Post on 30-Oct-2018
“Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal en taludes”
Ángela Patricia Castillo Giraldo
Ingeniera agrónoma
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Escuela de Geociencias
Medellín, Colombia
2017
“Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal en taludes”
Ángela Patricia Castillo Giraldo
Monografía presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Geomorfología y Suelos
Director:
Ph.D. Ramiro Ramírez Pisco
Profesor Asociado
Facultad de Ciencias
Línea de Investigación:
Propiedades Físicas de Suelo y Manejo de la Conservación de Suelos
Grupo de Investigación:
AGROXUE
Plantas de Energía
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Escuela de Geociencias
Medellín, Colombia
2017
Ahora el cielo no es el límite
Wayne Diyer
Se lo dedico primordialmente al forjador de
mi camino y mi amigo inseparable el Padre
Celeste que me ha dado lo que necesito para
aprender y me ha alejado de lo que me desvía de
mis sueños.
A mi madre Martha quien me dio todo lo
que necesitaba y más, a mis hermanas Ana María
y Natalia y a mi sobrina Isabella y a Juan. Quienes
componen mi familia y simplemente son el amor
en mi vida y la razón por la que cualquier sacrificio
valga la pena.
Al profesor Ramiro Ramírez quien me
enseñó la importancia de hacer el trabajo con
entrega y pasión, a los agricultores quienes con su
trabajo y sudor nos demuestran a todos que los
verdaderos conocedores vienen del origen más
sencillo.
A mis amigos y tutores, a los que todavía
comparten mi camino y a los que ya se han ido,
siempre guardaré y atesoraré cada experiencia
imprescindible para entender el poder de los sueños.
Agradecimientos
Comparto mis más sinceros agradecimientos a el Dr. Ramiro Ramírez profesor
asociado de la facultad de ciencias de la Universidad Nacional de Colombia sede
Medellín, por todo el acompañamiento y asesoría que me dio para la planeación,
ejecución de actividades y seguimiento al documento resultado de la revisión.
En segundo lugar le agradezco a la empresa Rio Claro por permitirme aprender y
hacer parte de su equipo de trabajo.
Por último a los integrantes del grupo de investigación AGROXUE “plantas de
energía” quienes me han apoyado en la búsqueda de la información y organización
de conceptos
Contenido
Pág.
Introducción.......................................................................................................................1
1. Marco teórico y conceptual ......................................................................................... 4 1.1 Erosión ................................................................................................................... 5 1.2 Ecuación universal de pérdida de suelo ................................................................ 6 1.3 Metodología para la determinación del factor erodabilidad entre surcos (k i) del modelo de predicción de erosión por agua (WEPP) ........................................................ 8 1.4 Actividades antrópicas que generan erosión....................................................... 11 1.5 Descripción de un talud........................................................................................ 12 1.6 Premisas generales para el manejo de la erosión .............................................. 14 1.7 Bioingeniería y manejo de taludes ....................................................................... 17 1.8 Técnicas para la estabilización de taludes .......................................................... 22
1.8.1 Enramados, fajinas o estacas ........................................................................... 24 1.8.2 Entretejido de taludes ........................................................................................ 25 1.8.3 Cubrimiento con fibras....................................................................................... 25 1.8.4 Hidrosiembra ..................................................................................................... 28 1.8.5 Cajuelas ............................................................................................................. 30 1.8.6 Cespedones ....................................................................................................... 30
2. Conclusiones y recomendaciones ........................................................................... 31 2.1 Conclusiones ............................................................................................................. 31 2.2 Recomendaciones .................................................................................................... 35
3. Bibliografía .................................................................................................................. 37
Lista de figuras
Pág. Figura 1-1. Nomenclatura de un talud convencional. Talud ubicado en la vía Carolina
del príncipe-Guadalupe. Foto de Angela Castillo. ........................................ 14
Figura 1-2. Talud en proceso de erosión antes de los trabajos de adecuación, ubicado
en la vía Caucasia-Zaragoza. ....................................................................... 14
Figura 1-3. Trabajos de perfilado (izquierda) y adecuación del talud (derecha) ubicado
en la vía Caucasia-Zaragoza. ....................................................................... 15
Figura 1-4. Trabajos de perfilado (izquierda) y adecuación del talud (derecha) ubicado
en la vía Santafé de Antioquia-Liborina. ....................................................... 15
Figura 1-5. Construcción de canales de coronación para la salida de aguas
superficiales. .................................................................................................. 16
Figura 1-6. Proceso de evolución en la revegetalización de un talud, realizando los
trabajos de forma adecuada. Talud vía Caucasia-Zaragoza ....................... 22
Figura 1-7. Talud en escalera para disminuir la velocidad de recorrido del agua
superficial, ubicado en la vía Carolina de Príncipe-Guadalupe .................... 24
Figura 1-8. Trabajos de cubrimiento con fibra de coco para taludes ubicados en la vía
Santafé de Antioquia-Liborina. ...................................................................... 26
Figura 1-9. Trabajos de hidrosiembra realizados en el talud ubicado en la vía Santafé
de Antioquia-Liborina. .................................................................................... 29
Lista de tablas
Pág.
Tabla 1-1. Influencia del sistema de raíces de cuatro especies vegetativas sobre la
resistencia del suelo a los movimientos masales. ........................................ 18
Tabla 1-2. Acción del sistema de raíces de cuatro especies de plantas sobre la
resistencia del suelo a los movimientos masales. ........................................ 18
Introducción
En el departamento de Antioquia como a lo largo de todo el país (Colombia), se observan
procesos erosivos en la mayoría de taludes e incluso reportes de deslizamientos que en
algunos de los episodios han tenido desenlaces fatales como son pérdidas de vidas
humanas, pérdidas de bienes materiales y destrucción del ambiente natural. Algunos
ejemplos de estos eventos han sido los deslizamientos que ocurrieron en la “Doble
Calzada” a Las Palmas el 3 de noviembre de 2016, la Carretera Medellín–Urabá 3 de
diciembre de 2016 y el desastre que cobro vidas humanas en la vía Medellín – Bogotá el
26 de octubre de 2016.
Pero, por qué se presentan estos episodios en las vías, si cuando se hacen las
concesiones para construcción de carreteras está contenido dentro de su marco la
elaboración de los trabajos para perfilación y contención de taludes, los cuales deben
partir de un estudio serio sobre las obras más apropiadas para realizar según la
pendiente, el origen del material, la precipitación de la zona y la vegetación nativa.
Como parte a esa problemática es importante hacer una revisión exhaustiva de los
principales autores que dominan este tema en Colombia, para realizar una evaluación
concienzuda de los factores que están afectado el buen desempeño de un trabajo de
contención y tomar cartas en el asunto para cambiar esta circunstancia que tiene un
costo alto en cuanto a vidas humanas y pérdidas económicas. Evitando realizar
nuevamente los trabajos de contención que en muchos casos vuelven a presentar
deslizamientos en un tiempo bastante corto.
Se ha estudiado que los problemas de pérdida de suelo en el trópico se dan por la
degradación de suelos, agua y la contaminación ambiental. Según la FAO (2015) “el área
degradada en el trópico por diferentes procesos se estima en 915 x 106 hectáreas por
2 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
erosión hídrica. Sin embargo, la degradación del suelo está empeorando en vez de
mejorar, con más del 20% de las tierras agrícolas afectadas, el 30% de los bosques y el
10% de los pastizales”.
Según Sánchez, E., Ahmed, K y Awe, E. (2007), la degradación del suelo en Colombia
“representa casi el 0,8% del Producto Interno Bruto – PIB, en donde en conjunto, los
daños por problemas sociales y ambientales se estima corresponden al 3,7% del PIB.
Para la mitigación del problema, Serna, (2007) señala que “las Corporaciones
Autónomas Regionales en Colombia invirtieron para el período 1994-2005 cerca de dos
billones de dólares”
Olmos y Montenegro (2004) presentaron una investigación del Instituto Agustín Codazzi
liberada en el año 2002 en donde se mencionó que el 40% de nuestro territorio presenta
erosión de muy ligera a muy severa y la zona andina es la más afectada con un 88% de
erosión hídrica, aumentada por las prácticas culturales inadecuadas y la presencia de
pendientes inclinadas. La pérdida de suelo aumenta por la presión demográfica, falta de
conocimiento sobre la metodología para evaluar la erosión potencial, falta de orientación
a los agricultores y dificultades para la toma de decisiones acertadas (Rivera, 1999a).
Por otro lado López (2012) comenta que la temporada invernal reportada en el año 2010,
aunque no tienen inventarios detallados de desastres, se calculó en alrededor 12 billones
de pesos, que los colombianos pagaron por la reconstrucción de las carreteras afectadas
hasta la fecha.
Es aún más preocupante en el departamento de Antioquia, ya que cuenta con una gran
diversidad de pisos térmicos al estar cruzado por las cordilleras central y occidental
caracterizándolo por tener unas condiciones topográficas, geológicas y geomorfológicas
muy variadas. Dichas condiciones combinadas con las variables climáticas que le dan la
altura sobre el nivel del mar y las condiciones específicas de microclimas y fenómenos de
movimientos eólicos en las subregiones, hacen de su territorio un escenario propicio para
la ocurrencia de gran variedad de eventos naturales.
