Cámara Mexicana de la Industria de la Construcción

I n s t i t u t o T e c n o l ó g i c o

d e l a C o n s t r u c c i ó n

"Restitución y estabilización de playa utilizando el sistema constructivo de

arrecifes artificiales por medio de contenedores textiles "Sandtainers"

TESIS P R O F E S I O N A L QUE PARA QBTENER EL TITULO DE: INGENIERO CONSTRUCTOR

P R E S E N T A GABRIEL JUAREZ POPOCA MEXICO, D.F. ABRIL DEL 2000

« cmic

Acto que dedico a:

Mis padres: Ing. Primitivo Juárez Carrada y Sra. Raquel Popoca de Juárez, por su ejemplo y

cariño incondicional

M i esposa: Queta, por ser mi compañera de siempre

Mis hijos: David y Bernardo, por ser mis motivos

Mis mejores amigos de la infancia y adolescencia: Yazmín, Dario, Eduardo, Lucia, Ornar y

Jesús, por compartir la mejor etapa de nuestras vidas.

Mis compañeros y amigos de generación, por todos los momentos que vivimos

Agradecimientos:

Por su apoyo y colaboración para la realización de este trabajo:

A l Instituto Tecnológico de la Construcción, A .C .

A l Ing. José Luis Jiménez Tiburcio

A l Ing. Francisco Javier Mejía Díaz

A Control de Erosión S.A. de C.V.

I N D I CE

I.- INTRODUCCIÓN

II.- MECÁNICA DE LAS ONDAS

II 1 - Teoría de las ondas

II 2 - Refracción, reflexión y difracción

III.- PROCESOS COSTEROS

III 1 - La playa y el sistema costero

1111 1 - El mar

III 1 2 - La zona costera

III 1 2 1 - Respuesta dinámica de la playa al mar

III 1 2 2 - Reacción de la playa a la tormenta

III 2 - Erosión, causas naturales y causas inducidas por el hombre

III 2 1 - Causas naturales

III 2 2 - Causas inducidas por el hombre

III 3 - Transporte litoral

IV.- SISTEMA CONSTRUCTIVO DE ARRECIFES ARTIFICIALES POR MEDIO DE CONTENEDORES TEXTILES "SANDTAINERS" APLICADO EN UN FRENTE DE HOTELES EN LA ZONA DE CANCUN, QUINTANA, ROO.

IV 1 - Antecedentes

IV 2 - Estudios para el proyecto

IV 2 1 - Levantamiento Aerofotogramétnco, Geodésico y/o Topográfico

IV 2 2 - Estudio Geofísico

IV 2 3 - Estudio Oceanógrafico

IV 3 - Ubicación y orientación de estructuras marítimas

V I 3 2 1 - Barrera de arrecifes para sedimentación de arena

V I 3 2 2 - Barrera de arrecifes para oleaje extremal

IV 4 - Cálculo del peso de los elementos constructivos

IV 4 1 - Peso de elementos Sandtainer

IV 4 2 - Peso de lastre de tapete antisocavación

IV 5 - Proceso constructivo

IV 5 1 - Materiales

IV 5 2 - Tamaños

IV 5 3 - Equipo y personal

IV 5 4 - Colocación y llenado del tapete antisocavación

IV 5 5 - Colocación y llenado de los contenedores textiles "Sandtainers"

IV 6 - Momtoreo de resultados

IV 6 1 - Monitoreo durante el proceso de construcción

IV 6 2 - Momtoreo después de la terminación de la obra

IV 7 - Aspecto económico

IV 8 - Beneficios ecológicos

IV 9 - Limitaciones de los contenedores textiles Sandtainer

V.- OTROS TIPOS DE CIMBRAS TEXTILES

V 1 - Elementos geotextilies rellenos con mortero Blocrete

V 2 - Revestimientos con geotextiles rellenos con mortero Mortarmat

VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

VIL- BIBLIOGRAFÍA

1

P R E F A C I O

El presente trabajo tiene como objeto presentar un sistema constructivo de arrecifes

artificiales a base de contenedores textiles rellenos de arena, el cual promueve la restitución y

estabilización de playas erosionadas. Este sistema se basa en las modificaciones de los patrones

de oleaje incidente, que son los causantes de la pérdida de arena en una playa, es decir, por

medio de una barrera o estructura paralela a la línea de playa se puede disminuir la energía de

una ola y orientar la dirección con la que incide en la playa, produciendo lo anterior la

sedimentación de la arena que viaja en suspenden en el asua del mar, básicamente en la zona

cercana a la rompiente.

Se presenta una breve descripción de los conceptos básicos oceanógraficos, como la

mecánica de las ondas y procesos costeros, abundando más en el diseño y el sistema

constructivo, como parámetros de diseño, materiales y tamaños de los contenedores textiles

Sandtainers, procedimiento de colocación y llenado, monitoreos y resultados, así como el

aspecto económico del sistema respecto a una solución convencional.

I . - I N T R O D U C C I Ó N

2

Tradicionalmente se han empleado en la construcción de obras marítimas elementos

naturales como roca, cuando en la cercanía de las obras existen bancos de material que permiten

obtener en forma económica, con calidad y en volumen suficiente los distintos tipos de rocas a

emplear, en otros casos se ha visto la necesidad de fabricar rocas artificiales mediante elementos

precolados de concreto, cuando los bancos locales no permiten obtener roca que por sus

dimensiones y peso requiere el proyecto.

Este tipo de soluciones tradicionales, requiere del empleo de una gran cantidad de

maquinaría pesada, tanto para el transporte como en la colocación de los elementos, además

del uso de explosivos con su consiguiente alteración del contorno natural del lugar, por lo cual

la obra se encarece en todos los sentidos.

Estas soluciones y técnicas tradicionales en la construcción de obras marítimas han

prevalecido en la filosofía de diseño de un gran número de ingenieros, sin embargo, en el

desarrollo de la ingeniería se encuentran nuevas soluciones que por sus características técnicas y

sistema de construcción son innovadoras, dichas soluciones van a la par con la problemática

económica de nuestro tiempo y a la creciente inquietud por la conservación del medio

ambiente.

3

La utilización de cimbras textiles o contenedores para el confinamiento hidráulico de

arena o para el colado de concreto para la fabricación de rocas en el sitio bajo el acjua, es una

de estas soluciones. Esta solución, confinamiento hidráulico de arena, se utilizó en las playas de

Cancun, Quintana Roo para crear un sistema de construcción de arrecifes artificiales, el cual

promueve la restitución y estabilización de playas erosionadas.

4

CAPITULO II.- M E C Á N I C A DE LAS ONDAS

La erosión playera y costera consiste en la socavación del litoral debido a la acción de

energía sobre el material costero. La energía cinética actúa sobre la playa en forma de viento, el

cual afecta directamente a los materiales de la costa. Sin embargo la forma principal de acción

de la energía del viento sobre la playa es mediante la generación de oleaje. Solo una pequeña

parte de la energía total del viento actuante sobre una gran superficie de agua es capaz de

alcanzar la costa. Ocasionalmente el oleaje es generado también por otras fuentes de energía,

tales como los sismos.

Otro factor físico que debe tomarse en cuenta para el proyecto de obras marítimas es el

cambio que sufre el nivel del agua, lo que determina la elevación en la cual la energía del oleaje

actúa sobre la playa.

El oleaje es producido por la acción del viento sobre la superficie libre del agua. Este

viento provoca que se formen en el mar (en este caso) unas pequeñas ondulaciones llamadas

"rides". Si aumenta la velocidad del viento, se acentúa la deformación en el mar, dando origen

a ondulaciones de aspecto desordenado, siendo imposible distinguir la dirección de

propagación, produciéndose una agitación en tres dimensiones. Ahora bien, si el viento sigue

soplando, se forma la ola y avanza en la dirección que sopla el viento, produciendo una

agitación en dos dimensiones.

La propagación de las olas, se debe a la energía cedida por el viento, que les permite

seguir desplazándose hasta llegar a la playa, donde al romper la ola libera la energía que traía

consigo.

Los registros del oleaje hechos en un punto fijo, muestran que la ola no se presenta en

forma regular y continua, sino que se presenta en trenes de ondas más o menos regulares, las

cuales contienen olas de alturas, longitud y períodos distintos, lo cual difiere de la teoría, la

cual supone una ola armónica simple.

Esta contradicción se ha logrado salvar gracias a la estadística, la cual hace posible

encontrar la ola significante que representa al oleaje estudiado.

H.1.-TEORÍA DE LAS ONDAS.

II. 1.1.-DEFINICIONES.

A continuación se definen algunos términos que comúnmente se emplean en hidráulica

Marítima (ver figura No. 1).

Celeridad.C Longitud, L

Á /—Cresta Area de la cresta

Figura No. 1 Ilustración de los términos que intervienen en una onda

Ondd (old). - Ondulación de la superficie libre de un líquido.

Cresta de Id onda. - Punto donde el perfil de la onda tiene la mayor altura.

Valle de Id ondd.- Punto donde el perfil de la onda tiene el nivel más bajo.

Altura de Id ondd (H).- Distancia vertical medida entre la cresta y el valle de la onda.

Alturd del perfil (n). - Desnivel entre cualquier punto de la superficie de la onda y el nivel de

reposo.

6

Amplitud de Id onda (d) - Se toma como la distancia entre la cresta y el nivel medio de la

onda

Longitud de Id ondd (L) - Distancia horizontal entre dos crestas o valles consecutivos

Período de Id ondd (T) - Tiempo que transcurre para que pasen dos crestas o valles

consecutivos por la misma sección

Frecuencia de Id ondd (f) - Es el recíproco de su período

Celeridad o velocidad de Id ondd (C) - Velocidad con que se traslada la onda a través de la

superficie del líquido ( C = L/T)

Esbeltez de Id ondd Se define como la relación entre la altura y longitud de la onda

Nivel medio de Id ondd - Es el nivel que establece que el área de la cresta arriba de él sea igual

al área del valle bajo ese mismo nivel

Nivel estático o de reposo - Nivel de la superficie del agua antes de que pase la onda, es

decir es el nivel de la superficie sin ondas

111 2 - ONDAS SUPERFICIALES

Las ondas superficiales son las producidas en la superficie del mar por la acción del

viento (oleaje) Existen diversos criterios para clasificar las ondas A continuación se presentan

los más importantes

II 1 2 1 - CLASIFICACIÓN DE LAS ONDAS

Conforme al período -

Las ondas se pueden clasificar según el valor de su período ya que pueden, aunque no

necesaria, tener comportamientos diferentes L a clasificación que se acepta es la de Kinsman

(Ver tabla 1)

1) Ondas capilares Son aquellas ondas en donde el período es inferior a 0 10 seg y su

longitud no excede 1 7 3 cm por lo que el límite superior de su celeridad es de 1 7 3 cm

Se presentan en forma de pequeñas ondulaciones sobre la superficie del mar, producidas

7

por vientos cuya velocidad este comprendida entre 0.25 y 1 m/s. Su desarrollo está

controlado por la tensión superficial y la gravedad.

2) Ondas de gravedad: Son ondas controladas por las fuerzas gravitacionales y su longitud de

onda es mayor de 1.73 cm.

2.1) Ondas de ultragravedad: Son generadas por viento cuya velocidad varía entre 1 y 5

m/s.

2.2) Ondas de gravedad propiamente dichas: Son generadas por vientos con velocidades

mayores de 6.5 a 7 m/s y las de mayor interés en Hidráulica Marítima. Su periodo oscila

entre 1 y 30 s. y son las ondas generalmente observadas en la superficie del mar.

2.3) Ondas de infragravedad: Son ondas de gravedad, con período entre 30 seg. y 5

min., que causan oscilaciones notorias en la superficie del mar y se producen en grandes

tormentas y huracanes.

3) Onda de período largo: Es aquella en la cual su longitud es mucho mayor que la

profundidad; es decir, se cumple que (d/L) < 1 . Cuando ello ocurre, la curvatura de la

superficie libre es muy pequeña y nunca se aprecia a simple vista, y por tanto las

aceleraciones verticales de las partículas se pueden despreciar.

Se pueden distinguir dos tipos comunes de ondas de período largo. El primero es generado

por deslizamientos de tierra submarinos, debidos a movimientos terrestres, y reciben el

nombre de tsunamis,- aunque en aguas profundas pueden tener una altura pequeña, al

acercarse a la costa y disminuir la celeridad primero en el frente de la onda, se llega a formar

una ola con una altura de varias decenas de metros (los tsunamis no se tratan en este

trabajo). El segundo tipo común de onda de período largo son las mareas con períodos

aproximados de 12 y 24 hrs. y que son generadas principalmente por la atracción del sol

y de la luna.

4) Ondas de transmarea: Las seneran, también, la atracción del sol y de la luna sobre la masa

de asua de los océanos y sus períodos son mayores de 24 hrs. Por su comportamiento son

también ondas de período larso.

Tabla 1 Clasificación de las ondas, conforme al período, que pueden generarse sobre la superficie del mar,

Según Kinsman.

Nombre de la onda

Capilar

De ultrasravedad

De sravedad

De ínfrasravedad

De peíodo largo

De trans marea

Período

0-0.1 seS

0.1-1 seS

1 - 30 seg

3 0 s - 5 m

5 m - 2 4 h

> 24 h

Fuerza que la genera

Viento

Viento

Viento

Viento

Viento, tormenta,

maremotos, atracción

del sol y de la luna.

Atracción del sol y de

la luna.

ruerza que la amortigua

Tensión superficial, gravedad

Tensión superficial, gravedad

Gravedad

Gravedad, coriolis

Gravedad, coriolis

Coriolis

Conforme a la altura de la onda.-

Según su altura, las ondas se pueden clasificar en ondas de amplitud pequeña y

amplitud finita:

1) Ondas de amplitud pequeña: Se caracterizan porque su altura es pequeña en comparación

a su longitud. Dichas ondas pertenecen a la teoría lineal, la que considera despreciable los

desplazamientos que sufre la superficie libre.

2) Ondas de amplitud finita: La teoría para las ondas de amplitud finita no desprecia los

desplazamientos que sufre la superficie libre y, por tanto, permite calcular algunas

propiedades, de las ondas con mayor precisión que la dada por la teoría de las ondas de

amplitud pequeña.

Conforme al desplazamiento de la cresta.-

Según el desplazamiento de la cresta, las ondas pueden clasificarse como progresivas y

estacionarias. Las primeras son aquellas en las cuales la cresta se desplaza horizontalmente y en

las otras la cresta tiene un desplazamiento vertical aparente y nulo horizontalmente, es decir, una

onda estacionaria se produce cuando se sobreponen dos ondas progresivas idénticas que se

desplazan en sentido contrario.

Conforme a la profundidad relativa.-

Esta clasificación es una de las más importantes. Según la relación que haya entre la

profundidad (d ) y la longitud de la onda (L ) , las ondas se pueden dividir en ondas en aguas

profundas, intermedias y someras (poco profundas).

Desde el punto de vista teórico e ingenieril para clasificar a las ondas con este criterio,

se aceptan los siguientes valores:

Tabla 2 Clasificación de las ondas desde el punto de vista teórico e ingenieril

Tipo de onda

En aguas profundas

En aguas intermedias

En aguas someras

V a l

Teórico

d/L > ó = 1

1 > d/L > 0.005

d/L < ó = 0.005

o r e s

Ingenieril

D/L> ó - 0.5

0.5 > d/L >0.05

d/L < ó = 0.005

Otras clasificaciones. -

Las ondas pueden ser de amplitud pequeña o de amplitud finita como se ha

mencionado. A l tomar en cuenta el nombre de la teoría con que son estudiadas sus

propiedades y características, las ondas de amplitud finita se denominan onda trocoidal, onda

cnoidal y onda solitaria.

Las ondas de gravedad en el mar se pueden dividir en olas en la zona de generación

(sea), que son las que se forman en el lugar donde sopla el viento y éste les transmite energía,

10

y olas en zona de decaimiento (swell) que son aquellas que han salido de la zona de

seneración y al trasladarse libremente no reciben enersía del viento.

Hay oleajes que pueden ser definidos con suficiente exactitud si se acepta que la forma

de su perfil sea una senoide. La teoría que describe las ondas senoidales en una primera

aproximación la desarrollo inicialmente Airy en 1 845, por lo que se le denomina teoría de

Airy, también se le conoce como teoría lineal del oleaje o teoría de las ondas de amplitud

pequeña tal como ya se menciono. Esta teoría tiene aplicación en asuas profundas e intermedias

e inclusive en aguas someras para calcular la longitud y celeridad de la onda.

11.1.3.- TEORÍAS MAS IMPORTANTES DEL OLEAJE

En la actualidad, no se dispone de una solución matemática única que permita obtener

todas las características del oleaje, como sin , la forma de la superficie libre, movimiento de las

partículas, distribución de presiones, etc., en función de su período y-altura, y de la

profundidad del agua. En cambio, solo se dispone de varias teorías o soluciones parciales que

son de gran utilidad y permiten obtener datos adecuados dentro de rangos acotados de

aplicación para obtener todas las características del oleaje (ver figura No. 2) . Es por ello que

al tratar con el oleaje se tenga que estudiar varios métodos de solución, entre los más

importantes se encuentran los siguientes:

1.- La teoría lineal o de Airy o de la onda de amplitud pequeña.

2.- La teoría de Stokes (incluye varios grados de aproximación).

3.- La teoría Cnoidal de Korteweg y Devries.

4.- La teoría Trocoidal de Gerstner (de la onda de amplitud finita).

5.- La teoría de la onda solitaria de Scott y Russell.

11

En problemas de Ingeniería, la teoría lineal es la más utilizada y en ocasiones se debe

recurrir a la sesunda aproximación de Stokes, a la teoría cnoidal o a la de la onda solitaria.

Las expresiones matemáticas, de las teorías mencionadas anteriormente, que permiten

obtener las características del oleaje no se presentan en este trabajo, ya que la finalidad es

presentar un marco teórico para entender la solución al problema erosivio del frente de playa de

una zona de Cancun mas no presentar estas expresiones para diseñar obras marítimas.

Aguas «ornaras — H * * I

-Aguas intermedial'

Agvas someros »!« Aguas intermedias

Rango teo'rieo

-Aguas profundas

Rango ¡ ingenieril

•—Aguas profundas

ojo» (MX» am

Figura N o . 2 Regiones de aplicación para las diferentes teorías del oleaje, según Le Méhauté

12

11.2.- REFRACCIÓN, REFLEXION y DIFRACCIÓN DEL OLEAJE

A l avanzar el oleaje hacia aguas someras, la presencia del fondo y obstáculos (por

ejemplo, islas y estructuras marítimas) producen modificaciones al oleaje principalmente en la

altura, celeridad y longitud de onda, Esto se debe a los siguientes fenómenos:

11.2.1.- REFRACCIÓN DEL OLEAJE.-

El oleaje al propagarse sobre la superficie del mar, va sufriendo deformaciones, por

efecto del fondo lo que origina el efecto de refracción, es decir, conforme el oleaje se traslada a

aguas someras, el cambio de profundidad causa una disminución en la celeridad y como

consecuencia su longitud disminuye y su altura aumenta y el frente de ese oleaje se reorienta

conforme a los contornos del fondo, también llamados líneas batimétricas.

El estudio del fenómeno de refracción del oleaje es de gran importancia para el

proyecto de una obra marítima, ya que permite determinar las características del oleaje y de sus

acciones, pues en general la información de oleaje, medida o inferida a través de los métodos

de predicción, corresponde a la zona de aguas profundas por lo que será necesario trasladarla

hasta el sitio mismo de estudio.

Por medio del conocimiento de este fenómeno de refracción podremos conocer la altura

de la altura, ángulo de incidencia de la ola en la playa, sitios con concentración de energía, etc.

El cálculo de la refracción del oleaje se puede realizar, en la actualidad, mediante

métodos numéricos y gráficos.

13

En el primer caso, existen modelos matemáticos que resuelven el problema y que

permiten establecer de manera más o menos precisa, las características del oleaje en el sitio que

se desee. Estos modelos pueden en muchos casos correr en computadoras personales.

