionada con los materiales

constructivos que se emplean hoy en el huerto tipo determinado para una

variedad autofértil.

3. Determinar los parámetros de funcionamiento y estructurales que

permitirán definir aquellos puntos a mejorar, cambiar o mantener de la

actual estructura tipo

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ANTECEDENTES GENERALES

A continuación se mencionan los métodos que se utilizan para disminuir y

prevenir los daños por lluvia en cerezos.

1. Remoción de agua poslluvia

La remoción física con ventiladores del agua depositada sobre la piel de la

cereza ha sido una práctica bastante usada. Esta técnica busca evitar que el

fruto absorba demasiada agua para generar daño. Su aplicación debe ser

oportuna, durante e inmediatamente después de la lluvia.

Sin embargo, en muchos casos las micro fisuras no son evitadas y

adicionalmente aparecen otros daños en la fruta, como el ramaleo y el roce,

debido al movimiento de los brotes, hojas y frutos durante la turbulencia.

Estos pueden ser infectados más tarde por los hongos Botrytis y Geotrichun

candidum y mostrarse como pudriciones blandas y acidas.

2. Aspersiones que equilibran la presión osmótica

Soluciones con sales son aplicadas a través de un sistema de aspersores

altos o con nebulizadores en el período sensible, durante y posterior a la

lluvia. Esto busca la integridad de la pared celular, dado que el agua pura de

lluvia es corregida inmediatamente en su potencial osmótico con el aporte de

la solución salina, lo cual evitará la absorción del agua a través de la cutícula.

Este método tiene un alto costo de inversión y de operación, y en la medida

que la lluvia persista las sales se diluirán, con lo cual se pierde su efecto, por

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lo que se deberían seguir aplicando en la medida de que dicha lluvia

continúe, y al ser este un factor que no se puede determinar o calcular, los

costos no son cuantificables.

3. Protectores químicos

Se han desarrollado distintos productos químicos que buscan crear una

barrera sobre la superficie del fruto, con el fin de reducir el movimiento del

agua a través de la cutícula, siendo uno de ellos el aceite de coco.

Desafortunadamente estos tratamientos han tenido comportamientos

erráticos, y a la fecha, si bien pueden reducir la partidura, los porcentajes de

esta siguen siendo considerables.

4. Resistencia genética

La investigación dedicada a la búsqueda de variedades que sean menos

sensibles a la partidura, pero manteniendo buenas condiciones de

apariencia, firmeza, sabor y conservación, continua. Pero hasta hoy no se ha

podido dar con un cultivar de cerezos que sea ciento por ciento resistente a

la partidura.

5. Barreras protectoras físicas

En un cultivar plantado en hileras se colocan cubiertas protectoras (carpas)

que evitan que la fruta entre en contacto directo con la lluvia. Este es un

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método costoso, pero por ahora es el único que ha funcionado en forma

efectiva.

Ninguna práctica cultural o a través de aplicación de productos ha

demostrado ser eficaz en el control de la partidura (Joublan, 2004). El

cobertor se ha transformado en la herramienta usada y concreta para

asegurar protección de la cereza frente al daño generado por lluvia. La carpa

evita que el agua libre llegue sobre la fruta, a pesar de las precipitaciones

ocurridas (Valenzuela, 2007).

A nivel mundial existen 3 tipos de sistemas para coberturas en cerezos

(Meland, 2006), los cuales son:

1) Sistema Noruego de 3 alambres (Bioforks Ullensvang)

2) Cubierta de Brüwiler y Túnel de Haygrove

3) Túnel de Haygrove

Figura 1. Sistema Noruego de 3 alambres (Bioforsk Ullensvang)

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Figura 2. Sistema de cubierta Brüwiler

Figura 3. Túnel de Haygrove

Estos tres sistemas empleados, en su mayoría en Europa, son de un alto

costo de implementación que va desde los €36.000 hasta los €52.000 por

hectárea cubierta (Cavalier, 200?) y en general son sistemas fijos, que no

permiten abrir y cerrar el techo.

Las primeras estructuras en Chile se crearon hace más de una década y

fueron implementadas inicialmente en huertos de baja altura (Valenzuela,

2007). Esto se muestra a continuación en la Figura 4.

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Figura 4. Sistema inicial de cobertor plástico de un alambre superior

Estos sistemas eran simples y se componían de postes enterrados sobre lahilera con un solo alambre tenso sobre ellos, no fue útil ya que el contacto de

la cubierta con la fruta y hojas generaron problemas con la producción. Con

el tiempo esta estructura se fue perfeccionando hasta llegar al sistema de 3

alambres el que se presenta en la Figura 5, este tiene 2 alambres laterales

colocados bajo un central, formando una estructura tipo percha con los 3

alambres que da una inclinación suficiente (entre 50 y 60° de la vertical) en

ambas alas del techo.

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Figura 5. Sistema de 3 alambres

Valenzuela (2007), considera que con esto se logran dos efectos

importantes: separar la tela del follaje y crear pendientes suficientes para la

evacuación del agua que la carpa recibe.

Una diferencia mínima de 80 centímetros de altura desde la cumbrera y el

nivel de los alambres laterales es requerido para carpas de 4 metros de

ancho, la que deberá ser mayor en carpas más anchas (Valenzuela, 2007).

Dentro de los aportes importantes del diseño de estructuras eficientes se

considera el hecho de unir y amarrar las hileras mediante alambres

atravesados, más uno doble o triple en contorno o perimetral para dar mayor

resistencia, logrando sumar fuerzas y que el sistema trabaje en unidad

(Valenzuela, 2007).

Finalmente los cabezales deben ser más largos y más anchos que los

centrales para que a pesar de la inclinación mantengan su extremo a nivel

del alambre superior y los centrales, con el fin de mejorar la distribución de

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las cargas. Además el uso de piolas de acero para la unión de los anclajes

perimetrales dará más soporte a la estructura en su totalidad.

METODOLOGÍA

Análisis preliminar

Se realizaron visitas a distintos productores de cerezos que tenían coberturas

instaladas, todos reconocieron que no existe empresa en el mercado que

ofrezca “la cobertura” como un paquete tecnológico completo y que al

momento de hacer la obra se optó por comprar los materiales y contactar a

un grupo de instaladores de parronales para kiwis para que realizarán la

instalación, además cada uno de ellos en un punto u otro realizaron sus

propios cambios o modificaciones al sistema conocido, según las condiciones

propias de sus huertos.

De las visitas realizadas se obtuvo la siguiente información:

• Para las variedades autofértiles (Lapins y Sweet Heart) que son de

buen calibre, tardías, productivas y con buena poscosecha, el

portainjerto utilizado es Colt debido a su vigor, pues los enanizantes

(Gisella 5 y 6) en los suelos de la zona (de alta materia orgánica y

profundos) han demostrado altos problemas de cáncer bacterial

además de problemas de sobrecarga y bajo calibre. Por lo anterior la

combinación Lapins/Colt y Sweet Heart/Colt (variedad productiva y

patrón vigoroso) han dado como marco de plantación tipo, 5 metros

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entre hilera y 3 metros sobre la hilera con una densidad de 667

árboles/ha y con huertos de alturas entre 3 y 4 metros.