Según el plan de desarrollo de la Gobernación de Antioquia (2012-2015) se reporta que,
los principales fenómenos naturales que han afectado al departamento en los últimos 25
años son: los deslizamientos con un 35% del total de los eventos reportados, las
Introducción 3
inundaciones el 25%, los vendavales el 12%, y las avenidas torrenciales el 4.5%.
Ocasionando pérdidas de vidas humanas, daños en la infraestructura física de los
municipios, costosas intervenciones financieras y pérdidas del ambiente natural.
En un reporte presentado como parte del plan de desarrollo de la Gobernación de
Antioquia (2012-2015) se hace hincapié en las condiciones de la infraestructura actual, la
cual presenta importantes y costosas falencias y las dificultades que estas generan en la
conectividad que requiere el departamento para cumplir con plan de desarrollo y
presencia de los entes gubernamentales y acompañamiento en los municipios.
En donde se hace la aseveración “de continuar la tendencia de deterioro de la
infraestructura física del departamento, varias subregiones se verán afectadas en su
desarrollo y se agravarán aún más los problemas sociales, de pobreza y ambientales,
debido a que la mayoría de los municipios del departamento no tienen capacidad
financiera para darle adecuado mantenimiento a la red vial terciaria o desarrollar obras
de infraestructura”.
Entonces, por toda la problemática antes mencionada y con la urgente necesidad de
cambiar y mejorar los problemas de erosión antrópica que están presentes de forma
permanente o como enemigo latente, se espera que la revisión de este tema sea esa
fuente de información eficaz para la toma de decisiones y planes de trabajo en la
construcción y mantenimiento de obras civiles o agrícolas que generen disminución de
costos y eficiencia en la labor.
Se espera que de toda la información pertinente para planificar, como debe ser, la
construcción y el manejo de un talud, teniendo en cuenta que no es una revisión sobre
geotecnia o ingeniería civil, el enfoque de este documento será los factores que generan
erosión, la descripción de un talud, junto con las actividades básicas que se deben tener
en cuenta en la evaluación, antes de hacer los trabajos de bioingeniería porque el interés
principal es evaluar según una adecuada perfilación las alternativas de cubrimiento y el
sistema de revegetalización más adecuado.
4
1. Marco teórico y conceptual
El suelo ha sido objeto de investigación, observación y desconocimiento durante toda la
historia del hombre por la interpretación que aún se está construyendo, para conocer su
comportamiento natural dinámico. Según Baker y Duque (2007), es un recurso natural
formado por materiales orgánicos y minerales que cubren la corteza terrestre, y
constituye uno de los recursos más valiosos de una nación, junto con el agua. Cuando la
pérdida del suelo por la erosión es más rápida que su formación, se considera de alto
riesgo, el proceso de degradación a través del tiempo.
Según Soil Survey Staff (1999), el suelo es un cuerpo natural compuesto de sólidos
(minerales y materia orgánica), líquidos y gases que ocurren en la superficie de la tierra,
ocupa un espacio y se caracteriza porque tiene horizontes o capas que se diferencian del
material inicial, como resultado de las adiciones, pérdidas, translocaciones y
transformación de energía y materia, o porque es capaz de soportar plantas arraigadas
en un ambiente natural.
Además de sus características composicionales, en este orden de ideas Lal (1998)
menciona sobre el tema, “el suelo sufre de algunos procesos naturales (derrumbes,
terremotos, tormentas) y procesos antrópicos debidos al uso y manejo inadecuados y
pueden conducir a la degradación de este componente ambiental”; afectando
negativamente su capacidad para cumplir con sus servicios ambientales y de regulación
de los ecosistemas.
Los problemas de deslizamiento parten desde entender en sí mismo, en que consiste un
proceso erosivo y cuáles son los factores que hacen posible su ocurrencia o lo
potencializan, por este motivo se parte de los conceptos mismos de erosión, tipos de
erosión, junto con los factores que lo detonan, la descripción de un talud y tipos de
manejo para su contención y posterior adición al sistema natural circundante.
Capítulo 2 5
En Colombia los principales procesos de degradación de suelos se han enumerado de
diferentes formas, como menciona Rivera (2010) los más relevantes son:
¯ Sellamiento: suelo ocupado por construcciones urbanas e infraestructura
¯ Contaminación: presencia de residuos peligrosos de tipo sólido, líquido o
gaseoso.
¯ Desgaste: Pérdida de materia orgánica, salinización y compactación
¯ Desertificación: degradación de las tierras de zonas áridas, semiáridas y
subhúmedas secas
¯ La erosión: pérdida físico- del suelo por efecto del agua o del viento
Estos fenómenos afectan evidentemente las zonas Caribe, Andina y Orinoquia y están
empezando a evidenciarse en la Amazonia y en el litoral Pacífico, por la acelerada
deforestación, exploración minera y petrolera Rivera (2010).
Pero, para la construcción de vías que generan la formación de taludes el fenómeno que
tiene mayor importancia se explica con el concepto que vienen a continuación.
1.1 Erosión
Para el concepto de erosión existen varias denominaciones dependiendo del área de
estudio donde se enfoque la revisión.
Según Suarez (1980), “La erosión se da por el desprendimiento y arrastre de las
partículas de suelo, ocasionados ya sea por el agua y/o el viento”. Si se busca en el área
de la agronomía se encuentran descripciones como las de Hincapié y Tobón (2010)
quienes lo definen como “el proceso de desprendimiento, transporte y depósito de
agregados o partículas del suelo por efecto de agentes erosivos como lluvias, pendientes
inclinadas, inadecuado uso del suelo, escasa cobertura vegetal o pobre desarrollo de
horizontes y bajo contenido de materia orgánica”.
Desde áreas como la geología o formación del paisaje, se encuentran definiciones que
mencionan a la erosión como componente del proceso de formación, a través del cual se
alteran y moldean las formas terrestres en donde interviene el agua (ríos, mar, lluvia,
6 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
nieve), el viento, la temperatura y la gravedad (León, 2001). Se considera que es
indispensable y obligatorio para mantener el equilibrio natural de los ecosistemas.
Estos procesos geomorfológicos se relacionan para todos los conceptos de erosión con
factores internos como litología, estructura, tectónica, volcanismo, topografía y factores
externos como la temperatura, precipitación, acción de los organismos e intervención
antrópica (León, 2001).
Pero este proceso de transporte, formación y modelación del perfil naturalmente dura
varios millones de años, pero gracias al uso intensivo del suelo, la expansión de las
ciudades y los avances en tecnología y maquinaria la intervención del hombre ha
generado mayor velocidad en los procesos erosivos, se menciona ahora el concepto de
“erosión acelerada” que según León (2001), se genera cuando se cambia la vegetación
protectora e introducen otros usos al suelo, favorecido con la acción del agua y del
viento, pendiente, al usar sistemas de cultivos y herramientas inadecuadas, al talar los
bosques y/o quemar la vegetación, al construir obras civiles, etc.
Agravándose el problema, ya que en las zonas de trópico es más evidente ver áreas de
tierra sometidas a procesos degradativos, como la erosión acelerada, desertificación,
compactación, endurecimiento, acidificación, disminución del contenido de materia
orgánica, disminución de la biodiversidad y agotamiento de la fertilidad natural del suelo,
debido a que estos procesos tienen un mayor impacto en ambientes tropicales que en
ambientes templados (Rivera, 1999a).
1.2 Ecuación universal de pérdida de suelo
Se han creado numerosas ecuaciones de pérdida de suelo desde Ayres (1960), citado de
Suarez (2001), quien menciona la ecuación como en donde E es el
índice de erosión, R factor de cantidad e intensidad de lluvia, G factor de pendiente y
topografía del terreno, S Factor propiedades físicas y químicas del suelo y V factor de las
características de cobertura vegetal.
En Estados Unidos, Wischmeier y Smith (1978), citados por Rivera (1999a) formularon
una ecuación denominada “Ecuación Universal de Pérdida de Suelo”, en la cual están
involucrados los factores activos, pasivos y atemperantes, causantes de erosión. Aunque
Capítulo 2 7
esta ecuación tiene una mirada más holística, se limita a las zonas del mundo donde
tienen determinada esta información.
Dicha ecuación se presenta brevemente a continuación:
A = R.K.L.S.C.P
Los factores que se incluyen en la ecuación corresponden a: Índice de erosividad de las
lluvias (R), susceptibilidad del suelo a la erosión a través de índices de erodabilidad (K),
longitud de la pendiente (L), grado de la pendiente (S), cultivo presente(C) y prácticas de
conservación (P).
Esta ecuación empírica es de tipo paramétrica, obtenida a partir de los resultados
obtenidos en la década de los años 50 que identificaron cada una de las variables
específicas. Zinng (1940) hizo la identificación de la variable S y L, Smith (1941) entregó
la identificación de las variables C y P y Browning (1947) entregó la identificación de la
variable K (Ibañez, Moreno y Gisbert, 2012).
El objetivo es asignar a cada factor un valor que refleje en qué medida éste es importante
para generar la degradación de un lugar por erosión, de forma tal, que asignándole a
cada uno un valor adecuado a las características del terreno, se calcula la erosión
expresada en t/ha, en unidades del Sistema Internacional (Ibáñez et al., 2012).
La Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, con el doctor Horacio Rivera, han
trabajado en la consecución y determinación de factores ajustados a la zona central
cafetera como: R, índice de erosividad de las lluvias, mediante el uso de los índices de
erosión pluvial de Fournier (1975) y de Hudson (1982) citado por Rivera (2010); K,
susceptibilidad de suelo a la erosión a través de índices de erodabilidad; L, Longitud de la
pendiente; S, grado de la pendiente; C, uso en el cultivo y P, prácticas de conservación
de suelos ajustadas a partir de parcelas de escorrentía diseñadas para hacer el
seguimiento al comportamiento de estos parámetros en suelos andinos de ladera
colombianos (Melanudans), bajo sistemas de producción de café y otros cultivos (Suárez
de Castro, 1980; Gómez, 1987; Rivera, 1990; Rivera y Gómez, 1991 citados por Rivera
2010).
8 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
Aunque esta herramienta ha sido muy aportante para mejorar la predicción ante los
episodios de erosión, no es suficientemente concluyente, debido a que es directamente
proporcional a la veracidad de la información suministrada para crear la ecuación y estos
resultados solo funcionan localmente.
Como resumen de la investigación, Rivera (2010) según un trabajo realizado por Rivera
(1990a) evaluó la zona cafetera central (Caldas, Quindío y Risaralda), el factor de
erodabilidad en forma indirecta utilizando la ecuación propuesta por Wischmeier y Smith
(1978), que permite determinar el factor erodabilidad de los suelos con contenidos
máximos de materia orgánica del 12%. Esto en primera medida limita su utilización a
suelos ricos en materia orgánica y por otro lado hace que este tipo de investigaciones se
vuelvan locales para su adecuada utilización.
Es necesario entonces comprender la naturaleza de los datos que se suministran en la
ecuación modelo de predicción de erosión por agua (WEPP) para poder acceder a su
aplicación y el nivel de importancia en la predicción final.
1.3 Metodología para la determinación del factor erodabilidad entre surcos (ki) del modelo de predicción de erosión por agua (WEPP)
Como su nombre lo explica, para conocer el factor de erodabilidad Ki, primero hay que
pensar en todo el modelo necesario para hacer la predicción de los movimientos del agua
en un suelo determinado. El parámetro Ki fue extraído de la ecuación de erodabilidad del
WEPP (Elliot et al., 1989; Lal, 1994; Bajracharya et al., 1992; Bruce y Lal, 1975, citado
por Rivera, 1999a).
Se resume en la siguiente ecuación.
Di=Ki I2Sf
Dónde:
Di = Pérdida de suelo entre surcos (kg m-2 s-1). Se suman todas las pérdidas de suelo
(pérdidas por escorrentía + perdida por salpique + suelo acumulado), a excepción de las
pérdidas por percolación. El total, se divide por el tiempo del aguacero así:
Ki = Erodabilidad entre surcos (kg s m-4)
Capítulo 2 9
I2 = Intensidad de la lluvia (m s-1) = 98,4 mm = 98,4 L m-2
I2 = (98,4 x 1000 cm3)/10000 cm2 =9,84 cm h-1
I2 = 0,0984 m/3600s
I2 = 2,73x10-5 ms-1
I= (2,73x10-5 ms-1)2
I=2,73x10-10m2 s-2.
Se utiliza la pendiente de 35º, por ser la más representativa de la mayoría de los suelos
de la zona cafetera.
Factor pendiente Sf=1,05-(0,85(EXP(-4 sen(35º))))=0,96429
En los resultados obtenidos de la investigación realizada por el doctor Horacio Rivera
(1999a) se puede evidenciar:
Los suelos derivados de cenizas volcánicas Melanudands (Andisoles con régimen údico
o sea mayor evapotranspiración que precipitación, con epipedón melánico y saturación
de bases por debajo del 50%, tienen na mayor capacidad de almacenar agua por que
presentan pérdidas por escorrentía y percolación muy significativa, pero sin embargo, en
esta evaluación se menciona que para que se dé un suceso de erosión el flujo de agua
se debe volver constante, entonces se satura el suelo y hay una mayor pérdida por
escorrentía que por percolación (Rivera, 1999a).
Además, otra manera de lograr evitar la erosión es cuando existe una alta presencia de
materia orgánica del 12 al 18% (densidad aparente baja), esto permite que haya mayor
capacidad de absorción de agua el en suelos y si tienen altos contenidos de arena por su
espacio poroso más amplio que el limo o la arcilla, aumenta la percolación. Estas
condiciones son favorables para los suelos porque contrarrestan los procesos de erosión,
debido a la escorrentía como consecuencia de lluvias concentradas en periodos cortos,
pendientes inclinadas y largos recorridos (Rivera, 1999a).
Los suelos con propiedades físicas inversas a las ya mencionadas, como altos
contenidos de arcilla, poca presencia de materia orgánica, en resumen baja infiltración,
son muy susceptibles a tener pérdidas de suelo por erosión (Rivera, 1999b).
10 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
Según la investigación, el diámetro de poro mínimo para que no haya un alto flujo de
escorrentía es menor a 0,5 mm. En conclusión los suelos derivados de cenizas
volcánicas tienen una pérdida de 53,66% por dispersión de agregados y en total por
todos los agentes erosivos tienen una pérdida de 74,49%, esto dice que su principal
factor de perdida es la dispersión de los agregados.
Young y Wiersman (1973), citado por Rivera (1999a) mencionaron que “al disminuir el
impacto de la lluvia en un 89% sin bajar su intensidad, las pérdidas por erosión
disminuyen en 90%, esto predice que el impacto de la lluvia es la fuerza más importante
en la pérdida de agregación”. Así mismo, Watson y Laflen (1986), citado por Rivera
(1999a) afirman que “la socavación en cárcavas superficiales o surcos formados después
de un aguacero se da principalmente por el impacto de lluvia”.
Por otro lado Cotler, Cram, Martínez y Bunge (2014), mencionan en su investigación que
la mayor cantidad de suelo y de carbono orgánico removido se encuentra en los suelos
tipo Lu- visol, Phaeozem y Andisol (suelos relativamente más antiguos), mientras que los
suelos con menor desarrollo clasificados como Leptosol y Regosol presentan los valores
más bajos de remoción de suelo y materia orgánica.
Otros protagonistas importantes para disminuir o evitar la erosión en los suelos es la
actividad microbiológica, Según Vásquez, Amodeo y Bianchinotti (2016) “la
intensificación del uso del suelo y las prácticas agrícolas alteran negativamente la
actividad microbiana en el suelo” cuando representa más del 50% de la biomasa de un
suelo junto con todos sus subproductos conservando la estructura y humedad del suelo
que previene la erosión por degradación.
Pero aunque se conoce a grandes rasgos las variables que generan erosión no se usa su
predicción permanentemente para obras civiles de toda índole tanto a nivel de
comunidades como a nivel de poblaciones, municipios, departamentos, subregiones e
incluso países. Para entender a qué se refiere la erosión antrópica ocasionada por las
actividades que produce el asentamiento del hombre hay que conceptualizarlas.
Capítulo 2 11
1.4 Actividades antrópicas que generan erosión
Es importante establecer que las amenazas naturales terremotos, deslizamientos,
avalanchas, inundaciones son consecuencia de los procesos geológicos que han estado
modelando el suelo. La actividad humana, puede contribuir en la atenuación de algunos,
pero nunca suspenderlos permanentemente. Además que aunque algunos manejan el
tema, la mayoría de nosotros los desconocemos y subestimamos, cuando se crean
construcciones civiles de diferentes índoles modificando substancialmente el territorio, sin
las correspondientes acciones de mitigación (López, 2011).
Según la corporación autónoma regional de las cuencas de los ríos Negro y Nare
(CORNARE) (1995), la erosión puede ser originada por la implementación de proyectos
de desarrollo vial entre estos, construcción de carreteras, ferrocarriles, aeropuertos,
grandes presas, etc. (Sin embargo, gracias a la inadecuada planeación y construcción se
ha generado un impacto ambiental muy costoso, por los sobrecostos en las
reconstrucciones de taludes y de la misma forma la pérdida de suelo por eliminación de
la capa vegetal y exposición de las capas enterradas que generan movimientos del
sustrato inerte y sin agregación.
CORNARE (1995) destaca dos tipos de proyectos de relevancia para la generación del
problema erosivo como son:
Urbanismo: El proceso de construcción que tiene actividades como la remoción
de las coberturas vegetales, la excavación, y la explanación, entre otras, dejan
grandes masas de suelo expuestas a la acción de la lluvia, provocando su
desprendimiento, arrastre y transporte.
Desarrollo vial: En la construcción de carreteras se generan taludes, dejando
grandes superficies expuestas de materiales sueltos del subsuelo, con pendientes
inclinadas y desprovistas de cobertura; así, los taludes son vulnerables a la
erosión hídrica y a súbitos movimientos en masa. Bajo nuestras condiciones, de
son escasos los estudios y reportes en cuanto al manejo de la pendiente, se
asume el uso de coberturas y manejo de drenajes.