Los métodos gráficos son procedimientos aproximados que nos permiten llegar a

resultados adecuados para la resolución de nuestros estudios. Dentro de los métodos gráficos,

los más utilizados son: el método de los planos de oleaje que es más bien didáctico y el

procedimiento de las ortogonales, que es mas práctico.

Figura No. 3 Refracción del oleaje

II.2.2.- REFLEXION DEL OLEAJE

Si un oleaje, que no ha roto, incide sobre una estructura o acantilado, tiende a

reflejarse. Cuando el frente de ola incide es paralelo al paramento del obstáculo y, además,

este es vertical, plano y con rugosidad prácticamente despreciable, se produce una reflexión

perfecta, la cual se manifiesta por la presencia de ondas estacionarias llamadas ' clapotis .

14

El dapotis se forma por la sobre posición de dos ondas progresivas de igual altura y

período que avanzan en sentido contrario, esta onda estacionaria tiene la característica de que

duplica la altura de la ola incidente.

Cuanto más vertical y liso sea el obstáculo, mayor será la reflexión, y por el contrario,

será menor en el caso de que exista una pendiente gradual, rugosa y permeable.

El fenómeno de reflexión del oleaje es muy importante en el diseño de las áreas de agua

en un puerto, ya que por la boca se introducen las olas difractadas que pueden ser reflejadas

por muros y mulles, provocándose el fenómeno de "resonancia", que podría poner en peligro

las embarcaciones.

DttKXkfn d i hcktando Dirección de reflexión

Figura No. 4 Reflexión del oleaje

II.2.3.- DIFRACCIÓN DEL OLEAJE.

15

La difracción del oleaje es fundamentalmente una transferencia de la energía de una zona

a otras¿ se presenta cuando el oleaje es interrumpido por un obstáculo que impide su paso a la

zona posterior del mismo. El obstáculo puede ser natural (islas) o artificial (rompeolas); las

ondas se curvan a su alrededor y penetran dentro de la zona protegida diciéndose que se

presenta una "expansión natural" (ver fig. 5 )

El fenómeno de la difracción puede analizarse analíticamente utilizando la teoría del

potencial, pero se requieren cálculos elaborados. Por ello la difracción se estudia, ya sea con

computadoras, o con diagramas de difracción obtenidos experimentalmente, para profundidad

constante.

• • i • ' : m i ni»—

o) Diagrama dt tffracelái alrededor b) Diagrama de difracción m la Mitrada dt un obstáculo mire den rompeolo*

\ ^ — —

c) Diagrama de difracción MI ft) •xtrtmo dt tin nrnpaolof

Figura N o . 5 Diagramas de difracción del oleaje

16

C A P I T U L O III.- PROCESOS COSTEROS

Técnicamente, la costa es la franja de la tierra que se encuentra rodeada de cualquier

cuerpo de agua que esté expuesto de manera alternada o cubierto por mareas y olas. Una

costa de material no consolidado, se le llama generalmente "la playa'. Las playas se encuentran

continuamente cambiando, en el mejor de los casos, se encuentran en equilibrio dinámico con

sedimentos moviéndose hacia el mar y regresando hacia la orilla (a lo largo de la orilla en una

dirección, y posiblemente en dirección contraria).

Cuando la tierra se une con el océano en una playa arenosa, la costa posee defensas

naturales contra el ataque de olas, corrientes y tormentas. La primera de estas defensas es la

pendiente del tope de la playa que causa que las olas rompan lejos de la orilla, disipando así,

su energía. El proceso de rompimiento, usualmente crea una barra lejos y enfrente del margen

que ayuda a viajar a las olas que siguen. Las olas que rompen inicialmente, vuelven a romper de

nuevo y volverán a romper varias veces antes de llegar a la orilla. A l final del curso de la ola, se

forma una loma irregular de arena y al final de la misma, descansa la playa plana que es

alcanzada sólo por las grandes olas en mareas altas y tormentas

111.1.- L A P L A Y A Y EL SISTEMA COSTERO

La playa y la zona costera es la región donde las fuerzas del mar actúan contra la tierra.

Debido a que la línea costera es la intersección del aire, tierra y agua, las interacciones físicas

que ocurren en esta región son únicas, muy complejas y difíciles de ser comprendidas

completamente. Como consecuencia, una gran parte de la presentación de este sistema es

simplemente descriptivo.

I I I . 1 . 1 . - E L M A R

17

Los movimientos del mar que contribuyen al sistema costero, incluye olas, mareas,

corrientes, tormentas y Tsunamis. Las olas producidas por el viento, olas de viento, son las que

más energía aportan desde el mar hacia la playa y hacia los sistemas aledaños. Como el viento

sopla sobre el agua, las olas que generan varían de tamaño. Las olas de viento son usualmente

descritas por su altura, espaciamiento y período.

Las mareas son creadas por la fuerza gravitacional de la luna y en menor parte por el sol.

Estas fuerzas de atracción y el hecho de que el sol, la luna y la tierra están siempre en

movimiento relativo unos con otros, provocan el movimiento en el agua del océano. Estos

movimientos de marea de las masas de agua son una forma de las olas de gran período de

movimiento que ód como resultado un crecimiento y caída de la superficie del agua en un

punto.

111.1.2.-LA Z O N A COSTERA

La línea costera, la intersección de la tierra y el mar, es donde la tierra responde a estos

ataques por una variedad de "reacciones", las cuales disipan efectivamente la energía del mar.

En muchas playas, los sedimentos están comprendidos entre el rango de arenas finas

hasta piedras. El tamaño y carácter de los sedimentos y la pendiente de la playa están

relacionados con las fuerzas a las que la playa está expuesta y al tipo de material que se

encuentre en la costa. Este material es derivado de la erosión de la formación de materiales por

la acción de las olas y corrientes, así como por la transportación de materiales volcánicos a

través de los ríos.

18

Las características de la playa se describen usualmente en términos de medidas promedio

de: la arena que la forma, de la composición de la arena, de la elevación y ancho de la

pendiente o escalonamiento de la zona enfrente a la playa. Generalmente, según el largo de las

partículas de arena, así será la pendiente de la playa. En playas con pendiente suave en la zona

anterior a la playa y en la zona interior, usualmente predominarán arenas finas.

Fondo

Fisura No. 6 Descripción gráfica de los términos utilizados en la zona costera

.1 .2.1. - RESPUESTA DINÁMICA DE LA PLAYA AL MAR

La playa constantemente ajusta su contorno para proveer una mejor y eficiente

disipación de la energía de la ola. Este ajuste es la respuesta natural al mar. Algunas veces se

logra un equilibrio entre playa y mar.

Existen dos tipos de respuesta dinámica de la playa al movimiento de las olas,- respuesta

a las condiciones normales y respuesta d las condiciones de tormenta.

19

Las condiciones normales prevalecen la mayor parte del tiempo y la energía de la ola es

fácilmente disipada por las defensas naturales. Sin embrago, cuando imperan las condiciones de

tormenta y generan olas conteniendo grandes cantidades de energía, la costa debe responder

con extraordinarias medidas, tales como el sacrificio de grandes secciones de playa. Con el

tiempo las playas se recuperan, pero usualmente con pérdidas permanentes.

La respuesta normal de la playa así como la ola se mueve a la orilla, así encuentra la

primera defensa de la playa en la forma del fondo de la zona próxima a la orilla. Cuando la ola

alcanza una profundidad del agua igual a 1.3 veces la altura de la ola, está colapsa o rompe.

Las reventazones están clasificadas en cuatro tipos: brincadoras, vertedoras, prolongadas y

colapsantes. La forma de las reventazones es controlada por lo escarpado de la ola y la

pendiente del fondo cercano a la costa. La reventazón resulta en una disipación de la energía

de la ola por la generación de turbulencia en el agua y por la transportación de sedimento

levantado del fondo y suspendido por el agua turbulenta. Finalmente el agua viaja hacia delante

en forma de espuma, después de haber vuelto a romper varias veces, perdiendo toda su energía

en la pendiente de la playa. Si hay incremento en la energía de la ola, la playa se ajusta para

facilitar la disipación de la energía adicional. Esto frecuentemente ocurre cuando el mar

transporta material de la playa hacia un área donde las velocidades del agua profunda son

suficientemente bajas como para facilitar la sedimentación. Eventualmente, suficiente material es

depositado para formar una barra alejada de la orilla, la cual causa que las olas rompan lejos

ampliando la zona sobre la cual la energía remanente será disipada. Las mareas componen la

respuesta dinámica de la playa, su elevación cambia constantemente en el área en que el agua

intersecta con la orilla, por lo que provoca corrientes de marea. Así pues, la playa está siempre

ajustándose a cambios de la energía de la ola y al nivel del agua.

20

III. 1.2.2.- REACCIÓN DE LA PLAYA A LA TORMENTA

Los cambios sutiles que sufre la playa sujeta a condiciones normales son imperceptibles

para el ojo inexperto, pero las defensas son obvias cuando ocurre una tormenta. Estas no son

frecuentes, pero sus efectos son devastadores para la línea costera.

Durante las tormentas, los fuertes vientos generan olas muy altas, adicionalmente, estas

olas usualmente crean un oleaje que incrementa el nivel del agua y expone al ataque de las olas

a las partes altas de la playa que ordinariamente no son vulnerables a las olas. El oleaje de

tormenta permite que olas grandes pasen sobre la barrera de la playa sin romper. Cuando las

olas finalmente rompen, su zona de embate rotante no es suficiente para disipar el incremento

de energía que han sufrido. La energía remanente causa erosión en la playa y alas partes de esta

que usualmente no están expuestas a este fenómeno. Los materiales erosionados son acarreados

por el agua en grandes cantidades hacia las afueras de la playa y son depositados en el fondo

para formar una barrera. Esta barrera crece eventualmente lo suficiente como para que las olas

rompan lejos de la playa, forzándolas a disipar su energía en la zona de reventazón. Este

proceso se ilustra en la figura N o . 7

En esencia, la respuesta dinámica de la playa bajo el ataque de tormenta es pérdida de

parte de la playa y duna, proveyendo material para una barrera. Esta barrera protege la línea

costera de erosiones futuras. Además de causar erosión de la línea costera, la tormenta puede

dañar las estructuras que sin la protección adecuada, se ubican cerca del agua y están expuestas

a la acción directa de la ola o sujetas a socavación.

21

- COCSI» DC OLMA

ACCIÓN NOBMAL OCL OLEAJE

INICIO DE ATAOUE DEL OLEAJE DE TORMENTA

PERFIL C

ACCIÓN DEL OLEAJE DE TORMENTA

PERFIL D

ACCIÓN DEL OLEAJE NORMAL DESPUÉS DE UNA TORMENTA

Figura No 7 Proceso erosivo de una ola de tormenta sobre la playa

111.2.- EROSION, CAUSAS NATURALES Y CAUSAS INDUCIDAS POR EL

HOMBRE.

Antes de adoptar cualquier método de protección, es importante identificar y conocer

las causas que a corto y a largo plazo causan erosión. De no ser así, el diseño y ejecución de

medidas de protección costera, pueden acelerar el proceso que se proponía subsanar.

111.2.1.- CAUSAS NATURALES

22

Son varias las causas naturales que afectan a la costa:

A.- Aumento en el nivel del mar: Este aumento resulta en una lenta y paulatina recesión de la

línea costera, parcialmente debida al flujo directo y al resultado de ajustamiento del perfil del

nivel más alto del agua.

B.- Variedad en el abastecimiento de sedimentos a la zona del litoral: Cambios en el clima del

territorio que causen sequías pueden resultar en una reducción en el flujo de ríos que abastecen

de sedimentos a la zona costera.

O - Olas de tormenta: Olas altas ocasionadas por tormentas, provocan que la arena sea

transportada y depositada temporalmente en una barrera o banco de arena. Luego, una parcial

recuperación de la playa se logra a través del transporte natural de este material hacia la misma

después de largos períodos por las olas normales. Pero, en muchos casos, algo de material se

pierde permanentemente en las profundidades de las afueras de la playa.

D.- Transporte de sedimentos a lo largo de la costa: La arena es transportada a lo largo por las

olas que rompen en ángulo en relación a la playa. Si la capacidad de acarreo de sedimentos de

la corriente longitudinal generada por estas olas excede la cantidad de sedimentos naturalmente

abastecido a la playa, degenera, entonces, en erosión.

E.- Disgregación del sedimento de la playa: La disgregación del sedimento de la playa por la

acción de la ola, resulta de la distribución selectiva de las partículas (arenas, conchas y piedrín)

a lo largo del perfil de la playa de acuerdo con el tamaño o de las propiedades hidráulicas.

Este mecanismo es bastante importante en el diseño de proyectos de desarrollo de la playa

debido a la pérdida selectiva de materiales finos hacia la región distante de la costa y la

retención del material grueso en la zona de reventazón, lo que requiere el emplazamiento de

23

relleno adicional en razón de balance de esta pérdida. Mejores resultados se logran cuando el

material de relleno es semejante en granulometría al material nativo de la playa.

111.2.2.- CAUSAS INDUCIDAS POR EL HOMBRE

Las obras realizadas por el hombre influyen en el sistema costero.

A.- Interrupción en la transportación de material: Este factor es probablemente la mayor causa

de erosión causada por el hombre. Mejoramiento de las entradas y controles de los canales por

dragado y estructuras portuarias restringe o delimita el material del litoral. A menudo el material

se pierde permanente desde el sistema de la parte baja de la playa tanto por deposición de

material dragado fuera de la zona activa del litoral como por la construcción de barras, bajos y

por las playas más amplias y bajas. Esto puede ser mitigado por los sistemas transportadores de

arena. La construcción de obras protectoras sobre la fuente de material del litoral, tales como

riscos o peñascos erosionados, pueden resultar en interrupción del abastecimiento. El

realineamiento de la línea costera por el uso de dichas estructuras tales como espigones, también

interrumpen el transporte de material litoral.

B.- Reducción del abastecimiento de sedimentos a la zona de litoral: En algunas áreas el

transporte de sedimentos a la costa por ríos forma la mayor fuente de material en la zona litoral.

Represas construidas en esto ríos no solo forman trampas de sedimentos sino reducen el flujo de

corriente por lo que se reduce el material requerido por las playas por retención.

O - Concentración de la energía de las olas en la playa: La construcción de estructuras costeras

(tales como muros verticales) tanto en la zona activa de la playa como en la zona pasiva puede

incrementar la cantidad de energía que la ola que había sido disipada por razones de

reventazón, provocando un incremento en la erosión.

III.3.- TRANSPORTE LITORAL

24

El transporte litoral se define como el movimiento de sedimentos en la zona costera

debido a olas y corrientes. Se divide en dos clases generales: transporte paralelo a la playa y

transporte perpendicular a la playa.

El transporte perpendicular está determinado primeramente por el oleaje, el tamaño de

los sedimentos y pendiente de la playa. Generalmente las olas altas acarrean material lejos de la

orilla y las olas bajas de largo período acarrean material hacia la playa.

El transporte paralelo resulta del levantamiento del sedimento por la ola al romper y el

movimiento de este sedimento por la componente de energía de la ola en una dirección paralela

y una corriente generada por las mismas.

La dirección del transporte a lo largo de la orilla está directamente relacionada a la

dirección paralela y una corriente generada por las olas al romper. La dirección del transporte a

lo largo de la orilla, está directamente relacionada a la dirección con que la ola se acerca a la

playa y el ángulo de la cresta de la ola respecto a la orilla. Debido a la variabilidad del

acercamiento de la ola a la playa, la corriente paralela varía de dirección de temporada en

temporada, día a día o de hora a hora.

Debido a los reveses en la dirección del transporte y por los diferentes tipos de olas

que transportan material en diferentes rangos, dos componentes del transporte paralelo son

importantes. El primero es el rango neto, que es la cantidad neta de material que pasa sobre un

punto en particular en la dirección predominante durante un año promedio. El segundo

componente es el rango bruto, que es el total de todo el material que pasa sobre un punto en

un año sin importar la dirección. La mayoría de las costas tienen un rango neto que se produce

en una sola dirección. Determinar la dirección y la cantidad media neta y la cantidad media

25

bruta anual del transporte paralelo es importante para el desarrollo de planes costeros de

protección

Como en nuestro caso particular no se cuenta con estaciones océano gráficas que

permitan tal información, estos datos se pueden obtener de las estadísticas publicadas por la

oficina Hidrográfica de los Estados Unidos de Norteamérica sobre el estado del mar en las

zonas cercanas a nuestras playas, sin embargo ante la falta de una información completa se ha

tenido que recurrir a la obtención indirecta de las características del oleaje mediante los perfiles

de equilibrio de playa con un análisis adecuado

En las costas mexicanas se han realizado algunos trabajos tendientes a evaluar el

transporte litoral mediante la construcción de espigones de retención que permiten la cubicación

de los materiales transportados en función de la evolución de la línea de playa Siguiendo el

criterio de los perfiles de equilibrio, complementados con datos estadísticos es posible evaluar el

transporte litoral

26

IV.- SISTEMA CONSTRUCTIVO DE ARRECIFES ARTIFICIALES POR MEDIO DE

CONTENEDORES TEXTILES "SANDTAINER" APLICADO EN U N FRENTE DE

HOTELES EN LA Z O N A DE C A N C U N , Q U I N T A N A , ROO.

IV. 1.-ANTECEDENTES

El 1 4 de septiembre de 1988, las costas de Quintana Roo sufrieron el embate del

Huracán Gilberto, cuyos vientos máximos en la zona de seneración alcanzaron velocidades de

hasta 160 nudos, ( 3 0 0 km ./hora). Esta sran cantidad de enersía ocasionó una severa erosión

en las playas de Cancun, además de daños considerables en la infraestructura hotelera de la

localidad.

El primer efecto notorio durante una tormenta es el incremento del nivel del mar, que

en el caso del huracán Gilberto pudo ser de hasta 2 .0 metros. Este efecto se pudo apreciar en

muchas circunstancias, como el caso de olas que entraron a los lobbies de hoteles o

embarcaciones que fueron depositadas en tierra.

En virtud de que el oleaje que incide en estas playas es casi perpendicular, origina que

la trayectoria de esta arena erosionada sea igualmente de manera perpendicular; por lo cual,

después del huracán, se sabía que existía una gran duna de arena a aproximadamente 200

metros de la playa. Aún con el paso de casi 7 años, las playas no pudieron recuperar su

condición anterior, básicamente debido a la modificación de la pendiente natural del fondo

marino, lo cual ocasiona que las olas de mayor magnitud incidan directamente sobre el meandro

o zona seca de playa. Es en estas condiciones, que el 10 de octubre de 1995 el Huracán

Roxanne toca tierra muy cerca de Cancun,- ocasionando que la poca arena que se conservaba

en las playas fuera removida por efecto de oleaje.

Desde hace muchos años, el hombre ha buscado la manera de duplicar los efectos que

sobre la costa tienen estructuras como arrecifes de coral, morros o afloramientos rocosos. Es fácil

27

apreciar que estas estructuras fomentan la sedimentación de arena en su zona protegida,

generando la formación de tómbolos. De esta manera es posible restituir litorales erosionados

por el efecto de oleaje de gran intensidad.

IV.2.- ESTUDIOS PARA EL PROYECTO

El propósito de este proyecto es determinar los parámetros de diseño necesarios para el

establecimiento de la alternativa más viable a fin de lograr el mejoramiento y estabilización de las

playas en el frente de hoteles de la zona de Cancun, Q . Roo. Para tal fin, se realizaron una

serie de trabajos de campo y gabinete que permiten obtener dichos parámetros tanto de manera

estadística como directa en el sitio en cuestión.

Según la magnitud e importancia de una obra a realizarse es necesario efectuar un

estudio de las características geodésicas, geofísicas, oceanógraficas y metereolólogicas del área

donde se localice el proyecto.

IV .2 .1 . - LEVANTAMIENTO AEROFOTOGRAMÉTRICO, GEODÉSICO Y /O

TOPOGRÁFICO.