• En cuanto a tipos de huertos se está trabajando en Chile con 2

clasificaciones según la forma de manejo productivo de éste. La

primera clasificación es la de “huerto convencional” el cual se aprecia

en la Figura 6 y “huerto orgánico" de la Figura 7. Así de lo anterior

encontramos estructuras para cubiertas bajos estas 2 condiciones.

Figura 6. Cubierta en huertos de producción convencional

Figura 7. Cubierta en huertos de producción orgánica

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Respecto de la estructura de los huertos techados anteriormente mostrados,

se diferencian en algunos materiales, siendo el poste la diferencia primordial.

El uso de postes de pino impregnado en los huertos convenciales es

generalizado porque asegura una durabilidad de por lo menos 20 años, ya

que la madera tratada a vacio-presión con CAA (compuesto de cobre, cromo

y arsénico que funciona como preservante hidrosoluble) asegura su

protección del ataque de hongos e insectos; pero su uso a nivel mundial

está siendo prohibido por el daño ecológico que puede producir,

especialmente al terminar su vida útil (despuntes, escombros y por contacto

con el suelo) (Mc-Manus, 2008). Por todo lo anterior en los huertos orgánicos

está prohibido su uso, por lo cual el opcional usado es el poste de acacio

natural, con una vida útil que se desconoce y que carece de homogeneidad.

Se determinaron las ventajas y desventajas de la estructura de 3 alambres, la

más usada actualmente:

Ventajas

1. Materiales disponibles en el mercado y conocidos por los productores

2. Fácil manejo

3. Construcción no requiere diseño ni mano de obra especializada

(muchos productores lo construyen con sus propios trabajadores )

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4. Implementos asociados a la construcción se encuentran normalmente

en los predios (pala, chuzo, tecle, martillo, carretilla, escaleras, etc.)

5. Obra gruesa de larga vida.

Desventajas

1. Sectores de la estructura colapsan por viento (se levantan postes y

caen)

2. Por viento se rasgan coberturas y se rompen conectores o broches

3. Dificultades para abrir y cerrar la cubierta en forma rápida.

4. Se detectó que una vez finalizada la construcción de la estructura e

instalada la lona, la tensión del sistema se encuentra bien, pero al final

de la temporada se cortan alambres en provocando una pérdida en la

tensión.

5. Problemas de tensión en los alambres generan bolsas de agua al

ocurrir eventos de lluvia.

6. Costo de colocación de la lona, en mano de obra es muy alto por ende

esta solo debe ser colocada 1 vez y retirada al momento de su

vencimiento

7. Para preservar vida útil de la lona y evitar daños mecánicos por viento

y sobre manipulación, esta debe ser recogida y envuelta en mulch de

frutilla blanco negro como se aprecia en la Figura 8, con el fin de

protegerla de los efectos del sol y viento.

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Figura 8. Lona envuelta en mulch

El análisis anterior devela claramente que la estructura, a pesar de cumplir su

función, tiene deficiencias de diseño pues una vez que las lonas son

colocadas y extendidas para generar este “techo” protector contra la lluvia,

comienzan a ocurrir múltiples fallas operacionales que deben ser

solucionadas en la emergencia del momento como son, por ejemplo el uso

de sobrepeso en los postes como se aprecia en la Figura 9 para que estos

no se levanten y caigan en los eventos de viento.

Figura 9. Poste con sobre peso Figura 10. Tensores auxiliares

Además la operación del alambre no es la apropiada ya que deben volver a

tensionarse con métodos auxiliares utilizando elementos como cordeles,

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cintas de suncho, cintas garetas, etc., uno de estos casos se aprecia en la

Figura 10. Lo anterior ocurre pues durante la operación del techo comienza

a perderse tensión y se buscan soluciones que en cada uno de los predios

son implementadas por los productores, en forma artesanal y arbitraria, al

momento de ocurrir la deficiencia.

La estructura tipo definida en el análisis anterior usa los siguientes elementos

y posee las siguientes características técnicas de algunos de ellos se

entregan en los anexos correspondientes

1. Postes de pino impregnado de distintos diámetros según el punto de

ubicación (perimetral o central) y la altura del huerto a techar (Anexos

5 y 6)

2. Alambre galvanizado para viñas del 17/15 (Anexo 1)

3. Cable de acero galvanizado

4. Características técnicas de la lona (Anexo 3)

5. Conectores y broches (Anexo4)

6. Hormigón simple para fijación de postes perimetrales

7. Anclas de cemento para fijación y tensión de alambre cumbrera

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Descripción del Huerto en Estudio

El huerto estudiado se encuentra ubicado en la comuna de San Carlos en el

limite Norte de la Provincia de Ñuble en la VIII Región del Bio Bio, en el

camino Público que une la ciudad de San Carlos y Nahueltoro en el

kilometro 16 ½ en el sector denominado Muticura (en mapuche significa

“piedra santa”) dentro del Fundo María Teresa.

Esta zona se encuentra emplazada dentro de la hoya hidrográfica del Río

Itata, el clima que predomina dentro de ella es del tipo templado subtropical,

que también se denomina mediterráneo o clima templado cálido.

Este clima se caracteriza por tener temperaturas promedio entre los 12°C. y

15°C. El área registra un promedio anual de lluvias de 1.364 m.m. y un 80%

de ellas ocurren principalmente en otoño e invierno, mientras que en el

verano solo equivalen a un 5% del total anual.

Las temperaturas en el mes de Enero tienen un promedio térmico de 23°C.

pero la máxima sube a 28°C. En Julio las mínimas temperaturas están por

bajo el 0°C., y el promedio, inferior a los 9°C.

Los vientos predominantes son los del oeste los que en la estación seca

tienen dirección sur-oeste y sur. En el invierno predominan los vientos del

norte y noroeste, con una velocidad máxima de hasta 44 Km/hr la cual en

verano disminuye hasta los 37 Km/hr como máximo. En el caso de darse

eventos de viento estos tienen un período de ocurrencia de 6 a 8 horas.

Por último los suelos de este sector poseen una topografía que va de

ligeramente ondulado a plano con texturas variadas franco-limoso, franco-

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arcilloso-limoso y franco arenoso, se conocen normalmente como “trumaos”

y poseen clasificaciones de IIr, IIIr y IVr. En general son suelos

moderadamente profundos.

El huerto tiene una superficie de 3 hectáreas de la variedad autofértil Sweet

Heart injertada sobre Colt, su año de plantación fue el 2000 y su marco de

plantación es de 5 metros entre hilera y de 3 metros sobre la hilera.