12 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
La FAO, citada por Marín (1992) comenta sobre el tema, que los procesos erosivos
ocasionados por actividades antrópicas son generados por varias actividades que hacen
parte de la construcción de obras como: 1) reducción de la cobertura vegetal nativa, 2)
pérdida de la estructura y fertilidad natural del suelo, 3)aumento del ángulo de la
pendiente y disminución en la infiltración, por efecto de la compactación al realizar obras
de terraceo y explanación, 4) pérdida de los flujos superficiales por los cortes y 5)
disminución de la resistencia al cizallamiento por la exposición del material parental.
Entre las actividades antrópicas que han generado mayor número de episodios erosivos
más visibles públicamente se encuentran los taludes generados por obras civiles, como
carreteras municipales, departamentales o nacionales, debido al tamaño de estas obras y
a los desastres naturales generados, como avalanchas o deslizamientos; es por esto,
que como parte fundamental de la evolución de erosión se debe conocer cómo se
caracteriza un talud y como se ejecuta su manejo.
1.5 Descripción de un talud
Matteis, Angelone y Garibay. (2003) lo conceptualiza como “cualquier superficie
inclinada respecto de la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las
estructuras de suelo”, pero también menciona que no se puede tomar a la ligera porque
se trata de una estructura sometida a muchas fuerzas, lo que la hace compleja y se
deben hacer estudios de mecánica de suelos, movimientos de aguas, mecánica de
rocas y evaluar el papel de la vegetación. Como otra parte de su denominación, depende
el origen del proceso erosivo, si el talud se forma naturalmente, se conoce como ladera.
Si es de origen antrópico, según el corte se realiza una excavación y se forman taludes
artificiales son los lados inclinados de los terraplenes (Matteis, et al., 2003).
Por otro lado Rico y Del Castillo, citados por Escobar y Duque (2016) comentan que son
estructuras de tierra producidas por los cortes o excavaciones, que se realizan en
proyectos de ingeniería y a diferencia de las laderas, éstos necesitan diferentes
materiales que se utilizan según la génesis del suelo o el origen del material, la
circunstancia de formación, el clima y lo más importante la influencia del hombre.
Cuando ya se habla de taludes artificiales se debe diferenciar cuando provienen de
terraplenes o perfilaciones que se hacen de una cima o cortes, porque cuando se habla
Capítulo 2 13
de terraplenes, el nivel de manejo de la contención y planeación de las obras de
ingeniería debe ser mayor ya que no se ocasiona solo una zona erosionada sino todos
los materiales que se movilizan después de la explanación.
Pero aunque se den diferentes orígenes del proceso erosivo, es imprescindible manejar
un procedimiento a seguir para hacer un eficiente trabajo de contención de taludes,
Escobar et al. (2016) sugieren los siguientes pasos:
Reconocimiento y clasificación de los diversos tipos de movimientos en
masa observados en el talud.
Características morfológicas, ambiente geológico, velocidad y causas de la falla.
Clasificación y descripción de los materiales que participan en los movimientos en
masa y cuantificación de sus propiedades relevantes.
Método del cálculo de la estabilidad del talud en términos del tipo de falla,
real o prevista.
Correlación entre las observaciones de campo y los resultados del cálculo de
estabilidad.
De toda la información necesaria para hacer un adecuado manejo de un talud se
pretende mostrar entonces, las herramientas básicas para evaluar los parámetros
necesarios que se deben tener en cuenta antes de hacer trabajos de contención por
medio de bioingeniería, porque los demás conceptos geotécnicos son metodologías más
complejas que no son el objetivo de la discusión.
A continuación se mencionan los componentes principales para describir un talud.
Altura (H): distancia vertical desde la parte inferior “pie del talud”, hasta la parte
superior “cabeza”.
Pie (P): sitio de cambio de pendiente de forma horizontal en la base del talud.
Cabeza o escarpe (C): sitio de cambio horizontal de pendiente en la parte superior
del talud.
Pendiente (ἀ): grado o porcentaje de inclinación del talud, en donde m es la
distancia horizontal que corresponde a la distancia vertical.
14 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
Estos términos corresponden a la nomenclatura de taludes expuesta por Suárez en 1989
citado por León (2001) y se ilustran en la Figura 1:1 que se observa a continuación:
Figura 1-1. Nomenclatura de un talud convencional. Talud ubicado en la vía Carolina del príncipe-
Guadalupe.
Fuente: Foto de Angela Castillo tomada en agosto de 2014
1.6 Premisas generales para el manejo de la erosión
Cuando se realiza un diagnóstico de manera temprana para el control de la erosión,
como se muestra en la Figura 1-2, se pueden emplear prácticas que integran labores de
intervención del terreno, teniendo en cuenta los procesos erosivos y los parámetros de
mitigación. Así, puede ser desarrollada mediante intervención del material o sustrato, de
los procesos de revegetalización y manejo del agua.
Figura 1-2. Talud en proceso de erosión antes de los trabajos de adecuación, ubicado en la vía
Caucasia-Zaragoza. Fuente: Foto de Ramiro Ramírez tomada en junio de 2014
P
C
m H
ἀ
Capítulo 2 15
Los procesos de remediación según León (2001) pueden estar integrados por los
siguientes pasos:
1. Perfilación del talud: Cambio o suavizado de pendiente para evitar la erosión por
fuerza de la gravedad como se muestra en las Figuras 1-3 y 1-4. El control puede incluir
la reconformación de la superficie o “peinado de los taludes”, que también pueden ser
terrazas en varios o pocos estratos, de acuerdo a la situación del talud. Suárez (1992)
expone que “en taludes de más de 5 m de altura se recomienda construir bermas
intermedias de 1 a 2 m de ancho cada 5 m como distancia entre ellas, dichas bermas
deben tener pendiente lateral de 5% para facilitar el drenaje”.
Figura 1-3. Trabajos de disminución de pendiente con retroescabadora (izquierdo) y evaluación
de la perfilación (derecha), talud ubicado en la vía Caucasia-Zaragoza. Fuente: Foto de Ramiro Ramírez. Agosto de 2014.
Figura 1-4. Trabajos de perfilado o disminución de la pendiente con retroescabadora (izquierda) y elaboración de una terraza intermedia para disminuir peso del material no consolidado (derecha) ubicado en la vía Santafé de Antioquia-Liborina. Fuente: Foto de Ramiro Ramírez. Julio de 2014.
16 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
2. Tratamiento de aguas superficiales con subdrenajes interceptores “cunetas” o canales
longitudinales que se encuentran atravesando los taludes horizontalmente, este sistema
de recolectores controla aguas de escorrentía y aguas lluvias desde C ò parte superior
del talud se puede hacer a través de canales de coronación en donde las aguas
interceptadas sean conducidas a sitios en donde su entrega no produzca socavación.
Las cunetas o canales deben ser diseñados para lluvias con períodos de retorno de 10
años; en caso de no contar con canales naturales o sitios apropiados para la disposición
de las aguas se deben construir canales con disipadores de energía, pocetas o
aliviaderos (Suárez, 2001 citado por León 2001).
Los subdrenajes interceptores, están compuestos por zanjas cubiertas de material
filtrante, subzanjas de captación y transporte de agua. Se pueden mencionar diferentes
tipos de materiales y tipos de canales, Suárez (2001 citado por León 2001) especifica
que se pueden encontrar arreglos como: “material grueso permeable y sin tubo (filtro
francés); con geotextil como filtro, material grueso y tubo colector; con geotextil, material
grueso y sin tubo; y tubo con capa gruesa de geotextil alrededor”.
Un componente indispensable del sistema es el mantenimiento de los filtros que tienden
a taponarse, razón por la cual debe ser muy bien escogido el material, tipo y calidad de
geotextil a utilizar; asimismo, debe prestarse especial atención a las plantas ya que
invaden los canales y taponan los orificios de drenaje. Fournier (1975) citado por León
2001, asegura que, una cuneta que no se proteja o conserve puede convertirse en una
cárcava peligrosa que destruirá el camino y devastará los terrenos adyacentes. Cuesta
menos proteger y conservar en buen estado las cunetas, que tenerlas luego que
reconstruir, rellenar y sembrar de césped. Un ejemplo de una canal en buen estado se
muestra en la Figura 1-5.
Figura 1-5. Construcción de canales de coronación para la salida de aguas superficiales. Fuente:
Foto de Ramiro Ramírez. Septiembre de 2014.
Capítulo 2 17
3. Incorporación y tratamiento de coberturas o cubrimiento transitorio mientras se
establece nuevamente la vegetación nativa propia de cada zona.
Cuando se hacen trabajos de corte, terraceo, formación de terraplenes, etc., se expone el
material parental del suelo que tiene un proceso menos evolucionado de desarrollo,
mineralización, agregación, descomposición y humificación de la materia orgánica, entre
otros procesos. Es por esto que no se puede asumir que es suelo, sino un sustrato
prácticamente inerte y sin agregación, entonces, el aporte de nutrientes que se espera
para establecer una cobertura es mínimo por no decir que ninguno, es por esto que se
deben hacer los aportes necesarios para garantizar la emergencia de las semillas de
cobertura a sembrar no solo en cuanto a el aporte nutricional, sino mejorar las
condiciones físicas, químicas y microbiológicas del sustrato (León (2001).
