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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE LA SANTÍSIMA CONCEPCIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE ROMPEOLAS PARA EL PROYECTO
“TERMINAL DE DESCARGA DE CARBÓN”
ROBERTO ANDRÉS FERNÁNDEZ DOMÍNGUEZ
MODALIDAD PROYECTO
Profesor Guía : Mauricio Villagrán V.
Memoria para optar al título de Ingeniero Civil
Concepción – Chile Noviembre 2010
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE LA SANTÍSIMA CONCEPCIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE ROMPEOLAS PARA EL PROYECTO
“TERMINAL DE DESCARGA DE CARBÓN”
ROBERTO ANDRÉS FERNÁNDEZ DOMÍNGUEZ
MODALIDAD PROYECTO
Profesor Guía : Mauricio Villagrán V. Profesor Informante : Rafael Aránguiz M. Memoria para optar al título de Ingeniero Civil
Concepción – Chile Noviembre 2010
I
Dedicado a mis padres, Marianela y José,
y a mis hermanos Mauricio, Andrea y María José.
II
AGRADECIMIENTOS
El presente trabajo concluye una intrincada labor, que no hubiera sido posible
terminar sin las personas cercanas que a continuación mencionaré.
Primero y antes que todo, dar gracias a mi familia, por demostrarme su amor,
paciencia y apoyo, aun en momentos complejos. Gracias mamá, papá y hermanos, aunque
hemos pasado momentos difíciles, siempre me han apoyado y brindado todo su amor, ya
que mis logros son los suyos también.
Agradecer a todo el personal PROCONSA Ingeniería y en especial a Verónica
Maillard, por la ayuda prestada de forma desinteresada.
Mis sinceros agradecimientos a mi Profesor Guía Mauricio Villagrán, por toda la
ayuda prestada a lo largo de este camino con la mejor voluntad.
Finalmente dedicar las últimas palabras a todas las personas que influyeron en mí
para lograr el difícil objetivo de ser un profesional.
III
RESUMEN
El objetivo general de este trabajo es estudiar alternativas de rompeolas para el
proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”, analizando sus ventajas y desventajas, a
través de la comparación de resultados.
Se describe el proyecto en sus líneas generales y de acuerdo a los antecedentes de
terreno del lugar se justifica el uso de una obra de abrigo para mejorar la operabilidad del
terminal
Se definen los criterios de diseño, los cuales proporcionarán las bases a seguir en
el diseño de la obras. Para poder interiorizar el uso de una obra de abrigo se exponen las
distintas clases de estructuras que cumplen la función de rompeolas y se describen las más
habituales en función de sus partes y elementos principales.
El punto anterior es de gran importancia, ya que teniendo claro las condiciones
naturales del lugar y el tipo de estructuras que cumplen la función de rompeolas se
seleccionó una tipología en particular.
Definido el tipo de rompeolas a utilizar se precisó las alternativas de estudio en
función de la coraza del rompeolas. Se calcularon todas las partes que componen un
rompeolas en talud y se estudió el comportamiento funcional y estabilidad sísmica de
ambas estructuras. Los resultados serán expresados comparativamente.
Una vez definidos todos los elementos que componen ambas estructuras se
procederá a cubicar las cantidades de material involucrados y estimar los costos de
construcción en base a obras de envergadura equivalente. El resultado se traducirá en el
costo monetario final de ambas obras.
Finalmente, de todos los análisis realizados, se optará por la alternativa de
rompeolas que presente las mayores ventajas para el proyecto “Terminal de Descarga de
Carbón”.
IV
TABLA DE CONTENIDOS
Pág.
Dedicatoria ............................................................................................................................. I Agradecimientos .................................................................................................................... II Resumen ................................................................................................................................. II Tabla de Contenidos .............................................................................................................. III Índice de Figuras ................................................................................................................... VII Índice de Tablas ..................................................................................................................... IX 1.0 Introducción ................................................................................................................. 11
1.1 General .................................................................................................................. 11 1.2 Objetivo General ................................................................................................... 13 1.3 Objetivos Específicos ........................................................................................... 13 1.4 Justificación Proyecto ........................................................................................... 14
1.4.1 Descripción Proyecto .................................................................................. 14 1.4.2 Justificación Proyecto ................................................................................. 17
2.0 Antecedentes de Terreno ........................................................................................... 19
2.1 General .................................................................................................................. 19 2.2 Condiciones Naturales .......................................................................................... 19
2.2.1 Topobatimetría ............................................................................................ 19 2.2.2 Geotecnia y Sismicidad ............................................................................... 21 2.2.3 Vientos ........................................................................................................ 25 2.2.4 Oleaje .......................................................................................................... 29 2.2.5 Corrientes .................................................................................................... 41 2.2.6 Mareas ......................................................................................................... 44
3.0 Criterios de Diseño ....................................................................................................... 46
3.1 General .................................................................................................................. 46 3.2 Criterios de Diseño ............................................................................................... 46
3.2.1 Oleaje .......................................................................................................... 46 3.2.2 Mareas ......................................................................................................... 47 3.2.3 Materiales .................................................................................................... 48 3.2.4 Estabilidad Sísmica ..................................................................................... 49
4.0 Tipologías Rompeolas .................................................................................................. 50
4.1 General .................................................................................................................. 50 4.2 Rompeolas de Talud ............................................................................................. 50
4.2.1 Escollera Multicapa ..................................................................................... 51 4.2.2 Berma .......................................................................................................... 52 4.2.3 Sumergido ................................................................................................... 53
V
4.3 Rompeolas de Pared Vertical ............................................................................... 54 4.3.1 Cajones de Hormigón .................................................................................. 55 4.3.2 Gaviones de Tablestacas ............................................................................. 56 4.3.3 Pantalla ........................................................................................................ 57
4.4 Rompeolas Compuestos ....................................................................................... 59 4.4.1 Compuestos Verticales ................................................................................ 59 4.4.2 Compuestos Horizontales ............................................................................ 60
4.5 Rompeolas Especiales .......................................................................................... 61 4.5.1 Flotante ........................................................................................................ 61
5.0 Estudio de Alternativas de Solución ........................................................................... 62
5.1 General .................................................................................................................. 62 5.2 Criterios de Selección ........................................................................................... 62 5.3 Evaluación de Alternativas ................................................................................... 66
5.3.1 Selección de Alternativas ............................................................................ 67 5.3.2 Trazado en Planta Rompeolas ..................................................................... 71
6.0 Diseño Rompeolas ........................................................................................................ 72
6.1 General .................................................................................................................. 72 6.2 Comportamiento Estructural ................................................................................. 72 6.3 Metodología de Calculo ........................................................................................ 74 6.4 Dimensionamiento Estructural ............................................................................. 75
6.4.1 Talud de la Estructura ................................................................................. 75 6.4.2 Coraza ......................................................................................................... 76 6.4.3 Diámetro nominal elementos de la Coraza ................................................. 79 6.4.4 Espesor mínimo de la Coraza ...................................................................... 83 6.4.5 Elementos de la Coraza por Área ................................................................ 84 6.4.6 Ancho mínimo Coronamiento ..................................................................... 86 6.4.7 Filtros .......................................................................................................... 87 6.4.8 Berma de Pie ............................................................................................... 89 6.4.9 Radio Mínimo Cabezo ................................................................................ 91
6.5 Comportamiento Funcional .................................................................................. 93 6.5.1 Reflexión ..................................................................................................... 93 6.5.2 Run-up ......................................................................................................... 95
6.4.2.1 Francobordo .................................................................................... 96 6.5.3 Transmisión ................................................................................................. 96 6.5.4 Run-down .................................................................................................... 97 6.5.5 Sobrepaso .................................................................................................... 98
6.6 Estabilidad Sísmica ............................................................................................... 100 6.7 Esquema Final Rompeolas ................................................................................... 105
7.0 Estimación de Costos ................................................................................................... 110
7.1 General .................................................................................................................. 110 7.2 Consideraciones Generales ................................................................................... 110
VI
7.3 Materiales y Cantidades Involucradas .................................................................. 111 7.4 Proceso Constructivo Básico ................................................................................ 113 7.5 Costo de Alternativas ............................................................................................ 120
8.0 Comparación y Selección de Alternativa ................................................................... 123
8.1 General .................................................................................................................. 123 8.2 Resultados ............................................................................................................. 123
9.0 Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................... 126 9.1 Conclusiones ......................................................................................................... 126
Bibliografía ............................................................................................................................. 128
Anexos A: Incidencias y Excedencias Anuales Vientos ................................................................... 131 B: Proyección Gumbel Vientos Extremos ........................................................................... 132 C: Estadística Correntometría Euleriana Fija ................................................................... 133 D: Derivadores Correntometría Lagrangiana .................................................................... 135 E: Mediciones Correntometría Euleriana Directa ............................................................. 138 F: Tabla Coeficientes de Capa y Porosidad distintos tipos de Coraza ............................. 139 G: Parámetros de Diseño Pie de Berma .............................................................................. 140 H: Factores Empíricos para cálculo de Reflexión .............................................................. 141 I: Factores de Ajuste de Van der Meer y Stam .................................................................. 142 J: Factores para cálculo de Sobrepaso ............................................................................... 143 K: Análisis de Precios Unitarios Alternativa Tetrápodos .................................................. 144 L: Análisis de Precios Unitarios Alternativa Rocas ........................................................... 159
VII
INDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1.1 Mapa de Ubicación Proyecto .............................................................................. 14 Figura 1.2 Mapa Geográfico Proyecto ................................................................................. 15 Figura 1.3 Planta Terminal Descarga de Carbón [10] .......................................................... 16 Figura 1.4 Elevación Terminal Descarga Carbón [10] ......................................................... 17 Figura 2.1 Batimetría Proyecto [10] ..................................................................................... 20 Figura 2.2 Perfiles Sísmicos [4] ........................................................................................... 21 Figura 2.3 Perfil Sísmico PS – 3 [4] ..................................................................................... 23 Figura 2.4 Perfil Sísmico PS – 4 [4] ..................................................................................... 23 Figura 2.5 Frecuencia Dirección del Viento [1] ................................................................... 26 Figura 2.6 Frecuencia Magnitud del Viento [1] ................................................................... 26 Figura 2.7 Valores Medios y Máximos del Viento por Dirección ....................................... 28 Figura 2.8 Ubicación Nodos de Estudio [2] ......................................................................... 30 Figura 2.9 Excedencia de altura de olas Hmo [2] ................................................................ 31 Figura 2.10 Rosa de Altura de Olas – N2 [2] ....................................................................... 34 Figura 2.11 Rosa de Puntos de Olas – N2 [2] ........................................................................ 35 Figura 2.12 Resultado modelo utilizado, olas de diseño tercer cuadrante: Hmo = 6,64 m (Tr
= 100 años), MWD = 247°, Tp = 16 s [2] ............................................................ 37 Figura 2.13 Resultado modelo utilizado, olas de diseño cuarto cuadrante: Hmo = 5,05 m (Tr
= 100 años), MWD = 270°, Tp = 12 s [2] ............................................................ 39 Figura 2.14 Fluctuación típica mensual de marea .................................................................. 44 Figura 4.1 Rompeolas de Talud o Dique de Escollera Típico [6] ......................................... 51 Figura 4.2 Rompeolas de Escollera Multicapa [14] .............................................................. 52 Figura 4.3 Rompeolas de Escollera Multicapa con Superestructura [14] ............................. 52 Figura 4.4 Rompeolas de Berma (Dinámicamente Estable) [14] .......................................... 53 Figura 4.5 Rompeolas de Berma Artificial [14] .................................................................... 53 Figura 4.6 Rompeolas Sumergido [14] ................................................................................. 54 Figura 4.7 Rompeolas de Pared Vertical tipo Cajón [6]........................................................ 54 Figura 4.8 Rompeolas de Cajones de Hormigón [14] ........................................................... 56 Figura 4.9 Rompeolas de Gaviones de Tablestacas [14] ....................................................... 57 Figura 4.10 Rompeolas de Pantalla [14] ................................................................................ 58 Figura 4.11 Rompeolas Pared Cortina [14] ............................................................................ 58 Figura 4.12 Rompeolas Compuesto Vertical [14] .................................................................. 59 Figura 4.13 Rompeolas Compuesto Horizontal [14] .............................................................. 60 Figura 4.14 Rompeolas Flotante [14] ..................................................................................... 61 Figura 5.1 Trazado en Planta Rompeolas .............................................................................. 71 Figura 6.1 Principales Modos de Fallas Estructurales [6] ..................................................... 73 Figura 6.2 Coeficientes de Estabilidad de Hudson [13] ........................................................ 77 Figura 6.3 Graduación Roca [14] .......................................................................................... 77 Figura 6.4 Forma elementos tipo Tetrápodos [13] ................................................................ 81 Figura 6.5 Elemento prefabricado tipo Tetrápodo (http://www.awi.de) ............................... 83 Figura 6.6 Radio Mínimo Cabezo (http://www.concrtelayer.com) ....................................... 92 Figura 6.7 Criterios de Sobrepaso crítico (l/s/m) [14]. .......................................................... 99 Figura 6.8 Estabilidad Tetrápodos Lado Mar ........................................................................ 102
VIII
Figura 6.9 Estabilidad Tetrápodos Lado Puerto .................................................................... 102 Figura 6.10 Estabilidad Rocas Lado Mar ............................................................................... 103 Figura 6.11 Estabilidad Rocas Lado Puerto ........................................................................... 103 Figura 6.12 Planta Disposición General Rompeolas .............................................................. 106 Figura 6.13 Esquemas Final Rompeolas Alternativa Tetrápodos, Sección A ........................ 107 Figura 6.14 Esquemas Final Rompeolas Alternativa Rocas, Sección A ................................ 108 Figura 6.15 Plata Ubicación Elementos Rompeolas .............................................................. 109 Figura 7.1 Ejemplo Secuencia Constructiva Rompeolas ....................................................... 114 Figura 7.2 Colocación Núcleo ............................................................................................... 114 Figura 7.3 Colocación Filtros ................................................................................................ 115 Figura 7.4 Colocación Coraza ............................................................................................... 116 Figura 7.5 Colocación Tetrápodos ........................................................................................ 116
IX
ÍNDICE DE TABLAS
Pág.
Tabla 2.1 Correlación Velocidades De Ondas Sísmicas v/s Unidades Geológicas [4] ........... 22 Tabla 2.2 Terremotos Históricos Cuarta Región ................................................................... 22 Tabla 2.3 Altura (Hs) por Periodo (Tp) – N2 [2] .................................................................. 32 Tabla 2.4 Altura (Hs) por Dirección (MWD) – N2 [2] ......................................................... 33 Tabla 2.5 Valores extremos de altura de ola en aguas someras en Nodo N0 - Oleaje de
diseño del tercer cuadrante (m) [2] ....................................................................... 38 Tabla 2.6 Valores extremos de altura de ola en aguas someras en Nodo N0 - Oleaje de
diseño del cuarto cuadrante (m) [2] ...................................................................... 40 Tabla 2.7 Resumen Experiencias Mediciones Corrientes Lagrangianas ............................... 42 Tabla 2.8 Magnitud Corrientes para cada Periodo de Retorno. ............................................. 43 Tabla 2.9 Planos Mareales Caleta Cruz Grande .................................................................... 45 Tabla 3.1 Distancias de Canteras al Proyecto ........................................................................ 48 Tabla 5.1 Escala de Evaluación Rompeolas .......................................................................... 67 Tabla 5.2 Puntuación Total de Alternativas de Solución ...................................................... 68 Tabla 6.1 Determinación peso elementos coraza .................................................................. 78 Tabla 6.2 Determinación peso elementos coraza lado abrigado ........................................... 79 Tabla 6.3 Determinación diámetro elementos coraza ........................................................... 79 Tabla 6.4 Determinación diámetro elementos coraza lado abrigado ..................................... 80 Tabla 6.5 Dimensiones elementos prefabricados Tetrápodos ............................................... 82 Tabla 6.6 Determinación espesor mínimo coraza ................................................................. 84 Tabla 6.7 Determinación espesor mínimo coraza lado abrigado ........................................... 84 Tabla 6.8 Determinación elementos coraza por área ............................................................. 85 Tabla 6.9 Determinación elementos coraza por área lado abrigado ...................................... 85 Tabla 6.10 Determinación ancho mínimo coronamiento ........................................................ 86 Tabla 6.11 Relación de pesos coraza, filtro y núcleo .............................................................. 87 Tabla 6.12 Determinación peso elementos filtro ..................................................................... 87 Tabla 6.13 Determinación peso elementos filtro lado abrigado .............................................. 87 Tabla 6.14 Determinación peso elementos núcleo .................................................................. 88 Tabla 6.15 Peso final elementos núcleo .................................................................................. 88 Tabla 6.16 Determinación espesor filtro ................................................................................. 88 Tabla 6.17 Determinación espesor filtro lado abrigado .......................................................... 89 Tabla 6.18 Determinación peso elementos berma de pie ........................................................ 90 Tabla 6.19 Determinación diámetro elementos berma de pie ................................................. 90 Tabla 6.20 Determinación reflexión ........................................................................................ 94 Tabla 6.21 Determinación run-up ............................................................................................ 94 Tabla 6.22 Determinación francobordo ................................................................................... 96 Tabla 6.23 Determinación run-down ....................................................................................... 97 Tabla 6.24 Determinación sobrepaso ...................................................................................... 100 Tabla 6.25 Parámetros Geotécnicos materiales rompeolas ..................................................... 101 Tabla 6.26 Cuadro resumen factores de seguridad .................................................................. 104 Tabla 6.27 Cuadro resumen alternativas de rompeolas ........................................................... 105 Tabla 7.1 Cubicación Materiales Alternativa Tetrápodos ..................................................... 111
X
Tabla 7.2 Cubicación Materiales Alternativa Rocas ............................................................. 112 Tabla 7.3 Costos Rocas Cantera Temblador ......................................................................... 113 Tabla 7.4 Programa Básico de Construcción Alternativa Tetrápodos ................................... 118 Tabla 7.5 Programa Básico de Construcción Alternativa Rocas ........................................... 119 Tabla 7.6 Presupuesto Rompeolas Alternativa Tetrápodos ................................................... 121 Tabla 7.7 Presupuesto Rompeolas Alternativa Rocas ........................................................... 122 Tabla 8.1 Comparación Parámetros Funcionales .................................................................. 124
________________________________________________________________________________ 11
1.0 Introducción
1.1 General
Las costas son uno de los ambientes más dinámicos en nuestro planeta, que a
simple vista parecen lugares tranquilos y placenteros para desarrollar actividades
habitacionales, de recreación e industrial, sin embargo, se ven afectadas por factores
ambientales como el oleaje, mareas, vientos y tormentas, que impiden en algún momento el
normal funcionamiento de estas actividades.
Es necesario limitar el impacto de los factores ambientales de mayor incidencia,
debido al importante papel económico que representa este recurso natural en nuestro país,
ya que se ha dado una ocupación importante de la costa al desarrollo industrial en décadas
recientes, en especial al sector de generación eléctrica.
La matriz energética en Chile se basa principalmente en la generación
termoeléctrica (61%), hidráulica (36%) y el porcentaje restante en otros tipos de generación
(eólica, biomasa, etc.).
Actualmente, la tecnología de expansión del sistema son las centrales térmicas a
carbón, las que aumentarán su participación en la matriz energética chilena.
Las centrales termoeléctricas se ubican en su gran mayoría en la costa, gracias a su
mejor accesibilidad, además por la utilización de carbón, petróleo o gas natural como
combustible, los cuales llegan importados a los puertos nacionales. Otra de las ventajas de
estar en la costa es que obtienen el agua necesaria para la refrigeración directamente del
mar.
CAPITULO 1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 12
Las centrales termoeléctricas no siempre están ubicadas cercanas a los puertos
establecidos por lo cual es necesario en algunos casos proyectar dichos terminales con la
finalidad de abastecer del combustible necesario para la generación de energía eléctrica.