Según la magnitud de la obra se deben efectuar levantamientos aerofotogramétricos,

geodésicos y/o topográficos detallados del área asignada para la ejecución del proyecto. En

nuestro caso, se hizo un levantamiento topobatimetrico, es decir, primero se construyo una

poligonal de apoyo (abierta) y se procedió al levantamiento batimétrico a fin de obtener la

configuración del fondo marino con el siguiente equipo montado en una lancha con motor fuera

de borda: Ecosonda mea. Scubapro y un Posicionador GPS con apoyo satelítal mea. Garmin.

28

De esta manera, se realizó el barrido del frente marino a base de trayectos de la lancha

desde la playa hacia mar profundo con recorridos de 200 metros, separados 20 metros entre

sí, todos los puntos del recorrido eran posicionados mediante el GPS a fin de poderse r

referenciar a la poligonal de apoyo.

Terminado el levantamiento batimétrico, se procedió al levantamiento topográfico

(secciones transversales a cada 20 metros) de la playa para poder ligar las profundidades

obtenidas con el ecosonda con la línea de playa y topografía de la misma. Para el levantamiento

topográfico se utilizo una estación total mea. Sokkia modelo Set-5, prisma sencillo, estadal,

cinta de 50 metros y libreta electrónica. Los planos correspondientes a estos levantamientos se

trazaron con el siguiente software: AutoCad 14 y CivilCad

IV.2.2.-ESTUDIO GEOFÍSICO

Con e! fin de conocer el valor del suelo y subsuelo marino en el área donde se

construirá la obra, según la magnitud de esta, se debe efectuar un estudio geofísico a lo largo

de) trazo de las estructuras. Este estudio normalmente se hace en dos etapas; una en tierra firme

y otra en el mar. En nuestro caso, talvez, hubiera sido importante hacer el estudio de la etapa

del mar el cual contempla dos etapas de exploración que requieren sondeos con penetrómetros

y recuperación de muestras del fondo marino con un muestreador de pistón. Las muestras

extraídas deben ser sometidas a los siguientes análisis:

1) Identificación de suelos

2) Ensayos de resistencia

3) Ensayo de consolidación

Sin embargo, por la magnitud de este proyecto, por la cercanía a la línea de costa y

por tratarse el sistema de una estructura flexible, no se considero necesario ni económico

29

proceder con un estudio de este tipo,- solamente basto con obtener la información de acunas

propiedades del terreno en cuestión para que se confirmará el fondo o terreno natural como

conveniente para el tipo de estructura del sistema constructivo.

IV.2.3.- ESTUDIO OCEANÓGRAFICO

Debe estimarse un conjunto de investisaciones para recabar información con el fin de

conocer el résimen oceánico y dimensionar la obra de una forma adecuada y segura para el

desarrollo de la misma. Este estudio comprende básicamente los siguientes aspectos:

Vientos, corrientes y oleaje: A fin de conocer las características del oleaje (obtener su

altura, longitud, dirección, período y probabilidad de ocurrencia) que incide en el frente de

playa, sería necesario realizar mediciones y observaciones durante por lo menos un año, a fin de

conocer dichas características con relación al viento que lo genera. Siendo esta una tarea que

resultaría costosa, además de lenta, se realizó un estudio estadístico del oleaje para determinar

dichas características del oleaje en el frente de playa en cuestión, se recurrió a un estudio de las

diversas fuentes de información estadística con que en la actualidad se cuenta, las cuales son

publicaciones realizadas por los gobiernos de Estados Unidos de Norteamérica e Inglaterra,

quienes por decretos internacionales, están encargados de recopilar dicha información para la

región del Pacífico Noreste y Atlántico Norte.

De esta manera se cuenta con el Ocean Wave Statistics editado en 1 967 por el

Laboratorio Nacional de Física, dependiente del ministerio de Tecnología de la Gran Bretaña,

el cual contiene los datos estadísticos del oleaje, estimados visualmente por barcos voluntarios

que navegaron en las rutas establecidas en todo el mundo durante los años 1953 a 1 9 6 1 .

Igualmente, se cuenta con otra publicación denominada Atlas of Sea and Swell Charts,

editadas por la U.S. Navy Oceanographic Office de Washington, D.C., mismas que fueron

30

procesadas por el Departamento de Estudios y Laboratorios, Dirección General de Obras

Marítimas de la S.C.T. Los datos presentados por esta fuente obedecen a observaciones

visuales del estado del mar, realizadas desde embarcaciones durante un período de diez años.

Para este estudio, el oleaje se agrupa en dos tipos, dando la siguiente definición paw

cada uno de ellos:

Oleaje local (Mar ó Sea). - Olas generadas por vientos locales, mismas que son

generalmente de períodos cortos, superficie irregular rápidamente cambiante que se desplaza

en la misma dirección que el viento que la generó.

Oleaje distante (Marejada ó Swell). - Olas que han avanzado más allá de la influencia de

los vientos generadores. Son más largas en período, de crestas redondeadas más uniformes,

de mayor altura y su dirección es independiente a la dirección del viento.

En base a la información estadística mencionada, los datos de oleaje se presentan

agrupando las observaciones realizadas en un área o zona determinada. Estos datos fueron

procesados a fin de obtener las tablas 3 y 4 (oleaje local y oleaje distante) que se anexan a

continuación, y que nos proporcionan los siguientes datos importantes:

• Direcciones dominantes del oleaje

• Altura de la ola significante para condiciones normales

• Período significante del oleaje

Todos estos parámetros se dan para aguas profundas, en las que el fondo marino tiene

muy poca o ninguna influencia en las características del oleaje, y sirven para el trazo de los

patrones de refracción.

Para nuestro caso en especial, los parámetros obtenidos del estudio estadístico del

oleaje son:

31

Tabla 5 Parámetros del estudio estadístico del oleaje

PARÁMETRO VALOR

Direcciones dominantes

Altura máxima de la ola (H 0 )

Períodos dominantes de la ola (T0 )

Período máximo de la ola

E (Este) y SE (Sureste)

3.6 m

6 y 8 sess.

12 sess.

Para el caso de la lonsitud, sabemos que:

L 0 = 1 . 5 6 T 2

En donde:

Lp es la longitud de la ola en aguas profundas y tiene los valores de:

56.0 m para período de 6 seg.

100.0 m para período de 8 seg.

Aplicando estos datos, se trazaron los planos de refracción, y de manera gráfica se

conoce el coeficiente de refracción ( Kr) para el frente de playa en cuestión, el cual depende

de la profundidad. Estos valores se tabulan en los planos. De aquí, podremos fácilmente

obtener la altura de la ola para cualquier profundidad utilizando la expresión:

H = H0 Kr

ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE OLEAJE NORMAL PARA LA ZONA DE CANCUN, Q. ROO

% de acción mensual por rango y dirección

Tdbld 3 oleaje local (SEA)

DIRECCIÓN

N

NE

E

SE

S

NW

RANGO B M A B M A B M A B M A B M A B M A

ENE

0.92

0.74 1.22 0.04

• 1.09 1.31 0.02 0.77 0.95 0.04

FEB

0.92

0.81 1.04 0.08 0.90 0.96 0.06 0.60 0.87 0.11 0.75

0.67

MAR

0.58

0.74 0.67 0.01 1.38 1.10 0.03 1.00 1.45 0.05 0.58

ABR

0.72 0.60 0.01 1.43 1.24 0.08 1.20 1.28 0.03 0.75

MAY

1.04 0.47

1.87 1.27 0.03 1.06 0.98 0.04

JUN

0.83

2.21 1.04

1.43 1.00 0.08

JUL

1.00

2.56 0.91 0.04 1.30 0.70

AGO

1.11 0.30 0.01 2.53 0.89

1.14 0.43 0.02

SEP

0.72 0.65 0.04 1.87 1.24 0.06 1.07 0.60 0.09

OCT

0.92

1.28 1.52 0.12 1.45 1.00 0.05

0.75

N O V

0.68 0.78 0.13 1.05 1.96 0.16 0.82 1.12 0.06 0.58

WC

0.61 0.71 0.10 1.01 1.57 0.08 0.74 1.00 0.02

1.08

ANUAL

1.29 4.82 0.23

11.04 9.99 0.56

18.83 13.06 0.45

10.15 8.99 0.44 2.08

1.75

SUMA

6.33

21.58

32.33

19.58

2.08

1.75

SUMA 83.67

B=BAJO=0.30-0.90 mts. CALMAS 16.33 M=MEDIO=0.90-2.40 mts. A=ALTO=2.40-3.60mts. TOTAL 100

Estadístico de Oleajes Sea and Swell Charts

ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE OLEAJE NORMAL PARA LA ZONA DE CANCUN, Q. ROO

96 de acción mensual y anual por ranso y dirección

Tabla 4 oled/e distante (SWELL)

DIRECCIÓN

N

NE

E

SE

S

NW

RANGO B M A B M A B M A B M A B M A B M A

ENE 075

0 79 0 84 0 12 1 29 071 0 08 1 17

FEB

0 92

0 90 0 58 0 18 0 86 0 45 0 10 1 17

0 75

MAR 0 58

0 74 0 61 0 07 1 21 0 57 0 06 1 12 0 70 0 02

ABR

0 92

1 38 0 91 0 05 0 96 0 74 0 05

MAY

1 08

1 60 0 93 0 05 1 05 0 63 0 07

JUN

1 75 0 54 0 05 1 55 0 75 012

JUL

0 67

1 88 0 58 0 05 1 19 0 46 0 11

AGO

1 17

075

SEP

0 89 0 45 0 07 1 68 075 015 0 91 031 0 12

OCT 075

1 35 0 82 0 24 1 44 0 72 0 09 0 58

NOV 0 62 0 54 0 26 1 21 1 16 021 0 92 0 68 0 07

OIC

0 92

1 24 1 84 0 10 0 88 0 88

ANUAL 2 71 2 37 0 26 9 79 631 0 99

16 05 771 0 74

10 44 3 57 0 49

0 75

SUMA

5 33

17 08

24 50

14 50

075

SUMA 62.17

B=BAJO=0 30-0 90 mts CALMAS 37.83 M=MEDIO=0 90-2 40 mts A=ALTO=2 40-3 60 mts TOTAL 100

Estadístico de Oleajes Sea and SweH Charts

32

Un punto bastante importante para considerarse en el análisis de estos parámetros es el

período de retorno. Para el estudio de la mayoría de las estructuras marítimas, sujetas a la acción

del oleaje, es necesario conocer las alturas de la ola con relación a un período de retorno

determinado. El Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad

recomienda para estructuras flexibles, él cual es nuestro caso, emplear H1/3 asociada a un

período de retorno entre 5 y 50 años, dependiendo de las razones económicas. Por lo tanto

es necesario en cuanto a la economía se refiere, considerar la frecuencia de oleaje que cause

daños, al seleccionar la ola de diseño, por ejemplo, en las costas del Atlántico, los huracanes

no proporcionan la base de las condiciones de diseño, debido a que su frecuencia de

incidencia en un lugar específico es de una vez cada 20 a 100 años. En este caso muy

probable sería antieconómico construir una estructura estable para todas las condiciones, por lo

cual la altura de ola significante sería una solución más práctica,- sin embrago, para nuestro caso

en particular se sabe que las condiciones climatológicas del planeta indican que cada año se

presentan una mayor cantidad de perturbaciones en la zona del Caribe, por tal motivo se

procedió a hacer una Predicción de Oleaje para Condiciones de Tormenta.

Para conocer las características del oleaje en condiciones de tormenta en la zona, se

efectuó primeramente una recopilación de información meteorológica que permitiera

establecerlas. Dicha información se obtuvo de los archivos del Servicio meteorológico Nacional

así como del National Weather Service, perteneciente a la National Oceanographic and

Atmospheric Administration ( N O A A ) de los Estados Unidos de Norteamérica. De la

información anterior se eligieron los ciclones que pudieron generar condiciones extremas de

oleaje en el sitio en estudio. Estos ciclones comprenden los siguientes años: 1986, 1987,

1988, 1989, 1 9 9 0 , 1 9 9 1 , 1992 y 1995.

33

Con los datos de la información meteorológica de cada uno de los ciclones

seleccionados, se obtuvieron las alturas y períodos de oleaje ciclónico utilizando las siguientes

fórmulas empíricas que propone utilizar el CERC (Coastal Engineering Research Center) en

base a los análisis realizados para diferentes huracanes:

' '3 ' max

U70ÓJ 1 + -Q29aVe

(".) Vi

> '' i max 6e vwooJ 1+-

0.l4SaVr

( " . ) X

donde

( ^ 1/3)ti* = Altura máxima de la ola significante en aguas profundas, en m

Climax = Período de la ola significante correspondiente a (H1/3)máX/ en seg.

R = Radio del viento máximo, en km. Se mide desde el centro del huracán al lugar

donde la velocidad del viento es máxima y varía entre 9 y 90 Km

Ap = Diferencia de presión, en mm de mercurio. Está dado por (pn - p0), donde pn

es la presión atmosférica normal al nivel del mar e igual a 760 mm de mercurio y p0 es la

presión que se tiene en el centro del huracán, expresada en mm de mercurio.

Vp = Velocidad de desplazamiento del huracán, en m/seg.

UR = Velocidad máxima del viento, en m/seg; debe ser calculada a 10 m de la

superficie del mar y corresponde al punto donde el radio sea igual a R. Se pueden

utilizar las siguientes expresiones:

UR = 0.865 U ^ (huracán estacionario)

UR = 0 .865 U ^ + 0.5 VF (huracán desplazándose)

34

U ^ = Velocidad máxima del viento gradiente, en m/seg¿ debe ser calculada a 10 m

arriba de la superficie del mar y se obtiene con la siguiente ecuación:

I L = 0A6^\45(pn -p0f -0.31/f(2«sen^)]

Donde

2n ü) = Velocidad angular de la tierra, en rad/h, igual a — rad/hora

^ = Latitud del lugar, en grados

a = Coeficiente que depende de la velocidad de avance del huracán y del

incremento en la longitud del fetch al desplazarse el huracán. Para huracanes que se

desplazan lentamente o moderadamente, a — 1.0

De esta manera, a continuación, se presentan los datos obtenidos (ver tabla 6) de la

información meteorológica de cada uno de los ciclones seleccionados aplicando las fórmulas

recomendadas por el CERC para obtener la altura y período de la ola significante.

Una vez que se conoce la magnitud de la ola generada por una perturbación climática,

se requiere conocer la disminución o reducción que sufre al trasladarse desde la salida de ella

hasta el límite de aguas profundas (LAP = L Q / 2 ) frente al sitio en estudio, es decir, se

necesita hacer el Análisis de Decaimiento de la ola, para este fin se utilizo el método

establecido por Sverdrup-Munk-Bretschneider (Método SMB)

Para la aplicación de este método, se requiere establecer la distancia de decaimiento

(D), en millas náuticas, entre la zona de generación y el punto de interés de la costa, así como

la longitud de la zona de generación. En base a los datos estadísticos que se poseen hasta el

momento, y de manera gráfica para cada uno de los huracanes registrados, es posible establecer

esta distancia y longitud en base a cartas sinópticas del tiempo (En la figura No. 8 se muestra

un ejemplo)

NOMBRE

ANDREW

BONNIE

CHARLEY

DANIELLE

EARL

FRANCES

S/NOMBRE

ARLENE

BRET

CINDY

DENNIS

EMILY

FLOYD

ALBERTO

BERLY

CHRIS

DEBBY

ERNESTO

S/NOMBRE

FLORENCE

GILBERT

HELENE

ISAAC

JOAN KEITH

ARTHUR BERTHA CESAR DIANA EDWARD FRAN GUSTAV HORTENSE 1SADORE JOSEPHINE KLAUS ULI MARCO NANA

DT1 DT2 ANDREW DT7 BONNIE CHARLEY DANIELLE EARL FRANCES

FECHA

8-jun-86 26-(un-86 18-ago-86 8-sep-86

15-sep-86 20-nov-86

10-ago-87 23-ago-87 20-ago-87 08-sep-87 12 sep-87 22sep87 12-oct-87

08-ago-88 09 ago-88 28-ago-88 09/31/88 05-sep-88 09-sep-88 10-sep-88 14-sep-88 23-sep-88 O1-oct88 22 oct-88 26-nov-88

26-,ul-90 02-ago-90 05-ago-90 07-ago-90 09 ago 90 14-ago 90 31-ago-90 29-ago-90 07 sep-90 05-oct-90 05-oct-90 13-oct-90 11-oct-90 19-oct-90

25-|un-92 24-iul-92

25-ago-92 24-sep-92 17-sep-92 21-sep-92 21-sep-92 26-sep-92 22-oct-92

HORA (GMT)

600 600 0 00

1800 1200 1800

1200 1800 1800 1200 000

1800 1800

600 1200 1200 0 00 000 600 000 0 00

1800 0 00 000

18 00

000 000

12 00 1800 600

1200 600 000

1200 1800 1800 6 00 6 00

12 00

LATN

36 30 29 00 36 50 1300 29 60 28 50

30 50 48 50 1590 31 10 13 20 16 70 24 70

47 00 30 10 30 80 20 70 43 10 21 40 28 70 19 47 15 30 11 80 11-90 52 00

13 70 44 20 25 30 20 90 38 50 10 20 30 30 23 50 18 50 34 10 17 40 33 20 26 70 28 50

35 20 29 30 28-00 36 30 1300 26 10 38 30 29 60 25 00

LONGW

72 70 93 70 75 80 63 00 50 10 28 70

94 50 33 00 38 40 39 50 29 50 69 10 81 50

63 00 90 40 80 80 97 30 29 70 22 00 89 30 83 80 46 10 57 70 83 20 46 00

65 00 60 50 45 70 96 80 29 60 61 30 57 50 45 70 37 60 38 40 61 40 72 50 82 60 66 90

TABLA 6 BASE DE DATOS DE CICLONES TROPICALES

Fuente: National Oceanosraphic and Atmospheric VIENTO (Nudos)

45 00 7500 70 00 50 00 90 00 7500

40 00 65 00 45 00 45 00 45 00

11000 65 00

35 00 45 00 45 00 65 00 55 00 50 00 70 00

160 00 125 00 40 00

125 00 65 00

60 00 70 00 45 00 85 00 40 00 35 00

105 00 55 00 85 00 7500 70 00 65 00 55 00 75 00

30 00 30 00

130 00 30 00 90 00 95 00 55 00 50 00 75 00

PRESIÓN (mfe) 1002 00 995 00 987 00

1002 00 981 00

1000 00

1009 00 988 00

1000 00 1000 00 1000 00 958 00 993 00

1006 00 1002 00 1005 00 987 00 994 00 996 00 983 00 888 00 938 00

1005 00 932 00 950 00

997 00 973 00

1000 00 980 00

1003 00 1005 00 956 00 994 00 978 00 980 00 991 00 992 00 989 00 989 00

1007 00 1007 00 923 00

1007 00 970 00 965 00

1003 00 990 00 976 00

H1/3 (m)

9 31 11 76 11 72 9 50

13 26 11 56

8 88 11 38 9 20 9 32 917

14 63 11 08

8 52 9 26 9 21

11 25 10 40 9 79

11 77 15 11 15 11 8 59

1491 11 45

10 46 11 98 9 28

12 88 8 89 8 15

14 32 10 27 12 91 12 23 11 47 11 17 10 45 11 98

7 95 7 88

14 92 7 96

13 31 13 72 10 11 10 04 12 25

T1/3 (*g)

900 10 42 10 27 912

11 12 10 39

8 86 10 08 890 8 98 8 88

11 76 9 96

8 56 8 97 899 9 99 9 56 9 21

10 26 12 24 12 04 8 59

11 94 9 94

9 64 10 30 8 95

10 88 8 75 8 30

11 58 9 48

10 88 10 50 10 17 1001 9 53

10 45

8 20 8 16

11 97 8 21

11 06 11 27 9 54 9 29

10 48

PRESIÓN (mmHq)

752 746 740 752 736 750

757 741 750 750 750 719 745

755 752 754 740 746 747 737 666 704 754 699 713

748 730 750 735 752 754 717 746 734 735 743 744 742 742

755 755 692 755 728 724 752 743 732

VIENTO (m/sw)