Suarez citado por León (2001), menciona que la fertilización del sitio, previa al
establecimiento del material vegetal, o en el momento de la siembra, la incorporación de
retenedores hídricos de origen orgánico en el caso de zonas secas o en época seca,
para evitar las pérdidas de semilla por deshidratación y muerte del embrión.
En los procesos de revegetalización la ausencia de horizontes orgánicos limita el
establecimiento de plantas, por tanto, las especies vegetales a incluir deben ser lo
suficientemente rústicas para prosperar bajo estas condiciones adversas, además, es
recomendable que ellas propicien el mejoramiento de las características del suelo, para
lo cual resulta de interés la selección de especies gramíneas (Ramírez, Leiva, Ramírez,
Zuluaga, Blandón y Hernández, 2016).
1.7 Bioingeniería y manejo de taludes
Rivera y Sinisterra (2005), aseguran que por lo general los problemas de erosión y
movimientos masales son controlados tradicionalmente mediante obras mecánicas de
ingeniería convencional, demasiado costosas, propuestas de solución que pueden
alcanzar valores mayores que el costo de la tierra, lo que ha dado como resultado el
abandono de las mismas antes que realizar cualquier práctica que contrarreste el
proceso degradativo.
18 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
Cuando se remueve la vegetación se acelera la ocurrencia de deslizamientos, debido a
que se aumentan las presiones intersticiales que disminuyen la resistencia a la ruptura
del suelo en un 60% Swanston citado por Florez (2014). La tala completa de la
vegetación arbórea para el establecimiento de pastos y cultivos genera una inestabilidad
de las formaciones superficiales expresada por una gran cantidad de movimientos en
masa (Rivera, 2001). La vegetación, puede ayudar a prevenir deslizamientos superficiales de
dos maneras: (1) modificando el régimen de humedad del suelo a través de la
evapotranspiración; (2) proporcionando refuerzo dentro de la capa del suelo mediante las
raíces y (3) el efecto de salpicadura de la gota denominado splash (Stokes., Atger.,
Bengough., Fourcaud y Sidle, 2009)
Las raíces de las plantas juegan un papel primordial en la estabilización de los suelos y
en la disminución de la erosión, teniendo en cuenta su longitud, profundidad y relación
raíces suelo, aumentando la resistencia a la erosión, Barrera, Rivera y Cadena (2002) la
presentan como se evidencia en las Tablas 1-1 y 1-2.
Tabla 1-1. Influencia del sistema de raíces de cuatro especies vegetativas sobre la resistencia
del suelo a los movimientos masales. Fuente: (Barrera et al., 2002).
Influencia del sistema radical de cuatro especies vegetales sobre la resistencia del suelo a los movimientos masales
Trichanthera
gigantea Cordia
alliodora Inga
codonantha Coffea arabica
Long promedio de raíces laterales (m)
5 11,7 5,5 1,2
Prof. Promedio sistema radical (m)
1,6 2,8 2,2 0,6
Relación suelo raíces (%) 0,11 0,01 0,1 0,036
Tabla 1-2. Acción del sistema de raíces de cuatro especies de plantas sobre la resistencia del
suelo a los movimientos masales. Fuente: (Barrera et al. 2002).
Profundidad (cm)
(kPa) Promedio
Especie 20-30 80-90 120-130 0-120
Cordia alliodora 55,6 64,9 76 65,54
Inga codonantha 40,2 60,3 76,3 58,98
Trichanthera gigantea 52,6 70,5 57,5 60,23
Coffea arabica 36,6 44,2 55,5 44,03
Testigo 34,16 43,3 53,6 43,72
Capítulo 2 19
Los efectos de la erosión es posible mitigarlos en muchos casos, mediante herramientas
de bioingeniería.
La bioingeniería fue definida como “el diseño de ecosistemas sostenibles que integran la
sociedad humana con su medio natural para el beneficio de ambos” concepto que ha ido
evolucionando con los años (Mitsch, 1998., Mitsch y Jorgensen, 2003). Los objetivos que
persigue la bioingeniería según Mitsch y Jorgensen (2003) es restaurar los ecosistemas
que han sido alteradas sustancialmente por las actividades humanas como lo es la
contaminación ambiental o alteración de la tierra; y desarrollar nuevos ecosistemas
sostenibles que tienen tantos valores humanos y ecológicos.
Una definición de bioingeniería referida directamente a la restauración de taludes y
laderas es propuesta por Rivera y Sinisterra citado por Florez (2014), donde afirman que
la bioingeniería se refiere a la prevención y control de erosión, protección y estabilización
de taludes y problemas de movimientos masales con base en los parámetros de la
ecuación universal de erosión y de la resistencia al cortante tangencial, que tienen en
cuenta los procesos físicos, químicos y biológicos de los fenómenos de degradación.
Lo anterior permite la construcción de estructuras con partes vivas, usando diferentes
estructuras de las plantas, tales como: raíces y tallos principalmente. La bioingeniería es
considerada como algo único en el sentido que las mismas partes de las plantas (raíces y
tallos) sirven como elementos mecánicos a la estructura principal en los sistemas de
protección de laderas y se transforman a través del tiempo en obras vivas que cada día
son más fuertes. Estas estructuras, se convierten en refuerzo, drenajes hidráulicos y
barreras para contener erosión y movimientos masales Rivera y Sinisterra citado por
Florez (2014).
La vegetación que se establece, trae múltiples ventajas, ya que la existencia de una
cobertura vegetal bien desarrollada reduce significativamente las tasas de escorrentía y
erosión en los taludes (Fullen y Booth, 2005). El dosel de la planta protege la superficie
del suelo de las gotas de agua que impactan, reduciendo la energía cinética, la
capacidad de desprendimiento, y el proceso de formación de escorrentía (Morgan,
Morgan y Finney, 2005). La vegetación aumenta la estabilidad de agregados y
promueven la infiltración, lo que reduce las tasas de flujo superficial (Fullen y Booth,
2005). El desarrollo de sistemas de raíces de la planta es esencial para aumentar la
20 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
estabilidad de taludes (De Baets,Poesen Reubens, Wemans, Beardemaeker y Muys,
2008; Burylo, Hudek y Rey, 2011). Los efectos de refuerzo de la raíces de la vegetación
dependen de las características morfológicas del sistema radical, la resistencia a la
tracción de las raíces individuales y la distribución espacial de las raíces en el suelo
(Abdi, Majnounian, Genet y Rahimi, 2010).
Las raíces aumentan la resistencia tangencial al corte en los taludes (Tosi, 1972; Abdi et
al., 2010; Burylo et al., 2011), la cual es definida como la resistencia interna por unidad
de área que la masa de suelo puede ofrecer a la falla y al deslizamiento a lo largo de
cualquier plano (Li, Dick y Tuovinen, 2006).
Stokes et al. (2009), Fan y Su (2008), también hacen amplios estudios acerca del efecto que
tienen las raíces en la resistencia al corte de los taludes, explicando las relaciones suelo raíz,
Stokes et al. (2009) sostienen que para entender estas interacciones reconocidas
ampliamente en la fijación del suelo, se requiere identificar rasgos como la distribución,
longitud, orientación y diámetro de la raíz, además de las dimensiones espaciales y
temporales de las raíces dentro del sistema donde se encuentren. Se afirma además, que
las raíces gruesas actúan como clavos en los taludes y la posición espacial de estas raíces
determina la disposición de las raíces delgadas asociados; las raíces delgadas actúan en
tensión durante un deslizamiento y sí atraviesan la zona de corte potencial, ofrecen una
contribución importante en la protección contra deslizamientos (Stokes et al., 2009). Las
raíces finas según los autores Reubens, Poesen, Danjon, Geudens, y Muys, (2007) tienen
en general, un diámetro de <3 mm, además éstas tienen una fuerte influencia en el
desprendimiento del suelo (Pierret, Latchackak, Chathanvongsa, Sengtaheuanghoung y
Valentin, 2007).
Reubens et al. (2007) enfatizan en que el tipo de especies vegetales que se establecen
en un talud pueden tener diferentes funciones en la prevención de erosión dependiendo
de las raíces que desarrollen. Para tratar problemas de erosión a profundidad se deben
establecer plantas con raíces profundas y fuertes que tenga algunas raíces verticales
rígidas que penetran profundamente en el suelo y de anclaje en estratos firmes, así como
un gran número de raíces finas que se ramifiquen lateralmente de las raíces principales.
Para controlar procesos erosivos causados por el agua que operan en la capa superior
del suelo, se deben establecer especies que colonicen los horizontes superiores del
Capítulo 2 21
suelo con un sistema radicular altamente ramificado y de rápido crecimiento que tenga
capacidad de mantener las partículas del suelo unidas (Reubens et al., 2007).
Estudios de campo en laderas forestales según O`Loughlin (1984) citado por Morgan y
Rickson (2005), indican que son las raíces más finas (1-20 mm de diámetro), las que
contribuyen más al refuerzo del suelo y que las raíces más grandes juegan un papel no
significante. Las gramíneas, leguminosas y arbustos pueden tener un efecto de refuerzo
a profundidades de 0,75 a 1,5 m. Los árboles, tienen efectos a profundidades mayores y
pueden mejorar la resistencia del suelo a profundidades de tres metros o más
dependiendo de la morfología de las raíces.