La infraestructura física de los puertos debe asegurar no sólo el acceso expedito de
los buques que atracaran en el terminal, sino que también protección contra las condiciones
oceanográficas, en particular del oleaje, ya que de no contar con lugares para el
emplazamiento de los terminales con protección natural, se hace necesaria la construcción
de obras marítimas de abrigo (rompeolas), que permitan niveles de uso, explotación,
seguridad y servicio aceptables al interior de la zona protegida.
De manera individual se pretende con este trabajo estudiar y evaluar diferentes
alternativas de rompeolas para un proyecto en particular. El proyecto será el Terminal de
Descarga de Carbón para una Central Termoeléctrica, que debido a las condiciones
geográficas de emplazamiento del proyecto necesitará de la construcción de un rompeolas
para asegurar la operabilidad del terminal.
La condición de oleaje dominante en nuestro país proviene del SW y son pocas las
bahías que ofrecen un resguardo natural contra las oscilaciones del mar para el desarrollo
de operaciones portuarias. Se prevé que en el futuro las obras de abrigo (rompeolas) serán
cada vez más recurrentes para brindar protección contra condiciones oceanográficas
adversas para la operabilidad de un puerto. Es por lo anterior que se hace imperioso
entender aun más el concepto que hay detrás de estas obras (tipologías, diseño,
comportamiento, construcción, ventajas, desventajas, etc.), evaluando distintas alternativas
que se adapten a la realidad nacional.
CAPITULO 1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 13
1.2 Objetivo General
El objetivo general de este proyecto de título será estudiar alternativas de
rompeolas para el proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”, analizando sus ventajas y
desventajas, a través de la comparación de resultados.
1.3 Objetivos Específicos
- Estudiar las distintas tipologías de rompeolas, y detallar las posibles soluciones que
mejor se adapten al proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”.
- Estudiar el estado del arte en el diseño de rompeolas, enfocándose en la formulación
existente.
- Investigar estabilidad sísmica y principales modos de fallas de los rompeolas.
- Investigar variables que condicionen el uso de las distintas tipologías de rompeolas.
- Diseñar elementos principales de un rompeolas.
- Realizar una estimación de costos de las alternativas seleccionadas de rompeolas
para el proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”.
CAPITULO 1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 14
1.4 Justificación Proyecto
1.4.1 Descripción Proyecto
El estudio de alternativas de rompeolas es parte del proyecto “Terminal de
Descarga de Carbón”, el cual consiste en un terminal marítimo para la descarga de carbón
para alimentar las calderas de la Central Termoeléctrica, proyecto que tiene por objetivo
proveer de electricidad al Sistema Interconectado Central (SIC), con el fin de satisfacer el
aumento de la demanda de energía eléctrica.
El proyecto estará ubicado 75 Km al norte de la ciudad de La Serena, en el sector
de Caleta Chungungo, perteneciente a la comuna de La Higuera, ver figura 1.1.
Figura 1.1: Mapa de Ubicación Proyecto.
CAPITULO 1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 15
El lugar de emplazamiento del terminal marítimo, se caracteriza por ser un sector
geográficamente accidentado, tal como lo muestra la figura 1.2, además de abierto y
desabrigado frente a las condiciones oceanográficas predominantes del SW lo que podría
afectar fuertemente la operabilidad del terminal.
Figura 1.2: Mapa Geográfico Proyecto.
El “Terminal de Descarga de Carbón” está compuesto por plataformas que dan
apoyo a los descargadores los que están provistos de cucharones tipo almeja (clamshell)
que se introducen dentro de las bodegas de la nave, son levantadas y descargan a una tolva
ubicada sobre las plataformas. Los sistemas de atraque y amarre están compuestos por
estructuras fijas (Duques de Alba y Postes de Amarre) que permiten restringir los
movimientos de la nave. En las figuras 1.3 y 1.4 se pueden apreciar la configuración del
terminal marítimo.
CAPITULO 1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 16
Figura 1.3: Planta Terminal Descarga de Carbón [10].
CAPITULO 1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 17
Figura 1.4: Elevación Terminal Descarga Carbón [10].
1.4.2 Justificación Proyecto
De acuerdo a lo expuesto anteriormente, podría ser necesaria la construcción de
obras de abrigo, específicamente un rompeolas, para asegurar un nivel de protección
mínimo de las instalaciones portuarias. Para evaluar este requerimiento y como parte del
informe técnico “Informe de Ingeniería Final” elaborado por Baird & Associates, se
desarrolló un estudio de simulación de buque amarrado para determinar la operabilidad del
puerto bajo condiciones oceanográficas naturales del lugar.
La metodología empleada en el estudio consistió en la obtención de los
movimientos máximos del buque y las cargas en líneas de amarre y defensas, para distintas
condiciones de oleaje, con las cuales se procedió a estimar el downtime (tiempo de
inactividad) del terminal comparando las respuestas del buque con criterios límites de
movimiento y carga.
La factibilidad comercial de un puerto está relacionado directamente con la
cantidad de días en que por razones climáticas es posible operar, la que debe ser superior al
CAPITULO 1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 18
80% del tiempo, en el caso del proyecto el estudio arrojó valores para el downtime por
sobre el 30%, considerados inadecuados para el funcionamiento normal del puerto. Según
los resultados, en 11 años se excedió en más de dos meses consecutivos el máximo
downtime permitido para el proyecto (20%), por lo cual se justifica la construcción de obras
de abrigo (rompeolas) para mejorar la operabilidad del terminal.
________________________________________________________________________________ 19
2.0 Antecedentes de Terreno
2.1 General
Los antecedentes contenidos en este capítulo han sido establecidos para el
desarrollo del estudio de alternativas de rompeolas para el proyecto “Terminal de Descarga
de Carbón” el cual, a su vez, es parte del proyecto Central Termoeléctrica.
Se detallarán los antecedentes climatológicos, oceanográficos y del terreno
propiamente tal (topografía, batimetría, etc.), los cuales son importantes para el correcto
diseño de los rompeolas, pudiendo así anticipar el funcionamiento de las estructuras y para
determinar los métodos constructivos que conviene usar.
2.2 Condiciones Naturales
2.2.1 Topobatimetría
Batimetría
Las áreas se caracterizan por estar topográficamente influenciadas por un litoral
rocoso y de gran pendiente, a su vez tienen una configuración de cuña rocosa en sentido
Norte – Sur que se adentra en el mar con una serie de arrecifes a flor de agua. Esta cuña no
genera protección permitiendo que el oleaje proveniente del SW entre al sitio.
La profundidad máxima en la zona de emplazamiento del rompeolas es de 40
metros, disminuyendo hacia la costa con una pendiente promedio de un 10%, de acuerdo a
la batimetría realizada para el proyecto (figura 2.1).
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 20
Topografía
La zona donde se emplazará el proyecto es una entrada rocosa al mar, con
acantilados y quebradas en su interior, en su litoral norte conforma la Ensenada Norte. Ese
tramo costero se inicia desde la punta con acantilados, en su sector medio aparecen las
rocas de gran volumen, próximos a la base de la ensenada aparece la playa que consiste en
rocas de menor volumen y bolones. En la ribera norte de la ensenada vuelven a aparecer las
rocas de gran volumen y hacia el final los acantilados.
Al interior desde la Punta el relieve se suaviza con promontorios rocosos y rocas
aisladas. Hacia el norte desaparecen los promontorios rocosos, quedando un lomaje suave
que se ve interrumpido hacia la ribera norte de la ensenada.
Figura 2.1: Batimetría Proyecto [10].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 21
2.2.2 Geotecnia y Sismicidad
Geotecnia del Fondo Marino
Como parte del proyecto se encargo a DPI Ingenieros la realización de un estudio
geofísico de refracción sísmica marina, con el fin de caracterizar el suelo de fundación de
las obras marítimas del proyecto, investigar la potencia de los estratos del subsuelo marino,
determinar la posición del basamento rocoso y especificar los distintos espesores que
componen del subsuelo marino.
Se investigaron 4 perfiles, distribuidos en los sectores destinados al rompeolas
(PS-3 y PS-4) y zona de las estructuras marítimas del terminal (PS-1 y PS-2) del proyecto,
pero solo se detallarán los perfiles correspondientes al rompeolas (figura 2.2).
Figura 2.2: Perfiles Sísmicos [4].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 22
Perfiles Sísmicos Marinos PS-3 y PS-4
A modo de referencia se entrega a continuación una tabla que muestra la
correlación geomecánica de las velocidades sísmicas, con rangos de velocidades que se
traslapan y unidades geológicas, indicando su capacidad de remoción con maquinaria
pesada.
VELOCIDAD SISMICA
(m/s) UNIDAD GEOLÓGICA CARACTERISTICAS
340 – 700 Capas superficiales, suelos Sedimentos sueltos
600 – 1.200 Sedimentos y/o roca descompuesta.
Ejemplo: Roca amancillada.
Baja compactación y fácil remoción
con maquinaria
1.000 – 1.800 Sedimentos saturados y/o rocas muy
fracturadas Removible con maquinaria
1.600 – 2.400 Rocas con menor fractura Difícil remoción
Tabla 2.1: Correlación Velocidades de Ondas Sísmicas v/s Unidades Geológicas [4].
Bajo estos parámetros, recién descritos, se detallan los resultados obtenidos para
cada perfil sísmico.
Estos perfiles PS-3 y PS-4 tienen longitudes respectivas de 123 y 200 metros,
alcanzando profundidades variables entre 18 y 42 metros, bajo el nivel del mar.
Se identificaron 2 unidades geosísmicas para los perfiles PS-3 y PS-4, las cuales se
detallan a continuación:
1) Cubierta del fondo marino con velocidad sísmica de 1.450 m/s indicando la
presencia de sedimentos arenosos y/o roca fracturada saturada, de fácil remoción.
Su espesor es variable entre 6 y 43 metros.
En el perfil PS-3 (figura 2.3) el espesor de esta unidad aumenta progresivamente
hacia el extremo Sur, mientras que en el perfil PS-4 (figura 2.4), el mínimo espesor
se encuentra en la parte central, aumentando a 14 metros en el extremo Este, y 25
metros en el extremo Oeste, evidenciando similitud con la geometría dorsal que se
observa en superficie.
2) Roca Fundamental Sana. Esta unidad presenta una alta velocidad de onda sísmica
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 23
compresional, de 4.800 a 5.080 m/s, caracterizando a una roca de muy buena
calidad geotécnica.
Figura 2.3: Perfil Sísmico PS – 3 [4].
Figura 2.4: Perfil Sísmico PS – 4 [4].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 24
Marco Sismogénico del Lugar
Se describirá el ambiente sismogénico del lugar, mencionando los terremotos
históricos que representan al área de emplazamiento (tabla 2.2) y describiendo las
características del suelo de fundación de acuerdo a la información de refracción sísmica.
También se describirá la clasificación del suelo de fundación de acuerdo a las normas de
diseño sísmico de estructuras (NCh 433 Of.96 y NCh 2369 Of.03).
La subducción de la Placa de Nazca bajo la Placa Sudamericana es la principal
causa de la sismicidad que se observa a lo largo de Chile. Las características distintivas de
esta sismicidad son la alta velocidad de convergencia relativa entre las placas y la edad
relativamente joven de estas. Esta combinación es la que condiciona el fuerte grado de
acoplamiento mecánico que existe entre las placas y que permite una capacidad enorme de
acumulación de energía de deformación liberada en sismos de gran magnitud.
Fecha Año Ciudad Magnitud Escala de Richter
28-ago 1639 Coquimbo 7,4 08-jul 1730 La Serena 8,7 19-nov 1822 Copiapó 8,5 18-nov 1849 Copiapó 8,6 15-ago 1880 Illapel 8,8 06-abr 1943 Ovalle 8,3 08-jul 1971 Illapel 7,4 13-mar 1975 Coquimbo 6,9 14-oct 1997 Punitaqui 6,8
Tabla 2.2: Terremotos Históricos Cuarta Región.
Según la información de refracción sísmica de los perfiles PS - 3 y PS - 4, el suelo
a nivel de fundación indica la presencia de sedimentos arenosos y/o roca fracturada
saturada con espesor variable entre 6 y 43 metros, y roca fundamental sana. Las
velocidades de propagación de onda son mayores a los 1.450 m/s.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 25
Para las dos normas existentes en nuestro país de diseño sísmicos de estructuras
(NCh 433 Of. 96 y NCh 2369 Of. 03), el lugar se clasifica en la zona 3 de la
macrozonificación sísmica y un suelo tipo I en la microzonificación sísmica.
La zona 3 de macrozonificación muestra aceleraciones efectivas máximas de 0,4·g,
y la microzonificación sísmica clasifica al suelo de fundación como roca con velocidades
de propagación de onda mayores a los 900 m/s.
De acuerdo a los antecedentes mencionados se puede concluir que el suelo donde
se emplazará el rompeolas es de muy buena calidad geotécnica y es capaz de soportar las
cargas que induzca la obra de abrigo.
2.2.3 Vientos
Los antecedentes de vientos expuestos a continuación se obtuvieron del Informe
Técnico “Mediciones y Estudios de Corrientes, Vientos y Marea” realizado por la empresa
AQUACIEN para el proyecto Central Termoeléctrica [1].
Las mediciones de vientos se realizaron desde el 01 de Abril de 2007 hasta el 7 de
Marzo de 2008, para lo cual se instaló en un sector representativo del área del proyecto una
estación meteorológica automática, equipada con sensores de vientos y presión atmosférica
instalados a 4 metros de altura.
Los resultados evidencian que el patrón de circulación atmosférica se caracteriza
por vientos que soplan principalmente del tercer cuadrante, SW (26%), SSW (17%) y S
(8%). Las situaciones no direccionales (calmas), tienen una participación baja, con un 6%
de los casos. Las otras direcciones de incidencia tienen una frecuencia inferior al 5%, cada
una, con excepción de las direcciones ENE (6%) y W (6%).
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 26
Figura 2.5: Frecuencia Dirección del Viento [1].
Respecto de las magnitudes del viento, estas se agruparon mayoritariamente en el
rango de 1 a 4 nudos, con un 49% de incidencia, aunque también son frecuentes las
magnitudes en el rango de 4 nudos a 7 nudos (25%), de 7 nudos a 10 nudos (13%) y de 10
nudos a 13 nudos (5%). Por su parte, intensidades superiores a 13 nudos se presentan con
una frecuencia inferior al 2% (figura 3.6).
Figura 2.6: Frecuencia Magnitud del Viento [1].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 27
La intensidad de la circulación es moderada a baja, con una media anual de 4,4
nudos. Las direcciones más ventosas con sus respectivas medias anuales son SW (6,4
nudos), SSW (6,1 nudos) y S (5,6 nudos). Asimismo, estas direcciones son las que registran
los máximos absolutos, con magnitudes iguales o superiores a 20 nudos.
Ciclo Estacional
Los resultados evidencian una marcada diferenciación estacional verano-invierno.
En efecto, de septiembre a febrero los vientos soplan mayoritariamente del tercer cuadrante,
con una frecuencia de 50% o superior, mientras que los meses de otoño e invierno dan
cuenta de una circulación atmosférica más variable, con un aumento relativo de la
circulación de tierra, con un máximo de 38% en julio.
Los períodos de Calma son más frecuentes de abril a mayo, con un 10% de
incidencia. Por su parte, los vientos del cuarto cuadrante (W a N) se distribuyen con un
patrón relativamente homogéneo en el año, con un 20% a 30% de frecuencia.
El mes más ventoso fue agosto, con una media mensual de 5,0 nudos, mientras que
el de más calma es mayo o junio, con una media mensual de 3,4 nudos.
Resultados
En términos generales, el patrón de viento reinante está determinado por las
direcciones SW y SSW, siendo esto consistente con el régimen Anticiclónico que gobierna
el área de estudio.
La intensidad de la circulación es moderada a baja, con una media anual de 4,4
nudos. Ocasionalmente, se evidencian pulsos de vientos del SW sobre 15 nudos (surazos),
con una frecuencia de 9% de los días en el año.
Respecto de los vientos dominantes, estos soplan principalmente del tercer
cuadrante (SW) asociados a condiciones de buen tiempo, aunque también se registran
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 28
magnitudes altas para la dirección ESE, los cuales corresponden a vientos terrales, que
descienden de los complejos geográficos de altura, elevando la temperatura atmosférica
(26ºC).
Para el cuarto cuadrante, la intensidad máxima registrada es 14 nudos, lo que
representa una magnitud relativamente baja, en especial si se considera que los vientos del
NW y N soplan con fuerza durante temporales. Al respecto, se debe consignar, que la
campaña de mediciones de vientos se desarrolló en un año relativamente anormal, seco, y
con ausencia de temporales, debido al fenómeno de La Niña, lo cual explica en parte, las
bajas magnitudes del viento registradas para el cuarto cuadrante. Otro hecho que se debe
agregar, es el efecto orográfico local que ejercen los cerros aledaños, los cuales protegen
parcialmente al sector portuario a proyectar del viento del cuarto cuadrante.
Figura 2.7: Valores Medios y Máximos del Viento por Dirección.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 29
En el anexo A se muestran las incidencias y excedencias anuales.
De acuerdo a los registros se realizó la proyección para distintos periodos de
retorno mediante un análisis de valores extremos, con la metodología Gumbel. Los
resultados se muestran en el Anexo B.
2.2.4 Oleaje
Los antecedentes de oleaje expuestos a continuación se obtuvieron del Informe
Técnico “Estudio de Oleaje y Agitación” realizado para el proyecto por Baird & Associates
[2].
El estudio de clima de oleaje se realizó en base a datos de olas en aguas profundas
conocida como Olas Chile III. El nodo de la base de datos de Olas Chile costa afuera de
Coquimbo fue utilizado como la fuente de datos de olas para el estudio, ya que los datos se
consideran válidos para la zona de emplazamiento del proyecto.
En la figura 2.8 se aprecian la zona de estudio y los nodos utilizados para obtener
información del clima de olas para el proyecto. El nodo N2 es el lugar donde se realizaron
las mediciones en terreno.
Se presentará una descripción de las mediciones en terreno realizadas en el sitio
del proyecto, y los resultados del proceso de comparación de los registros de olas en la
ubicación del nodo N2 con la base de datos de largo plazo.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 30
Figura 2.8: Ubicación Nodos de Estudio [2].
Mediciones en Terreno
Para poder caracterizar y definir las condiciones de oleaje del sector donde se
encuentra el nodo N2, se efectuaron mediciones continuas de altura, periodos y dirección
para olas operacionales y olas de periodo largo.
Las mediciones se realizaron entre el 12 de Junio del 2007 y el 14 de Julio del
2007.
Para realizar una comparación representativa entre las mediciones de olas, los datos
del método Hindcast (predicción estadística de olas a largo plazo) y Transferencia de Olas,
se separaron los datos resultantes de los 22 años de simulación, correspondientes al mismo
período en que se realizaron las mediciones. Con esto se compararon estadísticamente el
conjunto de los 22 períodos de tiempo con los registros de oleaje.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 31
Validación del Estudio de Oleaje
En la figura 2.9 se presenta la comparación de los diagramas de excedencia, para
las alturas de olas medidas en el nodo N2 y las alturas de ola promedio simulado para los
22 períodos de tiempo semejantes.
Figura 2.9: Excedencia de altura de olas Hmo [2].
La comparación de las curvas de excedencia muestra un buen ajuste entre los datos
medidos y los simulados, lo que validaría el proceso de Hindcast y transferencia con
respecto a las alturas de oleaje.
Clima de Olas Operacionales en Aguas Someras
La descripción estadística del oleaje operacional trata de reproducir el
comportamiento del fenómeno en las condiciones reinantes o más frecuentes. El clima
operacional (u oleaje reinante) corresponde a una situación cotidiana con oleaje de
procedencia en el área oceánica desde el S a WSW, que es relevante desde el punto de vista
de la eficiencia y seguridad de las operaciones portuarias.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 32
El clima de oleaje operacional se presenta mediante tablas de incidencia de altura
significativa espectral v/s período peak (Hs/Tp), altura significativa espectral v/s dirección
(Hs/MWD) y además se muestran las rosas de altura de olas y de puntos para altura
significativa espectral (Hs).