Figura 11. Vista información cuartel techado en estudio

Figura 12. Vista huerto en estudio

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Con toda la información obtenida se concluye que el gran problema de la

estructura es la carga que debe soportar por acción del viento, puesto que el

cultivar no tiene ningún efecto sobre esta como carga, y los problemas

asociados a la lluvia se dieron únicamente en donde se perdió tensión en los

alambres, sufriendo con ello una falla en el concepto original de “techo” a

formar con las lonas. Por lo cual el análisis debe apuntar a cuantificar los

efectos del viento sobre esta.

El análisis del efecto del viento, corresponde al provocado por una carga

viva. Laible (1992) sostiene que la determinación de la carga viva apropiada

para un sistema estructural es complicado debido a dos factores

primordiales: 1) la incertidumbre de la magnitud de la carga en sí misma y 2)

el lugar sobre el que actúa la carga en cualquier instante dado.

De lo anterior la metodología de análisis de este fenómeno natural en Chile

se sigue por medio de la NCh432.Of71 “Calculo de la acción del viento sobre

las construcciones”. Esta norma se refiere a una acción de tipo eventual, la

cual depende de una serie de factores tales como el lugar donde actúa la

acción del viento, la dirección en que lo hace (perpendicular o no a dicha

superficie) y la forma del cuerpo sobre el cual se ejerce. Para comenzar se

supone que la acción del viento es perpendicular a la superficie sobre la cual

actúa, y que ella puede ser de presión sobre la superficie (signo positivo) o

de succión (signo negativo). Ambas se expresan en kilogramos-fuerza por

unidad de superficie, y dependen de la presión básica del viento y de la

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forma total del cuerpo de la construcción, no sólo de la forma del costado que

enfrenta el viento (Riddell y Hidalgo, 1997).

La presión básica del viento q depende, a su vez, de la altura de la

construcción sobre el nivel del terreno y la ubicación de la construcción, y se

define en la siguiente ecuación:

q = u² [1]

16Donde:

q = es la presión básica (kg/m²)

u = es la velocidad máxima instantánea del viento (m/s)

La velocidad “u”, máxima instantánea del viento, que se considerará para el

cálculo de la presión, deberá obtenerse de una estadística directa o indirecta,

que abarque un período no inferior a 20 años, lo que se toma de la siguiente

tabla.

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TABLA 1. Presión básica para diferentes alturas sobre el suelo.

CONSTRUCCIONES SITUADAS EN LA CIUDADO LUGARES DE RUGOSIDAD COMPARABLES,A JUICIO DE LA AUTORIDAD REVISORA

CONSTRUCCIONES SITUADAS EN CAMPOABIERTO, ANTE EL MAR, O EN SITIOSASIMILABLES A ESTAS CONDICIONES, AJUICIO DE LA AUTORIDAD REVISORA

Altura sobre el suelo,m

Presión básica, q enKg/m²

Altura sobre el suelo, m Presión básica, q enKg/m²

0

15

20

30

40

50

75

100

150

200

300

55

75

85

95

103

108

121

131

149

162

186

0

4

7

10

15

20

30

40

50

75

100

70

70

95

106

118

126

137

145

151

163

170

Fuente: NCh 432 Of71

En la situación considerada solo se tienen mediciones de una estación

meteorológica digital en la última temporada productiva de cerezas 2007-

2008, la cual hace mediciones instantáneas con intervalos de 1 hora, y el

mayor valor que registró estando operativa la cubierta en el huerto, fue el 5

Diciembre 2007 con una velocidad de 28 Km/hr equivalentes a 7,7 m/s.

Como la exigencia es que exista una estadística de los últimos 20 años, en el

caso de no existir esta permite la utilización de la Tabla 1 con condiciones de

campo abierto y altura de 4 metros siendo q igual a 70 Kg/m².

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Tabla 2. Áreas a considerar en la acción del viento

ELEMENTOS SOBRE LOS CUALES SE

EJERCE LA ACCIÓN

ÁREAS A CONSIDERAR

a) Para cuerpos limitados por superficies planas. Áreas verdaderas.

b) Para cuerpos de construcción con seccióntransversal circular, o aproximadamente circular,ya sean de eje horizontal o vertical.

Las áreas correspondientes a la sección axialperpendicular a la dirección del viento.

c) Para varias superficies de techo yuxtapuestasde un mismo edificio.

Se considerará el área total de la primerasuperficie que sea chocada por el viento, y el 50%de las superficies siguientes

d) Para banderas y lonas con telas firmementefijadas.

Se considerará el área verdadera

e) Para banderas y lonas sueltas El 25% del área verdadera

f) Para enrejados, ya sean compuestas de barrasperfiladas o tubulares.

Se usarán las superficies de las barras delenrejado proyectado sobre el plano vertical.

Fuente: NCh 432 Of71

Para continuar con los cálculos, la Nch432.Of71 establece que se debe

determinar el área a considerar para el cálculo del efecto del viento, lo cual

se realiza utilizando la Tabla 2, y tomaremos de ella el punto “d” por ser la

que refleja la condición de operación del techo.

Por último, la fuerza del viento por unidad de superficie se obtendrá

multiplicando la presión básica q por un factor de forma C, el cual por criterio

de la Nch432 Of71 considerará la superficie expuesta al viento con un grado

de inclinación , con relación a la dirección del viento, según el esquema

expuesto en la Figura 13, que se muestra a continuación:

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Figura 13. Esquema representativo del uso del factor de forma en superficies

expuestas al viento con inclinación.

De todo lo anterior:

( )qsenPcompresión 4,0)(2,1 −= α [2]

qPsucción 4,0−= [3]

Al observar la estructura y su forma de operación, esta tiene “n” segmentos

constructivos que dependen de la ubicación de los postes, el largo de lonausado por paño y el largo de la hilera. Lo anterior significa que el análisis de

un paño en su extensión después se replicará “n” veces en la hilera, ya que

al estar el techo extendido este funciona como una estructura colaborante,

pasando a formar un todo, y las fuerzas que soporta se repartirán en forma

proporcional en cada una de las secciones.

Por esto se debe considerar analizar una sección de lona entre poste y

poste. Para el caso en estudio el largo mínimo es de 9 metros y el máximo 12

metros. Con esto se puede evaluar cada uno de los elementos que se ven

sometidos a la condición de viento en el siguiente orden:

(1,2sen – 0,4)q

-0,4 q

-0,4q +0,8q

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1. La lona: Elemento sometido tanto a compresión como a succión y se

ve afectado en toda su área. En la estructura evaluada, el área tiene

como mínimo 21,6 m² para secciones de 9 metros de largo y un

máximo de 28,8 m² en las de 12 metros por cada lado, ya que las

lonas están separadas en la parte superior y tienen un ancho de 2,4

metro. En el Apéndice 1, se calculan las cargas tanto a compresión

como succión, que al comparar con sus características técnicas de

Anexo 4, muestran que soporta ambas condiciones.