Además, es importante entender que uno de los mayores desafíos en la construcción de
carreteras en las zonas de montañas es estabilizar los taludes que se forman (Wei y
Dirmeyer, 2012) y los anteriores mecanismos mencionados para su control, se
constituyen en una herramienta vital para dicho fin.
Es por esto que, un trabajo de revegetalización de taludes no debe ser tomado a la
ligera, sino que evaluado y planificado muy bien antes de ser ejecutado y eso en la
realidad es donde mas fallas se perciben y por esto los sobrecostos. Pero si se organizan
toda las labores ha realizar de forma adecuada, se pueden obtener buenos resultados,
tal como se muestra en las en las Figuras 1-6 donde se llevo a cabo cada uno de los
procesos necesarios para la evolución de un talud de manera adecuada para su
revegetalizado:
a. Talud antes de las labores de perfilación y revegetalización.
b. Talud una vez terminada las labores de perfilación.
c. Efecto de la revegetalización por diferentes métodos en el talud.
d. Sucesión de plantas de hoja ancha en el talud un año después de intervenido.
Existen muchas metodologías para hacer un adecuado manejo de taludes, es por esto
que el paso siguiente es conocer cuáles son las más utilizadas y porque, cuáles son sus
componentes y las ventajas y desventajas que cada una posee.
22 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
Figura 1-6. Proceso de evolución en la revegetalización de un talud,. Talud vía Caucasia-
Zaragoza
Fuente: Foto de Ramiro Ramírez. Febrero 2017
1.8 Técnicas para la estabilización de taludes
Para realizar las técnicas de estabilización en taludes es necesario contar con sustratos
que contengan los nutrientes suficientes y las condiciones fisicoquímicas necesarias para
que se dé el crecimiento de las plantas, es deseable la aplicación de enmiendas edáficas
para la corrección de problemas químicos o deficiencias nutricionales.
En primera medida se debe hacer la corrección de acidez o disminución de la
concentración de aluminio como Al+3 ya que este tiene un alto nivel de fijación y el Fe+3
que dependiendo el pH también puede fijar nutrientes se destacan para su manejo las
enmiendas, que según su actividad química y granulométrica pueden disminuir o incluso
neutralizar el efecto del aluminio intercambiable en el suelo, dependiendo de su dosis.
Capítulo 2 23
Según Suarez (2001) “el uso de enmiendas mejora la disponibilidad de nutrientes para
las plantas e incrementan la eficacia de los fertilizantes posteriormente aplicados”.
Seguido del uso de enmiendas, se aconseja el uso de grupos de fertilizantes que
contengan los 17 nutrientes esenciales o materias orgánicas preferiblemente
compostadas, que serán las que hagan el aporte de nutrientes y de microrganismos. En
cuanto a las especies, deben tener tanto gramíneas como leguminosas, pero que
crezcan normalmente a nivel local para que haya mayor porcentaje de viabilidad,
prendimiento y crecimiento. Suarez (2001) comenta que el primer establecimiento de las
especies de rápido crecimiento como gramíneas y leguminosas forman las condiciones
para la generación de un sustrato más semejante al suelo que cumpla con servicios
ecosistémicos y disminuya la fuerza de la gota de lluvia con el objetivo de permitir el
posterior establecimiento de especies de porte medio-bajo “arbustos”.
Estas especies arbustivas presentan un gran servicio a la estabilización de los taludes ya
que realizan un trabajo de amarre de la masa de suelo de forma perpendicular a la
pendiente para que se vuelva un cuerpo unitario. Debe identificarse que especies
arbustivas son las que tienen un mejor anclaje y cobertura de raíces en el suelo para que
mantengan su efecto benéfico y no se vuelvan una carga para el talud que aumente la
posibilidad de un evento de movimiento de masa (Suarez, 2001).
Antes de pensar en un sistema de contención se debe tener en cuenta que la perfilación
y los trabajos de elaboración de zanjas para tener la salida de agua de escorrentía con
canales de coronación ya debe haber sido planificado y ejecutado, además si se cuenta
con una pendiente muy inclinada y una superficie cortante de bastante recorrido se
deben hacer taludes en escalera (ver Figura 1-7). En este sistema se disponen cunetas
en la parte superior, media e inferior con alteraciones a un talud norma como el uso de
niveles de terraza en los que las paredes constan de estacas como elemento vertical y
cañabrava o guadua como elemento horizontal y los terraplenes se cubren de suelo
orgánico, sobre el cual se disponen estolones o semillas de pastos (Suárez, 1980).
24 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
Figura 1-7. Talud en escalera para disminuir la velocidad de recorrido del agua superficial,
ubicado en la vía Carolina de Príncipe-Guadalupe
Fuente: Foto de Ángela Castillo. Agosto de 2014
Aunque existen diferentes técnicas usadas para la estabilización de taludes, que van
desde peinado del talud y siembra de especies gramíneas hay ocasiones en que los
costos de la elaboración de una obra de contención puede llevar mucho tiempo y dinero y
no llegar a ser suficientemente o inadecuada para el tipo de erosión, es por esto que a
continuación se enumeran los tipos de contención más usados y más económicos.
1.8.1 Enramados, fajinas o estacas
Se trata de líneas de estacas con diferente tamaño las más comunes son de diámetro
aproximado de 6-15 cm y longitud de 0,7-1,5 m a una distancias de 0,3-0,5 m entre ellas
y entretejidas con ramas; Estos enramados tienen una altura entre 0,3 y 0,6 m, y se
deben profundizar mínimo 0,25 m en el suelo, el objetivo es que todas las estacas
enraícen por esto deben ser tratadas con precaución y colocar algún tipo de enraizante
(Suárez, 1992 citado por León 2001). Li, Zhang y Yuan (2006) citados por León 2001,
describen un trabajo de bioingeniería recuperando taludes de las riveras de ríos con base
en especies vegetales herbáceas que ayudarán a mejorar la sucesión natural, además
de la siembra de estacas vivas y construcción de fajinas vivas, estratificación de capas
en forma de cepillo (capa-cepillo).
Capítulo 2 25
1.8.2 Entretejido de taludes
La diferencia con el anterior tipo de cubrimiento es el arreglo espacial y la baja exposición
de las estacas, Según Gray y Leiser (1995) citado por León 2001, se trata de la
disposición o manojos de especies leñosas de fácil enraizamiento en zanjas o corte de
poca profundidad, con distancia entre filas de 1 a 6 m, estos se fijan al sustrato usando
estacas en dirección hacia la pendiente justo luego de la zanja, así como por otras que
atraviesan los manojos de ramas, por último se cubren con tierra, de tal forma que
únicamente quede expuesto cerca de 10% del material.
1.8.3 Cubrimiento con fibras
Suarez (1980) comenta el uso de mallas de fibras naturales o artificiales para el
recubrimiento de superficies expuestas de los taludes. En donde participan diferentes
materiales de origen natural como la fibra de coco o cabuya, igualmente materiales
sintéticos que contienen polivinilos o derivados plàsticos. Según Morgan (1986) “Estas
mallas no son suficiente para el manejo de la erosión, por lo cual deben combinarse con
algún tipo de mantillo o cobertura ya que es ampliamente identificada su ineficiencia”.
Más recientemente se vienen aumentando el uso de fibras especialmente en los
programas de control de la erosión en los programas de revegetalización de los
departamentos como Antioquia, pero según lo reportado por Ramírez et al., (2016) “el
empleo de revestimientos de taludes con fibras naturales y sin diferencias significativas”.
Son textiles fabricados a partir de fibras orgánicas de alta resistencia y en ese orden los
más usados son:
1. Yute, Son tejidos abiertos de fibra gruesa de Yute (3 a 6 m de diámetro con aberturas
de 10 mm x 19 mm) con un 65% de área abierta. La absorción del agua es superior al
450% y un peso nominal de 500 g/m2. Por su capacidad de absorber agua se usa
para proteger y propiciar la germinación de la semilla.
2. Fique, Tiene alta resistencia a la tensión y una muy buena retención de agua, con un
área abierta del 10 al 30% y peso de 200 a 400 g/m2.
3. Fibra de coco, tiene alta resistencia a la tensión siendo de 18 a 26 kN/m, con una alta
durabilidad entre 5 a 10 años, son utilizadas como capa protectora. En el manejo se
26 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
acostumbra a aplicar un lodo fertilizado que puede estar compuesto por materia
orgánica, arcillas, estolones picados o semillas, fertilizante químico e
hidroretenedores, cuando se coloca la mezcla con espesor de 1 cm se procede a
colocar el tejido orgánico que es fijado mediante ganchos de alambra galvanizado
calibre BWG9 o 10.
Según Suarez (2001) los mayores beneficios de los geomantos se dan por el aumento de
la capacidad de absorción de agua (hasta de tres veces); aporte de materia orgánica
cuando estas fibras son verdes, protección de la siembra del golpe de lluvia ò los
animales que comen la semilla y tratamientos que se realicen por debajo del geomanto,
Se reporta su utilización para estos últimos propósitos en la protección del “empañetado
de taludes” que es una mezcla de materia orgánica con agua de 5 a 8 cm y una fibra en
la parte superior protegida o fijada con grapas o estacas aprovechando el sistema de
enmallado del producto como se muestra en la Figura 1-8.
