PROYECTO Y CONSTRUCCIÓN DE DIQUES VERTICALES Y MIXTOS

Proyecto de diques verticales

Según apunta el catedrático Josep Ramón Medina, en los últimos años se están construyendo en las costas españolas muchos diques verticales de cajones ya que presentan numerosas ventajas económicas y ambientales, tales como el aprovechamiento del espacio, el ahorro de material, la rápida puesta en obra, el menor impacto ambiental durante la construcción, etc. Sin embargo, pueden presentar graves problemas durante la fase de servicio de la obra, ya que reflejan gran parte del oleaje que incide sobre ellos, dificultando la navegación en las proximidades del dique (zona de paso de buques y embarcaciones), aumentando las corrientes y la intensidad del oleaje en el propio dique y en las inmediaciones del dique.

Además, estas reflexiones pueden afectar significativamente la dinámica litoral, pudiendo erosionar playas próximas y provocar acumulaciones peligrosas de energía en puntos localizados.

“Los diques reflejan la energía que les llega como si fueran un espejo. Si es un dique con talud refleja muy poca energía y el efecto que tiene es pequeño, tanto para la navegación como para el entorno. Si el dique es vertical refleja casi toda la energía, lo cual puede alterar la dinámica ambiental del entorno provocando, por ejemplo, la recesión local de playas próximas”, explica Josep Ramón Medina.

Así, los investigadores de la UPV están ensayando con nuevos diseños de estos diques verticales que mejoren las condiciones de navegación y reduzcan los impactos ambientales. Para ello, están aplicando avanzadas técnicas de Inteligencia Artificial (redes neuronales artificiales, algoritmos genéticos) para modelar el comportamiento hidráulico del dique vertical anti reflejante o realizar el cálculos de esfuerzos del oleaje sobre la estructura y la estimación del rebase para diferentes condiciones de oleaje.

El proyecto de investigación REDIVAR (Estudio del Rebase y Estabilidad de Diques Verticales Antirreflejantes) se enmarca dentro del subprograma dedicado a la mejora tecnológica de las infraestructuras portuarias del Programa Nacional de Medios de Transporte que tiene como objetivos específicos impulsar el medio de transporte marítimo como alternativa a los medios de transporte terrestre, promover la calidad y seguridad de las operaciones y servicios prestados por los puertos y la gestión medioambiental en el entorno portuario.

Por último, cabe destacar que si bien REDIVAR está centrado en la mejora de diques verticales antirreflejantes, sus resultados son también aplicables a los muelles antirreflejantes que generan también problemas (agitación en dársenas) que pueden solucionarse reduciendo la reflectividad.

 

Patentes

En este campo, los investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia patentaron a finales de 2006 un nuevo concepto antirreflejante de cámaras cilíndricas aplicables a diques verticales de cajones y también a muelles de bloques. El dique vertical de cajones con cámaras cilíndricas se construye de forma similar a los diques de cajones convencionales de celdas circulares y permite reducir la agitación y las corrientes inducidas, el rebase y las fuerzas sobre el cajón. El bloque antirreflejante de cámaras cilíndricas tiene un funcionamiento hidráulico semejante pero aplicable a muelles de bloques.

Asimismo, diseñaron también un nuevo elemento prefabricado antirreflejante de tipología Jarlan para muelles de bloques patentado por la UPV y licenciado por la empresa valenciana Gadea Hermanos S.L. En la actualidad, el trabajo de los investigadores del Laboratorio de Puertos y Costas de la Politécnica se centra, dentro del proyecto REDIVAR, en mejorar el conocimiento de nuevos diseños antirreflejantes, en especial los basados en el concepto clásico Jarlan y el de cámaras cilíndricas. El proyecto REDIVAR concluye el próximo año

Los diques artificiales pueden ser utilizados para:

Prevenir la inundación de los campos aledaños a los ríos o mares; sin embargo también se utilizan para encajonar el flujo de los ríos a fin de darle un flujo más rápido. Son conocidos como diques de contención.