• Tabla Bi-variable de altura significativa por periodo peak. Esta tabla presenta los
porcentajes de ocurrencia, en un rango de altura y periodo de ola, durante los 22
años de datos.
Wave Period (s)
Maximum
Wave 0,00 ‐ 2,00 ‐ 4,00 ‐ 6,00 ‐ 8,00 ‐ 10,00 ‐ 12,00 ‐ 14,00 ‐ 16,00 ‐ 18,00 ‐ 20,00 ‐ 22,00 ‐ 24,00 +
Period
Height (m) 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00
Total C(%) (s)
0,00 ‐ 0,25
100,00
0,25 ‐ 0,50
0,0 0,0
0,04 100,00 13,58
0,50 ‐ 0,75
0,0 0,1 0,3 0,5 0,2 0,1 0,0
1,21 99,96 19,70
0,75 ‐ 1,00
0,0 0,1 0,3 2,0 2,4 0,9 0,4 0,1
6,21 98,75 19,79
1,00 ‐ 1,25
0,0 0,3 1,1 5,4 7,2 2,3 1,0 0,2 0,0 0,0
17,55 92,53 23,92
1,25 ‐ 1,50
0,0 0,3 1,8 6,7 10,6 3,2 1,5 0,3 0,0 0,0
24,45 74,98 22,11
1,50 ‐ 1,75
0,1 1,6 5,1 10,8 3,4 1,1 0,2 0,0
22,19 50,53 21,41
1,75 ‐ 2,00
0,0 0,8 3,0 7,8 3,0 0,5 0,1 0,0
15,09 28,34 21,08
2,00 ‐ 2,25
0,2 1,3 3,5 2,1 0,3 0,0 0,0
7,39 13,25 20,73
2,25 ‐ 2,50
0,0 0,6 1,5 0,9 0,2 0,0
3,24 5,85 19,28
2,50 ‐ 2,75
0,2 0,8 0,4 0,1 0,0
1,57 2,61 18,10
2,75 ‐ 3,00
0,1 0,4 0,2 0,0
0,61 1,04 17,46
3,00 ‐ 3,25
0,0 0,1 0,1
0,21 0,43 15,87
3,25 ‐ 3,50
0,0 0,1 0,0
0,11 0,22 15,47
3,50 ‐ 3,75
0,0 0,0
0,04 0,11 15,49
3,75 ‐ 4,00
0,0 0,0
0,03 0,07 14,73
4,00 ‐ 4,25
0,0 0,0
0,02 0,04 14,82
4,25 ‐ 4,50
0,0 0,0
0,01 0,03 14,77
4,50 ‐ 4,75
0,0 0,0
0,01 0,02 14,74
4,75 ‐ 5,00
0,0 0,0
0,01 0,01 14,79
5,00 +
0,0
0,00 0,00 14,76
Total 0,01 0,74 5,79 24,73 45,79 16,92 5,08 0,84 0,09 0,01
100,00
C(%) 100,00 100,00 100,00 99,99 99,25 93,46 68,73 22,94 6,02 0,94 0,10 0,01 0,00
Tabla 2.3: Altura (Hs) por Periodo (Tp) – N2 [2].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 33
• Tabla Bi-variable de altura significativa por dirección. Esta tabla presenta los
porcentajes de ocurrencia, en un rango de altura y dirección de ola, durante los 22
años de datos.
Wave Period (s)
Maximum
0,00 ‐ 2,00 ‐ 4,00 ‐ 6,00 ‐ 8,00 ‐ 10,00 ‐ 12,00 ‐ 14,00 ‐ 16,00 ‐ 18,00 ‐ 20,00 ‐ 22,00 ‐ 24,00 +
Period
Direction 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00
Total C(%) (s)
0
100,00
10
100,00
20
100,00
200
100,00
210
100,00
220
0,0 0,1 0,2 0,0
0,24 100,00 15,33
230
0,0 0,1 0,8 5,0 12,3 4,2 0,6 0,0 0,0
23,10 99,76 21,04
240
0,0 0,5 3,6 11,6 22,2 9,0 2,8 0,5 0,1 0,0
50,17 76,66 23,92
250
0,1 0,7 5,6 9,1 3,2 1,5 0,3 0,0 0,0
20,55 26,48 23,92
260
0,1 0,6 2,3 2,0 0,4 0,2 0,0
5,49 5,93 19,71
270
0,0 0,1 0,2 0,1 0,0
0,42 0,43 14,88
280
0,0 0,0 0,0 0,0
0,02 0,02 14,78
290
0,00
340
0,00
350
0,00
Total 0,01 0,74 5,79 24,73 45,79 16,92 5,08 0,84 0,09 0,01
100,00
C(%) 100,00 100,00 100,00 99,99 99,25 93,46 68,73 22,94 6,02 0,94 0,10 0,01 0,00
Tabla 2.4: Altura (Hs) por Dirección (MWD) – N2 [2].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 34
• Rosa de Altura de Olas. Este gráfico representa la distribución direccional de las
olas, para los 22 años de datos. La longitud de las barras radiales representa el
porcentaje de ocurrencia de las olas por dirección. Adicionalmente, cada barra está
subdividida en sectores representando el porcentaje de ocurrencia para cada rango
de altura de ola, por dirección.
Figura 2.10: Rosa de Altura de Olas – N2 [2].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 35
• Rosa de Puntos (Hs). Este gráfico representa la distribución direccional de todos los
eventos (altura) de olas, para los 22 años de datos.
Figura 2.11: Rosa de Puntos de Olas – N2 [2].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 36
Clima de Olas Extremas en Aguas Someras
Con la finalidad de estimar condiciones desfavorables para el diseño y
funcionamiento del rompeolas a largo plazo, a continuación se presentará una descripción
del clima de olas extremo para un punto en la zona de estudio. Este punto corresponde al
nodo N0 representativo de las condiciones del oleaje de diseño en la zona del rompeolas del
proyecto.
Se seleccionaron los eventos extremos anuales por año y dirección de oleaje en
aguas profundas. Dada la orientación de la costa, sólo se consideraron como direcciones
activas de oleaje aquellas comprendidas en el tercer (180º a 270º) y cuarto cuadrante (270º
a 360º). Con estos eventos se determinó la altura significativa espectral en aguas profundas
(Hmo) para los períodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50 y 100 años, obteniéndose de esta
forma el estimador de Hmo.
El oleaje oceánico fue transferido desde aguas profundas hasta el lugar de interés
(nodo NO). Este proceso de transformación simula los cambios en la altura y dirección de
ola de acuerdo con las respuestas de las olas a la batimetría en aguas someras. La
transformación de olas se realizó utilizando el modelo STWAVE (STeady state spectral
WAVE model), un modelo espectral para olas cerca de la costa desarrollado por el USACE
(US Army Corps of Engineers). STWAVE tiene la capacidad de simular espectros de olas
irregulares, multidireccionales y los procesos de refracción, shoaling, rompiente,
interacción olas-corrientes y difracción.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 37
Transferencia Oleaje de Diseño del 3er Cuadrante
En la figura 2.12 se representa un resultado típico de la transferencia de olaje de
unos de los casos considerados de oleaje de diseño del tercer cuadrante.
Los resultados de la transferencia de cada una de las condiciones de diseño
provenientes del tercer cuadrante, para el nodo de interés N0 se presentan en la tabla 2.5.
Figura 2.12: Resultado modelo utilizado, olas de diseño tercer cuadrante: Hmo = 6,64
m (Tr = 100 años), MWD = 247°, Tp = 14 s [2].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 38
Dir (°) Tp (S)
Periodo de
Retorno
(Años)
Curva Hs (m) Aguas
Profundas
Nodo N0
Hs (m) MWD (°)
247 14
2 Superior 4,94 3,68 247
Mejor Ajuste 4,84 3,61 247
5 Superior 5,33 3,96 247
Mejor Ajuste 5,12 3,81 247
10 Superior 5,63 4,18 247
Mejor Ajuste 5,32 3,96 247
20 Superior 5,94 4,40 247
Mejor Ajuste 5,53 4,11 247
50 Superior 6,34 4,69 247
Mejor Ajuste 5,80 4,30 247
100 Superior 6,64 4,90 247
Mejor Ajuste 6,01 4,45 247
Tabla 2.5: Valores extremos de altura de ola en aguas someras en Nodo N0 - Oleaje de diseño del tercer cuadrante (m) [2].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 39
Transferencia Oleaje de Diseño del 4to Cuadrante
En la figura 2.13 se representa un resultado típico de la transferencia de olaje de
unos de los casos considerados de oleaje de diseño del cuarto cuadrante.
Los resultados de la transferencia de cada una de las condiciones de diseño
provenientes del cuarto cuadrante, para el nodo de interés N0 se presentan en la tabla 2.6.
Figura 2.13: Resultado modelo utilizado, olas de diseño cuarto cuadrante: Hmo = 5,05
m (Tr = 100 años), MWD = 270°, Tp = 12 s [2].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 40
Dir (°) Tp (S)
Periodo de
Retorno
(Años)
Curva Hs (m) Aguas
Profundas
Nodo N0
Hs (m) MWD (°)
270 12
2 Superior 2,74 2,23 262
Mejor Ajuste 2,61 2,13 262
5 Superior 3,28 2,65 262
Mejor Ajuste 2,98 2,42 262
10 Superior 3,69 2,96 262
Mejor Ajuste 3,27 2,65 262
20 Superior 4,10 3,26 262
Mejor Ajuste 3,55 2,86 262
50 Superior 4,64 3,64 262
Mejor Ajuste 3,92 3,13 262
100 Superior 5,05 3,90 262
Mejor Ajuste 4,20 3,33 262
300 12
2 Superior 2,74 1,58 275
Mejor Ajuste 2,61 1,51 275
5 Superior 3,28 1,87 275
Mejor Ajuste 2,98 1,71 275
10 Superior 3,69 2,09 275
Mejor Ajuste 3,27 1,87 275
20 Superior 4,10 2,30 275
Mejor Ajuste 3,55 2,02 275
50 Superior 4,64 2,57 275
Mejor Ajuste 3,92 2,21 275
100 Superior 5,05 2,76 275
Mejor Ajuste 4,20 2,35 275
Tabla 2.6: Valores extremos de altura de ola en aguas someras en Nodo N0 - Oleaje de diseño del cuarto cuadrante (m) [2].
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 41
2.2.5 Corrientes
Los antecedentes de corrientes expuestos a continuación se obtuvieron del Informe
Técnico “Mediciones y Estudios de Corrientes, Vientos y Mareas” [1], realizado para el
proyecto.
Correntometría Euleriana Fija
Las mediciones de corrientes eulerianas en estación fija, se realizaron desde el 31
de marzo al 12 de octubre de 2007, para lo cual se operó un correntómetro automático, el
cual fue anclado a 10 metros de profundidad.
Los resultados evidencian que el patrón de circulación marina se caracteriza por un
patrón direccional variable, según la época de medición.
En abril y septiembre el patrón de circulación evidenció una tendencia a fluir hacia
el tercer cuadrante, con un 40% de incidencia conjunta para las direcciones S, SSW, SW, y
WSW, sin embargo, los meses de junio y agosto dan cuenta de un patrón direccional
variable, donde ninguna dirección tuvo una destacada participación.
Respecto de las magnitudes de las corrientes, estas se agruparon mayoritariamente
en el rango inferior a 7 cm/s, con un 65% (abril), 90% (junio), 91% (agosto) y 78%
(septiembre) de incidencia. En abril y septiembre también son significativas las magnitudes
en el rango de 7 a 10 cm/s, con un 21% y 13% de frecuencia, respectivamente.
La intensidad de la circulación es moderada a baja, especialmente en junio y
agosto, donde la media mensual fue 4,4 cm/s y 4,1 cm/s, respectivamente. Por su parte, el
mes más correntoso fue abril con una media de 6,3 cm/s, seguido por el mes de septiembre,
con una media de 5,0 cm/s.
La mayor media se registra en abril para la direcciones SSW, SW y S, con
magnitudes de 8,3 cm/s, 7,9 cm/s y 7,8 cm/s, respectivamente.
Las direcciones asociadas al segundo o tercer cuadrante evidenciaron magnitudes
superiores respecto de las otras direcciones de incidencia.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 42
En términos generales, se aprecia una tendencia de la corriente a adoptar un
sentido SW-NE, en coincidencia con la geometría de la línea de costa.
En el Anexo C se muestran algunos resultados de la estadística de corrientes
euleriana fija en la zona del proyecto.
Correntometría Lagrangiana
Se determinaron los patrones advectivos en tres sitios, para lo cual se realizaron 16
campañas de mediciones con derivadores, en época de sicigia y cuadratura lunar,
considerando condiciones de llenante y vaciante.
En cada sitio de medición, se efectuaron lances de derivadores en 3 niveles de
profundidad de la columna de agua, a 1, 5 y 10 m, para este efecto se utilizaron boyas de
deriva tipo cruceta, de sección 60 x 85 cm, debidamente compensadas para flotabilidad
neutra, y diseñadas para minimizar el arrastre del viento sobre el elemento derivador.
En la tabla 2.8se entrega el resumen de todas las mediciones.
Tabla 2.7: Resumen Experiencias Mediciones Corrientes Lagrangianas.
En el Anexo D se muestran algunos resultados de los derivadores de acuerdo a la
experiencia realizada.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 43
Correntometría Euleriana Directa
En el mismo período de ejecución de la correntometría fija de registro continuo, se
efectuaron mediciones de corrientes en seis puntos, con intervalo de medición cada 1
minuto.
Las mediciones se realizaron para distintos estados de la marea y a tres estratos de
profundidad (superficie, media agua y fondo).
En términos generales, la magnitud de la corriente decrece con la profundidad, con
magnitudes medias de 7,6 cm/s en superficie, de 5,7 cm/s en la capa de agua intermedia (h
= 5 metros) y de 5,0 cm/s cerca del fondo (h = 10 metros).
En el Anexo E se muestran los resultados de las mediciones realizadas en el lugar.
Corriente de Diseño
La estimación de valores extremos se realizó con la metodología de análisis
Gumbel, en función de los registros máximos diarios, de todo el período de mediciones.
La siguiente tabla entrega las magnitudes de la corriente a períodos de retorno de 1
a 100 años.
PERIODO DE RETORNO MAGNITUD Años cm/s
1 34,1 5 40,9 10 43,8 20 46,7 30 48,4 40 49,6 50 50,6 100 53,5
Tabla 2.8: Magnitud Corrientes para cada Periodo de Retorno.
De acuerdo con los resultados de la tabla anterior, los datos proyectados informan
magnitudes de hasta 50 cm/s, en 50 años.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 44
2.2.6 Mareas
Los antecedentes de vientos expuestos a continuación se obtuvieron del Informe
Técnico “Mediciones y Estudios de Corrientes, Vientos y Mareas” [1], realizado para el
proyecto.
Para el diseño del rompeolas de utilizará el nivel de pleamar máxima, el cual
corresponderá al nivel de carga hidráulica de diseño.
El régimen de marea del área de proyecto responde principalmente a la onda
astronómica que se origina como compensación del nivel medio del mar, peraltado por
acción de los astros, y alterado por factores locales típicos, como son la profundidad y la
forma de la costa.
No se observan anomalías significativas de carácter local, siendo el régimen de
marea perfectamente normal y predecible.
En la figura 2.14 se muestra la fluctuación típica mensual de marea en la zona de
mediciones.
Figura 2.14: Fluctuación típica mensual de marea.
El sector del proyecto presenta un régimen de marea típicamente astronómico,
mixto semidiurno, de amplitud media 0,86 m y rango máximo de sicigias de 1,56 m.
CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 45
Se determina un NRS local de 0,883 metros bajo el nivel medio del mar.
Respecto de la marea de diseño, los registros históricos de Coquimbo evidencian
anomalías positivas del nivel medio del mar de hasta 0,35 m, lo cual puede ser asociado a
un período de retorno entre 25 y 30 años. Se calcula para el sector del proyecto una marea
extrema 2,10 metros sobre el NRS o de 1,22 metros sobre el NMM.
A continuación se muestra los planos de marea, el cual será importante en la etapa
de diseño del rompeolas.
PLANOS DE MAREA ALTURA SOBRE N.R.S. (m)
Nivel Medio del Mar (NMM) 0,883 Nivel de Reducción de Sondas (NRS) 0,000 Bajamar Mínima 0,069 Altura Media de la Bajamar Inferior 0,397 Altura Media de las Bajamares 0,451 Altura Media de las Pleamares 1,306 Altura Media de la Pleamar Superior 1,482 Pleamar Máxima 1,825
Tabla 2.9: Planos Mareales Caleta Cruz Grande.
________________________________________________________________________________ 46
3.0 Criterios de Diseño
3.1 General
En el presente capítulo se establecerán los parámetros, lineamientos y pautas a
seguir con el objetivo de determinar los requisitos mínimos que deberá cumplir la
estructura de abrigo.
Los antecedentes de terreno proporcionarán la mayor cantidad de información
necesaria para el diseño estructural, comportamiento funcional y planeación de la estructura
de acuerdo a los objetivos del proyecto.
3.2 Criterios de Diseño
La información necesaria para el desarrollo del presente ítem se obtuvo de los
antecedentes de terreno descritos en el Capítulo 2.
3.2.1 Oleaje
Diseño Estructural Lado Mar
Se utilizará la altura de ola significativa correspondiente a un periodo de retorno
de 50 años con una curva de ajuste superior. Será la mayor entre las propagaciones de
oleaje del 3er y 4to cuadrante, resultado del clima de olas extremas en aguas someras en el
nodo N0, el cual representa las condiciones de oleaje frente al rompeolas.
SH = 4,69 m. T = 14 s.
CAPITULO 3. CRITERIOS DE DISEÑO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 47
Diseño Estructural Lado Puerto
Se utilizará la altura de ola significativa operacional en aguas someras que
presente el mayor porcentaje de ocurrencia.
SH = 1,75 m. (10,8%) T = 14 s.
Con los parámetros de oleaje anteriores se dimensionarán los elementos de la
coraza, filtros y núcleo que componen el rompeolas.
Comportamiento Funcional
Al igual que en el diseño estructural lado puerto, se utilizará la altura de ola
significativa operacional en aguas someras que presente el mayor porcentaje de ocurrencia.
SH = 1,75 m. T = 14 s.
De acuerdo a estos parámetros de oleaje se estudiará reflexión, run – up,
transmisión, run – down y sobrepaso.
3.2.2 Mareas
Se considerará la condición de pleamar máxima, es decir + 1,825 m NRS.
CAPITULO 3. CRITERIOS DE DISEÑO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 48
3.2.3 Materiales
Roca para Rompeolas
La información referida a materiales, cercanía de canteras y calidad de materiales,
se obtuvo del informe “Estudio de Canteras”, preparado para el proyecto Central
Termoeléctrica.
Fueron identificadas seis localidades con las características necesarias para
desarrollar una cantera capaz de proveer el material necesario para la construcción de los
rompeolas. A partir de los resultados obtenidos en el estudio se decidió solo considerar las
localidades de Temblador y Las Lajas, sitios cercanos al proyecto (tabla 3.1).
Nombre Cantera Distancia al Proyecto (Km)
Temblador 14
Las Lajas 55
Tabla 3.1: Distancias de Canteras al Proyecto.
Se puede mencionar que ambas localidades poseen material del tipo granítico o
basáltico, limpio, denso, sano, de forma irregular, dura, durable sin exfoliaciones o daños
estructurales, resistente a los agentes atmosféricos, y con densidad mínima de la roca en
seco de 2,65 T/m³.
Se utilizará piedra de cantera de distintos rangos de tamaño y peso para las capas
de la coraza, filtros y núcleo. Se estima el rendimiento mensual de la cantera en 65.000 m³.
En el Capítulo 8 “Estimación de Costos” se abordarán los costos de rocas para las
alternativas de rompeolas que sean seleccionadas.