23 10 38 60 36 00 25 70 46 30 38 60

20 60 33 40 23 10 23 10 23 10 56 60 33 40

1800 23 10 23 10 33 40 28 30 25 70 36 00 82 30 64 30 20 60 64 30 33 40

30 90 36 00 23 10 43 70 20 60 1800 54 00 28 30 43 70 38 60 36 00 33 40 28 30 38 60

15 40 15 40 66 90 15 40 46 30 48 90 28 30 25 70 38 60

R

90 06 80 11 70 20 90 06 63 66 87 09

101 42 71 36 87 09 87 09 87 09 44 21 77 49

96 37 90 06 94 75 70 20 78 79 81 45 65 76 15 92 32 60 94 75 29 82 39 09

82 82 55 98 87 09 62 64 91 60 94 75 42 86 78 79 60 65 62 64 74 97 76 22 72 54 72 54

98 02 98 02 26 13 98 02 53 37 49 32 91 60 73 74 58 73

Administration ( N O A A ) de

Ap

8 50 1375 1975 8 50

24 25 1000

3 25 1900 1000 1000 1000 41 50 15 25

5 50 8 50 6 25

1975 14 50 1300 22 75 94 00 56 50 6 25

61 00 47 50

1225 30 25 1000 25 00

7 75 6 25

43 00 14 50 26 50 25 00 1675 1600 18 25 18 25

475 4 75

67 75 4 75

32 50 36 25 7 75

17 50 28 00

UR

20 5 30 9 33 9 23 4 40 6 27 6

13 5 31 9 23 7 22 4 24 0 53 6 30 7

146 21 0 18 5 34 2 27 1 26 7 36 4 80 7 62 4 195 64 2 47 5

28 4 40 0 22 9 40 8 187 188 52 9 28 5 41 8 38 3 33 2 30 6 31 1 34 3

137 142 67 0 136 46 2 48 2 21 2 29 5 406

VF

15 25 23 17 30 25

13 22 15 15 15 37 22

12 15 15 22 18 17 23 54 42 13 42 22

20 23 15 28 13 12 35 18 28 25 23 22 18 25

10 10 43 10 30 32 18 17 25

os Estados Unidos 2 WSCT0

0310 0 254 0311 0 118 0 259 0 250

0 266 0 392 0 143 0 270 0 120 0 150 0219

0 383 0 263 0 268 0 185 0 358 0 191 0 251 0175 0 138 0 107 0 108 0413

0 124 0 365 0 224 0 187 0 326 0 093 0 264 0 209 0166 0 294 0 157 0 287 0 235 0 250

0 302 0 256 0 246 0 310 0118 0 230 0 325 0 259 0 221

a (grad)

1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00

1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00

1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00

1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00

1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00 1 00

35

Una vez establecido estos parámetros, se utilizan las curvas de decaimiento del oleaje

del mismo método (Método SMB). De esta manera determinamos las alturas (HD) y los

períodos (TD) del oleaje en la zona de decaimiento para los ciclones considerados. Estos

valores serán utilizados para el establecimiento de las condiciones de diseño al aplicarles los

métodos estadísticos que permitan definir la ola esperada con un período de retorno de 50

años. En la tabla No. 7 se presentan de manera resumida los valores de HD y TD para los

ciclones considerados, así como, en la fisura No. 9 se presentan las curvas de decaimiento del

oleaje del método SMB.

36

2 0 * —

Figura No. 8 Determinación de la longitud del Fetch, zona de generación y distancia de decaimiento.

SITIO DE ESTUDIO CANCUN,Q ROO

A Ñ O NOMBRE

TABLA No 7 VALORES DE HD y TD D (MILLAS NAUT) F (MILLAS NAUT) HD/HF TD/TF HD(M) TD (SEG)

1986

1987

1988

1989

1990

ANDREW

BONNIE CHARLEY DANIELLE EARL

FRANCES

S/NOMBRE ARLENE BRET

CINDY

DENNIS

EMILY

FLOYD

ALBERTO

BERLY

CHRIS

DEBBY

ERNESTO

S/NOMBRE

FLORENCE

GILBERT

HELENE

ISAAC

JOAN KEITH

ALLISON BARRY

CHANTAL DEAN ERIN FELIX GABRIELE HUGO IRIS

JERRY

KAREN

ARTHUR

BERTA

CESAR

D IANA

EDWARD

FRAN

GUSTAV

HORTENSE

ISADORE

JOSEPHINE

KLAUS

LILI

M A R C O

NANA

1268 03 662 57

1165 12 1473 27 2244 67 3477 37

761 96 3601 76

2879 2875 98 3420 26 1069 03

411 95

2123 66 624 15 721 68 622 83

3645 11 3840 06

524 96 182 94

2428 89 1794 57

536 04 3064 94

771 3 1925 87 707 88

1605 72 3004 77 2504 45 1692 78 1936 49 Í635 34 717 02 21994

1347 84 2109 57 2453 85

593 95 3558 32

1622 9 1836 27

2443 01 2916 84 2983 62 1514 07 1145 06 458 53

1277 52

206 99 156 86 167 41 189 94 147 34 154 16

221 95 17505

, 204 36 207 17 203 86 132 98 170 44

243 54 205 75 204 72 173 06 18911 195 76 168 19 94 46

120 92 21476

1193 176 22

207 61 202 72 167 93 149 05 14915

163 5 122 47 109 11 172 72 161 94 192 74

174 38 171 11

206 11 151 55 222 31 232 87 136 36 18673 151 83 163 08 163 81

171 9 190 06 159 69

0 3 0 4 0 3 0 3 0 2 0 2

0 4

0 2 0 2 0 2 0 2 0 3 0 5

0 2 0 4 0 4 0 4

0 2 0 2 0 4 0 5 0 2 0 3 0 4 0 2

0 4 0 3 0 4 0 3 0 2 0 2 0 3 0 3 0 3 0 4 0 5

0 3 0 2 0 2 0 4 0 2 0 3

0 3 0 2 0 2 0 2 0 3 0 3 0 5 0 3

1 5 1 4 1 5 1 5 1 6 1 6

1 4 1 6 1 6 1 6 1 6 1 5 1 3

1 6 1 4 1 4 1 4

1 6 1 6 1 4 1 3 1 6 1 5 1 4

1 6

1 4 1 5 1 4 1 5 1 6 1 6 1 5 1 5 1 5 1 4 1 3

1 5 1 6 1 6 1 4 1 6 1 5 1 5 1 6 1 6 1 6 1 5 1 5 1 3 1 5

2 79 471 3 52 2 85 2 65 2 31

3 55 2 28 1 84 1 86 1 83 4 39 5 54

1 7 3 7

3 68 4 5

2 08 1 96 471 7 56 3 02 2 58 5 96 2 29

3 74 2 74

4 7 4 02 2 68 2 45 4 59 4 58 3 11 4 86 4 82

3 14 2 4

1 86 5 15 1 78 2 45

4 3 2 05 2 58 2 45 3 44 3 35 5 23 3 59

135 14 59 1541 13 68 17 79

16 63

124

1613 14 23 14 36 1421 17 65 12 95

137 12 55 12 59 13 98

153 1474 14 36 1591 19 26

. 12 88 1671 15 91

12 56 134

14 36 16 67

17 81 1682 1821 18 29 14 48 14 67 11 93

14 47 1648 1431 15 24

14

1245 17 37 15 17 1741

168 1526

15Q1 12 39 15 68

SITIO DE ESTUDIO-. CANCUKQ.ROO

AÑO NOMBRE

TABLA No.7 VALORES DE HD Y TD D (MILLAS NAUT) F (MILLAS NAUT) HD/HF TD/TF HD(M) TD (SEG)

1991

1992

1995

ANA 9101 DT2 9102 BOB 9103 DT4 9104 DT5 9105 CLAUDETTE DANNY ERIKA

FABIAN DT10 GRACE S/NOMBRE

DT1 DT2 ANDREW DT7

BONNIE CHARLEY DANIELLE EARL FRANCES

ROXANNE

2425 15 686 12

1617 92 2792 68 213041 1498 92 2413 45 2936 27

604 38 2255 06 1654 99 1694 28

521913 5171 09 5163 62 5230 62 5160 56 5154 77 5253 52 5172 97

5150 76

18 74

206 92 265 48 132 51 269 63 280 67 129 88 191 77 207 68 233 05 305 28 174 06 177 77

265 03 262 81 11475 265 44 147 94

144 39 1839

200 79 163 28

131 59

0 2 0 4 0 3 0 2 0 2 0 3

0 2 0 2 0 4 0 2 0 3 0 3

0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2

0 5

1 6 1 4 1 5 1 6 1 6 1 5 1 6 1 6 1 4 1 6 1 5 1 5

1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6

1 3

1 86 3 19 3 98 1 62 1 68 4 48 1 92 2 08 3 73 1 53 3 39 3 47

1 59 1 58 2 98 1 59 2 66 2 74 2 02 2 01 2 45

6 58

144 11 36 17 29 13 03 13 24

18 14 14 63 14 95 1235 12 58 15 04

15 11

13 12 13 05 1915 13 13 17 69 18 03 15 26 14 87 16 77

14 23

37

< F Periodo tignificair* < i t« ) «n «I F«Kh. ~<0/tr. >>«neoo f»ta»i*o («•« )a M dtonncM a* owoy

I i ' • i—i—i- i 1—• i i 1 i I i i •*' I ' I I i • i i ^» IO A «0 t» M N « <| i A • U U I t I I U M M I J I I •

Hf, iPto») Altura signmaHitoonctaiitrcmodil fiteh Hp/H^Arturo''rotativa ala diitonoa «• decay

Figura No. 9 curvas de decaimiento del oleaje (método SMB)

Para obtener la altura de la ola de diseño con relación a un período de retorno

determinado (en nuestro caso de 50 años), es necesario extrapolar los datos estadísticos que

se han obtenido y asociarlos con una función de probabilidad. Uno de los métodos conocidos

para tal efecto es el de M . Larras, cuya expresión es:

Hn = A lo3 P

En donde:

Hn = Altura de ola esperada (m), para un período de retorno de "n" años.

A = Constante (Pendiente de la recta de resresión).

P = Probabilidad de ocurrencia (%), igual a 1 /número de años expresada en días.

p50dños = V ( 5 0 X 365) = 0 .00005479 = 0 .005479 %

Para la aplicación del método, es necesario graficar en papel semilogarítmico los valores

de las frecuencias acumuladas de las alturas de ola (ver tabla 8) , y obtener la recta de regresión

correspondiente, y por extrapolación logarítmica se encuentra el valor buscado (ver figura No.

10).

Tabla 8 frecuencias acumuladas

Ransos

1.0>= HD 1.5 > = HD 2.0 > = HD 2.5 > = HD 3.0 > = HD 3.5 > = HD 4.0 > = HD 4.5 > = HD 5.0 > = HD 5.5 > = HD 6.0 > = HD 6.5 > = HD 7.0>=HD • 7.5 > = HD

Ocurrencias

72 72 57 44 34 26 18 14 6 4 2 2 1 1

Frecuencia acum.

98.63 98.63 78.08 60.27 46.58 35.62 24.66 19.18 8.22 5.48 2.74 2.74 1.37 1.37

100

10

*

s

2 o.i

o $ 0.01

0.00547

0.001

0.0001

0 1

1

= P E R

ll . 1

OCX! DE

i ;

1 X . • N

RETORT

t ¿

* ) = 50A

1

flos =

5 f

L • " \ ^ 1

3

• m

i i i > 10

• FRECUENCIA ACUMULADA

— — RECTA DE REGRESIÓN

1 12 13 I 14 15 16 17 18 19 20 108 13.25

ALTURA DE LA OLA EN <M)

Figura N o . 10 Extrapolación para la obtención de la ola probable, para periodo de retorno de 50 años

•"btSO aftas)

39

IV.3.- UBICACIÓN Y ORIENTACIÓN DE ESTRUCTURAS MARÍTIMAS

La erosión principal que se presenta en las playas frente a los hoteles en cuestión se

debe a la migración perpendicular de la arena, ocasionada por la incidencia del oleaje en

ángulos cercanos a los 90°. Observando a la naturaleza, podemos apreciar cómo una ola, al

encontrar obstáculos en su camino, modifica sus parámetros o propiedades. En algunos casos,

puede cambiar de dirección, a causa de irregularidades en el fondo, o de salientes o puntas

rocosas. En otras, al chocar contra rocas o cantiles, rebota o se refleja siguiendo los mismos

principios que un rayo de luz sobre un espejo, pero con una altura de ola menor. Esto nos ha

permitido saber que podemos decidir las mejores condiciones en las cuales deseamos que una

ola incida en un determinado frente de playa,- a fin de que, pierda energía, y deposite la arena

en suspención en el sitio en que nosotros queramos.

El concepto de arrecifes artificiales separados de la costa pretende este fin. Modificar la

dirección y energía de una ola incidente a fin de obtener sedimentación de arena en la parte

protegida. Este concepto no es nuevo, ha sido utilizado en todo el mundo durante los últimos

30 o 40 años. Obras de este tipo se pueden encontrar en España, Estados Unidos de

Norteamérica, Tailandia, Japón y aún en México. Además, los arrecifes artificiales no requieren

emerger del agua, con el consiguiente ahorro en volumen de materiales de construcción y la nula

afectación al paisaje,- ya que no son visibles desde la playa,

Ahora, lo que se pretende es definir las características necesarias de dos barreras de

arrecifes separados de la costa: una que propicie la sedimentación de arena, y otra que sirva de

protección contra el oleaje extremal o de tormenta.

40

PATRONES DE DIFRACCIÓN DE LA O L A

Uno de los efectos importantes que producen los arrecifes artificiales separados de la

costa, es el de difracción, el cual se produce en los extremos de los arrecifes, modificando la

dirección del oleaje y produciendo patrones de interferencia que fomentan la sedimentación del

acarreo litoral, pero sin interrumpir completamente su flujo. Este efecto evita que se presente la

erosión característica producida por los espisones.

Dirección de] oleaje Rompeolas

,'}'. Perfil original-v^ *—± Zona de penumbra

Frentes de olas

Oleaje difractado

Línea de playa

Figura No. 11 Formación de tómbolo mediante estructura separada de la costa.

Este fenómeno es totalmente predecible y cuantificable, a partir de diasramas editados

por institutos de investisación especializados en Inseniería Costera, como es el caso del Coastal

Protection Manual publicado por la U.S. Army Corps of Engineers del Departamento de la

Armada de los Estados Unidos de Norteamérica. Estos diagramas permiten conocer la

distorsión que sufre una ola al pasar por la abertura entre dos estructuras separadas de la costa.

41

Por medio de estos diasramas/ con los datos obtenidos hasta este momento y en base a

experiencias obtenidas en el Japón con estructuras separadas de la costa se obtiene el sisuiente

dimensionamiento para las estructuras: La construcción de los arrecifes será de 80.0 m de

lonsitud, con una separación de 40.0 m con respecto al adyacente, y a 80 .0 m de la playa

para la primera barrera (que promoverá la sedimentación de arena) y a 1 60 .0 m de la playa

para la segunda barrera (para el oleaje extremal) podrá, bajo condiciones favorables, generar

un crecimiento mínimo de 20 .0 m de frente de playa. La orientación de dichos arrecifes será

paralela a la línea de playa.

FACTOR DE SUMERSIÓN DE LA ESTRUCTURA

Otro parámetro muy importante que hay que considerar es la altura de la cota superior

del arrecife. Cuando el obstáculo que se opone a la propagación de una ola, es lo

suficientemente alto para reflejar totalmente la energía de la ola, se logra que con el paso del

tiempo la línea de playa se una al obstáculo. Este fenómeno se denomina formación de

Tómbolo, y se aprecia con mayor o menor velocidad dependiendo de la cercanía del obstáculo

con la playa.

En el caso de los arrecifes sumergidos, partimos de la base que su mayor altura posible

es igual al nivel de Bajamar Medid Inferior, de lo contrario no podrían ser llamados sumergidos,

y que por lo tanto permiten la transmisión de parte de la energía de la ola, amortiguándola.

Direction of Propagation

42

r . i \ii.f. i . . ' • : . i n . 1 m i 1.1-.1»1;'. » . . ' M I i i ' i . . 1 . ' . •' i ".'. • t». . , ¡ r ,

Figura No. 12 Transmisión de la ola.

En la figura anterior, podemos apreciar el efecto amortiguador de un arrecife artificial. En

éste se indica con H, la altura la ola incidente y con H T la altura de ola transmitida. Los factores

que influyen en este amortiguamiento son: El factor de sumersión (ds), es decir la profundidad

a la que se encuentra la corona del arrecife, el ancho de la corona ( W ) y el talud de las caras

del arrecife (z) . En base a la determinación de los parámetros fijos, y auxiliado con la gráfica

siguiente desarrollada por Goda, es factible establecer las dimensiones del arrecife necesario.

43

2.0 T T

A—4-«0.003B4 •—4-«0.00249 • — 4 "0.00335 f—4-*0.00269 gTz

QT Z « T 8 QT Z

Figura No. 1 3 Gráfica para diseño de arrecifes (Goda)

En el caso de la sumersión, y dado que el rango de altura de ola más frecuente durante

el año varía de 0.3 a 0.9 m, y deseamos que la sedimentación de arena se produzca para

44

cualquier oleaje, determinamos utilizar como cota superior aquella que intercepte o rompa

cualquier altura.

De la tabla anual para mareas correspondiente a Puerto Juárez Q . Roo. , la cual

publica el Instituto de Geofísica de la U N A M y la Secretaría de Marina, se obtiene el dato

de la pleamar o máxima variación de nivel del mar ocasionado por mareas, el cual corresponde a

0.325 m. De aquí, que será necesario ubicar la cota del arrecife en el nivel de bajamar media

inferior, es decir:

Nivel de cota superior = 0 .00 m y por lo tanto h = d

Como continuación del inciso anterior, buscáremos un factor de amortiguamiento de la

ola de un 30 %, es decir H,/HT = 0.3

De los datos obtenidos en las hojas anteriores (oleaje normal), sabemos que la dirección

Este es la dirección dominante, y que dentro de esta dirección la altura de la ola que se

presenta durante mayor tiempo en el año es la ola de entre 0.3 y 0.9 m, de aquí que

consideráremos:

ParaH, = 0.9 m y T = 8 seg. :

H , /gT2 = ( 0 . 9 ) / ( 9 . 8 ) ( 8 ) 2 = 0 .0014

cuyo valor se acerca más al correspondiente de la curva (B) . Definido ya el factor de

amortiguamiento deseado de 0.3, tendremos que:

W / h = 1.35

De donde si h = d = 2.5, por lo establecido con anterioridad

W = 3.37 * 3.0 m

45

BARRERA DE ARRECIFE PARA OLEAJE EXTREMAL O C ICLÓNICO

Para el caso de condiciones de tormenta, en las paginas anteriores (predicción de oleaje

para condiciones de tormenta) obtuvimos el valor de la altura de una ola con período de

retorno de 50 años, siendo este valor de 10.8 m. Esta altura de ola es la que se podría

presentar en el límite de aguas profundas. Sin embargo, esta ola se verá afectada por el fondo

del mar una vez que ingresa a la zona de aguas intermedias, y sufre un fenómeno llamado

refracción. Los valores del coeficiente de refracción para aguas intermedias y someras se

encuentran tabulados en los planos de refracción, y para el caso del frente de playa en cuestión

tiene un valor de Kr = 0 . 6 6 6 1 , de este modo:

H = H0Kr

Sustituyendo:

H = (10 .8) (0 .6661) = 7.19 m

Para este caso, realizaremos el mismo procedimiento anterior, pero teniendo como

incógnita la profundidad, y suponiendo igualmente un coeficiente de amortiguamiento del 0 .3,

el cual aunado con el producido por la primera barrera nos dará un amortiguamiento total de:

K' = (0 .3) (0 .3) = 0 .09 * 1 0 %

De igual manera sustituimos el valor de H en:

H,/ST2 = (7 .19) (9.8) (8 ) 2 = 0 .0016

Cuyo valor nuevamente coincide con la curva ( | ) y por lo tanto podemos utilizar el valor de:

d/gT2 = 0 .0071

y despejando:

d = (0 .0071) (9.8) ( 8 ) 2 = 4.45 * 4.0

Paralelamente y de manera análoga, sabemos que:

W / h = 1.35

46

De donde:

W = (1 .35) (4 .0) = 5.4 * 5.0

En base a las consideraciones y cálculos anteriores se proyectan:

Primera barrera de arrecifes:

Profundidad 2.5 m

Longitud de arrecife 80 .0 m

Ancho de corona 3.0 m

Nivel de corona 0.0 m

Separación entre arrecifes 40 .0 m

Distancia de la playa a los arrecifes 80 .0 m

Segunda barrera de arrecifes:

Profundidad 4 .0 m

Longitud de arrecife 80.0 m

Ancho de corona 5.0 m

Nivel de corona 0.0 m

Separación entre arrecifes 40 .0 m

Distancia de la playa a los arrecifes 160.0 m

I V A - CALCULO DEL PESO DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS

Para el cálculo del peso de los elementos se utilizan las tablas de diseño obtenidas por

el Instituto de Ingeniería de la U N A M expresamente hechas para este sistema de elementos.