Figura 1-8. Trabajos de cubrimiento con fibra de coco para taludes ubicados en la vía Santafé de Antioquia-Liborina.
Fuente: Foto de Ramiro Ramírez. Julio de 2014.
Ingold y Thomson (1986) citados por León 2001, muestra que las ventajas que se
obtienen del empleo de técnicas de recubrimiento de taludes se dan en el control de
pérdidas de suelo, quienes compararon diferentes materiales y encontraron que hay una
Capítulo 2 27
reducción de pérdidas de suelo bajo intensidades de precipitación de 75 mm h-1 y
oscilaba entre 22 y 72% dependiendo del material y las variables propias del talud como
sustrato y pendiente.
Metodología de instalación
Preparación del sitio:
- Conformación del área del talud.
- Remoción de rocas y todo el material que obstruya el contacto directo con el suelo.
- Preparación de suelos y escarificación para exponer el suelo poroso.
- Incorporación de coadyuvantes y/o fertilizantes.
- Coloque la semilla en la mezcla o antes de aplicar la solución nutritiva.
Instalación del manto
- Inicie en la parte alta del talud anclando el manto en una excavación de 20 cm de
profundidad y 20 cm de ancho. Rellene nuevamente las zanjas compactando
firmemente.
- Desenrolle el manto en dirección talud abajo en la dirección del flujo de agua
- Las uniones laterales entre rollos paralelos adyacentes deben traslaparse mínimo 150
milímetros y deben anclarse con ganchos cada 90cm.
- Se colocan los mantos sueltos en tal forma que mantengan contacto directo con el
suelo. No estire el manto.
- Se deben colocar suficientes ganchos para mantener el contacto, mínimo 3 ganchos
por metro cuadrado. En taludes de menor pendiente se requieren 1 a 2 ganchos por
m2.
Criterios a tener en cuenta
Serna (2007) comenta que antes de escoger el tipo de fibra se debe tener en cuenta los
siguientes criterios:
Permeabilidad: Debe ser mayor a la del suelo. Para textiles tejidos debe tener una
permeabilidad 10 veces superior a las del suelo, para geotextiles no tejidos 50 veces.
28 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
O90≥ D15
Retención: Es necesario que los huecos grandes del geomanto, no sean lo
suficientemente grandes para permitir el paso de las partículas.
Para geomanto tejidos O90≤2.5D90
Para geomanto no tejidos O90≤5.0D90
Colocación: 1. La orientación de la malla debe estar de acuerdo a los planos de diseño;
2. Las geomallas deben ser aseguradas en el puesto con ganchos, estacas o bolsas de
suelo; 3. Las geomallas deben traslaparse mínimo 1.5 m en la dirección de la tensión y
mínimo 150 mm en dirección transversal.
No se debe operar maquinaria directamente sobre geomalla. En todos los casos se
requiere un espesor mínimo de 150 mm de suelo sobre la malla para el paso de los
equipos.
1.8.4 Hidrosiembra
Entre los métodos implementados para la revegetalización de taludes se encuentra la
hidrosiembra que Álvarez (2014) describen como un método para establecer
masivamente especies herbáceas y consiste en la aplicación (pulverización) de una
mezcla de agua, semillas, fertilizantes, abono y un agente adhesivo para la fijación al
talud, ofreciendo una alternativa rápida y económica, especialmente para proyectos a
gran escala en pendientes pronunciadas. Fue este el método de siembra que se utilizó
en un trabajo de investigación realizado por el entonces estudiante Jorge Alberto Medina
en un convenio entre la Universidad Nacional de Colombia y la Universidad Pública de
Medeina (1990). Donde implementaron tratamientos con geotextiles (geomalla de
poliéster, materiales biológicos como yute y manto de fibra de coco y sintéticas) para
medir su eficacia en la prevención de erosión en taludes. Los geotextiles los define Jhon
(1987), como "textiles permeables utilizados junto con el suelo, cimientos, rocas, tierra u
otro material relacionado con la ingeniería geotécnica". Los Geotextiles han contribuido a
la industria del control de la erosión durante más de 50 años utilizados para cubrir los
suelos que han quedado sin cobertura vegetal (Datye y Gore, 1994).
Capítulo 2 29
Experimentos utilizando hidrosiembra para restablecer vegetación fueron implementados
por Boche García, Fayos, Alborch y Tormo (2007), con especies locales y comerciales,
como método para reducir la tasa de erosión y es ampliamente usado.
Galán y Garcia (1995) menciona que se trata de “la aplicación a gran presión sobre el
terreno de una suspensión homogénea de agua, semillas, fertilizantes, estabilizadores
químicos y mulch”, esta mezcla se aplica mediante una hidrosembradora. El objetivo es
obtener por medio de estos insumos la aglomeración física de las partículas del sustrato
para evitar la dispersión de las partículas y reducir la erosión, además de que se
mantenga la semilla en el sustrato para que no se vaya por escorrentía o gravedad y
favorecer la retención de agua.
En cuanto a las dosificaciones, Galán et al., (1995) reporta aplicaciones de “120-250 kg
ha-1 de semillas de gramíneas y leguminosas, según análisis de suelo se hace la
aplicación de fertilizante químico y otros acondicionadores empleados para la
recuperación de suelos”. En la Figura 1-9 se representa como se hace la aplicación del
método de hidrosiembra.
Figura 1-9. Trabajos de hidrosiembra realizados en el talud ubicado en la vía Santafé de
Antioquia-Liborina.
Fuente: Foto de Ramiro Ramírez. Julio de 2014
30 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
1.8.5 Cajuelas
Suarez (2001) citado por León 2011, menciona que esta técnica se basa en la
incorporación de material vegetal de porte herbáceo, a lo largo y ancho del talud, en un
arreglo al cuadro o tresbolillo preferiblemente, se hacen pequeñas excavaciones en
forma de cajón y en el interior después de realizar las labores de encalado y fertilización
se coloca semilla de pasto (Yaraguá peludo: Melinis minutiflora), con un pequeño
recubrimiento de tierra.
1.8.6 Céspedones
El establecimiento de pastos a partir de “céspedones” cortes en cuadro de porciones de
pasto establecido, generalmente se utilizan de 0,3 m de ancho por 2 a 3 m de longitud,
siendo fijadas mediante estacas o ganchos de alambre pero el costo de estos cortes más
la mano de obra es sumamente alto (Suarez, 2001). Otra técnica usada es el “coctel de
semillas” consiste en el uso de costales de fique rellenos de tierra abonada y una mezcla
de semillas, tapando las terraza, pero no son efectivos por que los costales se rajan y se
sale el material no consolidado, además las semillas de pasto no tienen como germinar
ya que no tienen las condiciones de luz necesarias.
Algunos autores como Galán et al., (1995) recomiendan la propagación asexual de
plantas a partir de estacas, estolones y rizomas para las especies de gramíneas o
leguminosas que tiene un crecimiento mayor en estos métodos que por semilla, además
su cubrimiento es mayor que las plantas que crecen por semilla ya que tienen un nivel de
exploración mayor pero el problema es la mano de obra para la siembra ya que por
semilla el cañón de la hidrosembradora aplica la semilla pero por estaca, estolón o
rizoma debe ser manual.
31
2. Conclusiones y recomendaciones
2.1 Conclusiones
Colombia como país tropical, tiene como principal agente erosivo la acción de la
constante precipitación en periodos bimodales o unimodales, según la zona del país,
medidos por algunas condiciones ambientales que la producen como la
evapotranspiración potencial que por acción de altas temperaturas atmosféricas generan
que el suelo húmedo evapore agua hacia la atmosfera y esta se condense en nubes
cargadas de agua generando constantes precipitaciones u otras condiciones ambientales
como los flujos de vientos continentales que traen aires cálidos o fríos y cambian las
condiciones atmosféricas locales.
Pero este fenómeno no es nuevo, sin embargo actualmente a lo largo de todo el país se
presentan cambios drásticos en los eventos de lluvia mensuales como: cambios en los
periodos secos o húmedos, alto volumen de agua por episodio y frecuencia de lluvias.
Atribuido al efecto de los fenómenos de cambio climático “fenómeno del niño y fenómeno
de la niña”; este último ha generado que los episodios de precipitación sean constantes
en los suelos, con un volumen muy alto de agua por evento, superando muchas veces la
condición de humedad, a capacidad de campo que resiste un terreno. Sumado con la
pendiente y los procesos antrópicos, tenemos los factores detonantes para que se
presenten normalmente, un sin fin de procesos erosivos.
Las pérdidas económicas anuales, en volumen de suelos arables, indican que se
necesita realizar un uso adecuado de las tierras, por medio de estrategias de manejo y
conservación de suelos, como el uso de coberturas nobles, para evitar el golpe de lluvia
directo sobre el suelo y mejorar la capacidad de retención de agua por el efecto de la
32 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
cobertura. El uso de otros cultivos o especies, además de las coberturas que sean de
comportamiento perenne para que se establezca una estructura robusta radicular en los
suelos, que permita formar un entretejido que contenga los materiales que están en
proceso de sedimentación y explotaciones de animales más amigables con el medio
ambiente, para evitar la erosión por pisoteo o por degradación de suelos.