CAPITULO 3. CRITERIOS DE DISEÑO ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 49
Elementos de Hormigón
Los elementos prefabricados de hormigón deberán cumplir con las normas de
diseño nacionales vigentes NCh 429 y NCh 430, además el código ACI-318-05. En el
diseño de los elementos se usarán hormigones con resistencias cúbica mínima a los 28 días
de 400 Kg/cm². Si por diseño fuese necesario, se tendrá que considerar armaduras de
refuerzo con resaltes de calidad A630-420H, con un recubrimiento mínimo de 7 cm.
3.2.4 Estabilidad Sísmica
El coeficiente de aceleración sísmica horizontal de diseño para el rompeolas se
obtiene del texto "Seismic Design Guidelines for Port Structures” (PIANC). Se utilizará la
normativa mencionada debido a la ausencia en nuestro país de algún reglamento para este
tipo de estructuras.
3/1
31
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅=
gA
C MAXH ⇒ Para gAMAX ⋅≥ 2,0 (4.1)
HV CC ⋅=32
(4.2)
Donde:
HC : Coeficiente sísmico horizontal.
VC : Coeficiente sísmico vertical.
MAXA : Aceleración máxima. g : Aceleración de gravedad.
Se considera la acción de la aceleración horizontal y vertical actuando
simultáneamente.
Para verificar la estabilidad del rompeolas frente al deslizamiento de los taludes
lado mar y lado puerto, se considerará un factor de seguridad sísmico mínimo de 1,1. El
factor de seguridad considerado se obtuvo de la norma ROM 0.5-94, “Recomendaciones
Geotécnicas para el Proyecto de Obras Marítimas y Portuarias”.
________________________________________________________________________________ 50
4.0 Tipologías de Rompeolas
4.1 General
En este capítulo se describen las tipologías de rompeolas más habituales
empleadas en la protección y abrigo de áreas portuarias en función de sus partes y
elementos principales.
Se esquematizan brevemente las tipologías de rompeolas de talud, de pared
vertical, compuestos y especiales, señalando los diferentes elementos estructurales que los
componen.
4.2 Rompeolas de Talud
En la figura 4.1 se representa un rompeolas de talud o dique de escollera típico. El
cuerpo central consta de una secuencia de mantos, conformando una transición entre el
núcleo de material de cantera y el manto principal que, construido mediante piezas
naturales o artificiales, es el elemento resistente a la acción del oleaje. Excepto en el caso
de fondo rocoso, para asegurar la estabilidad y la forma del talud, es necesario construir una
berma de pie que proteja adecuadamente el terreno, la fundación y además, proporcione
apoyo a los mantos secundarios y principal. El rompeolas en talud puede tener o no
superestructura (espaldón).
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 51
Figura 4.1: Rompeolas de Talud o Dique de Escollera Típico [6].
Dependiendo de las características del oleaje incidente, en particular el peralte de
la ola y el talud del manto principal, el dique puede actuar como parcialmente reflejante o
disipativo. La transmisión de energía a la zona protegida se puede producir por rebase de
las olas por la coronación del rompeolas y a través de la fundación y cuerpo central del
rompeolas, pudiendo ser significativa en el caso de no cuidarse adecuadamente mediante la
construcción de mantos que actúen de filtro del flujo de energía.
4.2.1 Escollera Multicapa
Son estructuras creadas mediante superposición de capas de elementos de
diferentes granulometrías y materiales. El tamaño de los materiales crece desde el interior
hacia fuera, basando su diseño en condiciones de filtro para impedir la fuga de material.
Actualmente, los elementos mayores que conforman los mantos exteriores
(coraza), son piezas de hormigón en masa de diferentes formas (cubos, dolos, tetrápodos,
core-loc, etc.), que sustituyen a la escollera debido a su mejor comportamiento frente al
oleaje.
En las figuras 4.2 y 4.3 se pueden apreciar rompeolas de escollera multicapa
típicos, la diferencia radica en su comportamiento funcional, ya que el que posee
superestructura, limita el sobrepaso del oleaje y además ofrece accesibilidad para
inspección y mantenimiento de la estructura.
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 52
Figura 4.2: Rompeolas de Escollera Multicapa [14].
Figura 4.3: Rompeolas de Escollera Multicapa con Superestructura [14].
4.2.2 Berma
Utiliza el concepto básico de establecer un equilibrio entre la pendiente del
rompeolas y la acción del oleaje. La geometría de la sección se asemeja a una “S” con la
pendiente más suave alrededor del N.R.S. para provocar la rotura del oleaje
La figura 4.4 muestra un rompeolas de berma que se puede deformar
notablemente, las piezas alrededor del N.R.S. sufren grandes movimientos al igual que los
granos de arena en un perfil de playa. Estos movimientos afectan su durabilidad. Su
construcción requiere grandes cantidades de material.
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 53
Figura 4.4: Rompeolas de Berma (dinámicamente estable) [14].
La figura 4.5 muestra un rompeolas de berma artificial, su movilidad frente a la
acción del oleaje es más reducida que la de las piedras del rompeolas de berma deformado,
aunque excedido un estado límite, pueden experimentar grandes movimientos que
modifican sustancialmente su geometría. Se requiere gran espacio para su construcción.
Figura 4.5: Rompeolas de Berma Artificial [14].
4.2.3 Sumergido
Se considera un rompeolas como sumergido si su cota de coronación se encuentra
por debajo del N.R.S.
Los rompeolas sumergidos son estructuras paralelas y separadas de la costa. Son
construidos con el objetivo de reducir la acción del oleaje, forzando a éste a romper sobre el
rompeolas. Son usados generalmente para proteger zonas costeras de la acción del oleaje.
Al igual que los diques de escollera, estas estructuras son la superposición de
capas de elementos de diferentes granulometrías y materiales.
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 54
Figura 4.6: Rompeolas Sumergido [14].
4.3 Rompeolas de Pared Vertical
Podemos definir un dique de pared vertical convencional como una estructura
rígida, de pared impermeable, y que se caracteriza por reflejar prácticamente el total de la
energía del oleaje, sin variar su comportamiento, devolviendo trenes sucesivos de olas.
Se puede construir mediante cajones prefabricados (caissons), gaviones de
tablestaca, pantallas de pilotes o tablestacas, etc. La figura 4.7 representa un ejemplo de
una sección de rompeolas de pared vertical tipo cajón prefabricado.
Figura 4.7: Rompeolas de Pared Vertical tipo Cajón [6].
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 55
En zonas de profundidades intermedias o reducidas, salvo complicaciones
relacionadas con la capacidad resistente del terreno, la fundación y la banqueta de enrase
pueden estar formadas por una capa de material de cantera, de pequeño espesor en
comparación con el tramo central. El espesor de cada uno de estos elementos y los tamaños
de los materiales deben adecuarse a las necesidades geotécnicas e hidráulicas. Para proteger
la fundación y el lecho natural en los casos en los que éste sea potencialmente erosionable,
es conveniente construir una berma de pie formada por la prolongación del núcleo y de los
mantos necesarios. En muchas ocasiones, se construye sobre la berma adosando al cuerpo
central un bloque de grandes proporciones, denominado de guarda, con la finalidad de
reducir las presiones de la fundación.
Como el rompeolas esencialmente actúa como un reflector del flujo de energía
incidente, la transmisión de energía sólo se produce por rebase o en proporciones muy
pequeñas a través de la fundación.
4.3.1 Rompeolas de Cajones de Hormigón
Las ventajas de este tipo de rompeolas son que para una misma profundidad,
requieren mucho menos material que los rompeolas de talud, y además se pueden
prefabricar. Los cajones se trasladan flotando al lugar de fondeo y se hunden, para después
rellenarlos con áridos, de forma que constituyan una estructura rígida. Se apoyan sobre
camas de apoyo, la cual funciona como la fundación de los cajones. Es ideal su uso en
zonas de grandes profundidades (calado > 30 metros).
Este tipo de obras presenta algunas desventajas como son que concentran su peso
en una superficie menor, y por lo tanto requieren un suelo más resistente para su
colocación, reflejan gran parte del oleaje que incide sobre ellos, aumentando los esfuerzos
sobre la estructura y dificultando la navegación en las inmediaciones del rompeolas.
Además, no presentan una rotura gradual como sus homólogos de talud.
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 56
Figura 4.8: Rompeolas de Cajones de Hormigón [14].
4.3.2 Gaviones de Tablestacas
Estas estructuras se construyen con tablestacas, las cuales se hincan en el fondo
marino. Cada gavión se une al otro sirviendo de anclajes entre ellos. Son rellenados con
materiales pétreos y el coronamiento (superestructura) se construye de hormigón.
Su uso se limita a lugares donde el fondo marino permita la hinca de éstas, además
ofrece ventajas en relación a costos de construcción y disipación de energía, ya que estas
estructuras son menos reflejantes que los demás rompeolas de pared vertical, sin introducir
una disminución en su capacidad estructural.
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 57
Figura 4.9: Rompeolas de Gaviones de Tablestacas [14].
4.3.3 Pantalla
Cuando el oleaje no es significativo (del orden Hs < 2m y Tp < 7s) y no hay rotura
de éste, se puede crear un área abrigada disponiendo rompeolas de pantalla, formados por
tablestaca o pilotes (figura 4.10). Estas pantallas actúan principalmente como reflectores
del oleaje incidente.
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 58
Figura 4.10: Rompeolas de Pantalla [14].
Cuando las presiones sobre la pantalla, debido al empuje horizontal cíclico, sean
importantes, estas deberán ser inclinadas (figura 4.11).
Figura 4.11: Rompeolas Pared Cortina [14].
El principal inconveniente de estas tipologías es el carácter selectivo frente al
periodo; para unos rangos de periodo se aproximan a la reflexión perfecta mientras que para
otros permiten una transmisión casi total del oleaje.
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 59
4.4 Rompeolas Compuestos
Existen los compuestos verticales y horizontales, los cuales básicamente son la
simultaneidad de las tipologías de diques en talud y los de pared vertical.
A continuación se detallará cada uno de los rompeolas compuestos mencionados
anteriormente.
4.4.1 Compuestos Verticales
La función protectora se comparte entre el tramo inferior, ampliando su función de
fundación, y el tramo central, que se extiende por encima del plano de agua proporcionando
los servicios de una superestructura (figura 4.12).
Figura 4.12: Rompeolas Compuesto Vertical [14].
La fundación del rompeolas compuesto vertical ocupa una proporción notable de
la profundidad tal que su presencia modifica significativamente la cinemática y dinámica
del oleaje. La fundación puede estar formada por una banqueta apoyada sobre el núcleo
construido con material de cantera. En su dimensionamiento se seguirán las mismas
recomendaciones que para el caso de dique vertical. Para garantizar la estabilidad del
conjunto podría ser necesaria la construcción de una berma de pie formada por material de
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 60
cantera que, además de actuar de filtro del terreno natural, debe dar apoyo a los mantos de
protección
Dependiendo del nivel de agua y de las características del oleaje incidente en
relación con las dimensiones geométricas del rompeolas, éste puede trabajar
predominantemente como dique reflejante, disipativo o mixto, es decir, parcialmente
reflejante y disipativo. La transmisión de energía se produce por rebase de la coronación o a
través de la fundación que, de no cuidarse adecuadamente construyendo mantos que actúen
de filtro, podría ser significativa.
4.4.2 Compuestos Horizontales
Para reducir la reflexión y la acción de las fuerzas de oleaje sobre la pared vertical,
se han colocado bloques de concreto o escollera en el frente. Su sección varía según la
altura de la banqueta.
Un rompeolas con núcleo de piedras en frente de la pared posee una funcionalidad
similar al rompeolas de escollera multicapa, pero la diferencia está en la coraza, ya que el
del dique multicapa actúa como protección de los rellenos interiores, mientras que en los de
pared vertical, reducen la fuerza de oleaje (figura 4.13).
Figura 4.13: Rompeolas Compuesto Horizontal [14].
CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 61
4.5 Rompeolas Especiales
4.5.1 Flotante
Útil como rompeolas de aguas profundas, pero se limita a olas pequeñas y de
periodo relativamente corto que no rompan.
La fijación del cuerpo central se puede obtener mediante cadenas ancladas al
fondo y a muertos de hormigón en masa o a otras estructuras fijas, o arriostradas a pilotes
hincados en el fondo mediante elementos que, en este caso, facilitan el deslizamiento
vertical a lo largo de ellos, pero que impiden los desplazamientos horizontales y los giros
del cuerpo central. En general se pueden construir rompeolas flotantes con muy diversos
elementos, como por ejemplo; tubos, neumáticos, cajones de acero o de hormigón armado y
pretensado, etc.
Figura 4.14: Rompeolas Flotante [14].
________________________________________________________________________________ 62
5.0 Estudio de Alternativas de Solución
5.1 General.
Para poder determinar cuáles son los aspectos que establecen el uso de una
tipología u otra de rompeolas, se hace necesario hacer énfasis en una serie de variables que
nos permitan tomar una decisión.
En este capítulo se enunciarán y describirán los criterios más significativos en la
elección de alternativas de rompeolas para el proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”,
los cuales se evaluarán de acuerdo a los antecedentes de terreno, presentados en el Capítulo
3 para todas las tipologías de rompeolas, a fin de seleccionar la o las mejores alternativas
que se adecuen al proyecto.
5.2 Criterios de Selección.
Se deberá optar por la tipología que mejor satisfaga los criterios que a
continuación se describirán, siempre que se cumplan las exigencias ambientales
establecidas.
Debido a las severas condiciones ambientales y climáticas en las que se encuentran
los rompeolas, en general, suele ser mucho más práctico adoptar tipologías estructurales
robustas, simples y durables, que exijan el mínimo mantenimiento durante su vida útil y
tengan fáciles procesos constructivos y de reparación.
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 63
Comportamiento frente a las Condiciones Oceanográficas.
El comportamiento del rompeolas frente a las condiciones oceanográficas depende
de su geometría, disposición de sus partes, profundidad del fondo marino, características
del oleaje e interacción de las variables antes mencionadas.
Este criterio es altamente dependiente de las condiciones oceanográficas en el
lugar de emplazamiento, trazado en planta y sección transversal del rompeolas, y
obviamente hasta no tener claridad de las variables mencionadas no se puede saber el
comportamiento de este.
Terreno.
Un factor fundamental para la elección de la tipología es el tipo de suelo marino
que soportará los esfuerzos transmitidos por el rompeolas y las oscilaciones del mar, es
decir:
• Compresibilidad, o capacidad de deformarse al aplicar cargas de compresión en su
superficie.
• Resistencia al corte o capacidad de soporte del suelo a resistir al deslizamiento
relativo entre partículas adyacentes.
• La capacidad de las partículas de fondo para permanecer en él en presencia de la
dinámica marina.
Emplazamiento.
La combinación de la disponibilidad de espacio en planta, las pendientes del
terreno y los calados naturales existentes en la localización de la obra puede condicionar su
tipología. En general los rompeolas, salvo los flotantes o los verticales de pantalla, ocupan
mucha superficie en planta, especialmente en calados importantes (calado > 30 metros),
debido a la necesidad de disponer grandes camas de apoyo de fundación, por lo que no son
adecuados en zonas con limitación de espacio.
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 64
Por otra parte dichas soluciones tampoco son convenientes cuando el terreno tiene
una pendiente fuerte y la calidad del terreno exige la realización de dragados muy
importantes.
En general, los rompeolas verticales requieren menor volumen de materiales
cuando la obra de abrigo deba construirse en una zona de calados importantes (calado > 30
metros).
Materiales.
La disponibilidad de materiales en todas y cada una de las fases de proyecto, tanto
en cantidad como en calidad, condicionan de forma importante la decisión sobre la
tipología del rompeolas.
La falta de material de cantera para el núcleo, escolleras de los mantos interiores y
del manto principal, descarta en la práctica la construcción de un rompeolas de talud o
berma. Por el contrario, la existencia de ellos en las proximidades de la obra, prácticamente
deciden su selección, excepto si las profundidades son muy grandes (calado > 30 metros), o
no hay medios constructivos adecuados.
Cuando por razones morfológicas del lugar los diques en talud son inadecuados,
una solución conveniente puede ser el rompeolas vertical construido con cajones
prefabricados, transportados hasta el emplazamiento y fondeados en su ubicación.
Las dimensiones de las piezas y su disposición en la coraza, berma y cabezo son
condicionantes también de la tipología, pues definen las dimensiones de la grúa, su
capacidad de izaje y brazo. Estas dimensiones condicionan a su vez el ancho de avance en
la coronación del dique para poder proceder al suministro y la colocación de las piezas, sin
perjuicio del resto de las unidades de obras.
Métodos Constructivos.
No es conveniente elegir soluciones que hagan imprescindible la utilización de
equipos exclusivos o de muy reducida disponibilidad, por el contrario son recomendables
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 65
soluciones simples, con un alto grado de flexibilidad de aplicación de diferentes
procedimientos constructivos que puedan adaptarse a la experiencia y recursos disponibles
de las empresas constructoras. En aquellos casos en que sea necesario reducir al máximo
los plazos de ejecución, este aspecto puede condicionar decisivamente la elección de la
tipología, la cual dependerá fundamentalmente de condiciones locales, tales como:
disponibilidad de materiales y medios constructivos, así como de la experiencia y
productividad asociada a los mismos.
Uso y Explotación.
Se analiza la idoneidad de la obra para controlar el flujo de energía incidente y sus
implicaciones durante el uso y explotación del área portuaria. El reparto del flujo de energía
incidente del oleaje en flujos reflejado, transmitido y disipado puede ser indicativo de la
influencia que una u otra tipología puede tener en el uso y la explotación. En general, la
solución ideal es en la que el flujo incidente sea totalmente disipado por el rompeolas. Esta
situación no se logra con ninguna de las tipologías actuales de obras de abrigo. En general,
cuanto menor sea la energía disipada y mayores sean los flujos de energía reflejada y
transmitida, mayores pueden ser las interferencias de las oscilaciones del mar con el uso y
la explotación, haciendo más complicada la navegación, aumentando la agitación en el
interior del puerto por rebase o por transmisión a través del rompeolas.
Mantenimiento y Reparación.
Durante la fase de selección de la tipología del rompeolas es importante analizar
los costes de conservación necesarios para asegurar la durabilidad de la obra a lo largo de
su vida útil y los costes de reparación considerando en el proyecto la posibilidad de que se
produzca un cierto nivel de daños reparables en la fase de servicio.
En general, los rompeolas en talud y berma ofrecen una mayor resistencia a la
destrucción aunque la reparación del modo de falla principal, extracción de piezas del talud,
suele ser lenta y requiere los mismos medios constructivos utilizados en la construcción por
lo que suele ser costoso. Sin embargo, en general, la operatividad del área portuaria no
suele quedar muy afectada. Por otra parte, los modos de falla de vuelco o deslizamiento
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 66
completo del rompeolas vertical tienen serias dificultades para su reparación y en general
debe procederse a su desmantelamiento para reconstruir la sección. En estas condiciones es
probable que se reduzca significativamente la operatividad del área.
Medioambiente.
La construcción de un rompeolas puede provocar alteraciones significativas del
entorno terrestre y marítimo relacionadas con la apertura y explotación de canteras, el
transporte y vertido de materiales de construcción, o con la remoción y vertido de
productos de dragado pudiendo condicionar la selección de tipologías que necesiten
grandes volúmenes de materiales o realizar grandes volúmenes de dragado hasta alcanzar
niveles de fundación competentes. El rompeolas vertical, salvo cuando se requieren
importantes volúmenes de dragado o sustitución, es una de las tipologías que tiene un
menor impacto ambiental.
Por otra parte, la construcción de un área portuaria interacciona con el litoral
modificando los procesos morfodinámicos, además puede generar enbancamientos en zonas
aledañas. La magnitud de la modificación depende principalmente de la forma en planta del
área y del grado de abrigo frente al oleaje.