Una vez obtenida la ola de diseño para un período de retomo de 50 años, la cual tiene un

valor de 7.1 9 m y que el período significante más adverso es T = 1 2 seg. y en virtud de qué

ya hemos defino los anchos de corona, en este caso, al obtener el peso que debe tener el

47

elemento por metro lineal, definiremos el peralte o altura del elemento. Por cuestiones prácticas,

realizaremos el cálculo para los elementos de la segunda barrera (4.0 m), la cual es la que

soportará una mayor energía del oleaje, y utilizaremos el mismo valor para la primera barrera

(2.5 m).

A partir de esta información, se tiene que la longitud de la ola (Lo) en aguas profundas

es igual a:

L o = 1.56T2

de donde:

Lo = (1.56) (12)2 = 225.0 m

Este parámetro es muy importante para conocer la energía que posee una ola (Eo), y

por lo tanto la capacidad que tiene de mover un determinado peso de elemento. Para ello, se

utiliza la expresión:

E0*{yvH2L0)l%

donde:

Yw — Densidad del agua en lcg./m3

H = Altura de la ola de diseño, en m

L0 = Longitud de la ola en aguas profundas, en m

Sustituyendo en la fórmula:

£oa[(l,000X7.19)2(225)]/8 = 1*453,952 * 1'450,000 Kg.

Para obtener el peso de los elementos por metro lineal, se utiliza la gráfica de la figura No.14

De la cual se obtienen los siguientes parámetros:

LyH = (225)/(7.19) = 31.29

EyWH = (1'450,000)/W(7.19) = 42.00

de donde despejamos el peso W

48

W = Ey(42)H • • W = ( 1 '450 ,000) / (42 ) (7 .19 ) = 4,801 Kg

si tomamos en cuenta que el peso específico de la arena es igual a 1,800 Icg./m3, tenemos que

el peso por metro lineal de la corona equivale a 2 .66 m de arena, y por lo tanto el elemento

de la corona (el ancho de la corona es de 5.0 m) debe tener un espesor igual a:

Peralte del Sandtainer = 2 .66/5.0 = 0.51 m

por procedimiento constructivo, los elementos en la corona se dimensionan de:

Primera barrera = 3.0 X 1.3 X 0 . 5 m

Segunda barrera = 5 . 0 X 1.3 X 0 . 5 m

L,/H i n

Lo» alomonlo» do ooteoerolo Mtwltren «•tocad»» an lo coto +14.0 a lo -80 n» Profunoidod ol olo do la oatroetara • 90 » L0" LoftlMud d» la onda on aguo* profundo» H s Altara d» la ondo al oto do la oacoHoro £asEnor«fa do lo «oda oor matro do ancho W BBOOD d»l Mtoeroto oor «otro do ancho

L¿H-47.445-2.756(|&> +0.0562 {jfrf

t i i L 80 100

J L 120

E0/WH

Figura No.1 4 Gráfica de estabilidad por peso de elementos bolsacreto/sandtainer

49

PESO DEL TAPETE A N T I S O C A V A C I Ó N

En el procedimiento de Miche-Rundgren se calcula la presión ejercida por la ola al

impactar sobre la cara exterior de una estructura, la cual es proporcional a la máxima altura

alcanzada por la cresta de la ola. Sin embargo, éste no es el único efecto producido por la

incidencia del oleaje en obras marítimas.

Cuando la ola se impacta a una estructura se retira, (resaca) se produce el efecto

contrario, es decir, se genera una succión al pie del talud. Esta succión es de igual magnitud a

Pv y genera que las partículas de arena que se encuentran soportando los elementos

constructivos del talud migren, perdiendo apoyo la estructura.

CRESTA DE OLA

Fisura No. 1 5 Método de miche-rundgren para el cálculo del empuje en una estructura

Este fenómeno se conoce como socavación, y puede ser atenuado o simplemente

trasladado a una distancia considerable del área de soporte de la estructura, Esto se logra

50

mediante la colocación de un tapete antisocavación, el cual debe tener la longitud adecuada y

peso necesario para evitar que la acción del oleaje lo levante del fondo del mar.

Dado que la socavación es originada por la misma p,, pero con valor negativo, su valor

lo podemos calcular a continuación, así como su distribución:

Dado que:

y que:

Luego:

Fe m yj + /?, y Pl a l/2(l + ̂ )(^w/f/)(cosh2^/ / L)

Fe = 24 ton.

Fe = A = a d/2 = 24

A = ( 24 ) (2 ) (4 ) = 12 m

V • " i

Figura No. 16 Efecto de socavación producido por la incidencia del oleaje

51

Esto significa que la influence de Id subpresión que produce socdvdción se presentd con

valores descendentes desde 36 ton. A l pie del talud, hdstd 0.0 ton. d 1 2 m del mismo.

Por los pdrámetros indicados en el Shore Protection Manudl, Id distancia segura a la cual

se debe de extender el tapete antisocavación es igual al máximo tirante de agua que se presente

al pie de la estructura, el cual pdra nuestro caso es de 4 .0 m. Tomando el triángulo de

distribución de subpresiones, podemos conocer el valor de la subpresión a 4 .0 m. del pie del

talud, a fin de conocer el peso que debe tener para evitar ser levantado del fondo del mar.

S = (8 .0) tan /?

donde:

P = arctan (a/1 2) = 18.5°

sustituyendo:

S = (8 ) (0 .333) = 2 .66 ton

8.00 4.00

Figura No . 17 Distribución de presión en el fondo del mar por el efecto de socavación

52

Por lo tanto, en la parte exterior del arrecife, deberemos colocar un tapete

antisocavación a base de geotextil punzonado, de 200 grs/m , de 4.0 m de longitud, con un

lastre de 2.66 ton en su parte externa.

En la parte interna del arrecife, sólo será necesario colocar un tapete antisocavación de

3.0 m de largo con mínimo lastre, dado que estas zonas no estarán sometidas a oleaje

incidente.

Para el caso de la primera barrera de arrecifes las longitudes serán de 3.0 m en la parte

exterior y 2.0 m en la parte interior.

En base a todos los parámetros y condiciones consideradas anteriormente, las estructuras

(arrecifes artificiales) quedan orientadas y dimensionadas como se muestra en los planos 1 A y

1 B Estructuras de protección.

f 5 M r

T c

4 - i - ^

-40 r ^- -V.

L \

x t - I

NDTAS «EL NORTE CONSIDERADO ES EL MAGNÉTICO «LAS PROFUNDIDADES ESTÁN EN METROS, REFERIDAS

AL NIVEL DE BAJAMAR MEDIO INFERIOR

- 4 0 | [

L D C A L I Z A C I D N

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I N S T I T U T O TECNOLÓGICO

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TESIS PROFESIONAL

GABRIEL JUAREZ POP PC ft

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ESTRUCTURAS DE PROTECCIÓN

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IV.5.- PROCESO CONSTRUCTIVO

53

Él proceso constructivo de este sistema es bastante simple de ahí su importancia ya que

utiliza mano de obra no calificada y equipo de construcción sencillo y de bajo costo.

IV. 5.1.-MATERIALES

El sistema Sandtainer se basa en la tecnología de materiales textiles, la cual permite la

fabricación de telas industriales con una alta resistencia a la tensión y al desgaste por abrasión.

La abertura de poro del textil se diseña de tal manera que permita una buena permeabilidad y

una retención óptima de los finos, principalmente dentro del rango de las arenas finas a gruesas,

con los cuales los contenedores se llenan hidráulicamente.

Los contenedores geotextiles denominados Sandtainers, son permeables y están

fabricados a base de tela plana de fibras de polioletina P 0 7 8 8 , tratadas mediante aditivos

especiales que le confieren una buena resistencia a los rayos ultravioleta, así como a una gran

variedad de químicos agresores, usualmente con un peso entre 2 0 0 y 400 gr/m . Poseen

elementos valvulares triangulares, de diseño especial patentado, de cierre automático para su

llenado, en cantidades suficientes para permitir un llenado total de cada elemento. En cada una

de las válvulas se tiene una cinta de poliamida de alta tenacidad, la cual facilita el acople de la

descarga de la bomba de llenado.

Además cuenta, desde su confección en fábrica, con bandas de fijación y sujeción de

polioletina de alta tenacidad, a espacios regulares, con lo cual se asegura que no habrá

deslizamiento entre contenedores, lo cual le proporciona a la estructura construida una

continuidad efectiva y permite unir eficazmente los elementos con los de las capas superiores e

inferiores.

54

A continuación se presentan las normas que aplican para este tipo de contenedores:

Propiedad Norma de prueba Promedio mínimo

Resistencia a la tracción (GRAB)

Resistencia de la costura

Elongación a la ruptura

Permeabilidad al agua

Abertura eficaz de poro

Masa específica

A S T M D 1 6 8 2

A S T M D 1 6 8 2

A S T M D 1 6 8 2

Franzius Institute

Franzius Institute

50 kg/cm2

35 kg/cm2

2 0 %

0.09 cm/seg

0.9 mm

227 gr/cm2

Básicamente existen dos tipos de contenedores Sandtainer:

a) Contenedores para base de estructura; acoplados a un tapete antisocavación de

diseño especial, fabricado de textil de alta permeabilidad y resistencia al punzonado, el

cual presenta dos contenedores laterales de menor tamaño.

b) Contenedores para cuerpo de estructura,- independientes y de dimensiones

adecuadas a los requerimientos del proyecto, con bandas de amarre.

El tapete antisocavación, en este caso, es un geotextil de fibras largas de polipropileno

100% conglomeradas mediante procedimiento mecánico de ahujado, con peso medio de

200 gr/m2, y resistencia mínima a la tracción de 1 50 Ib y elongación de 50 %, este geotextil

es permeable con objeto de eliminar el efecto de subpresión. Se confeccionará en lienzos

adecuados al proyecto, con comportamientos laterales para lastrado, los cuales serán llenados

en sitio con arena del fondo del mar.

IV.5.2 T A M A Ñ O S

55

Una de las grandes ventajas de llevar a cabo obras costeras con elementos artificiales

que están constituidos mediante contenedores textiles es su sran adaptabilidad a los tamaños

que requiere cada proyecto particular, se puede indicar que se puede considerar como tamaños

estándar los sisuientes:

Contenedor Sandtainer para 3.5 ton de peso, en medidas de: 1.30 x 0 .50 x 3 .00 m

Contenedor Sandtainer para 5.9 ton de peso, en medidas de: 1.30 x 0 .50 x 5.00 m

Contenedor Sandtainer para 28 .0 ton de peso, en medidas de: 2 .00 x 1.00 x 8.00 m

Para nuestro caso ya se especifico el tamaño de los elementos y corresponden a las

medidas de los dos primeros.

Bandas de amane

Válvulas de llenado

Contenedor de textil sintético

Figura No. 18 Sandtainer con bandas de sujeción

56

IV.5.3- EQUIPO Y PERSONAL

El equipo necesario que se requiere para la ejecución de los trabajos es:

Cantidad Descripción del equipo Capacidad

03 Bomba trasasolidos mea. Trashmaster C M C de 30 HP con salida 5,000 dm3/hr

de 2" de diámetro

03 Equipo de buceo a base de compresor, mangueras y boquillas 1 4 .0 ft /min

03 Lancha WT con motor Yamaha fuera de borda de 55 HP 2.0 ton

Todo el equipo es muy ligero y se puede montar sobre una lancha o bien sobre un

pequeño chalán.

El personal elemental que se utiliza normalmente para la colocación y llenado de los

contenedores Sandtainers, de los dos primeros tamaños, es la siguiente cuadrilla:

Cantidad

02

01

01

Descripción

Buzo colocador

Buzo general

Operador de lancha y bomba tragasolidos

Para la ejecución de los trabajos se utilizaron 03 (tres) cuadrillas, tanto para la

colocación y llenado de los Sandtainers así como para la colocación y llenado del tapete

antisocavación.

57

IV.5.4.- C O L O C A C I Ó N Y LLENADO DEL TAPETE A N T I S O C A V A C I Ó N

En base a los planos constructivos se inicia el trazado de las estructuras, iniciando con el

tapete antisocavación. Por medio de equipo topográfico (estación total) y con ayuda del

personal de buceo se establecen los puntos o vértices del eje de las estructuras, y a partir de

ese eje el personal de buceo pone como referencias varillas en los vértices de cada estructura,

siempre con apoyo y rectificación topográfica.

Por las dimensiones a cubrir por el tapete antisocavación, fue necesario colocar este en

dos partes considerando un traslape mínimo de 3.0 m, por lo tanto, se confeccionaron 2

lienzos con compartimientos laterales para lastre por cada estructura. Las medidas de los lienzos

para las estructuras de la primera barrera fue de: 1) 43 .0 X 8.0 m y 2) 46 .0 X 8.0 m para

cubrir un área de 86.0 X 8.0 m (área de desplante de la estructura); y para la segunda

barrera fue de: 1) 43 .0 X 1 2.0 m y 2) 46 .0 X 12.0 m para cubrir un área de 86 .0 X

1 2.0 m (área de desplante de la estructura).

Después de trazadas las estructuras se inicia con la colocación del tapete, este es

llevado a su lugar por medio de una lancha con motor fuera de borda y sumergido a su posición

de proyecto con personal de buceo, el tapete es amarrado a varillas que previamente colocaron

los buzos alineándose a las primeras varillas que quedaron como referencias, inmediatamente

después se inicia con el llenado del lastre del tapete.

El llenado del lastre del tapete antisocavación se hace por medio de inyección hidráulica

de una mezcla de agua con arena del fondo del mar mediante una bomba tragasolidos, para

poder lograr esta inyección el lastre viene provisto de bocas o válvulas de llenado (a todo lo

largo del tapete) con cintas de poliamida de alta tenacidad, las cuales se acoplan o amarran a

la punta de la descarga o "pitillo" para facilitar esta actividad de llenado. La cuadrilla de buceo

se encarga de esta actividad, más adelante, en el tema de llenado de contenedores textiles, se

58

explica detalladamente este proceso ya que prácticamente el proceso de llenado del lastre y de

los contenedores es el mismo,- por el momento es conveniente señalar que el llenado del lastre

del tapete debe empezarse de los extremos hacia el centro del lastre con la finalidad de

garantizar su correcto llenado, de tal manera que el lastre queda como tubos perimetrales.

IV.5.5.- C O L O C A C I Ó N Y LLENADO DE LOS CONTENEDORES TEXTILES

SANDTAINERS

El trazo de la ubicación de los contenedores se hace por medio de equipo topográfico

(estación total) y con personal de buceo para establecer (anclando varillas) los vértices del

inicio y final de estos contenedores en cada una de las estructuras ó bien se pueden aprovechar

las referencias que se utilizaron para el trazado del tapete antisocavación.

Para el caso de la primera barrera de arrecifes, se proyecto desplantarse a una

profundidad de 2.5 m con un nivel de corona proyectado de 0.0 respecto al NBMI (nivel

de bajar media inferior), de igual manera para la segunda barrera de arrecifes se proyecto

desplantarse a una profundidad de 4.0 m y con el mismo nivel de 0.0 respecto al NBMI,-

aunado lo anterior con que el peralte de los contenedores o Sandtainer es de 0.50,- se

construyen:

Para la primera barrera 5 camas de contenedores o Sandtainers (5 X 0.5 = 2.5 m)

Para la segunda barrera 8 camas de contenedores o Sandtainers (8 X 0.5 = 4 .0 m)

59

PRIMERA BARRERA SEGUNDA BARRERA

Figura No. 19 Secciones tipo de los arrecifes

Estos contenedores textiles o Sandtainers se colocan vacíos sobre el tapete

antisocavación y se procede al llenado de estos para la primera cama. El orden para la

colocación de estos es alternado, es decir una vez que se coloco y lleno el primero y el tercero

solo entonces se procede a colocarse y llenarse el segundo con la finalidad de conseguir una

estructura uniforme y relativamente compacta. Pero primero empecemos por explicar el proceso

de llenado hidráulico, el cual es el mismo para el lastre del tapete antisocavación.

El llenado de los contenedores textiles o Sandtainers se hace por medio de inyección

hidráulica de una mezda de agua con arena, esto mediante el uso de una bomba tragasolidos

mea. Trashmaster C M C de 30 H.P., la cual va montada en una lancha de 2 ton. de

capacidad con un motor fuera de borda mea. Yamaha con capacidad de 55 H.P. Esta bomba

tragasolidos utilizada para este tipo de trabajo maneja agregados hasta de VA" de diámetro.

La succión y descarga es de 3" X 2" , llevando en la succión una pichancha de hierro

colado la cual lleva una malla que solo permite pasar, precisamente, agregados hasta de W de

diámetro. En el final de la manguera de descarga lleva un aditamento o reducción de PVC de

2" X 1 " el cual sirve de punta de descarga o "pitillo" en la inyección hidráulica de la mezcla

agua con arena.

60

En la inyección hidráulica de la mezcla agua con arena, normalmente, entre un 15 % a

un 20 % del flujo es arena y el resto es agua; un mayor porcentaje de gasto sólido implica

forzar la bomba, un porcentaje menor implica poca eficiencia de llenado. Una vez en el interior

del contenedor textil o Sandtainer, esta mezcla se separa, fugando el agua por los poros del

textil, sedimentándose la arena con un alto grado de compactación dentro del contenedor

textil. Esto genera, en muy pocos minutos, una roca arenisca de gran peso.

El personal de buceo coloca vacíos estos contenedores textiles Sandtainers en el fondo

del mar, primeramente amarrándolos a las varillas que están como referencia o anclando otras

para este fin, posteriormente procedente a la inyección hidráulica de la mezcla de agua con

arena, repartiéndose esta cuadrilla de trabajo de la siguiente manera:

• El operador se encuentra en la lancha operando y/o checando precisamente la

bomba tragasolidos y el compresor del equipo de buceo, quedando pendiente para

cualquier señal o requerimiento de sus compañeros que están en el fondo del mar.

• Un buzo se encuentra del lado de la succión con la pichancha, el cual se encarga

de succionar el material (arena) del fondo del mar.

• Otro buzo se encuentra auxiliando al buzo que se encuentra succionando el material

(arena) del fondo del mar, cuidando que cuando salgan agregados de tamaños

considerables, retirarlos para evitar que se tape la succión (pichancha), esto con el

fin de mejorar el rendimiento de llenado. Estos dos buzos, normalmente se alternan

en sus actividades.

• Un buzo mas, se encuentra del lado de la descarga, el cual se encarga de la

inyección hidráulica metiendo la punta de descarga o "pitillo" a una de las válvulas

de llenado, amarrando la punta de descarga a las cintas de poliamida, para de esta

manera iniciar con la inyección hidráulica de la mezcla agua con arena. Durante la

inyección hidráulica, este buzo, cuida y observa que el contenedor textil Sandtainer

61

permanezca en la posición deseada. En el llenado se observa fácilmente como el

asua sale a través de los poros del geotextil, en ocasiones como verdaderos

surtidores de asua. Una vez llenos los contenedores textiles Sandtainers las válvulas

se cierran automáticamente, presentándose un rechazo a que se sisa llenando. Este

procedimiento evita que se presenten en el interior presiones mayores a las de

diseño y a la vez sarantiza un llenado perfecto de cada elemento, formándose

auténticas unidades análosas a una roca arenisca artificial.