2. Los broches y conectores: estos elementos usados para la sujeción

de las lonas tienen cada uno una resistencia de 40 kg y por

recomendación de fábrica son colocados cada 30 a 50 cms, en este

caso se usaron cada 50 cms., al revisar el Apéndice 3, se observa que

resisten sin problema las cargas por viento en las dos áreas de

sección en estudio.

3. El alambre: Para el análisis del funcionamiento de este elemento con

el cual se hace todo el armado de colocación de la lona es necesario

trabajar con un diagrama de cuerpo libre y considerar sus ubicaciones

en la estructura. La primera es la del alambre de la cumbrera, la

segunda es la del alambre longitudinal que se ubica en los extremos

de las lonas y abarca el largo de la hilera, y el tercero es el que se

ubica a lo ancho del cuartel y que se repite por cada tramo de lona

que se coloca (a los 9 o a los 12 metros).

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Para el caso de la cumbrera, este debe sostener los dos paños de

lona que corresponden al tramo considerado, la condición de

operación de los 3 alambres se ilustra en la Figura

14.

Figura 14. Vista representativa de los alambres en una sección

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.Figura 15. Diagrama de cuerpo libre para la acción del viento en una sección.

Para desarrollar este cálculo se parte del supuesto que la estructura funciona

de forma ideal, es decir, que todos los elementos que la componen, cumplen

con la función requerida para la ubicación que se le dio, y que funcionan

como un conjunto sin fallar. Esto es fundamental ya que el primer supuesto

sería que el alambre se comporta como una estructura rígida y que no sufre

efecto alguno por la carga de viento, haciendo que la lona cumpla a

cabalidad su función de “techo”. Luego el diagrama de cuerpo libre de la

Figura 15, representa al alambre en equilibro para que una vez que la lona

se encuentre extendida, y considerando que su ángulo de inclinación es el

apropiado, el agua lluvia escurra en forma adecuada y soporte el peso de

Pw

PsucciónPcompresión

Lw

Lw

Ry

Rx

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ambas lonas extendidas y que no se generen posas en la sección. Todos

estos componentes actúan en la vertical, su efecto en la lona de la izquierda

o la derecha es el mismo, por lo cual se considera que al actuar lo hacen en

forma doble (en ambas lonas) y como se busca que el alambre no tenga

movimiento, su ecuación es la siguiente:

[4]

Donde :

Unión (remache o grampa) entre alambre y poste

Peso del poste de pino impregnado.

Carga por compresión generada por el viento.

Peso de la lona.

Carga por succión generada por el viento.

Al revisar el Apéndice 2 se ve que el valor de carga que necesita la unión

entre poste y alambre para cumplir el supuesto es extremadamente alto, y al

compararlo con las cargas que es capaz de soporta el poste que se aprecian

en el Anexo 5 se ve que este no sería capaz de resistir dicho funcionamiento,

y considerando además que los postes no fallaron en la estructura, nuestro

primer supuesto para que el alambre esté en equilibrio no se cumple, por lo

cual y acorde con los problemas que se dieron en el predio visitado en donde

gradualmente el alambre perdió su tensión de instalación, será necesario

descubrir porque falla el alambre.

022222 =+−−− swcw P LPPU

=U

=w L

=cP

=sP

=wP

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Consultada la empresa que en Chile produce el alambre galvanizado para

viñas 17/15 utilizado en la estructura, las consideraciones que se deben tener

cuando se desea someter a este tipo de alambre a una carga determinada es

el de calcular su diámetro para que dicho alambre pueda cumplir con las

condiciones de operación requeridas. Para el caso del galvanizado para

viñas 17/15, cuyas características se encuentran en el Anexo 1, esto se hace

utilizando la gráfica de la Figura 16 y el método empírico para la

determinación de la cantidad óptima de alambre requerido. Importante es

mencionar que este tipo de alambre no tiene una gran capacidad de resistir

cargas de tracción o compresión y volver a su estado original, por ello sus

exigencias de trabajo no deben superar idealmente 1/3 de su carga a la

ruptura.

Figura 16. Curva de operación alambre galvanizado para viñas 17/15

Fuente Ricardo Leiva. Ingeniero de Inchalam (Abril 2007)

X Carga Ruptura 675 Kg

Punto Fluencia 480 Kg

RupturaFluencia

Tensión

80 Kg

CargaFluencia

Carga

Ru tura

240 Kg

Factor de Seguridad

160 Kg

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Para determinar la cantidad de alambre necesario para el requerimiento de

este caso usaremos lo obtenido como la mayor carga por viento desde

Apéndice 1, con Pcompresión=36,34 Kg/m². El método empírico para la

determinación de la óptima cantidad de alambre, en este caso el 17/15, parte

del principio que es un alambre de 2.7 mm de diámetro con una carga de

ruptura de 675 kilos y una carga de fluencia de 480 kilo. Consideraremos una

carga óptima de instalación de 80 kilos y un factor de seguridad de 3, o sea

el alambre debiera moverse para que soporte la carga por viento entre 80 y

240 kilos esto nos da una carga disponible de trabajo de 160 kilos por

alambre. Si la carga por compresión en la cubierta es de 36,34 kg/m² y el

área de 57,6 m² se usa la siguiente relación

CAU CDT TCS = [5]

Donde:

TCS = Total de kilos a soportar por el alambre (Kg)

CDT = Carga disponible de trabajo (Kg)

CAU = Cantidad de alambre a usar

Y reemplazando se tiene:

13160

18,093.2=

Kg

Kg

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De lo anterior del alambre ubicado en la cumbrera se concluye que se

necesitarían 13 hebras del alambre 17/15 o en su defecto un alambre de

iguales características pero con un diámetro de 35 mm. En todos los huertos

visitados se usa un solo alambre indistintamente sea en la cumbrera, en la

longitudinal o la transversal. Por todo lo considerado en el cálculo empírico

que tenemos para la cantidad de alambre requerido, en conjunto con todos

los análisis hechos de este elemento estructural este no cumple la función

que se le ha dado en la cobertura para cerezos, y esto concuerda con todos

los problemas de tensión que se dieron en el huerto del Fundo María Teresa

en donde las fallas que se observaron se dieron en los alambres por su

perdida de tensión después de los distintos eventos de viento que se dieron

durante la temporada.

Por último en relación a este punto, para los alambres longitudinales y

transversales que operan bajo los mismos principios (estar en equilibrio y no

superar el punto de fluencia) su análisis en forma individual se hace

innecesario pues al no cumplir su función el de la cumbrera, que es el que da

el equilibrio inicial a toda la estructura, claramente los otros tampoco podrán

cumplir la que les corresponde.