5.3 Evaluación de Alternativas.
Conocidos los criterios más significativos, a continuación se evaluarán todas las
tipologías de rompeolas expuestas en el Capítulo 4, teniendo en cuenta los antecedentes de
terreno expuestos en el Capítulo 3.
Teniendo en cuenta las variables que implica la elección de una alternativa, se
tendrá que optar por un método simple y lo más apegado a la realidad del proyecto. A
continuación se propondrá una metodología simple de aplicar y que como primera
iteración, podría prácticamente definir el uso de una u otra alternativa de rompeolas.
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 67
5.3.1 Selección de Alternativas.
La metodología a utilizar será mediante el uso de una escala de evaluación
equivalente. Cada puntaje estará asociado al desempeño de la tipología frente a los criterios
descritos en el ítem 5.2, lo que simplificará el análisis de desempeño y posterior resultado
frente al uso de la metodología propuesta.
A continuación se detallará la escala de evaluación que se utilizará en la
evaluación de alternativas de rompeolas para el proyecto “Terminal de Descarga de
Carbón”.
Puntaje Equivalencia
1 Insuficiente
2 Regular
3 Bueno
Tabla 5.1: Escala de Evaluación Rompeolas.
Las tipologías de rompeolas y criterios de selección se ordenarán en una tabla para
poder realizar la evaluación. Se seleccionará la o las alternativas con el puntaje más alto. El
resultado de la evaluación se muestra en la tabla 5.2.
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 68
ROMPEOLAS
Comportamiento frente a las
Condiciones Oceanográficas
Terreno Emplazamiento Materiales Métodos Constructivos
Uso y Explotación
Mantenimiento y Reparación Medioambiente Puntaje
Total
1.0 Rompeolas de Talud 1.1 Escollera Multicapa 3 3 3 3 3 3 3 1 22 1.2 Berma 3 3 3 3 2 3 2 1 20 1.3 Sumergido 1 3 3 3 3 1 3 1 18 2.0 Rompeolas de Pared Vertical 2.1 Cajones de Hormigón 2 3 1 1 1 1 1 3 13 2.2 Gaviones de Tablestacas 3 1 2 3 3 2 1 3 18 2.3 Pantalla 2 1 2 3 3 1 1 3 16 3.0 Rompeolas Compuestos 3.1 Verticales 3 3 2 1 1 1 1 2 14 3.2 Horizontales 3 3 1 1 1 3 2 2 16 4.0 Rompeolas Especiales 4.1 Flotante 1 3 3 3 3 1 2 3 19
Tabla 5.2: Puntuación Total de Alternativas de Solución.
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 69
Del análisis de la tabla 5.2, se desprender las siguientes conclusiones:
• La disponibilidad y cercanía del lugar de extracción de material influye en la
elección de la tipología para la construcción de la obra de abrigo.
• El suelo presente en lugar posee buenas condiciones geotécnicas para soportar las
cargas que generará la obra, pero restringe la hincabilidad de elementos como
tablestacas y pilotes.
• En la zona existe espacio suficiente para el emplazamiento de un rompeolas, pero
las pendientes del fondo marino condicionan el uso de algunas tipologías, sobre
todo el uso de cajones debido a la necesidad de un apoyo prácticamente horizontal,
obligando a realizar grandes rellenos o grandes dragados.
• Si bien un rompeolas flotante posee buenas condiciones para ser usado, su
funcionamiento se limita a oleaje con periodo relativamente corto, pudiendo
provocar problemas de operabilidad.
• La reflexión de la energía incidente es un variable bastante importante, las
tipologías de talud posee ventaja en su uso por sobre las demás.
• La mantención de la obra será más fácil en tipologías compuestas por una secuencia
de elementos a diferencia de elementos monolíticos, los cuales son más complejos
de reparar y condicionando la operabilidad de la zona abrigada.
De acuerdo al puntaje y análisis anterior, se podría concluir que la tipología de
talud, es sin duda la que mejor se adapta al proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”.
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 70
Como se ha definido en el objetivo general de este trabajo, se requieren estudiar
alternativas que mejor satisfagan la necesidad de abrigar la zona en cuestión.
La tipología del rompeolas está prácticamente definida, pero dentro de ella hay
tres alternativas que podrían cumplir la función de proteger al “Terminal de Descarga de
Carbón” de las condiciones oceanográficas del lugar.
El uso de un rompeolas sumergido se descarta ya que podría no ser suficiente su
utilidad. Si bien reduce la energía del oleaje incidente, la energía transmitida podría afectar
considerablemente la operabilidad del terminal, provocando movimientos de la nave y
cargas en las defensas mayores al máximo y el corte de los elementos de amarre (espías).
Una buena alternativa que se ajusta al proyecto es un rompeolas tipo berma ya que
posee ventajas funcionales que darían seguridad a la nave atracada en el puerto mientras
realiza el proceso de operación (descarga). Sin embargo, una desventaja importante es la
gran cantidad de material empleado para su construcción lo que repercute directamente en
los costos finales de la obra.
En consecuencia se debe utilizar la tipología que encuentre el equilibrio entre
funcionalidad y material para su construcción. Un rompeolas de escollera multicapa es la
mejor opción que se adapta a los requerimientos del proyecto, por lo que su elección es
definitiva solo queda decidir cuál será la variable de comparación para establecer dos
alternativas de solución para el proyecto. Para cumplir este propósito se dimensionará y
calculará estructural y funcionalmente el mismo rompeolas en talud, pero compuesto con
diferentes corazas de protección.
CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 71
5.3.2 Trazado en Planta Rompeolas.
El trazado en planta propuesto para el rompeolas es consecuencia directa de los
antecedes de terreno descritos en el Capítulo 3 y la selección de alternativa realizada con
anterioridad. En la figura 5.1 se puede apreciar el trazado que tendrá el rompeolas. Este
constará de tres tramos, dos de 100 metros y uno de 200 metros, medidos desde el arranque
del rompeolas hasta el cabezo del mismo.
Figura 5.1: Trazado en Planta Rompeolas.
________________________________________________________________________________ 72
6.0 Diseño Rompeolas.
6.1 General
Seleccionadas las alternativas de solución para el proyecto “Terminal de Descarga
de Carbón”, en este capítulo se procederá a dimensionar ambas estructuras, de acuerdo a los
criterios de diseño establecidos en el Capítulo 4.
También se describirán brevemente los modos de fallo que pueden sufrir los
rompeolas, antecedente importante, antes del cálculo estructural de ambas obras. Se
revisará el comportamiento funcional de ambos rompeolas, pudiendo ajustar el
dimensionamiento estructural a condiciones funcionales de los mismos. Por último debido
a la naturaleza sísmica de nuestro país, se chequeará la estabilidad sísmica de cada
rompeolas.
6.2 Comportamiento Estructural.
El comportamiento estructural de un rompeolas se refiere al estudio de los estados
límites últimos de la estructura, los cuales pueden condicionar otros estados ya sean
estructurales o funcionales, que podrían llevar al colapso de la obra.
Dada la importancia o las consecuencias que tiene la falla parcial o total de la
estructura es necesario conocer sus modos de falla (figura 6.1). A continuación de
mencionarán y describirán brevemente los modos de falla principales.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 73
Figura 6.1: Principales Modos de Falla Estructurales [6].
Pérdida y rotura unidades Coraza.
Esta modalidad de falla, producida por la acción del oleaje, es gradual y
progresiva, dependiendo del tipo de unidad, el daño puede ser considerable. Con el uso de
ciertas unidades se puede alcanzar grados de rigidez que impida la pérdida o rotura de la
coraza con el uso de elementos monocapa del tipo acrópodo o core-loc.
Pérdida del Filtro.
Esta falla es gradual y se produce por el movimiento del agua al interior de la
estructura. El flujo puede lavar los distintos elementos que componen el filtro y extraerlos
entre los intersticios de las capas subyacentes, creando potenciales puntos de socavación.
Estabilidad Berma de Pie.
De gran importancia ya que está sujeta el pie del talud y controla los posibles
efectos erosivos y de socavación. Es una falla gradual.
Movimiento Superestructura.
El movimiento de la superestructura o espaldón, según sea el caso, está
condicionado por la acción directa de la altura máxima del oleaje o los efectos de éste
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 74
transmitido a través de los intersticios de la coraza en el movimiento libre del fluido entre
las capas. Es una falla instantánea.
Socavación Terreno Natural.
Esta acción erosiva no solo se debe al oleaje, sino también a corrientes. El fondo
marino puede sufrir grandes cambios sobre todo durante tormentas. Es una falla gradual.
Asentamientos.
Falla derivada del enorme volumen dispuesto sobre el fondo marino. Es un modo
de falla gradual, pudiendo asentarse el fondo marino o las capas por debajo de éste.
Estabilidad Macizo Granular.
Es una falla de naturaleza instantánea, a nivel de deslizamiento geotécnico del
mismo. Las causas pueden ser variadas tales como la pendiente del talud, la acción del agua
al interior del macizo, etc.
Pérdida de unidades Coraza zona abrigada.
Causado por problemas hidráulicos debido a un exceso de caudal de rebase, se
produce el arrastre de unidades de la coraza. El modo de fallo es gradual y puede ser por
erosión o deslizamiento.
6.3 Metodología de Cálculo.
A continuación se mencionará la metodología a utilizar en el diseño estructural y
comportamiento funcional de las obras de abrigo.
• Determinación del talud de la estructura, el cual representa la razón entre distancia
horizontal y vertical de la estructura.
• Determinación del peso de los elementos que conformarán la coraza, la cual
soportará la fuerza que induzca el oleaje.
• Cálculo del tamaño y espesor mínimo de los elementos de la coraza.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 75
• Determinación del número de elementos de coraza por área que deberán tener los
rompeolas.
• Determinación del ancho mínimo que deberán tener las estructuras, para permitir la
construcción y tránsito de vehículos para mantenciones futuras.
• Calculo del peso y espesor de los elementos que conforman el núcleo y filtros.
• Determinación de las dimensiones y elementos de la berma de pies, para la
protección de los rompeolas contra la socavación.
• Calculo del radio mínimo del cabezo de las obras de abrigo.
• Estudio del comportamiento funcional de las estructuras diseñadas, donde se
determinarán los siguientes parámetros:
a) Reflexión.
b) Run-up.
c) Transmisión.
d) Run-down.
e) Sobrepaso.
• Determinación de la estabilidad sísmica de ambos rompeolas.
De acuerdo al orden de los ítems señalados anteriormente se diseñarán los
rompeolas, los cuales se expondrán a continuación.
6.4 Dimensionamiento Estructural Rompeolas.
Se procederá a calcular los distintos elementos que componen los rompeolas en
estudio. Se expondrá la formulación a utilizar, luego se procederá al cálculo de los
elementos del tronco y cabezo de ambas estructuras.
6.4.1 Talud de la Estructura.
Por consideraciones practicas se utilizó un talud de 1,5:1 (H:V). Por lo tanto se
calculará el ángulo del talud de la estructura con la siguiente ecuación:
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 76
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅= −
5,11tan 1α ⇒ º69,33=α (6.1)
Donde:
α : Angulo talud rompeolas con respecto al plano horizontal.
Por lo tanto para el diseño de ambos rompeolas se utilizará un talud de 1,5:1 (H:V)
para los lado mar y puerto.
6.4.2 Coraza.
Se analizó el tipo de elementos según las condiciones de diseño, disponibilidad y
capacidades de los equipo de construcción, consecuencia de lo anterior se utilizarán las
alternativas de elementos prefabricados tipo Tetrápodos y roca de cantera. Tomando el
criterio de los rompeolas convencionales se empleó la fórmula propuesta por Hudson en
1952.
Con esta expresión el rompeolas se diseña para sufrir un deterioro estructural del 0
al 5 % bajo las condiciones de ola de diseño.
Se diseñarán simultáneamente las piezas de la coraza correspondientes al tronco y
cabezo del rompeolas.
αρρρ
cot)1( 3
3
⋅−⋅
⋅=
W
SD
SS
K
HW (6.2)
Donde:
W : Peso roca o elemento prefabricado coraza.
Sρ : Densidad roca o elemento prefabricado.
Wρ : Densidad agua de mar.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 77
SH : Altura de ola de diseño estructural.
DK : Coeficiente de estabilidad de Hudson (figura 6.2).
α : Angulo talud rompeolas con respecto al plano horizontal.
Figura 6.2: Coeficientes de Estabilidad de Hudson [13].
Para diferenciar el cálculo de las piezas del tronco y cabezo del rompeolas, se
incluirá un subíndice que para el caso del tronco será T y el cabezo C.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 78
El rango del peso de la coraza para la alternativa de rocas varía entre un 75% y
125% del peso (figura 6.3).
Figura 6.3: Graduación Roca [14].
A continuación se muestra el cálculo donde se determina el peso de los elementos
de la coraza para ambas alternativas.
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
SH 4,69 m 4,69 m
Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³
Wρ 1,03 T/m³ 1,03 T/m³
DTK 8,0 4,0
DCK 6,0 3,2 αcot 1,5 1,5
TW 8,77 Ton 11,71 Ton
CW 11,69 Ton 14,64 Ton Tabla 6.1: Determinación peso elementos coraza.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 79
Para el cálculo del peso de la coraza del lado abrigado se empleará la altura de ola
que se utilizará en el comportamiento funcional de los rompeolas. Esta coraza se usará en
ambas estructuras.
Parámetro Coraza Lado Abrigado
SH 1,75 m
Sρ 2,40 T/m³
Wρ 1,03 T/m³
DTK 4,0 αcot 1,5
W 0,91 Ton Tabla 6.2: Determinación peso elementos coraza lado abrigado.
6.4.3 Diámetro nominal elementos Coraza.
De acuerdo al cálculo del peso de los elementos que conformarán la coraza del
rompeolas para la alternativa de rocas, se puede obtener el diámetro promedio de los
elementos con la siguiente expresión:
3
Sn
WDρ
= (6.3)
Donde:
nD : Diámetro nominal roca o elemento prefabricado.
W : Peso medio roca o elementos prefabricados coraza.
Sρ : Densidad roca o elemento prefabricado.
Parámetro Alternativa Rocas
Sρ 2,65 T/m³
TW 11,61 Ton
CW 14,64 Ton
nTD 1,64 m
nCD 1,77 m
Tabla 6.3: Determinación diámetro elementos coraza.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 80
Parámetro Coraza Lado Abrigado
Sρ 2,65 T/m³ W 0,91 Ton
nD 0,70 m
Tabla 6.4: Determinación diámetro elementos coraza lado abrigado.
En el caso de los elementos prefabricados tipo Tetrápodos, no tienen un diámetro
promedio pero se recomienda tener en cuenta los siguientes parámetros de forma.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 81
Figura 6.4: Forma elementos tipo Tetrápodo [13].
De acuerdo a la figura 7.5, se tendrían las siguientes dimensiones para los pesos de
los elementos del tronco y cabezos del rompeolas, calculados anteriormente.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 82
γ/WV = (6.4)
328,0
VH = (6.5)
Donde:
V : Volumen elemento prefabricado tipo Tetrápodo (m³).
W : Peso elemento prefabricado tipo Tetrápodo (Ton).
γ : Peso específico hormigón H35 (Ton/m³).
H : Altura elemento prefabricado tipo Tetrápodo (m)
3/4,277,8)77,8(
mTonTonTonV = ⇒ 365,3)77,8( mTonV = ⇒ mTonH 35,2)77,8( =
3/4,269,11)69,11(
mTonTonTonV = ⇒ 387,4)69,11( mTonV = ⇒ mTonH 47,3)69,11( =
TETRAPODO A (m) B (m) C (m) D (m) E (m) F (m)
8,77 Ton. 0,70 0,35 1,10 1,10 0,55 1,50 11,69 Ton. 1,05 0,50 1,65 1,60 0,80 2,20
TETRAPODO G (m) H (m) I (m) J (m) K (m) L (m)
8,77 Ton. 0,50 2,35 1,40 0,70 2,55 2,80 11,69 Ton. 0,75 3,47 2,10 1,05 3,80 4,15
Tabla 6.5: Dimensiones elementos prefabricados Tetrápodos.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 83
Figura 6.5: Elemento prefabricado tipo Tetrápodo (http://www.awi.de)
6.4.4 Espesor mínimo Coraza.
De acuerdo a la siguiente expresión se calculará el espesor mínimo que debe
poseer la coraza:
3/1
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅= Δ
S
Wkntρ (6.6)
Donde:
t : Espesor medio coraza.
n : Número de rocas en espesor (Anexo F).
Δk : Coeficiente de capa (Anexo F).
W : Peso roca o elemento prefabricado coraza.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 84
Sρ : Densidad roca o elemento prefabricado.
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
n 2 2 Δk 1,04 1,00
Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³
TW 8,77 Ton 11,71 Ton
CW 11,69 Ton 14,64 Ton
Tt 3,20 m 3,30 m
Ct 3,60 m 3,60 m Tabla 6.6: Determinación espesor mínimo coraza.
Parámetro Coraza Lado Abrigado n 2 Δk 1,00
Sρ 2,65 T/m³ W 0,91 Ton t 1,40 m
Tabla 6.7: Determinación espesor mínimo coraza lado abrigado.
6.4.5 Elementos de la Coraza por área.
Para obtener el número de rocas requeridas para cubrir cierta área, se utilizará la
siguiente expresión:
3/2
1001 ⎟
⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −⋅⋅= Δ W
PknA
Na Sρ
(6.7)
Donde:
Na : Número de elementos por unidad de área.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 85
A : Superficie de cálculo.
P : Permeabilidad (Anexo F).
n : Número de rocas en espesor (Anexo F).
Δk : Coeficiente de capa (Anexo F).
W : Peso roca o elemento prefabricado coraza.
Sρ : Densidad roca o elemento prefabricado.
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
n 2 2 Δk 1,04 1,00
Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³ P 50 % 37 % A 100 m² 100 m²
TW 8,77 Ton 11,71 Ton
CW 11,69 Ton 14,64 Ton
TNa 68 78
CNa 62 41 Tabla 6.8: Determinación elementos coraza por área.
Parámetro Coraza Lado Abrigado n 2 Δk 1,00
Sρ 2,65 T/m³ P 37 % A 100 m² W 0,91 Ton Na 180
Tabla 6.9: Determinación elementos coraza por área lado abrigado.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 86
6.4.6 Ancho mínimo Coronamiento.
Depende de las características constructivas, accesibilidad y mantenimiento de la
sección del rompeolas, recomendándose en general la siguiente ecuación:
3/1
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⋅= Δ
S
WknBρ (6.8)
Donde:
B : Ancho mínimo coronamiento.
n : Numero de rocas mínimas, se recomienda 3 unidades como mínimo.
Δk : Coeficiente de capa (figura 7.7).
50M : Peso medio roca o elementos prefabricados coraza.
Sρ : Densidad roca o elemento prefabricado.
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
n 3 3 Δk 1,04 1,00
Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³
TW 8,77 Ton 11,71 Ton
CW 11,69 Ton 14,64 Ton
TB 5,00 m 5,00 m
CB 5,50 m 5,30 m Tabla 6.10: Determinación ancho mínimo coronamiento.
Los valores calculados anteriormente son mínimos, pero para permitir la
accesibilidad de camiones se dispondrá de un camino de 4,0 metros de ancho con bermas
por ambos lados de 1,5, es decir un ancho total de 7 metros, mayor a los valores calculados
anteriormente.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 87
6.4.7 Filtros.
Para evitar pérdida o el lavado del material del núcleo, se utilizan filtros (rocas y
geotextil) entre el núcleo y la coraza del rompeolas. Los filtros de roca se deducen a partir
del peso de los elementos de la coraza, como se muestra en la siguiente tabla.
Capa Razón de Peso
Coraza W
Filtro W/15 ≤ filtroW ≤ W/10
Núcleo W/6000 ≤ nucleoW ≤ W/200
Tabla 6.11: Relación de pesos coraza, filtros y núcleo [14].
Nota: Se recomienda colocar dos unidades de roca como espesor mínimo.