El sistema constructivo contempla, como ya se explico, que el orden de colocación y

llenado de los contenedores textiles Sandtainers sea alternado, es decir, primero se colocan y

llenan los impares y después los pares con la finalidad de crear una estructura más continua y

compacta. De ¡sual manera es posible la interconexión y amarre entre contenedores colindantes,

a base de las bandas de alta tenacidad que ya vienen incorporadas al cuerpo del contenedor

textil Sandtainer, sujetándolos entre sí y senerando estructuras más homoséneas y resistentes.

Una vez colocada la primera cama, se procede a colocar la subsecuente de la misma

manera como se coloca la primera y así hasta llegar al nivel deseado, amarrándose (con las

bandas de alta tenacidad) las de la cama inferior con las de arriba y así sucesivamente, lo cual le

proporciona al conjunto una verdadera interconexión, lográndose con ello un auténtico trabajo

de equipo. De esta manera se logra terminar con la construcción de un arrecife artificial de una

de las barreras de arrecifes proyectadas, por lo tanto se procede a continuar, de la misma

manera, con los demás arrecifes para conduir con los trabajos de las dos barreras de arrecifes.

Recordemos que la primera barrera de arrecifes para lograr la sedimentación de arena se

desplanto a una profundidad de 2 .5 m y que esta compuesta por 7 arrecifes artificiales, cada

uno de ellos con una longitud de 8 0 . 0 m y con un ancho de corona de 3 . 0 m y que la

segunda barrera de arrecifes para el oleaje extremal o ciclónico se desplanto a una profundidad

62

de 4 .0 m y esta compuesta de 8 arrecifes artificiales y cada uno de ellos con una longitud de

80.0 m y un ancho de corona de 5.0 m.

IV.6.- MONITOREO DE RESULTADOS

Con la finalidad de conocer y observar el comportamiento de las barreras de arrecifes y

de obtener el volumen de sedimentos así como los metros recuperados de frente de playa, se

estableció hacer monitoreos mensuales, de tal manera que el primer monitoreo se inicio al

momento de iniciar la ejecución de los trabajos.

La realización de los monitoreos consiste primeramente en realizar un levantamiento

topobatimetrico del área en estudio siempre, todos los monitoreos a realizarse, referenciados

sobre una misma poligonal de apoyo. De estos levantamientos obtenemos las secciones

transversales de las cuales obtenemos su área y conociendo la distancia entre secciones

obtenemos finalmente el volumen de sedimentos.

Para conocer los metros recuperados de frente de playa, es necesario trazar el plano de

las batimetricas (curvas de nivel del fondo del mar) con los datos proporcionados por el

levantamiento topobatimetrico, en este plano se podrá observar el movimiento de la cota 0

(cero) en base al nivel de bajamar media inferior (NBMI) , este plano de referencia

normalmente se usa para el proyecto y construcción de obras marítimas y es obtenido por medio

de las tablas de predicción de mareas que edita el Instituto de Geofísica de la U N A M como

ya se menciono anteriormente.

63

IV .6 .1 . - MONITOREO DURANTE EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN

El tiempo estimado de ejecución de los trabajos fue el siguiente:

Primera barrera: 60 días de trabajo con condiciones climáticas normales

Segunda barrera: 120 días de trabajo de condiciones dimáticas normales

Como es sabido, en el Caribe Mexicano difícilmente todos los días serían de

condiciones climáticas normales, por lo que tuvimos los siguientes períodos de ejecución de los

trabajos:

Primera barrera: del 30/abri|/1997 al 04/agosto/1997

Segunda barrera: del 20/mayo/1997 al 03/noviembre/1997

Antes de iniciar con los trabajos de construcción, el 26 de abril de 1997, se realizo

la primera batimetría y se estipulo que se haría una batimetría mensual con el fin de obtener el

monitoreo, de tal manera que las fechas de los monitores fueron los siguientes:

Fecha Trabajo realizado

26/abril/97 Batimetría inicial

30/mayo/97 Monitoreo No. 1

30/junio/97 Monitoreo No. 2

05/agosto/97 Monitoreo No. 3

64

Con este último moni toreo No. 3, se daba por terminado los monitoreos durante la

construcción de los arrecifes ya que el 04/agosto/1997 se concluyo la construcción de la

primera barrera de arrecifes artificiales la cual es la que promueve la sedimentación de arena o

crea el tómbolo de arena frente a ella y la sesunda barrera solo es de protección contra el oleaje

extremal o ciclónico, por lo tanto, con dicho monitoreo se terminó esta fase durante la

construcción. A continuación se muestran los datos y planos obtenidos de estos monitoreos.

Monitoreo No. 1. - Este monitoreo se realizó el 30/mayo/97/ existía un avance del 80 %

solamente en los arrecifes 1 y 2 (de sur a norte). En el plano No. 1 de monitoreos se puede

apreciar ligeramente una recuperación en el frente de estos dos arrecifes de casi 4 .0 mi en

promedio de recuperación de playa con un volumen de arena sedimentada de casi 1,250 m .

Monitoreo No. 2. - Este monitoreo se realizó el 30/junio/97, existía un avance del 100 %

en los arrecifes 1, 2 y 3; y un avance del 7 6 % en los arrecifes 4 y 5. En el plano No. 2 de

monitoreos se puede apreciar ya la existencia de tómbolos o cabezas de playa en el frente de

estos arrecifes 1, 2 y 3, así como una recuperación de playa en este frente de más de 6 mi en

promedio con un volumen de arena sedimentada de más de 4 ,000 m .

Monitoreo No. 3. - Este monitoreo se realizó el 05/agosto/97 un día después de haber

conduido los trabajos de construcción de los 7 arrecifes que componen la primera barrera, por

lo que se tenia ya un 100 % de avance en estos 7 arrecifes. En el plano No. 3 de

monitoreos se puede apreciar la existencia de tómbolos o cabezas de playa en todo el frente

de playa en cuestión, así como una clara recuperación de dicho frente. Hasta esta fecha de

terminación de la primera barrera se tienen en promedio casi 10 mi de recuperación de playa

con un volumen de arena sedimentada de más de 19, 0 0 0 m .

DEZPLAZAMIENTO DE LA COTA (Metros recuperados de playa)

MONITOREO

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250 .

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DEL 2 6 / ABRIL/ 97

DISOCIA

22.9 m

14.6 m

21.2 m

19.6 m

16.7 m

10.6 m

9.9 m

3.9 m

1.9 m

1.5 m

- 6 .1 m

26 m

-5.3 m

-3.8 m

-3.0 m.

-3.6 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

MONITOREO

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0 + 450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DEL 30/MAYO/97

DISTANCIA

28.0 m

17.0 m

23.9 m

24.5 m

18.6 m

12.3 m

9.3 m

4.3 m

1.4 m

0.4 m

- 4 .4 m

1.2

- 3 .1 m

-1 .8 m

- 3 . 0 m

- 5 . 4 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

METROS RECUPERADOS DE PUYA.

5.1 m

3.0 m

2.7 m

4.9 m

1.9 m

1.7 m

- 0 . 6 m

0.4 m

- 0 . 5 m

- 1 .1 m

1.7 m

- 1 . 4 m

2.2 m

2.0 m

0.0 m

- 1 . 8 m

MONITOREOS REAUZADOS

26-Abrll-1997 <—•»•••

30-Moyo-1997 — ^

y<

la distancia perpendicular entre ta cota poligonal de apoyo

SHERATON & TOWERS

CONDOTEL P I R R E S CANCUN

HOTEL MEL1A CANCUN

HOTEL BEACH PALACE

SHERATON & TOWERS

INSTITUTO TECNDLGGICD DE LA CONSTRUCTION AC.

T E S I S P R O F E S I O N A L

GABRIEL JUAREZ PDPOCA

D C S C R I P C I O N

RESTITUCIÓN Y EST A B I L I Z A C I D N DE PLAYA

H D T E L E S P A R T I C I P A N T E S ' S h e r a t o n R e s o r t s & T o w e r s P i r á m i d e s C a n c u n , H o t e l Me l i a T u r q u e s a y B e a c h P a l a c e H o t e l , u b i c a d o s e n C a n c u n , Q R o o

PIANO DC. MONITOREOS

2&/ABRIL/97 1 3Q/NAVO/97

1 ' 1500 ACOTACIÓN'

mts

DEZPLAZAMIENTO DE LA COTA (Metros recuperados de playa)

MONITOREO DEL 2 6 / ABRIL/ 97

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DISTANCIA

22.9 m

14.6 m

21.2 m

19.6 m

16.7 m

10.6 m

9 9 m

3.9 m

1.9 m

1.5 m

-8 .1 m

2.6 m

- 5 . 3 m

-3 .8 m

- 3 .0 m.

- 3 . 6 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0 0

0.0

0.0

0.0

0.0

MONITOREO DEL 30/JUNIO/97

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DISTANCIA

31.0 m

22.0 m

26.0 m

30.0 m

21.9 m

16.8 m

12.4 m

6 5 m

6.0 m

2 5 m

5.8 m

4.2 m

2.3 m

- 1 . 8 m

- 4 . 5 m

-6 .9 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

METROS RECUPERADOS DE PUYA.

8.1 m

7.4 m

4.8 m

10.4 m

5.2 m

6.2 m

2.5 m

2.6 m

4.1 m

1.0 m

11.9 m

1.6 m

2.3 m

2.0 m

- 1 . 5 m

- 3 . 3 m

COMPARACIÓN DE MONITOREOS

26-Abr l l -1997 '

30-Junio-1997 i

HOTEL MELIA CANCUN

Es la distancia perpendicular entre la cota poligonal de apoyo CONDOTEL P ÍX IDES CANCUN

HOTEL BEACH P^ACE

SHERATON & TOWERS SHERATON & TOWERS

POLIGONAL! DE APOYO

CDTA a t - A B R l L - i 1

INSTITUTO TECNDLGGICG DE LA CONSTRUCCIÓN AC.

T E S I S P R O F E S I O N A L

GABRIEL JUAREZ POPOCA

fECHA APROBÓ Í E S C R I P C I O N

RESTITUCIDN Y E S T A B I L I Z A C I Ó N DE PLAYA

H D T E L E S P A R T I C I P A N T E S S h e r a t o n R e s o r t s &. T o w e r s P i r á m i d e s C a n c u n , H o t e l Me l ia T u r q u e s a y B e a c h P a l a c e H o t e l , u b i c a d o s e n C a n c u n , Q R o o ^ ^

PLANO DE

MQNITDREDS 26/ASRIL/97 r 30/JUN/9*

ESCALA ACOTACIÓN

1 . 1500 n t s

2

DEZPLAZAMIENTO DE LA COTA (Metros recuperados de playa)

MONTTOREO DEL 2 6 / ABRIL/ 97

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DISOCIA

22.9 m

14.6 m

21.2 m

19.6 m

16.7 m

10.6 m

9 9 m

3.9 m

1.9 m

1.5 m

- 6 . 1 m

2 6 m

-5 .3 m

- 3 . 8 m

- 3 .0 m.

- 3 . 6 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

MONITOREO DEL 05/AG0S/97

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DISTANCIA

35.3 m

25.8 m

27.6 m

36.9 m

23.7 m

22.9 m

17.0 m

12.5 m

15.1 m

6.7 m

16.2 m

8.4 m

7 1 m

7.8 m

0.5 m

1.1 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

METROS RECUPERADOS DE PLAYA.

12.4 m

11.2 no

6.4 m

17.3 m

7.0 m

12.3 m

7.1 m

8.6 m

13.2 m

5.2 m

22.3 m

5.8 m

12.4 m

7.8 m

3.5 m

4.7 m

COMPARACIÓN DE MONITOREOS

26-Abr i l -1997 « • • —

05-A9O.-1997 — —

HOTEL MELIA CANCUN

Es la distancia perpendicular entre (a cota poligonal de apoyo CONDOTEL PIRAMOS CANCUN

HOTEL BEACH PALACE

SHERATON & TOWERS SHERATON ft TOWERS

^

INSTITUTO TECNDLDGICD DE LA CONSTRUCCIÓN AC

T E S I S P R O F E S I O N A L

GABRIEL JUAREZ POPOCA

) E S C R I P C t 0 f

RESTITUCIÓN Y EST A B I L I Z A C I D N DE PLAYA

H D T E L E S P A R T I C I P A N T E S S h e r a t o n R e s o r t s 8. T o w e r s P i r a n i d e s C a n c u n , H o t e l Me l ia T u r q u e s a y B e a c h P a l a c e H o t e l , u b i c a d o s e n C a n c u n , Q R o o

PLANO DE

MDNITOREOS 26/ABRIL/97 T 03/MQS/97

1 1500 ACOTACIÓN

3

65

IV.6.2.- MONITOREO DESPUÉS DE LA TERMINACIÓN DE LA OBRA

Con la finalidad de conocer el comportamiento de los arrecifes artificiales después de la

terminación de los trabajos se realizaron otros dos monitoreos mas, comparándolos

prácticamente con la batimetría inicial del 26 de abril de 1997. Estos dos últimos monitoreos

se realizaron en las siguientes fechas:

Fecha Trabajo realizado

10/diciembre/1 997 Monitoreo No. 4

29/abril/1998 Monitoreo No. 5

A continuación se muestran los planos y datos obtenidos de estos dos últimos

monitoreos.

Monitoreo No.4.- Este monitoreo se realizó el 10/diciembre/97 a cuatro meses de haber

concluido los trabajos de los siete arrecifes correspondientes a la primera barrera. En el plano

No. 4 de monitoreos se aprecia daramente la formación de tómbolos o cabezas de playa en

todo el frente de playa así como una franca recuperación de este frente. En promedio son 16

mi recuperados de playa con un volumen de arena sedimentada de más de 70 ,000 m .

Monitoreo No. 5. - Este monitoreo se realizó el 29/abriK98 a un año de haber iniciado los

trabajos de construcción de la primera barrera y a 9 meses de haber concluido dichos trabajos.

En el plano No. 5 se siguen apreciando los tómbolos o cabezas de playa en todo el frente de

playa en cuestión. Se han recuperado hasta esta fecha un promedio de más de 23 mi de playa

66

con un volumen de arena sedimentada de más de 100,000 m3 tal y como se presenta en la

tabla de volúmenes para este último momtoreo respecto al iniaal

TABLA DE VOLÚMENES Cadenamiento

0+000 0 + 050 0+100 0+150 0+200 0+250 0+300 0+350 0+400 0+450 0+500 0 + 550 0+600 0+650 0+700 0+750

Area (m2) 88 82

165 87 125 31 121 78 104 35 166 03 13035 124 21 139 30 143 07 165 07 14631 159 37 138 89 104 77 94 95

Promedio 0 00

127 35 145 59 123 55 113 07 135 19 148 19 127 28 131 76 141 19 154 07 155 69 152 84 149 13 121 83 99 86

Distancia (m) 0 00

50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00 50 00

Volumen (m ) 0 00

6,367 25 7,279 50 6,177 25 5,653 25 6,759 50 7,409 50 6,364 00 6,587 75 7,059 25 7,703 50 7,784 50 7,642 00 7,456 50 6,091 50 4,993 00

101,328 25

Esta recuperación de mi de frente de playa aunado al volumen de arena sedimentado,

seguramente continuará, pero de manera ya muy lenta ya que el nivel de corona de los arrecifes

es el 0 0 respecto al NBMI lo que los Hace sumergidos, y precisamente por esta condición,

nunca el tómbolo o cabeza de playa se unirá al arrecife o estructura, caso contrario si los

arrecifes fueran emergidos De tal manera se estima que su recuperación máxima de playa la

tendrá a mediados de este año 2 ,000 con un promedio mínimo de mi recuperados de 35 con

un volumen que seguramente se acercara a los 200 ,000 m

En el plano No 6 se puede apreciar el comportamiento de la cota 0 durante los

monitoreos realizados, así como también en el croquis de la sección tipo se presenta el resultado

DEZPLAZAMIENTO DE LA COTA "O" (Metros recuperados de playa)

MONITOREO DEL 2 6 / ABRIL/ 97

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DISOCIA

22.9 m

14.6 m

21.2 m

19.6 m

16.7 m

10.6 m

9.9 m

3.9 m

1.9 m

1.5 m

- 6 . 1 m

2.6 m

- 5 . 3 m

- 3 . 8 m

- 3 . 0 m.

- 3 . 6 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

MONITOREO DEL 10/DIC/97

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+1O0

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DISTANCIA

41.0 m

30.5 m

33.1 m

43.2 m

27.0 m

30.3 m

21.9 m

17.4 m

21.7 m

12.6 m

20.8 m

16.9 m

16.2 m

12.7 m

5.9 m

7.2 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0 0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

METROS RECUPERADOS OE PLAYA.

18.1 m

15.9 m

11.9 m

2 3 6 (TI

10.3 m

19.7 m

1 2 0 m

13.5 m

19.8 m

11 1 m

26.9 m

14.3 m

21.5 m

16.5 m

8.9 m

10.8 m

COMPARACIÓN DE MONITOREOS

26-Abr l l -1997 ^ - " — »

10-DÍC.-1997 — —

*** Es la distancia perpendicular entre la cota poligonal de apoyo CONDOTEL P Í X I D E S CANCUN

HOTEL MEL1A CANCUN

HOTEL BEACH PALACE

SHERATON & TOWERS SHERATON & TOWERS

INSTITUTD TECNDLDGICD DE LA CDNSTRUCCIDN AC

T E S I S P R O F E S I O N A L

GABRIEL JUAREZ PQPDCA

O E S C R I P C I D N

RESTITUCIDN Y E S T A B I L I Z A C I Ó N DE PLAYA

H O T E L E S P A R T I C I P A N T E S S h e r a t o n R e s o r t s 8. T o w e r s P i rámides C a n c u n , H o t e l Melia T u r q u e s a y B each Pa lace H o t e l , u b i c a d o s en Cancun, Q Roo

PLANO DE-

MONITDREOS 26/A»lL/97 T 10/DIC/97

1 1500 ACOTACIÓN

4

(Metros recuperados de playa)

MONITOREO

CAOENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0+700

0+750

DEL 2 6 / ABRIL/ 97

DISOCIA

22.9 m

14.6 m

21.2 m

19.6 m

16.7 m

10.6 m

9.9 m

3.9 m

1.9 m

1.5 m

- 6 . 1 m

2.6 m

- 5 . 3 m

- 3 . 8 m

- 3 . 0 m.

- 3 . 6 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

MONITOREO

CA0ENAM1ENT0

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0+350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0 + 700

0+750

DEL 29/ABRIL/98

DISTANCIA

47.7 m

36.5 m

39.9 m

47.0 m

35.1 m

36.8 m

31.2 m

25.9 m

27.8 m

20.0 m

25.0 m

22.6 m

22.0 m

23.8 m

15.1 m

20.5 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

METROS RECUPERADOS OE PLAYA.