Proteger determinadas áreas contra el embate de las olas.

Forman caminos integrando un orden vial.

Diques de contención

Estos diques tradicionalmente son construidos, amontonando tierra a la vera del río. Amplio en la base y afilados en la cumbre, donde se suelen poner bolsas de arena.

En el altiplano andino, particularmente en la región peruana, antiguamente se construían con "champas", trozos cuadrados de tierra vegetal, de unos 30 x 30 cm, con un espesor variable de unos 15 cm. Estas champas, sin eliminar la vegetación se colocaban invertidas, con la intención de que la vegetación al crecer, sobre todo en los bordes libres, consolidarían la estructura. Lamentablemente se ha verificado que el procedimiento no se ha demostrado muy eficiente, y se están lentamente sustituyendo estas estructuras de tierra por estructuras construidas técnicamente.

Modernamente los diques de defensas ribereñas son construidos siguiendo los criterios técnicos modernos para estructuras de tierra, y en muchos casos su estructura es compleja, comprendiendo una parte de soporte, un núcleo impermeable y drenes de pie para minimizar el riesgo de rupturas.

Existen importantes sistemas modernos de diques a lo largo de los ríos Mississippi y Sacramento en EE. UU.; el Po y el Danubio en Europa.

Partes de un dique de contención contra inundaciones

La sección transversal que se aprecia al lado es la sección de un dique de contención en tierra, con núcleo impermeable. Sus partes son:

1. Coronamiento

2. Borde libre

3. Nivel de agua de proyecto

4. Talud de aguas arriba (en este caso, considerando que el agua tiende a infiltrar a través del dique, el talud de aguas arriba es aquel que se encuentra al interior del cauce del río.

5. Nivel del terreno aguas arriba

6. Corona

7. Cuerpo de apoyo, aguas arriba. El material utilizado en esta parte del dique puede ser granular y poco permeable.

8. Núcleo impermeable

9. Cuerpo de apoyo, aguas abajo. El material debe ser permeable.

Diques rompeolas

Defensa ribereña construida con champas.

Son estructuras artificiales creadas mediante superposición de capas de elementos de diferentes granulometrías y materiales encaminada a reducir la cantidad de energía proveniente del oleaje que entra en un lugar que se quiere abrigar, por ejemplo un puerto. Contrariamente a los diques de contención, no tienen una función de impedir la filtración del agua.

Existen diferentes tipologías de diques, también llamados espigones:

En talud

Vertical

Flotante

etc

Los diques en talud tradicionalmente se han construido mediante un núcleo de todo uno, encima del cual se superponen capas de elementos de tamaño creciente separados por capas de filtro. Actualmente, los elementos mayores (que conforman los mantos exteriores) son piezas de hormigón en masa de diferentes formas (cubos, dolos, tetrápodos, etc), que sustituyen a la escollera. Los diques en talud resisten el oleaje provocando la rotura del mismo.

Los diques verticales están formados por cajones de hormigón armado que se trasladan flotando al lugar de fondeo y se hunden, para después rellenarlos con áridos, de forma que constituyan una estructura rígida. Las ventajas de este tipo de diques son que para una misma profundidad, requieren mucho menos material que los diques rompeolas, y que se pueden prefabricar. Sin embargo, presentan algunas desventajas como son que concentran su peso en una superficie menor, y por lo tanto requieren un suelo más resistente para su colocación; y que reflejan gran parte del oleaje que incide sobre ellos, aumentando los esfuerzos sobre la estructura y dificultando la navegación en las inmediaciones del dique vertical. Además, no presentan una rotura gradual como sus homólogos diques en talud cosa que provoca que se hayan de dimensionar para olas de más altura.