• Filtros
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
TW 8,77 Ton 11,71 Ton
CW 11,69 Ton 14,64 Ton
filtroTW _ 590 Kg. a 880 Kg. 780 Kg. a 1170 Kg.
filtroCW _ 780 Kg. a 1170 Kg. 980 Kg. a 1470 Kg. Tabla 6.12: Determinación peso elementos filtro.
Parámetro Filtro Coraza Lado Abrigado
TW 0,91 Ton
filtroW 60 Kg. a 90 Kg. Tabla 6.13: Determinación peso elementos filtro lado abrigado.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 88
• Núcleo
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
TW 8,77 Ton 11,71 Ton
CW 11,69 Ton 14,64 Ton
nucleoTW _ 1,50 Kg. a 44,00 Kg. 2,00 Kg. a 60,00 Kg.
nucleoCW _ 2,00 Kg. a 60,00 Kg. 2,50 Kg. a 73,00 Kg. Tabla 6.14: Determinación peso elementos núcleo.
Debido a que el núcleo es el elemento que mayor parte ocupa en ambas
estructuras, se utilizará por conveniencia solo un rango de valores para la clasificación de
este. Consecuencia de lo anterior el núcleo queda entre los rangos mostrados a
continuación.
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
nucleoW 2,00 Kg. a 60,00 Kg. 3,00 Kg. a 75,00 Kg. Tabla 6.15: Peso final elementos núcleo.
• Espesor mínimo Filtro
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
n 2 2 Δk 1,04 1,00
Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³
TW 0,88 Ton 1,17 Ton
CW 1,17 Ton 1,47 Ton
Tt 1,50 m 1,50 m
Ct 1,70 m 1,70 m Tabla 6.16: Determinación espesor filtro.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 89
Parámetro Filtro Lado Abrigado n 2 Δk 1,00
Sρ 2,65 T/m³ W 0,09 Ton
Tt 0,70 m
Tabla 6.17: Determinación espesor filtro lado abrigado.
6.4.8 Berma de Pie.
De acuerdo a la siguiente expresión se calculará el peso de los elementos que
conformarán la berma de pie para ambas alternativas.
33
3
1⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⋅
⋅=
W
SS
SS
N
HW
ρρ
ρ
(6.9)
Donde:
W : Peso roca.
Sρ : Densidad roca o elemento prefabricado.
Wρ : Densidad agua de mar.
SH : Altura de ola de diseño estructural.
3SN : Número mínimo de diseño de estabilidad (Anexo G).
El número mínimo de diseño de estabilidad depende de la relación entre la
profundidad de la berma de pie y la profundidad en frente del pie de berma, relación que se
aproxima a 1, debido a lo anterior de utilizará el valor máximo.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 90
Parámetro Ambas Alternativas
SH 4,69 m
Sρ 2,65 T/m³
Wρ 1,03 T/m³ 3
SN 60
TW 1,17 Ton Tabla 6.18: Determinación peso elementos berma de pie.
• Diámetro elementos Berma de Pie
3
Sn
WDρ
= (6.10)
Donde:
nD : Diámetro nominal roca.
W : Peso medio roca.
Sρ : Densidad roca.
Parámetro Ambas Alternativas
Sρ 2,65 T/m³ W 1,17 Ton
nD 0,80 m
Tabla 6.19: Determinación diámetro elementos berma de pie.
• Ancho y altura mínima Berma de Pie
La altura mínima H será la conformada por dos elementos.
Altura Mínima
H = nD⋅2 H =1,60 m.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 91
El ancho mínimo B será el máximo de las siguientes expresiones:
MAX (2· SH , 0,4· h , 3· nD )
Donde:
SH : Altura de ola de diseño estructural.
h : Profundidad a la berma de pie.
nD : Diámetro nominal roca.
MAX (9,40m , 16m , 2,4m)
De acuerdo a lo calculado anteriormente el valor máximo es de 16 m., lo cual se
considera excesivo, por lo tanto se asumirá un valor de 9,40 m. como ancho de berma para
ambas alternativas de rompeolas.
Ancho Mínimo
B = 9,40 m.
Por motivos prácticos la berma de pie será la prolongación del filtro de cada
alternativa ya sea del tronco o cabezo, según la graduación de peso que se requiera.
6.4.9 Radio Mínimo Cabezo.
A continuación se muestra una recomendación para el dimensionamiento del
cabezo de un rompeolas con elementos prefabricados tipo CORE - LOC, pero debe quedar
claro que las dimensiones finales de esta parte de la estructura la definirá la modelación
física a la cual tiene que ser sometida la obra en su conjunto.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 92
Figura 6.6: Radio Mínimo Cabezo Rompeolas (http://www.concretelayer.com/).
De acuerdo a la recomendación, el radio mínimo de cabezo del los rompeolas sería
el siguiente:
.69,4 mHS = ⇒ SMIN HR ⋅= 5,2 ⇒ .73,11 mRMIN =
El cabezo tendrá que tener un radio mínimo de 11,73 metros medidos desde el
centro del rompeolas.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 93
6.5 Comportamiento Funcional.
Previo a analizar las distintas manifestaciones de respuesta que la estructura en
talud presenta al oleaje incidente, es necesario el estudio y balance de la energía (flujo de
energía) que permite la descomposición del oleaje en componentes de transmisión,
amortiguación-disipación y, finalmente, reflexión como respuesta hidráulica ante el
fenómeno físico.
Por consiguiente, la energía incidente sobre un rompeolas es la siguiente:
reflejadaabsorbidaatransmitidincidente EEEE ++= (6.11)
Transformando esta expresión en coeficientes, resulta:
1222 =++ rat KKK (6.12)
Donde:
tK : Coeficiente de Transmisión.
aK : Coeficiente de Absorción.
rK : Coeficiente de Reflexión.
Sobre estas componentes energéticas, las principales respuestas hidráulicas a tener
en cuenta en el estudio de funcionalidad de un rompeolas son; reflexión, transmisión, run-
up, run-down y sobrepaso que a continuación se detallan.
6.5.1 Reflexión ( rK )
La reflexión es el proceso por el cual parte de la energía no disipada de un
determinado tren de olas genera otro tren en sentido contrario al incidir sobre un obstáculo.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 94
Los rompeolas debido a su permeabilidad, textura rugosa y pendiente del talud presentan un
coeficiente de reflexión bajo. Estas características son importantes porque reducen la
erosión en la base de la estructura, problemas de navegación y la erosión cercana a la costa
por las olas reflejadas.
2
2
ξξ+⋅
=baKr
(6.13)
omStgαξ =
(6.14)
2
2Tg
HS s
om ⋅⋅⋅
=π
(6.15)
Donde:
rK : Coeficiente de Reflexión.
ξ : Número de Iribarren.
ba, : Factores empíricos (Anexo H).
SH : Altura significativa de ola comportamiento funcional.
T : Período de ola.
α : Angulo talud rompeolas con respecto al plano horizontal. g : Aceleración de gravedad ⇒ 9,81m/s².
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
SH 1,75 m. 1,75 m. T 14 s. 14 s. α 33,69° 33,69° a 0,48 0,6 b 9,62 6,6 ξ 8,82 8,82
rK 0,43 0,55 Tabla 6.20: Determinación reflexión.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 95
6.5.2 Run-up ( uR )
El run-up o remonte es la cota que alcanza el oleaje al incidir sobre una estructura
respecto el nivel del mar en reposo. Este fenómeno se produce después de que la ola rompa
sobre el rompeolas, produciéndose el movimiento hacia delante de la masa de agua hasta
que la energía de la ola que no ha sido disipada en el proceso de rotura se invierte en subir
por el talud.
Se utilizará un nivel de excedencia del 2% como mejor estimador de este
parámetro hidráulico.
ξ⋅= aHR su / ⇒ 5,1<ξ ⇒ %40<P (6.16)
csu bHR ξ⋅=/ ⇒ 5,1>ξ ⇒ %40<P (6.17)
dHR su =/ ⇒ %40>P (6.18)
Donde:
uR : Run-up.
ξ : Número de Iribarren.
dcba ,,, : Factores de ajuste Van der Meer y Stam (Anexo I).
P : Permeabilidad.
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
SH 1,75 m. 1,75 m. a 0,96 0,96 b 1,17 1,17 c 0,46 0,46 d 1,97 1,97 ξ 8,82 8,82
uR 3,45 m. 5,60 m. Tabla 6.21: Determinación run-up.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 96
6.5.2.1 Francobordo.
El francobordo de la estructura se calcula de la siguiente forma:
uC RPMR += (6.19)
Donde:
uR : Run-up.
PM : Pleamar máxima.
El francobordo es ajustable dependiendo del tipo de protección que se desee dar en
lado abrigado. Si el sobrepaso (overtopping) fuera mínimo se recomienda usar el
francobordo de la expresión anterior, pero si se admite un sobrepaso limitado este puede ser
ajustado a una cota más baja.
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
SH 1,75 m. 1,75 m.
CR 5,30 m. 7,50 m. Tabla 6.22: Determinación francobordo.
6.5.3 Transmisión ( tK )
Cuando las olas interactúan con una estructura, una parte de la energía se disipa,
otra parte se refleja y dependiendo de la geometría de la estructura una parte de la energía
se transmite a través de ésta, éste fenómeno es conocido con el nombre de transmisión. El
coeficiente de transmisión mide la cantidad de energía que se transmite a través de un
obstáculo.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 97
Este proceso es relevante en aquellas estructuras que presentan una cota de
coronación relativamente pequeña, próxima al N.R.S., o bien se encuentran ligeramente
sumergidas. Consecuencia de lo anterior, se asume que la transmisión de energía por medio
del rompeolas es despreciable, y solo se produce por rebase o sobrepaso del oleaje por
sobre la estructura, lo cual se determinará con el cálculo del overtopping.
6.5.4 Run-down ( dR )
El run-down o arrastre del oleaje se define como la cota que alcanza el oleaje en su
descenso con respecto al nivel del mar en reposo. El interés de este parámetro reside en el
poder extractivo de elementos del manto del rompeolas que pueda alcanzar.
)(6015,0 50,120,110,2 omS
s
d ePtgHR ⋅−⋅+⋅−⋅= α
(6.20)
Donde:
dR : Run-down. P : Permeabilidad.
sH : Altura significativa de ola. g : Aceleración de gravedad ⇒ 9,81m/s². T : Periodo de ola.
omS : Peralte adimensional (expresión 7.15).
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
SH 1,75 m. 1,75 m. T 14 s. 14 s. P 50 % 37 % α 0,46 0,46
omS 0,006 0,006
uR 1,05 m. 1,25 m. Tabla 6.23: Determinación run-down.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 98
6.5.5 Sobrepaso (Q)
En determinadas ocasiones, el oleaje es capaz de sobrepasar una obra marítima
provocando inundaciones y daños al otro lado de éstos. Es lo que se conoce como
sobrepaso del oleaje u overtopping, y se produce cuando la suma de todas aquellas
componentes que contribuyen a la elevación de la superficie media del mar supera la cota
máxima (cota de coronación) de la estructura en cuestión.
)12
exp(r
om
s
c
s
SHR
baTHg
qγπ⋅
⋅⋅⋅−⋅=
⋅⋅ (6.21)
Donde:
q : Caudal de sobrepaso por metro lineal. g : Aceleración de gravedad ⇒ 9,81m/s².
CR : Francobordo estructura.
rγ : Factor de reducción (Anexo J).
ba, : Coeficientes talud (Anexo J).
sH : Altura significativa de ola.
omS : Peralte adimensional (Anexo J).
T : Periodo de ola.
Debido a las características funcionales de la obra de abrigo, se permite un
sobrepaso limitado según los criterios mostrados en la figura 6.7. Como en la estructura del
rompeolas, específicamente el coronamiento, no existirán obras que impliquen una
protección indispensable se permitirá un sobrepaso máximo de 1 l/s/m (muros de defensa
costera).
Consecuencia de lo anterior la cota de coronamiento del rompeolas se podrá
ajustar al nuevo comportamiento funcional, pudiendo disminuir la cantidad de materiales
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 99
necesarios para la construcción del éste, impactando beneficiosamente en los costos
constructivos.
Figura 6.7: Criterios de sobrepaso crítico (l/s/m) [14].
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 100
Parámetro Alternativas
Tetrápodos Rocas
SH 1,75 m. 1,75 m. T 14 s. 14 s. a 0,010 0,010 b 20 20 Rc 5,30 m. 7,50 m.
omS 0,006 0,006
rγ 0,3 0,5 q 0,005 l/s/m 0,01 l/s/m
Tabla 6.24: Determinación sobrepaso.
El caudal de sobrepaso es aceptable ya que es menor al máximo, consecuencia de
esto se mantendrán la cotas de coronamiento (francobordo) de ambos rompeolas
determinados en 6.4.2.1.
6.6 Estabilidad Sísmica.
Se analizará el perfil transversal para ambas alternativas, tanto en el talud lado mar
como lado puerto, mediante el software FLAC SLOPE 4.0.
El análisis considera una solicitación sísmica correspondiente a un coeficiente
sísmico horizontal de 0,25 y vertical de 0,17 para un talud de 1,5:1 (H:V), determinándose
el factor de seguridad en cada caso.
Los parámetros y características geotécnicas de los materiales que conforman los
rompeolas utilizados en la modelación se han definido considerando la información
preliminar obtenida del estudio de canteras del proyecto, los cuales se muestran en la
siguiente tabla:
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 101
Descripción Densidad Seca (T/m³)
Densidad Saturada
(T/m³)
Angulo de Fricción Ø (º)
Cohesión (T/m²)
Roca Basal 2,6 2,6 85 4000 Núcleo (Roca 1 a 100 Kg.) 1,9 2,2 45 0 Filtro (Roca 600 a 1500 Kg.) 1,8 2,1 45 1,0 Coraza (Rocas 2 a 15 Ton.) 1,7 2,1 45 1,0 Tetrápodos (8,77 Ton. y 11,69 Ton.) 1,1 1,3 40 2,0
Tabla 6.25: Parámetros Geotécnicos materiales rompeolas.
Los valores anteriores tendrán que ser corroborados en una etapa posterior, ya que
como se mencionó es información preliminar y no necesariamente la definitiva.
El estudio considera un factor de seguridad sísmico mínimo igual a 1,1 de acuerdo
a los criterios de diseño.
En las siguientes figuras se presentan los factores de seguridad y falla de los
taludes, correspondientes a los análisis lado mar y puerto de la sección transversal del
rompeolas, para ambas alternativas.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 102
Figura 6.8: Estabilidad Tetrápodos Lado Mar.
Figura 6.9: Estabilidad Tetrápodos Lado Puerto.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 103
Figura 6.10: Estabilidad Rocas Lado Mar.
Figura 6.11: Estabilidad Rocas Lado Puerto.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 104
FACTORES DE SEGURIDAD ROMPEOLAS (FS) TALUD 1,5 : 1
COEFICIENTE SISMICO CH = 0,25 Y CV = 0,17 TETRAPODOS ROCAS
LADO MAR LADO PUERTO LADO MAR LADO PUERTO
1,65 1,64 1,54 1,54 Tabla 6.26: Cuadro resumen factores de seguridad.
Considerando un Factor de Seguridad sísmico admisible de 1,1, el perfil A para
ambos rompeolas es estable para los coeficientes sísmicos horizontal y vertical simultánea
de 0,25 y 0,17 respectivamente.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 105
6.7 Esquema Final Rompeolas.
A continuación se detallarán los elementos que compondrán finalmente ambas
estructuras, detallando cotas de profundidad y coronamiento, espesores y graduación de
pesos de las distintas capas que conforman los rompeolas.
CUADRO RESUMEN ALTERNATIVAS ROMPEOLAS
ROMPEOLAS
ITEM ELEMENTO TETRAPODOS ROCAS
1 NUCLEO 2 @ 60 Kg. 3 @ 75 Kg.
2 FILTRO 2.1 Filtro Lado Mar 2.1.1 Cabezo 780 @ 1170 Kg. 980 @ 1470 Kg. 2.1.2 Tronco 590 @ 880 Kg. 780 @ 1170 Kg. 2.2 Filtro Lado Puerto 60 @ 90 Kg. 60 @ 90 Kg.
3 CORAZA 3.1 Coraza Lado Mar 3.1.1 Cabezo 11,69 Ton. 10,98 @ 18,30 Ton. 3.1.2 Tronco 8,77 Ton. 8,78 @ 14,64 Ton. 3.2 Coraza Lado Puerto 0,68 @ 1,15 Ton. 0,68 @ 1,15 Ton.
4 COTAS 4.1 Coronamiento Lado Mar 5,30 m 7,50 m. 4.2 Coronamiento Lado Puerto 4,30 m 6,50 m. 4.3 Profundidad Coraza Lado Mar -9,80 m. -9,80 m. 4.4 Profundidad Coraza Lado Puerto -4,70 m. -4,70 m.
5 ESPESOR DE CAPAS 5.1 Filtro 5.1.1 Lado Mar Cabezo 1,70 m. 1,70 m. 5.1.2 Lado Mar Tronco 1,50 m. 1,50 m. 5.1.3 Lado Puerto 0,70 m. 0,70 m. 5.2 Coraza 5.2.1 Lado Mar Cabezo 3,60 m. 3,60 m. 5.2.2 Lado Mar Tronco 3,20 m. 3,30 m. 5.2.3 Lado Puerto 1,40 m. 1,40 m.
Tabla 6.27: Cuadro resumen alternativas de rompeolas.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 106
Figura 6.12: Planta Disposición General Rompeolas.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 107
Figura 6.13: Esquema Final Rompeolas Alternativa Tetrápodos, Sección A.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 108
Figura 6.14: Esquema Final Rompeolas Alternativa Rocas, Sección A.
CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 109
Figura 6.15: Planta Ubicación Elementos Rompeolas.
________________________________________________________________________________ 110
7.0 Estimación de Costos.
7.1 General.
El diseño y construcción de una obra de abrigo resulta de una sencillez un tanto
engañosa. La cadena de actividades es relativamente simple, sin embargo, la conjunción de
todas ellas tanto en espacio, tiempo y recursos monetarios es compleja.
En la estimación de costos, sin duda la construcción de la obra es el ítem de mayor
envergadura. La maquinaria que interviene es numerosa, y en su conjunto, de un elevado
valor económico. Pese a que el número de actividades es reducido, el volumen de
materiales a mover es una condicionante importante. Consecuencia de esto, durante el
proceso constructivo los costos se podrían elevar significativamente, produciendo
desbalances importantes e imprevistos.
A continuación se estudiarán los costos asociados a las alternativas de rompeolas
seleccionadas para el proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”, pudiendo
probablemente ser la variable decisiva a la hora de escoger una u otra alternativa para el
proyecto.
7.2 Consideraciones Generales.
Para poder estimar los costos asociados a la construcción de los rompeolas, se
tendrá que tener en cuenta las siguientes componentes:
• Materiales para el núcleo, filtro, coraza y la fabricación de hormigones.
• Explotación, selección y transporte de material de cantera.
• Fabricación y acopio elementos de hormigón.
• Cantidades necesarias de cada material o elementos prefabricados.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 111
• Equipos de Construcción.
• Colocación Material.
• Condiciones marítimas de trabajo en obra.
7.3 Materiales y Cantidades Involucradas.
Lo primero es conocer los volúmenes necesarios de los materiales que
conformarán los rompeolas. De acuerdo a los esquemas finales presentados en el ítem 7.6,
donde se detallan los elementos que compondrán ambos rompeolas, se muestra a
continuación la cubicación de materiales necesarios para la construcción de éstos.