24.8 m

21.9 m

18.7 m

27 4 m

18.4 m

26.2 m

21 3 m

22.0 m

25.9 m

18 5 m

31.4 m

20.0 m

27 3 m

27.6 m

18.1 m

24.1 m

COMPARACIÓN DE MONITOREOS

26-Abril-1997

29-Abril-1998

HOTEL MELIA CANCUN

Es la distancia perpendicular entre la cota "O" y la poligonal de apoyo CONDOTEL PIRÁMIDES CANCUN

SHERATON te TOWERS SHERATON & TOWERS

HOTEL BEACH PALACE

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE

LA CONSTRUCCIÓN A.C

T E S I S P R O F E S I O N A L

GABRIEL JUAREZ PDPDCA

D E S C R I P C I Ó N

RESTITUCIGN Y E S T A B I L I Z A C I Ó N DE PLAYA

H G T E L E S P A R T I C I P A N T E S S h e r a t o n R e s o r t s 8. T o w e r s P i rámides C a n c u n , H o t e l Metía T u r q u e s a y Beach Pa lace H o t e l , u b i c a d o s e n C a n c u n , Q Roo

PLANO GE

MQNITDREOS 26/AGRIL/97 V 39/ASR1Í./98

1 1500 ACOTACIÓN;

5

DEZPLAZAMIENTO DE LA COTA "O" (Metros recuperados de playa)

MONITORED DEL 2 6 / ABRIL/ 97

CADENAMIENTO

0+000

0+050

0+100

0+150

0+200

0+250

0+300

0 + 350

0+400

0+450

0+500

0+550

0+600

0+650

0 + 700

0+750

DISTANCIA

22.9 m

14.6 m

21.2 rn

19.6 m

16.7 m

10.6 m

9.9 m

3.9 m

1.9 m

1.5 m

- 6 .1 m

2.6 m

- 5 . 3 m

- 3 . 8 m

- 3 . 0 rn

- 3 . 6 m

COTA

0.0

0 0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0 0

0.0

0.0

MONITOREO DEL 29/ABRIL/98

CADENAMIENTO

0 + 000

0 + 050

0+100

0+150

0 + 200

0+250

0+300

0+350

0+400

0 + 450

0+500

0+550

0+600

0 + 650

0 + 700

0+750

DISTANCIA

47.7 m

36.5 rn

39.9 m

47.0 m

35.1 m

36.8 m

31.2 m

25.9 m

27.8 m

20.0 m

25.0 m

22.6 m

22.0 m

23.8 m

15.1 m

20.5 m

COTA

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

METROS RECUPERADOS DE PLAYA.

24.8 m

21.9 m

18.7 m

27.4 m

18.4 m

26.2 m

21 3 m

22.0 m

25.9 m

18 5 m

31.4 m

20.0 m

27 3 m

27.6 m

18.1 m

24.1 m

MONITOREOS REALIZADOS

26-Abr¡ l -1997 i

30-Mayo-1997

3 0 - J u m o - 1 9 9 7 '

05 -Ago. -1997

I O - D i c - 1 9 9 7

29 -Abr i l -1998

Es la distancia perpendicular entre la cota " 0 " y la poligonal de apoyo COHÜOTEL PIRAMOS CANCUN

HOTEL MELIA CANCUN

HOTEL BEACH PALACE

SHERATON & TOWERS SHERATON & TOWERS

• * * * * l * ,smcKji^

» |* * * POLIGONAL! DE APDTD

INSTITUTO TECNDLDGICD DE LA CDNSTRUCCIGN A.C.

T E S I S P R D F E S I D N A L

GABRIEL JUAREZ PDPDCA

H S C R I P C I D l

RESTITUCIDN Y E-ST A B I L IZ ACIDN DE PLAYA

H D T E L E S P A R T I C I P A N T E S ^ S h e r a t o n R e s o r t s 8. T o w e r s P i r a n i d e s C a n c u n , H o t e l Me l i a T u r q u e s a y B e a c h P a l a c e H o t e l , u b i c a d o s e n C a n c u n , Q. R o o .

PLAND DE

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R E S U L T A D O

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D E L A C O M P A R A C I Ó N

26 2 ML RECUPERADOS DE PLAYA

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- 1 '

1 9 9 8

• Z C / S C í ^ t Z S C Ü -

i

SO O M

E S T A C I Ó N

—-j

o + a 5 0

67

esquemático de la comparación de los monitoreos realizados en Abril de 1 997 y en Abril de

1998.

IV.7.- ASPECTO E C O N Ó M I C O

El uso de este sistema constructivo a base de contenedores textiles Sandtainer es más

ventajoso desde el punto de vista económico y constructivo respecto a los sistemas o soluciones

tradicionales o convencionales. Por puro sentido común se observa que la comparación

económica del sistema de contenedores textiles Sandtainer contra un sistema convencional

cualquiera a base de enrocamiento es desleal, empezando por el tipo de maquinaría y equipo

que se utiliza en ambos sistemas, sin embargo no nos adelantemos a prematuras conclusiones y

empecemos a establecer las bases con que se compararan esto dos sistemas o alternativas. Los

rompeolas a talud sumergidos separados de la costa a base de enrocamiento es la solución o

sistema convencional con que se comparará económica y constructivamente el sistema a base de

contenedores textiles Sandtainer. Vale la pena adelantar que se hace el análisis comparativo con

la finalidad de tener un punto de comparación entre estos dos sistemas ya que los bancos de

material (piedra) en la zona de Cancun se localizan a distancias bastantes considerables aunado

a que el material en esta zona no es de buena calidad. Explicaré brevemente en que consiste

este sistema convencional.

Los rompeolas a talud sumergidos, están formados por materiales rocosos de diferentes

medidas y pesos, extraídos por explotación de canteras, depósitos de roca natural fragmentada

o elementos manufacturados que tienen cada uno de ellos una misión especial en la estructura y

en su procedimiento constructivo.

Normalmente están formados por tres elementos principales y dos o más elementos

auxiliares que son:

68

El núcleo.- Se construye de piedra de tamaño relativamente chico, colocado en forma

masiva, que impide la transmisión de la energía por su baja porosidad.

Capa secundaria.- Protegiendo el núcleo, se construye la capa secundaria con material

rocoso también, pero de mayor tamaño en una o más capas, su función es evitar la

dispersión del núcleo por acción del oleaje.

La coraza.- La última capa o coraza puede ser construida por una o más capas de roca

pesada, o bien por elementos prefabricados de concreto. Este elemento es el que

resiste en forma directa la acción del oleaje por lo que, la capacidad de resistencia de

esta coraza define la capacidad del rompeolas.

Los delantales.- Estos tienen por objeto proteger la estructura contra la socavación al

pie de la misma, se construye de material rocoso de tamaño semejante al de la capa

secundaria.

Filtros de apoyo.- Se utilizan para evitar el hundimiento de las piedras durante la

construcción debido a las corrientes y al oleaje, evitando también que la arena del

fondo sea succionado entre los huecos dejados por las rocas cuando se presentan

grandes tormentas.

r-Coraza

Capa secundarla

-Detoirtat FR+ro- Delantal-

Figura No. 20 Sección transversal de un rompeolas sumergido (convencional)

69

Materiales para uso en la construcción de rompeolas convencionales. -

Los materiales más utilizados para la construcción de rompeolas, escolleras y espigones

(sistemas convencionales) son como ya mencione: 1 . - Fragmentos de roca de diferentes

tamaños extraídos por explotación de canteras, 2 . - Depósitos de roca natural fragmentada

(piedra de pepena) y 3. - Elementos manufacturados de concreto.

Lo primero que tiene que hacerse es buscar lo más cercano posible uno o varios bancos

de materiales cuyas características se ajusten al proyecto y con la capacidad suficiente para

producir el material necesario. Casi nunca se logra de un solo banco y por lo tanto la

búsqueda, debe cubrir una zona grande con objeto de lograr los volúmenes necesarios

probables. Estos materiales pueden ser:

1 . - Rocas ígneas intrusivas (de grano grueso) como el granito o la diorita

2 . - Rocas ígneas extrusivas (de grano fino) como la riolita andesita o basalto

3. - Rocas sedimentarias como las calisas o areniscas

4 . - Rocas metamórficas como el gneis

Cualquiera de éstos tipos de roca puede ser útil para la obra que se estudia, siempre

que satisfaga las normas siguientes:

Propiedad Valor

Resistencia a la compresión en estado húmedo 1 50 kg ./cm2

Resistencia a la compresión en estado húmedo, aplicando la carga paralelamente a los 100 lcg./cm2

planos de formación cuando los haya

Absorción en porciento 4 máximo

Densidad 2.3 mínimo

Resistencia al intemperismo, acelerado (sanidad), por ciento en pérdida de peso 10 % máximo

Resistencia al desgaste determinada por la prueba de los Angeles, en porciento 4 0 % máximo

70

Características de los bancos de materiales.-

Cuando el banco se ajusta a las normas anotadas anteriormente, se inicia su preparación,

haciendo en primer término los levantamientos topográficos necesarios para calcular su potencial,

área de desmonte y de despalme y posibilidad de construcción de un patio de maniobras. La

explotación se inicia después de desmontada y despalmada la zona de trabajo, los desperdicios

se tiraran en lugares previamente seleccionado y a distancias que no obstruyan la continuidad de

los trabajos.

El procedimiento de ataque del banco, se iniciará con la perforación de los barrenos

que formarán el frente del mismo y el patio de maniobras. Para ello previamente se hará el

estudio del proceso de barrenación, plantillas, selección de los explosivos y del sistema de

voladura apropiado.

Es aconsejable que el diseño de la voladura, se calcule el producto de acuerdo con los

requerimientos de las rocas para la coraza, utilizando el material menor para la capa secundaria y

núcleo, cuando el sobrante del material para coraza no sea suficiente para la capa secundaria, se

harán voladuras para obtener material de capa secundaria para que del sobrante se obtenga el

material para el núcleo.

Carga y transporte del material.-

Después de cada voladura, se procederá a realizar las operaciones de clasificación de

acuerdo con los requerimientos de las capas que formen el enrocamiento, depositando los

materiales selectos en los patios acondicionados para el caso. La clasificación se hace utilizando

grúas con aditamento de garra, para las rocas grandes, tractores con cuchillas especiales de reja

para la roca mediana y tractores estándar para el resto. Para la carga de los materiales, se

71

podrán usar grúas con equipo de garra para carga de rocas o cucharones de gajos/ palas

mecánicas y cargadores frontales.

El equipo de acarreo podrá estar compuesto por camiones de volteo o por camiones de

obra fuera de carretera. Para acarrear los materiales habrá que solicitar los permisos

correspondientes y/o la construcción de caminos especiales de terracerías para los bancos.

Procedimiento constructivo para el rompeolas (convencional) a talud sumergido. -

Cuando se van a iniciar los trabajos de construcción, deberá principiarse por el trazo

del eje del rompeolas y la fijación de ios anchos de corona, a continuación se procede a las

operaciones necesarias para extraer el material natural del fondo que se encuentra dentro de las

líneas y niveles de proyecto (siempre y cuando se requieran hacer estas operaciones). Este

trabajo normalmente se ejecuta con draga de almeja, según las condiciones del fondo marino y

se acarrean con gangiles. La excavación deberá ejecutarse paulatinamente coordinándola con el

avance de construcción del núdeo, la capa secundaria y la coraza.

La estructura del rompeolas, como ya se explicó estará formada básicamente de tres

partes.

1. - El núcleo que se compone con material pétreo muy fragmentado cuyo rango de

peso se considera entre W / 2 0 0 y W / 6 0 0 0 siendo W el peso de la roca calculada

para la coraza.

2. - El núcleo debe ser cubierto por la capa secundaria de protección, con rocas cuyo

rango de peso es W / 1 0 a W/1 5, finalmente

3.- A esta capa la cubre la coraza, constituida con una o más capas de roca de peso

W, la base superior del trapecio puede rematar en un coronamiento de dimensión tipo

estructural definido en el proyecto.

72

Para acomodar el material en sus líneas y niveles, es necesario usar chalanes tolva,

charolas de volteo manejadas con grúa o cualquier sistema similar. Se inicia con el acomodo del

material para el núcleo, el cual se deberá cubrir de inmediato con la capa secundaria,

cubriéndose todo el núdeo construido para evitar la destrucción parcial de éste. Cuando la

construcción de enrocamiento se está realizando con cierta agitación del mar, deberá cubrirse de

inmediato también la capa secundaria con la capa de coraza. Una vez terminado este tramo, se

continuará con el siguiente y así sucesivamente.

Diseño del rompeolas sumergido a base de enrocamiento

Como la finalidad de este tema, aspecto económico, no es presentar las base de diseño

de los sistemas convencionales, solamente se muestran a continuación los datos de diseño

obtenidos para un rompeolas sumergido a base de enrocamiento basándose en la filosofía de

diseño del Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad.

Datos disponibles:

Altura de la ola de diseño (H1 /3) = 7.19 m

Talud 2:1 • • cotg a = 2

Peso específico del material que va a formar la coraza \ys) — 2.4 ton/m

Peso específico del agua (y) — 1.03 ton/m3

Profundidad de desplante = -4.0 m (Se toma la profundidad de la 2a. Barrera)

Datos de diseño obtenidos:

Respetando la graduación de tamaños del CERC, se obtuvieron los siguientes pesos:

a) Peso de los elementos de la coraza:

Pesos comprendidos entre 3 ,850 Kg a 6 ,420 Kg

b) Peso de los elementos de la capa secundaria:

Pesos comprendidos entre 360 Kg a 668 Kg

C ) Peso de los elementos del núdeo:

Pesos comprendidos entre 5 Kg a 300 Kg

Se obtuvieron los siguientes dimensionamientos:

d) Espesor de la coraza:

e = 1.48 m

e) Espesor de la capa secundaria:

e = 0 .68 m

f) Ancho de la corona:

B = 4.45 m

4,45

0.4QT ¿£L

i-Capa secundarla

5.0

Figura No. 21 Dimensionamiento de la sección tipo del rompeolas sumergido a base de enrocamiento

74

En base a las dimensiones obtenidas se procede a cuantificar los volúmenes de obra para

el rompeolas a base de enrocamiento:

Capa Graduación del material Area de la

sección

Longitud del

rompeolas

Volumen de

material

Coraza De 3,850 K3 a 6,420 Kg 25.0 m

Secundaria De 360 Kg a 668 Kg.

Núcleo De 5 Kg a 300 Kg.

5.0m2

2.0 m2

4.0 m2

80.0 m

80.0 m

80.0 m

2,000.0 m3

960.0 m3

1,120.0 m3

Totales: 51.0 m2 80.0 m 4,080.0 m3

Ahora, como ya se menciono, para el sistema a base de contenedores textiles

Sandtainer para la 2d barrera se obtuvo la siguiente sección:

Lado P^£a___MíMI

Contenedores t e x t i l e s 'Sand ta ine r '

Lado mar

Tapete antisocavación

X2$

4.0 m

M- -M4- • * • * - -M 3.0 M 5.0 R 4.0 m

Fisura No. 22 Sección tipo de uno de los arrecifes de la 2a barrera (área de la sección = 20.0 m )

En base a la sección anterior y a las dimensiones obtenidas anteriormente(longitud del

arrecife = 80 .0 m), se tiene la siguiente cuantificación:

75

Cama

1 d cama

2d cama

3 a cama

4 a cama

5 a cama

6d cama

7 a cama

8a cama

Total de contenedores

Número de contenedores

62 0

61 0

60 0

59 0

58 0

57 0

56 0 55 0

468 0

Volumer por contenedor

1 3 X 0 5 m

3 25 m3

3 25 m3

3 25m3

3 25 m3

3 25 m3

3 25 m3

3 25 m3

3 25 m3

5 0 X

Volumen del arrecife

Volumen por ca

201 50 m3

198 25 m3

195 00 m3

191 75 m3

188 50 m3

185 25 m3

1 82 00 m3

178 75 m3

1,521 00 m3

En base a los volúmenes obtenidos y analizando los precios unitarios de ambas

alternativas, se obtuvieron los siguientes catálogos de los conceptos más representativos de estas

dos alternativas, se considera, para fines de comparaaón, un solo rompeolas o arrecife que

pudiera ser cualquiera del conjunto que componen la 2a barrera para el oleaje extremal

C a t á l o g o d e c o n c e p t o s

Alternativa Rompeolas sumersido separado de la costa a base de enrocamiento (solución convencional), se

consideran los P U a costo directo y una distancia del banco de materiales a pie de muelle de 1 50 Km

Tiempo de ejecución 58 días

Concepto

Suministro y colocación de piedra para núcleo

de rompeolas con peso de 5 a 300 leg

Incluye explotación, pepena, acarreo a pie de

muelle y maniobras de colocación

Suministro y colocación de piedra para núcleo

de rompeolas con peso de 360 a 668 kg

Incluye explotación, pepena, acarreo a pie de

muelle y maniobras de colocación

Suministro y colocación de piedra para núcleo

de rompeolas con peso de 3,850 a 6,420

kg Incluye explotación, pepena, acarreo a pie

de muelle y maniobras de colocación

Unidad 3

m

m3

m3

Cantidad

1,120 00

960 00

2,000 00

PU 248 66

324 82

487 63

T O T A L

Importe

$ 278,499 20

$ 311,827 20

$975 ,260 00

$1'565,586 40

76

C a t á l o g o d e c o n c e p t o s

Alternativa: Rompeolas o arrecife sumergido separado de la costa a base de contenedores textiles Sandtainer,

se consideran los P.U. a costo directo.

Tiempo de ejecución. 20 días

Concepto

Suministro y colocación de tapete

antisocavación a base de geotextil de fibras

largas de polipropileno punzonado de 2 0 0

gr/m , con sistema de lastrado integral

Suministro y colocación de contenedores

textiles Sandtainer rellenos hidráulicamente de

arena (medidas del contenedor 5.0 X 1.3 X

0.5 m)

Unidad

m2

m3

Cantidad

1,032.00

1,521.00

P.U.

28.61

307.65

T O T A L

Importe

$ 29,525.52

$ 467,935.65

$ 497,641.17

Comparando el sistema de contenedores textiles Sandtainer con el sistema convencional

(enrocamiento) tenemos la siguiente tabla comparativa:

Tabla comparativa: alternativa convencional vs. Alternativa Sandtainer

Parámetro

Area

Volumen

Costo

Tiempo de ejecución

Alternativa convencional a base de enrocamiento

51.0 m2

4,080.0 m3

$ 1'565,586.40

58 días

Alternativa a base de contenedores textiles Sandtainer

20.0 m2

1,521.0m3

$ 497,641.17

20 días

Ahorro

6 0 . 8 %

6 2 . 7 %

6 8 . 2 %

6 5 . 5 %

La tabla anterior muestra claramente más ventajoso al sistema de contenedores textiles

Sandtainer, estas ventajas son básicamente por los siguientes aspectos:

• La solución a base de Sandtainer no necesita de explosivos, camiones y maquinaría

pesada ni de la construcción de caminos de acceso para la explotación del banco

de material, ya que ocupa el material del fondo marino (arena).

77

• La solución a base de Sandtainer no necesita de maquinaria pesada como grúas y

chalanes para la colocación del material ya que ocupa una simple bomba trasasolidos

con sus accesorios y un compresor de buceo para la colocación de los elementos.

• La solución a base de Sandtainer ocupa mano de obra local.

• La solución a base de Sandtainer necesita un mínimo de mano de obra tecnificada.

IV.8.- BENEFICIOS ECOLÓGICOS

Otro de los beneficios que se pueden obtener mediante la construcción de rompeolas

separados de la costa a base de contenedores textiles Sandtainer o mejor llamados arrecifes

artificiales, es la generación de ecosistemas de gran belleza, que atraen a los amantes del buceo

y les permiten, a pocos metros de la playa, observar la gran diversidad de especies arrédrales.

Mediante el adecuado acomodo de los contenedores Sandtainer se logran oquedades de

tamaño adecuado que permiten la proliferación de vida marina.

La rugosidad de la superficie de los contenedores Sandtainer funciona como un

substrato para que se fijen los microorganismos, así como los cambios, en los patrones de oleaje

y de las corrientes, debidos a la construcción del arrecife favorecen a la fijación de estos

microorganismos. Todas las cadenas alimenticias empiezan con pequeños microorganismos que

alimentan a las especies mayores y así sucesivamente. A l reducirse el impacto de la energía del

oleaje en la barrera de arrecifes, las algas pequeñas se fijan a las paredes, adicionalmente estas

comunidades sirven de base para la caéer\d alimenticia que proporciona alimento a las especies

mayores y éstas a su vez a otras más grandes.

Todos estos beneficios se pudieron apreciar al día 30 después de haber terminado el

primer arrecife o rompeolas de estas barreras, incrementando el atractivo de este frente de playa

para los turistas y/o amantes de los deportes acuáticos.