PROYECTO DE DIQUES MIXTOS

DIQUES MIXTOS Si modificáramos los tamaños relativos del elemento rígido y del conjunto de materiales sueltos, pasando gradualmente de la tipología en talluda la vertical, existiría una zona de transición en la que el modo de funcionamiento no correspondería ni a uno ni a otro tipo. En este caso el dique denominaría dique mixto. Diríamos que un dique es mixto, y no en talud, cuando el descenso brusco de profundidad producido por el talud hace que seinestabilice el oleaje, no llegando sin embargo dicho oleaje a romper sobre el propio talud. Asimismo, un dique es vertical, y no mixto, cuando el descenso de profundidad causado por la presencia de la banqueta de cimentación no modifica sensiblemente al oleaje incidente. Este caso produciría que el oleaje llegase a romper sobre el propio talud de manera que la ola llega al paramento a punto de romper aunque alguna vez puede llegar rota. En estos diques, es de vital importancia entender que su funcionamiento en pleamar es el de reflexión, mientras que en bajamar lo hace como un dique en talud. En la figura siguiente se aprecia el esquema simple de un dique mixto.

En España la mayoría de los diques son en talud, sin embargo cuando la profundidad es superior a los 20 m. se suelen usar diques verticales. El gran problema de los diques mixtos, es que a menudo la ola rompe sobre el elemento monolítico con excesiva fuerza debido a las presiones impulsivas, lo que hace que funcione mal, produciéndose frecuentemente roturas y vuelcos.

CONSTRUCCIÓN

Por construcción de un puerto se pude entender " construir un lugar de la costa, natural o artificial, protegido de los temporales, en el cual los barcos pueden permanecer al abrigo de éstos y realizar tanto las operaciones de carga o descarga como las de reparación o de mantenimiento que requieran".

Los puertos fueron complicándose, primero con la instalación de muelles para facilitar las maniobras de carga y descarga, posteriormente se construyeron instalaciones para lograr que siempre mantuvieran la misma profundidad, a pesar de la bajamar, inventándose así las esclusas; la más antigua que se conoce es la de "Damme" que permitía el acceso al puerto de Brujas, Bélgica, y que se reporta desde el año 1180.

Otro problema que enfrentó el hombre fue la defensa de sus aldeas de la invasión de otros hombres, y empezó a rodear sus rústicas instalaciones portuarias con empalizadas, haciendo posteriormente muros, hasta llegar a las grandes fortalezas.

Este esfuerzo culminó con la construcción de los puertos artificiales, con los que el hombre protegía su "zona costera" por medio de diques, muelles, dársenas y otras instalaciones. Los puertos artificiales fueron proliferando en todas las costas del mundo, siendo los primeros reportados los construidos en Alejandría.

Actualmente se considera, además de los "puertos naturales", como los que se han instalado en las bahías u otras zonas costeras cerradas, el llamado "puerto artificial", concepto que implica la existencia de complejas instalaciones especializadas cuyo diseño y estructura ha ido cambiando de acuerdo con las necesidades que el desarrollo de la humanidad ha ido

planteando, hasta llegar a instalaciones de inmenso valor y complejidad. Esta transformación de los puertos ha sido paralela a la de los medios de transporte terrestre y marítimo que confluyen en el puerto, buscándose la mayor rapidez y eficacia en los servicios y rentabilidad en las inversiones.

El desarrollo del ferrocarril y la aplicación de la máquina de vapor a la navegación, hechos prácticamente simultáneos, redujeron el tiempo empleado en el traslado de las cargas, tanto por tierra como por mar y, sobre todo, permitieron fijar calendarios y horarios en el transporte. Como la inversión en estos medios de transporte para el comercio creció rápidamente, el intercambio de productos entre los pueblos se incrementó, lo cual trajo como resultado la necesidad de crear puertos cada vez más especializados, por lo que, en un principio, éstos fueron mixtos y más tarde se fueron transformando según las actividades para las que eran utilizados.

Las instalaciones generales con las que en la actualidad cuenta un puerto se pueden dividir en cuatro grandes grupos: "obras de abrigo y acceso", "obras de atraque, tráfico y almacenamiento", "equipo para la manipulación de las cargas" e "instalaciones para la reparación y mantenimiento de los barcos".