ALTERNATIVA TETRAPODOS
ITEM DESCRIPCION ITEM UNID. CANTIDAD 1.0 NUCLEO 1.1 Núcleo 2 @ 60 Kg. m³ 739.692 2.0 GEOTEXTIL 2.1 Geotextil m² 69.400 3.0 FILTRO 3.1 Filtro Lado Mar 3.1.1 Tronco 3.1.1.1 Filtro 590 @ 880 Kg. m³ 46.720 3.1.2 Cabezo 3.1.2.1 Filtro 780 @ 1170 Kg. m³ 5.230 3.1.3 Filtro Lado Puerto 3.1.3.1 Filtro 60 @ 90 Kg. m³ 21.800 4.0 CORAZA 4.1 Coraza Lado Mar 4.1.1 Tronco 4.1.1.1 Tetrápodos 8,77 Ton. UNID. 6.615 4.1.1.2 Colocación Tetrápodos 8,77 Ton. UNID. 6.615 4.1.2 Cabezo 4.1.2.1 Tetrápodos 11,69 Ton. UNID. 950 4.1.2.2 Colocación Tetrápodos 11,69 Ton. UNID. 950 4.1.3 Coraza Lado Puerto 4.1.3.1 Coraza 0,68 @ 1,15 Ton. m³ 8.570
Tabla 7.1: Cubicación Materiales Alternativa Tetrápodos.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 112
ALTERNATIVA ROCAS
ITEM DESCRIPCION ITEM UNID. CANTIDAD 1.0 NUCLEO 1.1 Núcleo 3 @ 75 Kg. m³ 907.750 2.0 GEOTEXTIL 2.1 Geotextil m² 72.280 3.0 FILTRO 3.1 Filtro Lado Mar 3.1.1 Tronco 3.1.1.1 Filtro 780 @ 1170 Kg. m³ 50.400 3.1.2 Cabezo 3.1.2.1 Filtro 980 @ 1470 Kg. m³ 6.280 3.1.3 Filtro Lado Puerto 3.1.3.1 Filtro 60 @ 90 Kg. m³ 25.760 4.0 CORAZA 4.1 Coraza Lado Mar 4.1.1 Tronco 4.1.1.1 Coraza 8,78 @ 14,64 Ton. m³ 39.230 4.1.2 Cabezo 4.1.2.1 Coraza 10,98 @ 18,30 Ton. m³ 3.780 4.1.3 Coraza Lado Puerto 4.1.3.1 Coraza 0,68 @ 1,15 Ton. m³ 11.760
Tabla 7.2: Cubicación Materiales Alternativa Rocas.
En el Capítulo 4 se mencionaron las localidades con las características necesarias
para desarrollar una cantera capaz de proveer el material necesario para la construcción de
los rompeolas.
Del informe de canteras realizado para el proyecto se recopilaron los valores de
explotación de los sectores escogidos. El sector que presenta mayor ventaja en cuanto a
costos es la Cantera Temblador. La tabla 8.3 presenta los costos en UF del material
dependiendo de su graduación.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 113
GRADUACION MATERIAL UNIDAD COSTO (UF)
0 - 0,1 Ton. m³ 0,44789 0,1 – 0,8 Ton. m³ 0,58461 0,8 – 2 Ton. m³ 0,76377 2 - 5 Ton. m³ 0,91935
5 - 15 Ton. m³ 1,21637
Tabla 7.3: Costos Rocas Cantera Temblador.
De acuerdo a la información que presenta la tabla 8.3, será necesario estimar los
costos para las graduaciones del material (núcleo, filtros y coraza) que requieren las
alternativas de rompeolas.
Los valores que sobrepasen la graduación tendrán un costo máximo dado por el
mayor valor de los rangos presentados anteriormente. En el costo por m³ está incluido el
transporte, facilitado por el proveedor del material.
7.4 Proceso Constructivo Básico.
El proceso constructivo estará muy condicionado al rendimiento de la cantera que
proporcionará el material para el núcleo y las distintas capas que componen los rompeolas.
Como se indicó en los criterios de diseño (Capítulo 3) el rendimiento de la cantera es de
65.000 m³ mensual.
El núcleo de un rompeolas no puede quedar desprotegido por mucho tiempo a las
condiciones oceanográficas del lugar, por lo que el desfase entre las partidas de
construcción no puede ser alto. Lo señalado anteriormente es relevante ya que las capas que
suceden al núcleo (geotextil, filtro y coraza) tendrán que ser colocadas con la mayor
prontitud posible. Sin embargo, como es lógico, las capas superiores no pueden ser
colocadas hasta que el núcleo no esté ejecutado (figura 8.1), por tanto lo anterior generará
que el rendimiento del equipo constructivo esté condicionado a la colocación del núcleo, lo
cual incidirá desfavorablemente en el costo final de la obra.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 114
Figura 7.1: Ejemplo Secuencia Constructiva del Rompeolas [5].
Para la estimación de costos de las alternativas de rompeolas se consideró la
siguiente secuencia constructiva:
a) Colocación del Núcleo
Se ejecutará por vía terrestre mediante el vertido del material transportado por
camiones. Para la ayuda en la colocación del núcleo se ubicará una excavadora y un equipo
de buzos para poder controlar el esparcimiento y talud del material.
Figura 7.2: Colocación del Núcleo [5].
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 115
b) Colocación del Geotextil
Será colocado por dos cuadrillas (lado mar y lado puerto) ayudadas por buzos, las cuales irán adosando el geotextil al núcleo una vez perfilado con el talud especificado.
c) Colocación de los Filtros
Como se requieren filtros a ambos lados de los rompeolas, estos serán colocados
vía marítima por dos frentes de trabajo (lado mar y lado puerto). La adecuada colocación
irá siendo supervisada por medio de buzos y una excavadora en cotas cercanas al
coronamiento.
Figura 7.3: Colocación Filtros [5].
En el proceso de colocación de filtros se llegará a un punto donde a las grúas les
será imposible operar debido al alcance de la pluma, es por ello que se tendrá que hacer uso
de pontones autopropulsados para la colocación completa del filtro. Este procedimiento,
probablemente, encarecerá los costos de construcción de manera considerable.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 116
d) Colocación Coraza
La colocación será a través del rompeola por medio de dos frentes de trabajo (lado
mar y lado puerto) desfasados en tiempo para permitir el tránsito del equipo constructivo
involucrado en la construcción. Se tendrá que tener la precaución que el material por debajo
de la coraza (filtro) no sufra daño. Su adecuada colocación también irá siendo ayudada por
medio de buzos y una excavadora.
Figura 7.4: Colocación Coraza [5].
En el caso de la colocación de los elementos prefabricados tipo tetrápodos, esta
tendrá que ser con las precauciones que vengan al caso, para asegurar una adecuada
trabazón entre ellos.
Figura 7.5: Colocación Tetrápodos [5].
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 117
En el proceso de colocación de corazas se prevé que no será necesario el uso de
pontones, ya que el alcance de la pluma de la grúa es suficiente para operar sin problema
desde el rompeolas.
Como se mencionó al inicio del ítem, durante la construcción del rompeolas hay
zonas en las que el núcleo está sin proteger por las capas que lo preceden. Para poder
planificar y construir adecuadamente la estructura y así determinar los desfases en la
colocación de las distintas capas, se debe tener en consideración lo siguiente:
• Verificar que el ancho y cota de coronamiento de la plataforma de avance son
adecuadas a las condiciones oceanográficas para el período de construcción.
• Controlar los períodos de excedencia de aquellas alturas de ola que produzcan
daños, de forma que se pueda planificar la construcción del rompeolas
determinando los desfases en la colocación de las distintas capas.
• Mantener acopios de rocas de distintos tamaños para poder reforzar la estructura
ante la previsión de temporales.
El proceso constructivo descrito anteriormente en ningún caso tiene que ser
considerado como definitivo, ya que la ejecución de la obra sólo podrá ser definida con
certeza por el contratista que llegase a adjudicarse la construcción de alguna de las
alternativas.
A continuación se mostrarán los programas básicos de construcción para ambas
alternativas de rompeolas y al igual que el punto anterior no es definitivo y será
corroborado por el contratista.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 118
Tabla 7.4: Programa Básico de Construcción Alternativa Tetrápodos.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 119
Tabla 7.5: Programa Básico de Construcción Alternativa Rocas.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 120
7.5 Costo de Alternativas.
Para el cálculo de precios de cada ítem se tomaron en consideración las siguientes
variables:
• Plazo máximo de construcción de 18 meses.
• Construcción camino de acceso de longitud aproximada de 8 Km.
• Los camiones llegan directamente de la cantera al lugar de acopio en la obra.
• El rendimiento de la cantera es de 65.000 m³ mensuales.
• El acopio en la obra tiene clasificación por tamaños (graduación).
• Los elementos prefabricados de hormigón se fabrican en obra, mediante el
arriendo de una planta hormigonera con rendimiento de 30 m³/hora como
mínimo.
• Los áridos llegan directamente al lugar anexo a la planta hormigonera para su
utilización.
• Precios de áridos para la fabricación de hormigones es puesto en obra.
• Precios de manos de obra y equipo constructivo similar a obras de
envergadura equivalente (Ampliación Molo Sur Puerto de San Antonio,
Construcción y Montaje Muelle Mecanizado e Instalaciones de Ataque
Minera Esperanza).
• Los precios están en UF y US ($) debido a su reajustabilidad.
• UF = 21.227,57 (27 de Julio de 2010).
• US ($) = 519,70 (27 de Julio de 2010).
Los análisis de precios unitarios de cada ítem se detallan en los Anexos A y B.
A continuación se mostrarán las estimaciones de costos calculadas para ambas
alternativas de rompeolas.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 121
ALTERNATIVA TETRAPODOS
ITEM DESCRIPCION ITEM UNID. CANTIDAD PRECIO UNITARIO (UF) TOTAL (UF)
1.0 ACCESO 1.1 Camino Acceso Obra Gl. 1 2.529 2.529 2.0 INSTALACION DE FAENAS 2.1 Instalación de Faenas Gl. 1 7.463 7.463 3.0 NUCLEO 3.1 Núcleo 2 @ 60 Kg. m³ 739.692 0,47654 352.490 4.0 GEOTEXTIL 4.1 Geotextil m² 69.400 0,18244 12.661 5.0 FILTRO 5.1 Filtro Lado Mar 5.1.1 Tronco 5.1.1.1 Filtro 590 @ 880 Kg. m³ 46.720 1,09590 51.201 5.1.2 Cabezo 5.1.2.1 Filtro 780 @ 1170 Kg. m³ 5.230 1,27492 6.668 5.1.3 Filtro Lado Puerto 5.1.3.1 Filtro 60 @ 90 Kg. m³ 21.800 1,34751 29.376 6.0 CORAZA 6.1 Coraza Lado Mar 6.1.1 Tronco 6.1.1.1 Tetrápodos 8,77 Ton. UNID. 6.615 18,32396 121.213 6.1.1.2 Colocación Tetrápodos 8,77 Ton. UNID. 6.615 1,64319 10.870 6.1.2 Cabezo 6.1.2.1 Tetrápodos 11,69 Ton. UNID. 950 26,02996 24.728 6.1.2.2 Colocación Tetrápodos 11,69 Ton. UNID. 950 1,64319 1.561 6.1.3 Coraza Lado Puerto 6.1.3.1 Coraza 0,68 @ 1,15 Ton. m³ 8.570 2,36508 20.269
TOTAL COSTO DIRECTO 641.028 7.0 GASTOS GENERALES (GG) 7.1 Gatos Generales (25% sobre CD) Gl. 1 160.257 8.0 UTILIDADES 8.1 Utilidades (10% sobre CD) Gl. 1 64.103
TOTAL SIN IVA 865.388
TOTAL (US$) 35.347.490
Tabla 7.6: Presupuesto Rompeolas Alternativa Tetrápodos.
CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 122
ALTERNATIVA ROCAS
ITEM DESCRIPCION ITEM UNID. CANTIDAD PRECIO UNITARIO (UF) TOTAL (UF)
1.0 ACCESO 1.1 Camino Acceso Obra Gl. 1 2.529 2.529 2.0 INSTALACION DE FAENAS 2.1 Instalación de Faenas Gl. 1 7.463 7.463 3.0 NUCLEO 3.1 Núcleo 3 @ 75 Kg. m³ 907.750 0,47588 431.977 4.0 GEOTEXTIL 4.1 Geotextil m² 72.280 0,19954 14.423 5.0 FILTRO 5.1 Filtro Lado Mar 5.1.1 Tronco 5.1.1.1 Filtro 780 @ 1170 Kg. m³ 50.400 1,35826 68.456 5.1.2 Cabezo 5.1.2.1 Filtro 980 @ 1470 Kg. m³ 6.280 1,35826 8.530 5.1.3 Filtro Lado Puerto 5.1.3.1 Filtro 60 @ 90 Kg. m³ 25.760 1,51336 38.984 6.0 CORAZA 6.1 Coraza Lado Mar 6.1.1 Tronco 6.1.1.1 Coraza 8,78 @ 14,64 Ton. m³ 39.230 1,91790 75.239 6.1.2 Cabezo 6.1.2.1 Coraza 10,98 @ 18,30 Ton. m³ 3.780 1,91790 7.250 6.1.3 Coraza Lado Puerto 6.1.3.1 Coraza 0,68 @ 1,15 Ton. m³ 11.760 2,32363 27.326
TOTAL COSTO DIRECTO 682.177 7.0 GASTOS GENERALES (GG) 7.1 Gatos Generales (25% sobre CD) Gl. 1 170.544 8.0 UTILIDADES 8.1 Utilidades (10% sobre CD) Gl. 1 68.218
TOTAL SIN IVA (UF) 920.939
TOTAL (US$) 37.616.500
Tabla 7.7: Presupuesto Rompeolas Alternativa Rocas.
________________________________________________________________________________ 123
8.0 Comparación y Selección de Alternativa.
8.1 General.
En este capítulo se analizarán los resultados obtenidos del diseño, comportamiento
funcional y estimación de costos de ambos rompeolas.
Para realizar la elección final entre las dos alternativas de solución para el
proyecto, se requiere revisar todos los aspectos técnicos y económicos. Ambas alternativas
presentan ventajas e inconvenientes, por lo cual es importante establecer un marco de
referencia bien definido para realizar un análisis que permita seleccionar la mejor opción.
8.2 Resultados.
Ambas alternativas no pueden ser comparadas de forma general debido a su
similitud (rompeolas de talud) solo diferenciadas, una de otra, por la coraza de protección
en lado mar. Es por lo anterior que se deben buscar parámetros que originen diferencias y
justifiquen la decisión de elegir un rompeolas u el otro.
Del análisis de la información generada en el diseño de ambas estructuras, se
puede concluir que el parámetro de mayor influencia es el técnico, específicamente el
comportamiento funcional. La variable económica, traducida en el costo final de ambas
alternativas, se considera irrelevante debido a la diferencia despreciable entre ambas obras
(< 10%) y como esta desigualdad tiene un efecto menor en la magnitud del proyecto
(Central Termoeléctrica).
CAPITULO 8. COMPARACION Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVA ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 124
A continuación se discutirán los parámetros técnicos, específicamente los que se
refieren al comportamiento funcional de ambas estructuras, que influirán en la decisión de
elegir una alternativa de rompeolas pare el proyecto.
En la tabla 9.1 se muestran tres parámetros específicos donde se puede apreciar las
diferencias funcionales.
ALTERNATIVA PARAMETROS FUNCIOANLES
Reflexión RK Run – Up UR Sobrepaso q (l/s/m)
TETRAPODOS 0,43 3,45 0,005 ROCAS 0,55 5,60 0,01
Tabla 8.1: Comparación Parámetros Funcionales.
La funcionalidad de ambas obras está muy asociada al tipo de coraza que soportará
el impacto del oleaje, comentario que se confirma con los diferentes valores de los
parámetros de la tabla 8.1.
A continuación se mencionarán las ventajas e inconvenientes que tendría la
estructura en el funcionamiento del terminal marítimo, de acuerdo al tipo de protección
utilizada.
• Una menor reflexión de energía del rompeolas con tetrápodos beneficiaría en la
operabilidad del puerto debido a la gran capacidad para absorber el impacto del
oleaje.
• Una mayor reflexión podría causar problemas de navegación a las naves que se
aproximan al puerto y la erosión de las costas o riberas adyacentes.
• La coraza de tetrápodos genera un comportamiento favorable del rompeolas frente
al sobrepaso de las olas ya que la disipación progresiva de energía en la fase de
ascenso de la ola a lo largo del talud colabora a disminuir el run-up sobre el mismo.
CAPITULO 8. COMPARACION Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVA ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 125
• Un menor run - up genera un beneficio directo en la cota de coronamiento del
rompeolas. Al ser menor se utilizará una menor cantidad de material para la
construcción de la estructura.
• Si bien el sobrepaso es bajo para ambas alternativas, un menor caudal podría
beneficiar en la disminución de una posible erosión en el lado abrigado, mientras
menor sea la cantidad de agua que traspasa, mas seguridad genera la estructura.
En consecuencia de lo anterior se deberá optar por la obra de abrigo que más
beneficios aporte al proyecto y a los requerimientos del mismo como lo es la operabilidad
del terminal para la descarga de carbón. La construcción de un rompeolas con coraza de
tetrápodos presenta ventajas, si bien no son numerosas, al fin y al cabo son diferencias que
de alguna manera deciden su utilización.
En conclusión y tras todos los análisis hechos con anterioridad, se propone la
construcción de un rompeolas con coraza de elementos prefabricados tipo tetrápodos.
________________________________________________________________________________ 126
9.0 Conclusiones y Recomendaciones.
9.1 Conclusiones.
El objetivo general de este trabajo fue estudiar alternativas de rompeolas para el
proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”, analizando sus ventajas y desventajas, a
través de la comparación de resultados. De acuerdo a las líneas generales del proyecto y
antecedentes de terreno del lugar se justificó el uso de una obra de abrigo para mejorar la
operabilidad del terminal. De todos los análisis hechos con anterioridad se optó por la
alternativa con tetrápodos, ya que presentó ventajas (reflexión, run – up y sobrepaso) en
comparación a la alternativa con rocas. Si bien el costo monetario final de la obra es
elevado, es una inversión factible en relación a la envergadura del proyecto y finalidad del
mismo, el cual es abrigar al terminal marítimo de descarga de carbón para el
funcionamiento de la Central Termoeléctrica.
Como resultado final de este trabajo es posible establecer las siguientes
conclusiones y recomendaciones:
a) El estudio de alternativas de rompeolas para el proyecto portuario “Terminal de
Descarga de Carbón” se hizo necesario, ya que el tiempo de inactividad del
terminal es por sobre el 30% y se acepta para este tipo de proyectos un 20% como
máximo.
b) Las condiciones naturales del lugar, en especial la batimetría, obliga a elegir la
tipología de rompeolas de talud y la cercanía de canteras refuerza la elección.
CAPITULO 9. RESUMEN Y CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 127
c) La formulación utilizada para el cálculo estructural de los rompeolas y
comportamiento funcional de los mismos genera seguridad ya que su aplicación a
través del tiempo ha dado buenos resultados, debido a la experiencia de obras
existentes.
d) El diseño estructural se realizó para una ola con periodo de retorno de 50 años, por
lo que se prevé que el daño a través del tiempo sea mínimo y en consecuencia la
obra requiera una escasa mantención.
e) El costo monetario final asociado a la obra de abrigo de considera financiable, si
bien es elevada la cantidad de recursos necesarios, dentro del costo global que
implica la construcción de una central termoeléctrica es de baja incidencia.
f) Se hace necesario la aplicación de ensayos físicos a escala (2D y 3D) del puerto y
rompeolas en su conjunto para realizar nuevos estudios de agitación y respuesta de
buque atracado con la presencia de la obra de abrigo para proceder a analizar el
tiempo de inactividad de la nave (downtime) y así optimizar el diseño final.
g) La construcción de un rompeolas es una necesidad primordial para el proyecto
portuario “Terminal de Descarga de Carbón”. Su realización impactará
positivamente en el funcionamiento de la Central Termoeléctrica, ya que sin la
presencia de la obra de abrigo el tiempo de inactividad del puerto es bajo,
repercutiendo desfavorablemente en el suministro de carbón.
h) Como conclusión final se puede afirmar que los rompeolas serán cada vez más
frecuentes en nuestro país debido a la poca existencia de bahías con resguardo
natural al oleaje. El costo de estas obras es, en general, elevado en nuestro país por
las pendientes abruptas del fondo marino, es por ello que se deben estudiar todas la
alternativas disponibles y presupuestar obras de magnitud acordes a los
requerimientos del proyecto que implique la construcción de esta estructura.