78

IV.9.- LIMITACIONES DE LOS CONTENEDORES TEXTILES SANDTAINER

El ámbito de aplicación de los contenedores textiles Sandtainer esta limitado a aguas

relativamente tranquilas y de oleaje moderado. Para poder especificar este sistema de

contenedores textiles será necesario que exista un banco de arena lo más cerca posible al sitio

donde se ubicaran las estructuras con la finalidad de no encarecer la obra. Si no existiera algún

banco de arena cerca, se podrá utilizar arena de río, pero se deberá de analizar que esto no

eleve el "costo de la obra o tomar la decisión de utilizar otro sistema que este de acuerdo a las

condiciones particulares del lugar.

Los contenedores textiles Sandtainer son altamente susceptibles a ser dañados y a tener

una falla por vandalismo y por impacto de piedras acarreadas por la corriente, de tal manera

que si a estos contenedores textiles no se les cubre con alguna capa, podrán ser considerados

como soluciones de corto plazo.

El uso de estos contenedores textiles se puede limitar a la construcción de núcleos de

estructuras marítimas y/o a la construcción de obras provisionales. Se han obtenido buenos

resultados tanto técnicos como económicos utilizando contenedores textiles Sandtainer

protegiéndolos con una coraza a base de Mortarmat o con una capa de blocretos, lográndose

con esta combinación estructuras con una vida útil semejante a la de los sistemas convencionales.

79

V.- OTROS TIPOS DE CIMBRAS TEXTILES

Los geotextiles son materiales sintéticos (artificiales) empleados en lo relacionado con la

geotecnia (geo). No son materiales de reciente creación, aunque sí de constante evolución. Sin

embargo, aunque en los países industrializados se han venido utilizando de una manera u otra

en forma bastante intensa y extensa desde mediados del siglo que acaba de terminar, tanto en

las obras hidráulicas como en las de vías terrestres, su aplicación en otros países ha encontrado

una reticencia casi sistemática en su empleo. Esto puede muy bien ser producto a que por

tradición se tiene la mentalidad, cuando se habla de textiles, que ellos son exclusividad de la

industria del vestido o para otras aplicaciones similares en que la resistencia y durabilidad no son

factores predominantes, sin estar conscientes, ni enterados, que la ingeniería textil es una

disciplina en la cual se puede diseñar un textil que cuente con las características necesarias de

calidad, resistencia y durabilidad que requiere una determinada especificación específica.

En síntesis, la utilización de geotextiles ha dejado de ser una práctica teórica y

especulativa, pasando a ser ahora en día una herramienta muy útil y práctica para los ingenieros.

V . 1 . - ELEMENTOS GEOTEXTILES RELLENOS C O N MORTERO BLOCRETE

Materiales

Para estos elementos los contenedores textiles impermeables funcionan como cimbra

únicamente, estos están constituidos por polímeros laminados y están diseñados para resistir las

presiones que se originan durante el proceso de llenado, el cual se lleva a cabo a través de

bocas localizadas en su parte superior.

80

Tipos y tamaños:

Actualmente existen cuatro tipos de Blocrete, los que forman un prisma rectangular,

cuya dimensión básica es de 2 .00x3.00x1.00 m, aunque se pueden construir de diferentes

tamaños, los de sección transversal hexasonal o cuadrada, cuyas dimensiones se fijan en función

de la necesidad específica de cada proyecto y los cilindricos, siendo también variable su

diámetro y su altura.

Generalmente los más usuales han sido los de forma de prisma rectangular o sea Tipo 1 ,

sin embargo en ocasiones cierto tipo de proyectos requieren elementos masivos colados in situ

de mayor peralte, lo cual originó los otros tres tipos. Los contenedores de textil sintético para

los Blocrete de sección transversal hexagonal, Tipo 2 , o cuadrada, Tipo 3, cuentan con

tensores internos de alta tenacidad, los cuales toman los esfuerzos que se producen durante el

llenado de los mismos con mortero. Esta característica les permite desarrollar peraltes de hasta

1.50 m ó más. Los contenedores para formar los Blocrete cilindricos, Tipo 4, cuentan

internamente con tensores textiles radiales, de alta tenacidad, en varias capas.

Tipo!

Tipo 2

t b

H

Tipo 3

Tipo 4

Fisura No. 23 Tipos de Blocrete

Equipo:

81

Para llevar a cabo la construcción de una estructura con los elementos artificiales Blocrete

no se requiere de un equipo pesado y sofisticado, lo cual hace que este sistema resulte muy

práctico y económico. Se requiere de una bomba reciprocante para mortero, con una

capacidad de producción del orden de 12 m3/h y salida de 2" de diámetro, una bomba

autocebante para asua, con salida de 2" de diámetro y con capacidad del orden de 1,000

It/min. , dos o más revolvedoras de concreto con motor de sasolina de 1 2 HP, con capacidad

de un saco de cemento. Adicionalmente se requieren mangueras, copies, conexiones y los

accesorios correspon dien tes.

Para colocación bajo agua es obvio que se necesitará de una lancha con motor fuera de

borda o un chalán pequeño y el equipo de buceo de baja profundidad correspondiente.

Personal, cotocación y llenado:

Análogamente a lo indicado para el caso de los contenedores Sandtainers, se requiere

de la misma cuadrilla de trabajo.

Previamente al inicio de la colocación y llenado de los Blocretes se requiere se instale

un tapete para proteger la obra contra los efectos de socavación, el cual puede ser de mismas

características a las mencionadas para los contenedores textiles Sandtainers. En otros casos en

lugar de utilizar un tapete antisocavación del tipo descrito, puede y suele utilizarse con bastante

frecuencia uno a base de elementos artificiales denominados Mortarmat, descritos en las

próximas hojas.

Con objeto de obtener mejores resultados los elementos se colocarán en forma

alternada, con lo cual se garantiza que al colocar el pendiente entre los vecinos ya llenados se

82

llena perfectamente el hueco por ocupar, con lo cual se losran estructuras muy uniformes y

compactas, trabajando adicionalmente por fricción.

La dosificación del mortero es función directa de la resistencia especificada para cada

caso, haciéndose notar que ésta puede ser tan alta como se necesite, por lo que el proyectista

podrá recurrir a cualquier manual, de los muchos que existen, donde se indiquen las

dosificaciones correctas para cada caso específico.

Cuando las distancias de bombeo para el mortero sea superior a los 200 ó 300 m

conviene recurrir a utilizar una sesunda bomba relevadora. Esto es conveniente cuando se están

llenando estructuras muy largas y no sea práctico o no sea posible movilizar todo el equipo con

el cual se suministra el mortero.

Aplicaciones:

Los Blocrete pueden utilizarse también para construir rompeolas, escolleras, espigones,

rompeolas separadas de la costa emergentes o sumergidas. Cuando se construyen obras con

Blocretes éstas son de vida larga, de tipo permanente.

Ahora bien, ya habiendo sido presentados los dos tipos de elementos artificiales

llenados con arena o con mortero es conveniente repetir que una de las características muy

propia de estos tipos de elementos es la posibilidad de construir escolleras separadas de la

costa, o sea no empotradas.

La variedad de aplicaciones para estos elementos artificiales es tan amplia y variada

como las necesidades lo requieran. Pueden utilizarse para llevar a cabo recintos costeros

cerrados o semicerrados, como delfinarios, albercas de agua de mar.

Aspecto económico:

83

Si recurrimos nuevamente a realizar un ejemplo del aspecto económico de comparar una

estructura con enrocamiento y una con Blocrete, del tipo prisma rectangular, Tipo 1,

considerando unas secciones similares al caso comparativo anterior, se llega a la conclusión que

el costo con los Blocretes será del orden de 4 0 % menos que cuando se utiliza enrocamiento.

V .2 . - REVESTIMIENTOS C O N GEOTEXTILES RELLENOS C O N MORTERO

MORTARMAT

Este revestimiento consiste de cimbras textiles dobles, de espesor predeterminado,

llenadas directamente en el sitio de la obra con mortero. Inicialmente estos revestimientos

recibieron el nombre de Colchacreto, sin embargo al paso del tiempo y como se fueron

introduciendo innovaciones y mejoras no nada más en cuanto a los materiales que se emplean

sino también en los métodos y procedimientos de colocación y llenado, han sido cubiertos por

diversas patentes en México y en otros países con el nombre de Mortarmat, que es como se

les conoce hoy en día.

Materiales:

Los elementos Mortarmat son cimbras dobles impermeables de textil sintético, tejidas de

fibras de poliester industrial blanco de bajo encogimiento térmico, con construcción plana, con

una resistencia mínima a la tracción de 1.32 Kg ./cm en ambas direcciones.

84

Tipos:

Puesto que los problemas que hay que resolver son de muy diversos tipos y los

parámetros por afrontar son variables de sitio en sitio, se han desarrollado varios tipos a fin de

estar en condición de resolver cada problema que se le presente al ingeniero.

Acorde a los requerimientos específicos de cada proyecto existen revestimientos

Colchacreto de distintos tipos y tamaños,- el uniforme, llamado Tipo E utilizado principalmente

para superficies en las cuales no se esperan asentamientos considerables del terreno sobre el cual

se colocarán, el Tipo A , articulado, que cuenta con cintas textiles permeables incorporadas en

dos sentidos perpendiculares entre sí, las cuales proporcionan al elemento facilidad para

adaptarse cómodamente a las deformaciones que vaya sufriendo la superficie a lo largo del

tiempo y las cuales a la vez permiten una eficiente eliminación de la subpresión que se presente

por efecto de cambios bruscos de niveles, léase marea u oleaje.

Otro, el Tipo I es el denominado intercalado, muy usual en aquellos sitios en que se

desee obtener simultáneamente una protección antierosiva y un aspecto paisajístico agradable,

ya que han sido diseñados para que una vez terminado el llenado se procede a cortar en forma

de cruz unos cuadros textiles intercalados que permiten el crecimiento de la vegetación nativa

en poco tiempo o bien que se les coloquen semillas de alguna especie vegetal previamente

seleccionada. El Tipo O cuenta con tensores radiales, con el cual es factible revestir cilindros,

lo cual resulta muy práctico para protección y lastrado de tuberías metálicas y finalmente el Tipo

U, consistente en un revestimiento de tela sintética, sencilla o doble, en forma de cuadrícula

alternada, como si fuese un tablero de ajedrez, en el cual unos cuadros son llenados y los

vecinos no, que puede ser llenada con mortero, arena u otro material, utilizado como apoyo

para otro tipo de estructuras, como pueden ser por ejemplo bordos y terraplenes.

85

En cuanto a espesores se refiere, los hay de diferentes tamaños, lo cual permite que sean

una solución versátil pero a la vez económica. Los hay de 10 hasta 25 cm de espesor. En la

figura que a continuación se muestra se presentan los distintos tipos de Mortarmat existentes.

Espesor nominal

TIpoE Espesor Uniforme

Articulación, cima textil permeable

Articulado

Espesor nominal

Cortes para permitir crecimiento de vegetación

Tipo I Intercalado (En planta)

Tubería

Cuadros de textil (vacíos)

Llenos con arena o mortero

TlpofJ Para apoyo de estructuras

(En planta)

Tipo O Para protección y lastre de tuberías

Figura No. 24 Tipos de Mortarmat

Equipo:

El equipo requerido para el llenado de los elementos Mortarmat es igual al que se

indicó para los elementos denominados Blocrete, este consiste fundamentalmente de una bomba

reciprocante para mortero, con una capacidad de producción del orden de 12 m3/H y salida

86

de 2" de diámetro, una bomba autocebante para agua, con salida de 2" de diámetro y con

capacidad del orden de 1,000 lt/min. , una o varias revolvedoras de concreto con motor de

Sasolina de 1 2 HP, con capacidad de un saco de cemento. Adicionalmente se requieren

mangueras, copies, conexiones y los accesorios correspondientes.

El equipo aquí citado podrá variar sus características conforme lo requieran las

necesidades de cada proyecto, aplicándose para ello la experiencia del ingeniero constructor y

adecuándose a las necesidades específicas de cada caso particular.

Para colocación bajo agua se requerirá del equipo de buceo con sus respectivos

accesorios.

Personal:

Para dar una idea del personal que se requeriría, una cuadrilla normal estaría integrada por dos o

tres personas con experiencia, o incluso sin ella, ya que se les puede capacitar en la obra •

misma. Este personal estaría encargado en la colocación y llenado de las colchonetas textiles.

Para efecto de alimentar la revolvedora con el cemento, arena, agua y aditivos fluidizantes el

personal requerido es el que comúnmente se emplea para cualquier obra.

A l igual que en el caso del equipo, el personal a emplear para cada caso dependerá en

gran medida de las características de ésta así como de la experiencia del ingeniero constructor

Para la colocación bajo agua se requieren un par de buzos técnicos y un lanchero,

siendo el personal necesario en tierra el mismo.

87

Colocación y llenado:

Una consideración importante es que cuando se recurra a utilizar los revestimientos

Mortarmat las superficies sobre las cuales se colocará la cimbra textil deberá estar lo más pareja

posible, lo cual es fácil y rápido de lograr, ya sea con equipo manual o incluso mecánico y

tomar las providencias necesarias para que sobre dichas superficies no sobresalgan objetos

agudos punzocortantes que puedan rasgar la cimbra textil.

Una vez realizado lo anterior se procede a colocar en forma extendida la cimbra a

quedar según se haya especificado en el diseño. Se introducen mangueras flexibles por aperturas

que se efectúan en la parte superior de la cimbra hasta que lleguen al extremo. Aquí es

oportuno hacer notar que usualmente se deja un cierto tramo de esta cimbra textil sobre el

hombro y se introduce doblada en una zanja angosta previamente excavada, lo cual le

proporciona al conjunto un buen anclaje una vez que la zanja se llena con conaeto o

normalmente con el mismo mortero que se emplea para llenarlas.

Zanja llenada con mortero una vez introducido el extremo superior del revestimiento

Fisura No. 25 Colocación y llenado de revestimiento Mortarmat

88

A l introducirse mortero por las boquillas de las mangueras la cimbra se irá llenando

progresivamente, alcanzando el espesor predeterminado, retrayéndose hacia arriba las mangueras

conforme esto va aconteciendo, hasta que la cimbra quede totalmente llena conforme la sección

de proyecto. Esta operación se realiza llenando a través de las mangueras alternadamente a fin

de que se obtenga una sección lo más uniforme posible. En la figura anterior se muestra como

además de protegerse d talud y el hombro se consigue proteger el talud al píe de éste.

Usualmente se recomienda que para garantizar que el recubrimiento así colocado sea lo más

eficiente posible, no se coloque y llene un tramo a tope con el siguiente, sino que se le

proporcione un traslape adecuado.

Aplicaciones:

La variada gama de tipos y espesores dan lugar a que se elijan aquellos que satisfagan

una necesidad específica, presentándose a continuación algunas aplicaciones prácticas que se

consideran representativas, más no limitativas, con la intención de presentar un panorama de •

posibilidades.

Una de ellas es utilizar este tipo de revestimiento como base de apoyo y como tapete

antisocavación para las estructuras costeras como escolleras empotradas en la costa o separadas

de ella o espigones. La ventaja de esto es que en la forma como están diseñadas se soluciona

con el llenado de mortero el problema de lastrado. Para esta aplicación suele utilizarse el

Mortarmat tipo articulado ya que permite una eficaz disipación de ia subpresión provocada por

las variaciones de nivel del agua debido a las mareas y a los continuos cambios de variaciones

de nivel de agua actuante producidos por el oleaje.

Cuando se construyen obras con elementos Sandtainers el protegerlas contra la acción

de los rayos del sol, de rasgaduras del contenedor textil por accidentes o vandalismo es muy

89

recomendable en aquellos casos en que se le haya asignado a la estructura una vida útil larga.

Aquí además de proteger los taludes y corona de ella suele extendérsele más allá del píe de

talud a fin de proporcionarle una protección adecuada. •

En la aplicación de revestimientos en ríos y canales una de las grandes ventajas de utilizar

los revestimientos Mortarmat es que debido a que es posible colocarse bajo agua, en presencia

de corriente y escasa visibilidad, se evitan costosas obras de desvió o suspensión del servicio, lo

cual no siempre es factible.

Los revestimientos tipo " O " , que como ya se mencionó cuentan con tensores radiales

textiles internos de alta tenacidad, se emplean como elementos para proteger o lastrar tuberías.

Lo anterior es muy importante para tuberías submarinas ya que a la vez de protegerlas contra

posibles daños provocados por anclas de bs barcos les proporciona el lastre adecuado para

evitar la tendencia a flotar cuando no están totalmente llenas.

Aspecto económico:

A diferencia de los dos elementos artificiales anteriormente tratados, para el caso de los

elementos Mortarmat no es tan sencillo presentar un aspecto comparativo de costos contra otra

alternativa ya que las variables se multiplican enormemente. Ello se debe a que las alternativas

que se han venido empleando tradicionalmente son sumamente variadas, lo cual hace muy

complejo y poco representativo intentar una comparativa de tipo económico.

Sin embargo se apuntará, que así como cuando se recurre a emplear los muy diversos

tipos de materiales y técnicas tradicionales de las cuales se ha hablado ya, los parámetros de

costos de materiales, del número y tipo de personal que se usa, la gran diferencia que existe en

cuanto a tipo de equipo, que va desde lo más elemental hasta de tipo de construcción

pesada, hace muy difícil cuantificar, aunque sea tosca y burdamente, un costo que fuese

90

realmente indicativo, en cambio el llevar a cabo un trabajo de revestimiento con cualquier tipo

de elemento Mortarmat presenta la ventaja de que las variantes se reducen.

Ello significa que debido a que independientemente del tipo o sitio en que se vaya a

realizar la obra, el equipo, el personal y los insumos principales, como son los geotextiles y el

cemento, son prácticamente los mismos, se puede decir que dentro de un rango más o menos

confiable el costo por unidad de superficie por proteger es casi constante.

91

VI.- CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES

En términos generales de este trabajo se pueden establecer las siguientes conclusiones y

recomendaciones: •

• Los contenedores textiles Sandtainer, es un sistema con bajos costos de

construcción.

• Los contenedores textiles Sandtainer, es un sistema con simplicidad de

procedimientos constructivos, un tiempo de ejecución reducido comparado con las

estructuras tradicionales a base de enrocamiento, utiliza mano de obra local no

calificada y equipo de construcción sencillo y económico.

• Es recomendable recurrir a este tipo de tecnología para obras que se realicen en

países en vías de desarrollo, ya que no requiere de equipo costoso y pesado,

además de que utiliza materiales de la región y no se requiere de mano de obra

especializada.

• Los contenedores textiles Sandtainer, son altamente susceptibles a ser dañados y a

tener una falla por vandalismo y por impacto de piedras acarreadas por la corriente.

• Si a los contenedores textiles no se les cubre con una capa secundaria o coraza,

deberán ser considerados como una solución de corto plazo.

• Es recomendable, si se desea darle mayor vida y protección a los contenedores

textiles Sandtainer (protección contra vandalismo o por accidentes), protegerlos con

una coraza a base de Mortarmat.

• Los sistemas descritos en este trabajo (Sandtainer, Blocretos y Mortarmat) son

usualmente aplicados en aguas relativamente tranquilas y de oleaje moderado.

• Este sistema siempre deberá de contar con un tapete antisocavación y lastrarlo

adecuadamente para que cumpla debidamente con su función.

• Este sistema es un método de construcción que facilita fabricar rocas bajo el agua en

lugares inaccesibles.

• Este sistema ofrece la posibilidad de ejecutar estructuras separadas de la costa sin

necesidad de obras de acceso las cuales además de ser costosas y tardadas

requerirán ser removidas posteriormente.

• Para las zonas turísticas, este sistema ofrece una oportunidad para mejorar y restituir

las playas que estén siendo amenazadas por erosiones provocadas por causas

naturales o por la acción del hombre al interferir con las condiciones de acarreo

litoral al llevar a cabo obras que interfieren con el equilibrio dinámico en que éste se

encuentra.

92

• Los aspectos positivos de este sistema cubren una sama de posibilidades al alcance

técnico y económico para la conservación, recuperación y mantenimiento de playas

turísticas.

93

BIBLIOGRAFIA.-

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