4.- Los postes: Con el análisis anterior tenemos definida cuales son las

cargas que actúan en cada una de las componentes del armado de la lona,

pero ahora debemos analizar el punto crítico de ella, el cual involucra la

forma en que esta carga viva se distribuye en la estructura y eso involucra a

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como los postes se fijan al suelo para que dicha carga no los levante, siendo

esto uno de los problemas más frecuentes detectados en los huertos

visitados, pero es importante señalar que este problema no se dio en el

huerto en estudio del presente trabajo.

Al analizar como se comporta la estructura, claramente esta se divide en dos

partes, primero es todo el armado de alambres y lonas que forman el techo

(el cual ya fue examinado) pero este posteriormente transmite toda esta

carga a su sistema de anclajes que son los postes y todo su armado.

Considerando que el viento es una carga viva de la cual no podemos

determinar su comportamiento, asumiremos también la condición más

restrictiva en cuanto a operación del sistema; que la carga generada por el

viento ocurrirá en el mismo momento, a lo largo de toda la hilera y que no

existe follaje que disminuya su efecto.

De esto cada uno de los postes difundirá el efecto del viento como una carga

uniformemente distribuida a lo largo de toda la hilera cubierta, con lo cual por

el tipo de fijación que tiene el poste de madera al suelo (cimentación) y que la

carga generada por el viento es de tracción, podemos decir que se

comportan como “pilotes sometidos a tracción”.

Peña et al (2002) considera que el complejo comportamiento de las

cimentaciones sometidas a fuerzas de tracción, depende de muchos

factores, tales como la naturaleza del suelo, forma de instalación de la

cimentación, geometría, rozamiento de la misma con el suelo y rozamiento

suelo-suelo.

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Cuando se analiza el comportamiento de un pilote se tienen distintas

condiciones como se aprecia en la Figura 17, ya que no siempre la punta de

este se apoyará en un estrato resistente, haciendo que la carga se transmita

por la punta de este. Al no darse esa condición, se dice que el pilote actúa

como un pilote de tracción haciendo despreciable el cálculo de la resistencia

por la punta. Bajo esa condición la rotura para pilotes rectos (o sin base) se

aproxima a una línea recta que comienza en la base de la cimentación

extendiéndose hasta la superficie, situación que coincide con el modelo de

Majer como se aprecia en la Figura 18 (Peña et al. 2002; Sowers y Sowers,

1972)

Figura 17. Diferentes usos de pilotes

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Figura 18. Modelos de superficie de rotura para la estimación de la fuerza

de tracción

Por último es importante mencionar que el comportamiento de cada poste se

debe determinar en forma individual, pues aunque la estructura está

conformada por un grupo de postes, su funcionamiento no se puede analizar

como el de un grupo; el cual tendría la ventaja de aumentar la capacidad de

carga del grupo a medida que aumenta la separación entre ellos, cosa que

no ocurre con la capacidad individual, pero para ello existe un espaciamiento

ideal que debe darse en el grupo que es el equivalente de 2,5 a 4 diámetros

de centro a centro (Sowers y Sowers, 1972), condición que en las estructuras

para cerezos no ocurre. Por lo anterior es válido el análisis de la carga que

resistirá un poste en forma individual para luego hacer el análisis de la carga

por viento como una del tipo uniformemente distribuida.

Considerando que el poste que hoy se utiliza es de madera, el

comportamiento de este ante las cargas que soporta la estructura será

determinante. Riddell e Hidalgo (2001) dicen que es de conocimiento común

que ciertas especies como el roble y el eucaliptus son particularmente

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densas y resistentes, mientras lo contrario ocurre con el pino y el álamo. El

comportamiento de la madera cuando es sometida a flexión, compresión o

tracción es muy diferente, lo que se debe a que la madera pertenece al grupo

de materiales llamados anisótropos, es decir, sus propiedades físicas y

mecánicas varían según la dirección que se analice (Riddell e Hidalgo, 2001).

Por último la presencia de agua en la madera, tiene efectos importantes en

su comportamiento, pues su resistencia y su modulo de elasticidad son

inversamente proporcionales al contenido de humedad de esta.

Ridell e Hidalgo (2001) establecen que en el caso de Chile, la humedad de

equilibrio en madera varía en general entre un 12 y 18%. Las características

operacionales de las madera se encuentran en Anexo 5 “Propiedades de

maderas chilenas” y Anexo 6 “Densidad anhidra de algunas maderas

crecidas en Chile”.

Por todo el análisis anterior el modelo que se debe aplicar para determinar la

resistencia al arranque del poste, uniendo los conceptos y ecuaciones tanto

de Sowers como Peña, estará determinado por la siguiente ecuación:

c

L

uc f u W dzK DW F F +Π=+= 0

)tang(**** δ γ [5]

De este valor se desarrolla la integral y se obtiene que:

cuu W K D LF +Π= )tang(******2

1 2 δ γ [6]

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Donde:

Fu = Fuerza máxima para un esfuerzo de tracción (N/m²)Ff = Fuerza de fricción generada en la superficie de rotura (N/m²)

Wc = Peso del pilote (N)

= Peso específico del suelo (gr/m³)

L = Profundidad de enterramiento del pilote (m)

D = Diámetro del pilote (m)

Ku = Coef. de presión lateral de la tierra al arranque

= Angulo de rozamiento entre el suelo y el pilote

De lo anterior, las condiciones de suelo que tenemos serán fundamentales

para definir cual será la máxima tracción que podrá resistir el pilote. Así del

Anexo 7 y considerando la ubicación del predio en estudio la clasificación de

suelo que le corresponde a esta zona es la serie Arrayán (AY) (Stolpe, 2006).

El huerto en estudio posee riego tecnificado y opera al mismo tiempo que el

techo, además los postes están sobre la hilera de plantación, por ende el

suelo donde están cimentados se encuentra la mayor parte del tiempo con

una humedad mínima de 1/3 de Capacidad de Campo (C.C.), y

considerando que se encuentran enterrados 1 metro; dicho perfil se puede

definir mayoritariamente como franco, así su comportamiento en condiciones

de humedad correspondería a friable (Stolpe, 2006). Esto se muestra en las

Tablas 3 y 4.

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Tabla 3. Propiedades físicas para suelos serie Arrayán

Profundidadcm

Arena%

Limo%

Arcilla%

Textura%

D. Apar.g/cm³

0 – 28 20.0 49.4 30.6 FAL 0.8

28 – 43 19.9 53.8 26.3 FL 0.76

43 – 85 39.9 42.7 18.0 F 1.01

85 – 123 58.2 28.6 13.2 Fa 1.24

123 – 170 50.4 34.9 14.7 F 1.17

170 – 250 66.8 23.6 9.6 Fa 1.17

Fuente: Stolpe, 2006

Tabla 4. Valores típicos de cohesión y ángulo de fricción interna

Tipo deSuelo

Estado Angulo defricción

CohesiónKN/m²

Francoarenoso

FriablePlástico

24° – 28°24° – 28°

20 – 2510 – 15

Franco FriablePlástico

22° – 26°15° – 19°

25 – 3015 – 20

Arcilloso FriablePlástico

17° – 19°10° – 14°

40 – 6025 – 30

Fuente: Ashburner y Sims, 1984

Por último, la Ecuación 6 requiere información sobre el comportamiento del

material usado en el pilote en relación al suelo en donde está cimentado lo

que se muestra en la Tabla 5.