Las obras de abrigo y acceso son las destinadas a proporcionar protección contra la acción de los elementos naturales, como los "diques de abrigo" o "rompeolas", que son fundamentalmente de dos clases, según el modo en que resistan el oleaje: "escolleras", que rompen la ola, y "diques verticales", que se encargan de reflejarlas.

Las escolleras están formadas por elementos sueltos depositados en el mar, que pueden ser rocas grandes, bloques de cemento que en ocasiones se construyen con cuatro brazos, llamándoseles tetrápodos, y en los últimos tiempos se utilizan costales de fibra rellenos con cemento que se colocan uno sobre el otro dentro del agua y al fraguar se endurecen quedando sólidamente unidos, formándose así la escollera. Una vez que queda bien asentada, es posible pavimentar sobre ella un camino por donde pueden circular vehículos y personas.

Los diques verticales están construidos con elementos rígidos, en forma de grandes cajones de hormigón armado que se fondean sobre una base de cimentación y se entrelazan originando una pared vertical por el lado del mar, en donde la ola rebota, reflejándose así el oleaje. Para construir estos diques de abrigo, se toman en cuenta: la altura de la ola, el ángulo del talud y el peso y densidad del material que se utilizará.

Entre estos diques de abrigo y la costa queda una zona en la que el agua está más o menos tranquila, donde las embarcaciones pueden fondear y realizar el resto de su maniobra. Para entrar al puerto se establecen canales de navegación calculados durante la bajamar y preparados convenientemente, por medio del dragado o de diques de encauzamiento; por estos canales son remolcados los barcos de gran calado hasta llevarlos a atracar en el muelle, cuya altura se calcula siempre para la pleamar.

FASES UNIDADES DE OBRA

El desarrollo de cualquier proyecto de obras tienen una común evolución temporal, definida por las siguientes fases:

1. Idea del proyecto.

Identificación de la necesidad o problema. Sin “idea” no hay proyecto.

2. Estudio previo o de viabilidad.

Comprobar que el proyecto sea prioritario (caso de proyectos públicos).

Que sea técnica y económicamente viable.

Identificación de problemas y obstáculos.

Conocer los beneficiarios (proyectos públicos).

Posibles fuentes de financiación.

3. Anteproyecto.

Estudios más completos que en la fase anterior. Formulación básica del

proyecto y definición de los objetivos.

Analizar los condicionantes del proyecto.

Analizar distintas soluciones y alternativas técnicas y valorarlas.

Diseño de [ingeniería] a nivel anteproyecto (plantas, alzados, secciones

típicas, sin entrar en detalle de dimensionamiento exacto y definitivo, aunque

sí en dimensiones básicas).

Estimación suficientemente precisa del coste.

Estudio de viabilidad económica.Estudio de la financiación.“A mayor inversión

en estas fases, menor incertidumbre”

Cuantificación de costes e ingresos.

Propuesta de organización, administración y gestión. o Estudio de la

financiación.

4. Proyecto informativo o Proyecto básico

Estudios más completos que en la fase anterior con definición precisa del

proyecto.Contienen el diseño, representación de las soluciones técnicas del

proyecto, planos de detalle, anejos técnicos justificativos, especificaciones

detalladas, programación temporal de la ejecución del proyecto, presupuesto

detallado, firma del autor.

Este documento sirve para la exposición pública y por tanto según las

alegaciones recibidas y aceptadas se modifica dando lugar al proyecto

definitivo de construcción

5. Proyecto de construcción o Proyecto de ejecución

Contienen el diseño, representación de las soluciones técnicas del proyecto,

planos de detalle, anejos técnicos justificativos, especificaciones detalladas,

programación temporal de la ejecución del proyecto, presupuesto detallado,

firma del autor y visado colegial (caso de ser necesario).

6. Licitación, dirección y ejecución de las obras

Licitación o concurso para determinar quien ejecuta la obra.

Ejecución obras, seguimiento y control, recepción

7. Explotación de la infraestructura Métodos de construcción.