Es imprescindible entender, entonces, que cuando se realizan obras civiles, el terreno a
intervenir deja de ser suelo y se convierte en un sustrato, ya que al hacer cortes
transversales que vienen proyectados en la elaboración del talud, se expone el material
parental del suelo perdiendo la capa orgánica natural y los efectos benéficos de la
descomposición, humificación y agregación que genera la materia orgánica, la cual tiene
un efecto aglutinante que mejora la estructura y la consolidación del suelo, además de la
habilidad que ésta le confiere al suelo para absorber y conservar más agua en el perfil.
Entonces, si el material de origen es una roca masiva, el agua sale del sistema
eficientemente, pero en los puntos de entrada de agua empieza a generarse erosión. La
que se potencializa en extensas temporalidades y en periodos de varios años; sin
embargo, si el origen del material es una roca sedimentaria o un material en un proceso
adelantado de meteorización los episodios de erosión o desprendimiento no se hacen
esperar.
De igual manera, en este punto donde las estructuras ambientales son fundamentales en
el proceso de control de erosión, al presentar servicios ecosistémicos indispensables
para tal fin, siempre que sea la vegetación adecuada, deben ser dirigidos a procesos
graduales que partan desde la siembra de gramíneas y continúen con especies de hoja
ancha y bajo peso como leguminosas. Se ha demostrado que la manera más eficaz y
económica de prevenir y controlar la erosión y los movimientos masales, es a través del
uso de la vegetación. Las coberturas aseguran la estabilización de los taludes y
disminuyen la susceptibilidad a los procesos erosivos, siendo obras de bajo valor al
compararlos con obras civiles para países de trópico como Colombia, en donde son
frecuentes las precipitaciones con una alta intensidad, por lo tanto, se requiere siempre
cobertura vegetal en los taludes y cualquier superficie que tenga los factores detonantes
para la erosión.
Capítulo 2 33
Es inminente el manejo de las laderas bajo lineamientos claros de observación y
evaluación por medio de datos consistentes y verídicos de las zonas de impacto, para no
generar errores de planeación y que tampoco se pierdan en las bases de datos de las
entidades ambientales, sin ningún uso objetivo, y así puedan ser usados en planes de
manejo, teniendo en cuenta como alternativa principal la bioingeniería, que es una
herramienta de bajo costo y de real impacto, la cual se puede usar como respuesta a los
problemas que hay en las redes viales del país y en las obras civiles realizadas en los
predios rurales o urbanos.
Unas de las labores más importantes a la hora de proyectar una carretera, son el diseño
y el mantenimiento de taludes, que parte de actividades como: 1. La adecuada perfilación
para disminuir fuerza de gravedad que actúa sobre la pendiente y genera la erosión. 2.
Un diseño adecuado y efectivo, con la elaboración de canales recolectores, canal de
coronación y sistema de evacuación de aguas, para sacar eficientemente las aguas del
perfil y así disminuir la saturación y evitar la posibilidad de movimientos del sustrato,
siendo imprescindible su mantenimiento para que no se colmaten. 3. Realizar las labores
pertinentes para el proceso de levante del material vegetal sembrado, como riego y
fertilización durante el tiempo necesario para que se establezcan las gramíneas lo cual
no se hace generalmente y además 4. Un adecuado seguimiento en el tiempo, del
avance de la vegetación y evaluación de consolidación del talud.
La práctica más común y de mejor comportamiento, son los cubrimientos densos por
medio de especies de rápido crecimiento, principalmente gramíneas que hacen un
enmallado de raíces superficiales y evitan la salida del sustrato particulado de pequeño
tamaño, una segunda siembra por medio de especies de protección (las barreras vivas),
como leguminosas que empiezan un aporte de nutrientes y microorganismos benéficos
en el sustrato y también contrarrestar la energía de las aguas por efecto de la escorrentía
ladera abajo y por ultimo un sistema de acequias de ladera, totalmente revestidas por
una cobertura vegetal densa como pastos o maní forrajero (Arachis pintoi), que eviten el
socavamiento de los taludes y el arrastre del suelo en el fondo del canal.
El mecanismo más económico de revegetalización para realizar la adición de estas
especies vegetales al talud y acoplado a las condiciones de trópico húmedo, es el uso del
hidrosiembra, ya que aporta estabilidad al sustrato por los insumos aglutinantes
34 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
aplicados como materia orgánica, mulch, entre otros, que por su estabilidad generan la
hidratación y el crecimiento de las semillas en el sustrato nutritivo, pero debe tener un
seguimiento y mantenimiento, principalmente garantizando la suficiente humedad para
que se dé la germinación y crecimiento de las especies vegetales. Una práctica
adecuada para estos trabajos de hidrosiembra, es no usar solamente una especie de
cobertura, sino usar varios tipos que vayan estableciéndose por sucesión en el tiempo, lo
que garantiza que al menos una especie (la más apta para las condiciones locales) se
establezca en mayor área de cubrimiento y las otras especies sigan latentes o germinen
cuando las condiciones del sustrato permitan mejorar su adaptabilidad, entonces se
puede garantizar material vegetal activo por más tiempo.
Sin embargo, el principal problema que existe para la contención de taludes no son los
factores ambientales o de pedogénesis del suelo que lo detonan, sino los manejos
administrativos y de concesiones de proyectos para la contención de taludes para vías o
construcciones civiles, en donde los materiales expuestos quedan con trabajos de
perfilación en pendiente, con sustratos no consolidados, en donde se aplica un método
de revegetalización, pero sin las adecuaciones pertinentes para canales de coronación o
salidas de aguas. En cambio, sí se realizan los trabajos de adecuación y al cabo de unos
meses son abandonados o no se realizan las labores de mantenimiento, todo el sistema
de drenaje se colmata, por lo tanto, se satura el sustrato no consolidado y se presenta la
erosión.
Por otro lado, el manejo de coberturas transitorias se realiza generalmente con especies
no endémicas de las zonas donde se ubica el talud, sin tener en cuenta los análisis
químicos del sustrato, ni la aplicación de planes de fertilización para promover el
crecimiento de los forrajes que no están precisamente en suelo, sino muchas veces en
sustratos inertes, además de la falta de riego en periodos de sequía, lo que genera la
muerte de la semilla por radiación directa o falta de germinación, porque no hay
imbibición mientras se espera que se establezcan las especies nativas locales por
sucesión.
Para el manejo de taludes, lo más importante es trabajar en la prevención, siendo
necesario implementar planes de manejo preventivos para evitar la erosión y que no
obedezcan a los desastres, sino enfocados en la previsión de los posibles movimientos
erosivos que se presentan en las construcciones civiles de los municipios. Estas
Capítulo 2 35
actividades necesitan seguimiento constante y mantenimiento, para evitar que se
colmaten los canales y salidas de agua, además de la revisión y riego de las especies
temporales a establecer, junto con una adecuada perfilación, que si cumpla la labor de
disminuir el golpe de agua en el terreno no consolidado.
2.2 Recomendaciones
Es imperativo que se actúe con firmeza, apoyados en determinar las verdaderas causas
y tener un plan de acción eficaz para detener y reversar la tendencia negativa en el
deterioro de la infraestructura de Antioquia, aún más acentuado por los periodos
extendidos de lluvias prolongadas y con volúmenes de agua muy altos por precipitación,
poniendo las estructuras de revegetalización en juego.
Como parte del plan de desarrollo y para hacer frente a la problemática planteada, es
necesario fortalecer el sistema de planeación de la infraestructura y priorizar las acciones
encaminadas al mantenimiento de la red vial terrestre. Es por esto que se plantea
comenzar a cambiar los modelos de mantenimiento vial, reconociendo las oportunidades
y limitaciones que tiene cada municipio y alcanzando nuevas estrategias completamente
emprendedoras de los mismos habitantes, para apoyar los procesos de mantenimiento
en las obras de revegetalización de los municipios.
La gobernación actualmente, está generando investigaciones y estudios aplicados al
área de infraestructura, el cual busca apoyar investigaciones que tengan que ver con
temas de mantenimiento vial, sistemas alternativos de pavimentación y tratamiento de
taludes, que permitan solucionar problemas con técnicas sostenibles, eficientes y
económicas de revegetalización.
Para empezar, es preciso entender y aceptar que los geólogos, así como los ingenieros
geotecnistas y ambientales, deben intervenir desde las etapas iniciales de los proyectos
viales, con responsabilidades claras en la evaluación de los riesgos y en la misma
selección de rutas y alternativas de diseño.
Por parte de las alcaldías no es efectivo estar cambiando cada nuevo periodo, el equipo
encargado de hacer la revisión y velar por la correcta ejecución de estos trabajos en los
municipios. Estas actividades sin interventoría, son las que anualmente le cuestan tanto
36 Sistemas tecnológicos alternativos para la protección vegetal de taludes
a los municipios y departamentos. Además de programas como los creados en el
departamento de Caldas y más específicamente en el área metroplolitana de Manizales,
en donde madres cabeza de hogar, son contratadas para realizar la limpieza de todo el
sistema de drenajes de los taludes del municipio y así evitan que se colmaten y
previenen posibles derrumbes mucho más costosos para los municipios.
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