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Tabla 5. Coeficientes de fricción entre suelos no cohesivos y pilotes u otras

estructuras similaresMaterial Coeficiente de

friccióntag

Madera 0,4 22°

Concreto rugoso, moldeado contrael suelo

tan

Concreto liso, colado en encofrados 0,3 - 0,4 17

Acero limpio 0,2 11

Acero herrumbroso 0,4 22

Metal corrugado tan Fuente: Sowers y Sowers, 1972

Lo anterior nos proporciona toda la información requerida por la Ecuación 6,

con lo cual se conocerá la resistencia que opone cada uno de los postes al

arranque producto de la tracción generada por el viento (esto se muestra en

Apéndice 4). Dicho valor es requerido para el análisis final de la carga por

viento uniformemente distribuida a lo largo de toda la hilera.

4.- Anclas: De acuerdo a Sowers y Sowers (1972), para elementos que

resistan levantamiento vertical, la forma de distribución del esfuerzo cortante

es el de la Figura 19. Esta forma puede aproximarse a un cono o pirámide

truncada cuyos lados tienen una pendiente igual a 45 + /2 con respecto a la

vertical, siendo el ángulo de fricción interna del suelo (Tabla 4), idealmente

debería obtenerse de una prueba triaxial o con drenaje.

Luego la carga que tendrá efecto en la estructura y que se opone al

levantamiento vertical, será la suma del peso del ancla y la suma del peso

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del suelo representada como el cono truncado de suelo derivado del

esquema de la Figura 1.

csca W W F += [7]

Donde:

=aF Fuerza generada por el ancla

=cW Peso del ancla (N)

=csW Peso del volumen de suelo generado del cono truncado (valor

calculado en apéndice 5 ) (N)

Figura 19. Esquema de anclaje poco profundo cargado verticalmente, D < 4R

45° + /2

CortanteA roximado

Cortante real

Wcs

Wc

Ts

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De lo anterior, y considerando que lo que se busca es que el ancla no sea

levantada por la acción del viento debe cumplirse lo siguiente:

sa T F >

Es decir la fuerza generada por el ancla (Fa), deberá ser superior a la

tensión cortante existente entre el suelo y el ancla de concreto, para que esta

sea capaz de oponer una resistencia al levantamiento desde el suelo que le

sirve de apoyo, estos esfuerzos se distribuyen en toda el área de contacto

(Sánchez-Girón, 1996).

Para determinar la tensión cortante del material constructivo del pilote y el

suelo se utiliza una analogía de la ecuación de Coulomb (Sanchez-Girón,

1996)

)tang(* δ σ nas C T += [8]

Donde:

C a = Adherencia suelo material (N/m²)

n = Tensión normal entre las superficies que se deslizan

= Angulo de rozamiento entre el suelo y el objeto.

Sanchez-Girón (1996) plantea que desde el punto de vista de las

aplicaciones agrícolas, la determinación del esfuerzo cortante del suelo se

hará siempre en un ensayo consolidado y con drenaje, ya que por un lado, la

mayoría de las operaciones de laboreo tienen lugar en horizontes

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superficiales que no suelen estar saturados. En el caso analizado y en

ninguno de los predios visitados se hizo prueba alguna para ver condiciones

de suelo, y considerando que en la práctica esto es dificultoso, el valor de s

será calculado a partir de toda la información mostrada anteriormente,

faltando el valor de Ca el cual según Sowers y Sowers (1972) se puede

determinar empíricamente de la siguiente forma:

C a = 0.9C Si C < 0,5 kg/cm² [9]

C a = 0.9 + 0.6*(0.49C – 1) Si C > 0,5 kg/cm² [10]

Siendo C la cohesión del suelo en análisis, de Tabla 4 para suelo franco y

friable que son las condiciones de nuestro análisis tenemos que usar la

Ecuación 9, con lo cualC

a = 25,2 KN/m²

Para el cálculo de n su valor se obtiene de la ecuación

Z K n **σ = [11]

Donde:

=K Coeficiente de fricción

=γ Peso específico total o aparente del suelo (N/m³)

= Z Profundidad del elemento en el suelo (m)

El desarrollo de las ecuaciones anteriores en el Apéndice 5 muestra que la

carga generada por el ancla tiene un valor muy superior al esfuerzo de corte

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que opone el suelo al levantamiento. Así esta carga generada por el suelo y

el ancla es la que se transmite a la estructura por medio del cable de acero

colocado en cada extremo inicial y final de las hileras en lo que se considera

como perimetral.

Así para el análisis final del funcionamiento del techo que se puede hacer

con todos los puntos analizados anteriormente, ver el comportamiento de una

hilera es válida bajo el principio de que esta se repite “n” veces tanto a lo

largo como a lo ancho del cuartel techado pues la perimetral es exactamente

igual. La transmisión de cargas ocurre por los alambres 17/15 que se colocan

a lo ancho de estas, pero al cambiar la perspectiva volvemos a mirar lo

mismo una hilera con un largo distinto, y no se puede olvidar que en la

práctica los alambres no están cumpliendo su función a cabalidad por lo cual

esta transmisión de carga no se está dando en la total de la estructura como

un conjunto, más bien la hilera funciona en forma individual sustentadas por

su cimentación y los anclajes de los extremos. Esto se representaría por el

diagrama de cuerpo libre de la Figura 20 y cuya ecuación de equilibrio estará

dada solamente en la vertical pues la acción del viento que es la única que

afecta la estructura está sólo en esa dirección. Se considerará además una

sección de hilera de 100 metros de largo de la que se espera no se levante

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Figura 20. Diagrama de cuerpo libre para equilibrio en una hilera de 100 mts.

De los resultados que se observan en el Apéndice 5 y 6, y considerando que

este es un parámetro de análisis simple, se ve que bajo las condiciones de

construcción usadas en el Fundo María Teresa con un ancla enterrado a 1,5

metros de profundidad y colocada a 8 metros de distancia del inicio de la

hilera y con un carga total generada por el anclaje de la perimetral de

1921,12 KN se asegura el equilibrio. En lo referente a los postes estos no se

levantarán del suelo producto de la succión pues la fuerza del ancla (Fa)

mínima requerida para ello se mueve entre -147,22 KN y -148,84 KN,

siendo mucho menor que el calculado con las condiciones que se tienen en

el predio en estudio. Esto que pertenece al análisis de la estructura, queda

reforzado con lo ocurrido en terreno pues en este predio no se produjo caída

alguna de postes en la temporada.