________________________________________________________________________________ 128
Bibliografía
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y Marea. AQUACIEN. Chile
[2] Baird & Associates (2007). Estudio de Oleaje y Agitación. Baird & Associates. Chile.
[3] Chapapría, Vicent E. (2004). Obras Marítimas. Universidad Politécnica de Valencia.
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[4] DPI Ingenieros Ltda. (2009). Informe Refracción Sísmica Marina. DPI Ingenieros Ltda.
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[5] MOPU (2008). Guía de Buenas Prácticas para la Ejecución de Obras Marítimas. Puertos
del Estado. España.
[6] Negro V., Vicente (2002). Diseño de Diques Rompeolas. Colegio de Ingenieros de
Caminos, Canales y Puertos. España.
[7] OCDI (2002). Technical Standards and Commentaries for Port and Harbor Facilities.
Japan.
[8] PIANC (2003). State of the Art of Designing and Constructing Berm Breakwaters.
Tech. rept. PIANC MarCom WG 40.
[9] PIANC (2004). Seismic Design Guidelines for Port Structures. International Navigation
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[10] PROCONSA Ingeniería. (2007). Estudio de Ingeniería Básica. PROCONSA
Ingeniería. Chile.
BIBLIOGRAFIA ________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________ 129
[11] ROM 0.5 (1994). Recomendaciones de Obras Marítimas ROM 0.5: Recomendaciones
Geotécnicas para Obras Marítimas. Puertos del Estado. España.
[12] ROM 1.1 (2006). Recomendaciones de Obras Marítimas ROM 1.1: Diques de Abrigo.
Puertos del Estado. España.
[13] SPM (1984). Shore Protection Manual. Department of the Army, U.S. Army Corps of
Engineers. Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS. USA.
[14] USACE (2003). Coastal Engineering Manual. US Army Corps of Engineers.
Washington D.C., USA.
________________________________________________________________________________ 130
ANEXOS
ANEXO A
131
ANEXO B
132
ANEXO C
133
ANEXO C
134
ANEXO D
135
ANEXO D
136
ANEXO D
137
ANEXO E
138
ANEXO F
139
ANEXO G
140
ANEXO H
141
ANEXO I
142
ANEXO J
143
ANEXO K
144
ITEM : 1.1 DESC: Camino Acceso (8Km) CANTIDAD : 1
UNIDAD : Gl
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 40 97,98578
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 40 39,57118
137,55696
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Bulldozer Hr 2,11988 360 763,15848
2 Excavadora Hr 1,50747 360 542,69047
3 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 360 407,01785
4 Cargador Hr 1,88434 360 678,36309
2391,22990
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 2528,78686
ANEXO K
145
ITEM : 2.1 DESC: Instalacion de Faenas CANTIDAD : 1
UNIDAD : Gl
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 10 24,49644
2 Maestro 1ª O. Civiles Dia 1,64880 10 16,48799
3 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 10 9,89280
4 2 Cuadrilla de Jornales Dia 6,78363 10 67,83631
( Cuadriila = 6 Jornales) Subtotal 118,71354
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Generador Electrico 200 Kva Mes 141,32564 18 2543,86159
2 Bulldozer Hr 2,11988 90 190,78962
3 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 90 101,75446
4 Cargador Hr 1,88434 90 169,59077
5 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 90 466,37463
Subtotal 3472,37107
** MATERIALES
1 4 Contenedores Mes 37,68684 18 678,36309
2 Bodega Gl 1924,18703 1 1924,18703
3 Taller Gl 141,32564 1 141,32564
4 Cierre Instalacion de Faenas Ml 0,51378 500 256,89000
Subtotal 3.000,76577
ANEXO K
146
** SUBCONTRATOS
1 Red AP Interior y Exterior Gl 117,77137 1 117,77137
2 Red ALC Interior Gl 47,10855 1 47,10855
3 Red Elect. Interior y Exterior Gl 235,54274 1 235,54274
Subtotal 400,42266
** VARIOS
1 Movilizacion y Desmovilizacion Gl 471,0854799 1 471,08548
Subtotal 471,08548
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM 7.463,35852
ANEXO K
147
ITEM : 3.1 DESC: Nucleo 2 @ 60 Kg. CANTIDAD : 1
UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0003 0,00073
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,0003 0,00030
3 Buzo Dia 3,39182 0,0003 0,00102
4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0003 0,00030
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0003 0,00120
0,00355
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Excavadora Hr 1,50747 0,0042 0,00633
2 5 Camiones Tolva (20 m³) Hr 2,82651 0,0029 0,00820
3 2 Cargadores Hr 3,76868 0,0029 0,01093
0,02546
** MATERIALES
1 Rechazo Cantera m3 0,44753 1 0,44753
0,44753
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 0,47654
ANEXO K
148
ITEM : 4.1 DESC: Geotextil CANTIDAD : 1
UNIDAD : m2
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0033 0,00808
2 Maestro 1ª O. Civiles Dia 1,64880 0,0033 0,00544
3 2 Ayudantes O. Civiles Dia 1,97856 0,0065 0,01286
4 2 Buzos Dia 6,78363 0,0065 0,04409
5 2 Ayudates de Buzo Dia 1,97856 0,0065 0,01286
6 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0033 0,01321
0,09655
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 2 Equipos de Flotacion Dia 0,32976 0,0033 0,00109
2 Herramientas Menores Gl 0,04711 1 0,04711
0,04820
** MATERIALES
1 Geotextil m2 0,03769 1 0,03769
0,03769
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 0,18244
ANEXO K
149
ITEM : 5.1.1.1 DESC: Filtros CANTIDAD : 1
590 @ 880 Kg. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,003 0,00735
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,0046 0,00455
3 Buzo Dia 3,39182 0,0046 0,01560
4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0046 0,00455
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,003 0,01201
0,04407
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,042 0,21764
2 Excavadora Hr 1,50747 0,042 0,06331
3 2 Pailas Roquera Dia 1,88434 0,0046 0,00867
4 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 0,0125 0,01413
5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
6 Ponton Hr 3,76868 0,042 0,15828
0,46769
** MATERIALES
1 Filtro m3 0,58415 1 0,58415
0,58415
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,09590
ANEXO K
150
ITEM : 5.1.2.1 DESC: Filtros CANTIDAD : 1
780 @ 1170 Kg. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,003 0,00735
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,0046 0,00455
3 Buzo Dia 3,39182 0,0046 0,01560
4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0046 0,00455
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,003 0,01201
0,04407
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,042 0,21764
2 Excavadora Hr 1,50747 0,042 0,06331
3 2 Pailas Roquera Dia 1,88434 0,0046 0,00867
4 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 0,0125 0,01413
5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
6 Ponton Hr 3,76868 0,042 0,15828
0,46769
** MATERIALES
1 Filtro m3 0,76316 1 0,76316
0,76316
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,27492
ANEXO K
151
ITEM : 5.1.3.1 DESC: Filtro Lado Puerto CANTIDAD : 1
60 @ 90 Kg. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,003 0,00735
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,0091 0,00900
3 Buzo Dia 3,39182 0,0091 0,03087
4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0091 0,00900
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,003 0,01201
0,06823
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,076 0,39383
2 Excavadora Hr 1,50747 0,076 0,11457
3 2 Pailas Roquera Dia 1,88434 0,0091 0,01715
4 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 0,0125 0,01413
5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
6 Ponton Hr 3,76868 0,076 0,28642
0,83175
** MATERIALES
1 Filtro m3 0,44753 1 0,44753
0,44753
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,34751
ANEXO K
152
ITEM : Confeccion DESC: Moldaje CANTIDAD : 1
Tetrapodos UNIDAD : m2
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,015 0,03674
2 Soldador Dia 1,64880 0,056 0,09233
3 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,056 0,05540
4 Jornal Dia 0,56530 0,033 0,01865
0,20313
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Herramientas Gl 0,04711 1 0,04711
0,04711
** MATERIALES
1 Plancha Acero m2 1,17771 0,0013 0,00153
0,00153
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 0,25177
ANEXO K
153
ITEM : Confeccion DESC: Hormigon (Planta en Obra) CANTIDAD : 1
Tetrapodos UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Operador Planta Dia 1,64880 0,0034 0,00561
2 Ayudate O. Civiles Dia 0,98928 0,0034 0,00336
3 2 Jornales Dia 1,13061 0,0034 0,00384
0,01281
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Planta Hormigon m3 0,18843 1 0,18843
2 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
0,19409
** MATERIALES
1 Cemento Ton 4,47531 0,3 1,34259
2 Arena m3 0,70663 0,6 0,42398
3 Grava m3 0,75374 0,5 0,37687
4 Agua Litros 0,00942 150 1,41326
3,55670
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 3,76360
ANEXO K
154
ITEM : 6.1.1.1 DESC: Tetrapodo 8,77 Ton. CANTIDAD : 1
2 Cuadrillas UNIDAD : UNID.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0125 0,03062
2 2 Maestros 1ª Albañiles Dia 3,29760 0,025 0,08244
3 2 Concreteros Dia 2,35543 0,025 0,05889
4 4 Jornales Dia 2,26121 0,05 0,11306
0,28501
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Camion Mixer Hr 0,70663 0,03 0,02120
2 Vibrador Inmersion Dia 0,14133 0,0125 0,00177
3 Herramientas Menores Gl 0,04711 1 0,04711
0,07007
** MATERIALES
1 Moldaje m2 0,25177 13,69 3,44675
2 Hormigon m3 3,76360 3,65 13,73713
3 Cimbrado y Descimbrado Un 0,78500 1 0,78500
17,96888
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 18,32396
ANEXO K
155
ITEM : 6.1.1.2 DESC: Colocacion Tetrapodo 8,77 Ton. CANTIDAD : 1
UNIDAD : UNID.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,014 0,03430
2 Ayudate O. Civiles Dia 0,98928 0,028 0,02770
3 Buzo Dia 3,39182 0,028 0,09497
4 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,028 0,02770
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,014 0,05606
0,24072
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,25 1,29549
2 Camion Tolva 20 m³ Hr 0,56530 0,083 0,04692
3 Grua 50 Ton. Hr 3,53314 0,017 0,06006
1,40247
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,64319
ANEXO K
156
ITEM : 6.1.2.1 DESC: Tetrapodo 11,69 Ton. CANTIDAD : 1
2 Cuadrillas UNIDAD : UNID.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0125 0,03062
2 2 Maestros 1ª Albañiles Dia 3,29760 0,025 0,08244
3 2 Concreteros Dia 2,35543 0,025 0,05889
4 4 Jornales Dia 2,26121 0,05 0,11306
0,28501
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Camion Mixer Hr 0,70663 0,03 0,02120
2 Vibrador Inmersion Dia 0,14133 0,0125 0,00177
3 Herramientas Menores Gl 0,04711 1 0,04711
0,07007
** MATERIALES
1 Moldaje m2 0,25177 26,06 6,56117
2 Hormigon m3 3,76360 4,87 18,32871
3 Cimbrado y Descimbrado Un 0,78500 1 0,78500
25,67488
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 26,02996
ANEXO K
157
ITEM : 6.1.2.2 DESC: Colocacion Tetrapodo 11,69 Ton. CANTIDAD : 1
UNIDAD : UNID.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,014 0,03430
2 Ayudate O. Civiles Dia 0,98928 0,028 0,02770
3 Buzo Dia 3,39182 0,028 0,09497
4 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,028 0,02770
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,014 0,05606
0,24072
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,25 1,29549
2 Camion Tolva 20 m³ Hr 0,56530 0,083 0,04692
3 Grua 50Ton. Hr 3,53314 0,017 0,06006
1,40247
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,64319
ANEXO K
158
ITEM : 6.1.3.1 DESC: Coraza Lado Puerto CANTIDAD : 1
0,68 @ 1,15 Ton. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,011 0,02695
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,022 0,02176
3 Buzo Dia 3,39182 0,022 0,07462
4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,022 0,02176
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,011 0,04405
0,18914
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,2 1,03639
2 Excavadora Hr 1,50747 0,2 0,30149
3 Garra Roquera Dia 2,82651 0,022 0,06218
4 Camion Tolva (20 m³) Hr 0,56530 0,0125 0,00707
5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
1,41279
** MATERIALES
1 Coraza m3 0,76316 1 0,76316
0,76316
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 2,36508
ANEXO L
159
ITEM : 1.1 DESC: Camino Acceso (8Km) CANTIDAD : 1
UNIDAD : Gl
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 40 97,98578
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 40 39,57118
137,55696
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Bulldozer Hr 2,11988 360 763,15848
2 Excavadora Hr 1,50747 360 542,69047
3 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 360 407,01785
4 Cargador Hr 1,88434 360 678,36309
2391,22990
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 2528,78686
ANEXO L
160
ITEM : 2.1 DESC: Instalacion de Faenas CANTIDAD : 1
UNIDAD : Gl
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 10 24,49644
2 Maestro 1ª O. Civiles Dia 1,64880 10 16,48799
3 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 10 9,89280
4 2 Cuadrilla de Jornales Dia 6,78363 10 67,83631
(Cuadrilla = 6 Jornales) Subtotal 118,71354
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Generador Electrico 200 Kva Mes 141,32564 18 2543,86159
2 Bulldozer Hr 2,11988 90 190,78962
3 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 90 101,75446
4 Cargador Hr 1,88434 90 169,59077
5 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 90 466,37463
Subtotal 3472,37107
** MATERIALES
1 4 Contenedores Mes 37,68684 18 678,36309
2 Bodega Gl 1924,18703 1 1924,18703
3 Taller Gl 141,32564 1 141,32564
4 Cierre Instalacion de Faenas Ml 0,51378 500 256,89000
Subtotal 3.000,76577
ANEXO L
161
** SUBCONTRATOS
1 Red AP Interior y Exterior Gl 117,77137 1 117,77137
2 Red ALC Interior Gl 47,10855 1 47,10855
3 Red Elect. Interior y Exterior Gl 235,54274 1 235,54274
Subtotal 400,42266
** VARIOS
1 Movilizacion y Desmovilizacion Gl 471,0854799 1 471,08548
Subtotal 471,08548
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM 7.463,35852
ANEXO L
162
ITEM : 3.1 DESC: Nucleo 3 @ 75 Kg. CANTIDAD : 1
UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0003 0,00073
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,0003 0,00030
3 Buzo Dia 3,39182 0,0003 0,00102
4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0003 0,00030
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0003 0,00120
0,00355
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Excavadora Hr 1,50747 0,0042 0,00633
2 5 Camiones Tolva (20 m³) Hr 2,82651 0,0028 0,00791
3 2 Cargadores Hr 3,76868 0,0028 0,01055
0,02480
** MATERIALES
1 Rechazo Cantera m3 0,44753 1 0,44753
0,44753
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 0,47588
ANEXO L
163
ITEM : 4.1 DESC: Geotextil CANTIDAD : 1
UNIDAD : m2
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0038 0,00931
2 Maestro 1ª O. Civiles Dia 1,64880 0,0038 0,00627
3 2 Ayudantes O. Civiles Dia 1,97856 0,0077 0,01523
4 2 Buzos Dia 6,78363 0,0077 0,05223
5 2 Ayudates de Buzo Dia 1,97856 0,0077 0,01523
6 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0038 0,01522
0,11349
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 2 Equipos de Flotacion Dia 0,32976 0,0038 0,00125
2 Herramientas Menores Gl 0,04711 1 0,04711
0,04836
** MATERIALES
1 Geotextil m2 0,03769 1 0,03769
0,03769
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 0,19954
ANEXO L
164
ITEM : 5.1.1.1 DESC: Filtros CANTIDAD : 1
780 @ 1170 Kg. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0025 0,00612
2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,005 0,00495
3 Buzo Dia 3,39182 0,005 0,01696
4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,005 0,00495
5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0025 0,01001
0,04299
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,05 0,25910
2 Excavadora Hr 1,50747 0,05 0,07537
3 2 Pailas Roquera Dia 1,88434 0,005 0,00942
4 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 0,0125 0,01413
5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
6 Ponton Hr 3,76868 0,05 0,18843
0,55211
** MATERIALES
1 Filtro m3 0,58415 1 0,58415
0,58415
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,17924
ANEXO L
165
ITEM : 5.1.2.1 DESC: Filtros CANTIDAD : 1
980 @ 1470 Kg. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0025 0,00612
3 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,005 0,00495
4 Buzo Dia 3,39182 0,005 0,01696
5 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,005 0,00495
6 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0025 0,01001
0,04299
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,05 0,25910
2 Excavadora Hr 1,50747 0,05 0,07537
3 2 Pailas Roquera Dia 1,88434 0,005 0,00942
4 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 0,0125 0,01413
5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
6 Ponton Hr 3,76868 0,05 0,18843
0,55211
** MATERIALES
1 Filtro m3 0,76316 1 0,76316
0,76316
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,35826
ANEXO L
166
ITEM : 5.1.3.1 DESC: Filtro Lado Puerto CANTIDAD : 1
60 @ 90 Kg. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,005 0,01225
3 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,01 0,00989
4 Buzo Dia 3,39182 0,01 0,03392
5 Ayudante Buzo Dia 0,98928 0,01 0,00989
6 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,005 0,02002
0,08597
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,09 0,46637
2 Excavadora Hr 1,50747 0,09 0,13567
3 2 Pailas Roquera Dia 1,88434 0,01 0,01884
4 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 0,0125 0,01413
5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
6 Ponton Hr 3,76868 0,09 0,33918
0,97986
** MATERIALES
1 Filtro m3 0,44753 1 0,44753
0,44753
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,51336
ANEXO L
167
ITEM : 6.1.1.1 DESC: Coraza Lado Mar CANTIDAD : 1
8,78 @ 14,64 Ton. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0032 0,00784
3 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,0065 0,00643
4 Buzo Dia 3,39182 0,0065 0,02205
5 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0065 0,00643
6 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0032 0,01281
0,05556
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,059 0,30573
2 Excavadora Hr 1,50747 0,059 0,08894
3 2 Garras Roquera Dia 5,65303 0,0065 0,03674
4 Camion Tolva (20 m³) Hr 0,56530 0,0125 0,00707
5 Grua 50 Ton Hr 3,53314 0,059 0,20846
0,64694
** MATERIALES
1 Coraza m3 1,21540 1 1,21540
1,21540
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,91790
ANEXO L
168
ITEM : 6.1.2.1 DESC: Coraza Lado Mar CANTIDAD : 1
10,98 @ 18,30 Ton. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0032 0,00784
3 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,0065 0,00643
4 Buzo Dia 3,39182 0,0065 0,02205
5 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0065 0,00643
6 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0032 0,01281
0,05556
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,059 0,30573
2 Excavadora Hr 1,50747 0,059 0,08894
3 2 Garras Roquera Dia 5,65303 0,0065 0,03674
4 Camion Tolva (20 m³) Hr 0,56530 0,0125 0,00707
5 Grua 50 Ton Hr 3,53314 0,059 0,20846
0,64694
** MATERIALES
1 Coraza m3 1,21540 1 1,21540
1,21540
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 1,91790
ANEXO L
169
ITEM : 6.1.3.1 DESC: Coraza Lado Puerto CANTIDAD : 1
0,68 @ 1,15 Ton. UNIDAD : m3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
DESCRIPCION UNID P.UNITARIO
(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
** MANO DE OBRA
1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,011 0,02695
3 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,022 0,02176
4 Buzo Dia 3,39182 0,022 0,07462
5 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,022 0,02176
6 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,011 0,04405
0,18914
** EQUIPOS Y MAQUINARIA
1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,2 1,03639
2 Excavadora Hr 1,50747 0,2 0,30149
3 Garra Roquera Dia 0,94217 0,022 0,02073
4 Camion Tolva (20 m³) Hr 0,56530 0,0125 0,00707
5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565
1,37133
** MATERIALES
1 Coraza m3 0,76316 1 0,76316
0,76316
COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 2,32363