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9Fa Fa

Psucción

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RECOMENDACIONES

El trabajo a realizar para proyectar mejoras en la estructura usada

actualmente, que claramente es necesaria para la producción de cerezas de

exportación, sobre todo en la zona sur, se podría resumir en lo siguiente:

1. Investigar y probar el uso de un material (puede ser alambre o no)

en el sistema de armado de las lonas. Una instancia a desarrollar

son pruebas con alambres de mayor diámetro y con mayor

contenido de carbono que hagan que este tenga una fluencia de

mucho mayor valor que la de un 17/15. Del estudio ha quedado

claro que el elemento que finalmente sea usado como armado para

la lona debe soportar tracción y compresión.

2. Hacer pruebas para definir si la conexión de todas las hileras es

apropiada para el funcionamiento de la estructura o es mejor

pensar en que estas operen en forma individual.

3. Evaluar el uso de postes de madera o de metal, pero siempre

teniendo como limitante el costo económico.

4. Realizar pruebas con estructuras en forma semicircular en las

lonas, ya que su forma puede ser más conveniente para la

circulación del viento dentro de ella.

5. Buscar el equilibrio entre la estructura mejor diseñada y el menor

costo, ya que hoy claramente en algunos puntos puede estar

sobredimensionada.

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6. Desarrollar la mecanización para el cerrado y apertura de la

estructura.

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Literatura citada:

1. Ashburner, J.E., B.G. Sims. 1984. Elementos de Diseño del Tractor y

Herramientas de Labranza. IICA. San José, Costa Rica.

2. Cavalier, P. 200?. Les coûts comparès des differènts structures anti-

pluie. pp: 29-32. En: Protection de la Cerise contre l´éclatement.

SERFEL. Francia.

3. Grau, P. 2007. Manejo de la fruta en cosecha y poscosecha. pp: 157-

169. En: Cultivo del Cerezo en el Secano Interior de la Región

del Bío-Bío. Boletín INIA N°163. INIA-Quilamapu. Chillán, Chile.

4. Instituto Nacional de Normalización 1971. Cálculo de la acción del

viento sobre las construcciones NCh 432: of. 1971. Santiago,

Chile

5. Joublan, J.P. 2004. Partidura en Cereza. pp: 59-70. En: J. P. Joublan

y J. Claverie (Eds.) El Cerezo Guía Técnica. Universidad de

Concepción/ FIA. Chillán, Chile.

6. Laible, J.P. 1992. Análisis Estructural. Editorial McGraw-Hill. México,

D.F., México.

7. Mc-Manus, E. 2008. Perspectivas del mercado de la madera

impregnada. [en línea]. CORMA.

http://www.cttmadera.cl/category/biblioteca/ [consulta: 22 Octubre

2008].

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49

8. Meland, M. 2006. Diseño Técnico para cubiertas protectoras de lluvia

contra rajadura para huertos de cerezo dulce. [en línea]. UCV.

http://www.ucv.cl/agronomia/ . [consulta: 15 abril 2008].

9. Peña, A., F. Pérez, D. Valera, J. Ayuso y J. Pérez. 2002. Análisis de

Cimentaciones a Tracción en Invernaderos y aproximación al

Cálculo de las mismas mediante Elementos Finitos. [en línea].

Informes de la Construcción. 53(477): 47-57.

http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index.php/informe

sdelaconstruccion/issue/archive [Consulta: 6 Agosto 2008]

10. Quiroz, I. 2007. Situación Actual y futuro de la Cereza. En: Seminario

Internacional Avances de la Producción Intensiva de Cerezas de

Calidad. Octubre 25, 26 y 27, 2007. Pontificia Universidad

Católica de Chile, Santiago, Chile.

11. Riddell, C.R., P. Hidalgo. 1997. Diseño Estructural. Ediciones

Universidad Católica de Chile. Santiago, Chile.

12. Riddell, R., P. Hidalgo. 2001. Fundamentos de Ingeniería Estructural

para estudiantes de Arquitectura. Ediciones Universidad Católica

de Chile. Santiago, Chile.

13. Sánchez-Girón, V. 1996. Dinámica y Mecánica de Suelos. Ediciones

Aerotécnicas, S.L. Madrid, España.

14. Sowers, G.B., G.F. Sowers. 1972. Introducción a la Mecánica de

Suelos y cimentaciones. Centro Regional de Ayuda Técnica

A.I.D., México, D.F., México.

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50

15. Stolpe, N.B. 2006. Descripciones de los Principales Suelos de la VIII

Región de Chile. Universidad de Concepción. Chillán, Chile.

16. Valenzuela, L. 2007. Partidura en cereza: causas y prevención.

Revista Fruticola. 28 (2): 54-64

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51

IX. APÉNDICE

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52

Apéndice 1: Cálculo de la acción del viento sobre una superficie

1.1.- Valores de Carga por Viento a la compresión

q = 70 Kg/m² (Tabla 1)

1.2.- Valores de Carga por Viento a la Succión

Apéndice 2: Cálculo de equilibrio para alambre en la cumbrera

2.1.- Cálculo del peso del poste de pino impregnado

(Anexo 6)

h = 6 metros

r = 3” = 0,0762m

Reemplazando tenemos:

( )qsenPcompresión 4,0)(2,1 −= α °= 50

22 / 57,356 / 35,36 m N mKgPcompresión ==

22 / 68,274 / 284,0 m N mKgqPsuccion −=−=−=

022222 =+−−− swcw P LPPU

3 / 370 mKg pino =γ

( )hr V PW ****2π γ γ ==

( )( ) N KgmmmKgPw 26,397496,406*0762.0** / 37023

=== π

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2.2.- Cálculo del peso de la lona para los 2 largos de tramo en estudio, 9

y 12 metros.

(Anexo 3)


2.3- Valores de Uniones poste alambre en tramo de 9 metros:

))6,21* / 67,274(*2()52,27*2())6,21* / 27,356(*2()26,397*2(2 2222 mm N N mm N N U −−++=

Por lo anterior la carga requerida en la conexión que existe entre poste y

alambre en la cumbrera tendrá un valor de:

KN U 14,14=

2.4- Valores de Uniones poste alambre en tramo de 12 metros:

))8,28* / 67,274(*2()73,36*2())8,28* / 27,356(*2()26,397*2(2 2222mm N N mm N N U −−++=

KN U 7,18=

lw G Area L *= 2 / 13,0 mKgaGramagelonG l ==

( ) N KgmKgmm L w 52,27808,2 / 13,0*4,2*92

9 ===

( ) N KgmKgmm Lw 73,3674,3 / 13,0*4,2*122

12 ===

swcw P LPPU 22222 −++=

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Apéndice 3: Calculo de esfuerzos para los broches

Los broches están colocados cada 50 centímetros en cada uno de los

costados de la lona utilizada, con esto tenemos:

3.1.- Resistencia de broches en un tramo de 9 metros

Cantidad de broches en el tramos = 46 unidades

Resistencia por broche = 40 Kg/unid = 392,4 N/unid (Anexo 4)

Resistencia de todos los broches = 46 unids*40 Kg/unid =1.840 Kg

Área del tramo = 21,6 m²

La mayor carga en la lona se produce por compresión luego para el tramo en

cuestión la carga a soportar es de:

3.2.- Resistencia de broches en un tramo de 12 metros

Cantidad de broches en el tramos = 58 unidades

Resistencia por broche = 40 Kg/unid = 392,4 N/unid (Anexo 4)

Resistencia de todos los broches = 58 unids*40 Kg/unid =2.320 Kg

Área del tramo = 28,8 m²

La mayor carga en la lona se produce por compresión luego para el tramo en

cuestión la carga a soportar es de:

KN KgmmKgPcompresión 69,716,7856,21* / 35,36 22===

KN KgmmKgPcompresión 23,1288,046.18,28* / 35,36 22===

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55

Apéndice 4: Cálculo de la resistencia al arranque del poste

370 Kg/m³ (Anexo 6)

L = 1 m

D = 0,1524 m

0,4 (Tabla 5)


KgmmmKgF u 496,40)404,0*4,0*1524,0*14159,3*1* / 370*5,0( 22+=

N KgF u 1,5378,54 ==

Apéndice 5: Cálculo de la resistencia al levantamiento generada por el ancla

5.1.- Calculo de la fuerza generada por el ancla

En donde se tiene para esta fuerza lo siguiente:

csaa W W F +=

Cuyos valores son:

N KgW a 25,24525 == (Peso referencial de fábrica)

cuu W K D LF += )tang(******2

1 2 δ π γ

=γ

=uK

( ) KgmmmKgF u 496,40)22(tang*4,0*1524,0**1* / 370*2

1 22+°= π

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Y para la otra incógnita:

sct cs V W γ *=

33 / 205.1 / 205,1 mKgcmgs ==γ (Tabla 3)

Para el valor de la densidad se considero el promedio de esta para las

profundidades entre 85 a 123 cm y 123 a 170 cm, ya que el ancla se

encuentra enterrada a 1,5 metros, buscando con ello hacer lo más

representativo posible el valor

Para el cálculo del volumen de suelo que se deposita sobre el ancla se

considera que se comporta como un cono truncado, lo que se aprecia en la

Figura 19 y tenemos que

( ) ( )( )22****

3

1 R Rr r hV ++= π

Y de la Figura Tenemos los siguientes valores

=h 1,5 m

=r 0,3 m

= R 5,254 m

°=Φ 24 (Tabla 4)

Reemplazando en el volumen:

( ) ( )( )32297,45254,5254.5*3.03,0*5,1**

3

1mmmmmmV s =++= π

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Y sustituyendo tenemos que:

scs KN KgmKgmW 86,54285,393.55 / 205.1*97,45 33 ===

Con estos valores finalmente se calcula la fuerza que genera el ancla cuyo

valor es:

KN KN KN W W F csaa 1,54386,542245,0 =+=+=

Pero además es necesario conocer la tensión cortante entre suelo y ancla, ya

que con esos parámetros sabremos si ante la acción del viento el ancla es

arrancada desde el suelo o no, así se tiene que:

5.2.- Calculo esfuerzo cortante entre suelo y ancla

))tang(*)**(()tang(* δ δ σ Z K C C T ans

+=+=

aC = 25,2 KN/m² (Tabla 4)

K = 0,3 -0,4 para concreto (Tabla 5)

γ = 0,996 gr/cm³ (Tabla 3) Promedios de las 5 primeras estratas.

Z = 1,5 m

Para K =0,3

232

/ 54,26)305,0*)5,1* / 77,9*3,0(( / 2,25 mKN mmKN mKN T s =+=

Para K = 0,4

232 / 98,26)305,0*)5,1* / 77,9*4,0(( / 2,25 mKN mmKN mKN T s =+=

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Y como la acción ocurre entre el suelo y el ancla, el área involucrada es la de

la superficie del ancla que se encuentra en contacto con el suelo. En este

caso el ancla es circular con un diámetro de 0,6 metros.

222 2827,0)3,0(*1415962,3* mmr Aancla ===π

Así al tomar la fuerza generada por el ancla en el área de contacto entre

ancla y suelo tenemos:

KN mKN F a 12,921.12827,0 / 1,543 2 ==

Apéndice 6: Cálculo de la acción del viento en una hilera de 100 metros. En

este despeje lo que se busca es comparar con el valor obtenido para la

fuerza del ancla para el estado de equilibrio con el calculo bajo las

condiciones existentes.

6.1.- Para postes cada 9 metros la ecuación es:

02 =−− ausuccion F nF P

( ) ( ) 2 / ]1,537*122*12*6,21* / 68,274[12 22 N mm N F PF usucciona −−=−=

KN F a 84,148−=

6.1.- Para postes cada 12 metros la ecuación es:

( ) ( ) 2 / ]1,537*92*9*8,28* / 68,274[9 22 N mm N F PF usucciona −−=−=

KN F a 22,147−=

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X ANEXOS

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Anexo 1: Ficha técnica del alambre galvanizado para viñas

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Anexo 2 : Ficha técnica de tensado y mantención del Alambre galvanizado

para viñas

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63

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Anexo 3: Ficha Técnica de la Lona

This is a PE woven fabric one side coated for cherry cover. This fabrci is anit UVfor three years warranty and meet the follow typical roll values;

PE transparent tarpaulin

Weight (g/ sq.m )130gsm

Type Warp Weft

Tensile Strength 1.46 KN/5cm 106kg/5cm

Tear Strength 0.96KN 0.46KN

Elongation strength 27,91% 20,68%

Fuente : PROAMCO S.A.

Polytex International (UK) Ltd.Unit 3B Davy Court,Castle Mound Way,

Rugby, Warwickshire, CV23 0UZ,UK

www.polytex.net

Telephone. +44 1788 551200Facsimile. +44 1788 551350

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Anexo 4: Ficha técnica de conectores y broches

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Carga que soportan tanto broches como conectores son 40 Kg, este valor fue

entregado como información desde el comercializador en Chile Agrosystems

en comunicación vía mail el 13 de Agosto 2008.

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Anexo 5:

Fuente: Riddell, R., Hidalgo, P. 2001

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Anexo 6: Densidad Anhidra de algunas maderas crecidas en Chile

Fuente: Riddell, R., Hidalgo, P. 2001

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69

Anexo 7:

Fuente: Stolpe, N., 2006

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