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• De La Cruz Antonio

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DEFENSAS COSTERAS En algunos ámbitos los términos defensa del mar y protección costera son empleados para referirse, respectivamente, a la defensa contra las inundaciones y la erosión. El término defensa costera es más tradicional, pero gestión costera se ha convertido en más popular y como campo se ha expandido para incluir las técnicas que permiten que la erosión se cobre tierras. == Antecedentes históricos == fernanda me amooo La ingeniería de costas, en lo relacionado con los puertos, comienza con el desarrollo de las civilizaciones ancestrales a la par que el tráfico marítimo, quizás alrededor del 3500 a. C. Las dársenas, los rompeolas y otras obras portuarias fueron construidos manualmente y a menudo a gran escala. Algunas de las obras portuarias son todavía visibles en unos pocos puertos que todavía hoy existen, mientras que otros han sido recientemente explorados por la arqueología subacuática. Muchas de las obras portuarias ancestrales han desaparecido tras la caída del Imperio romano. Muchos de los esfuerzos costeros ancestrales estaban dirigidos a las estructuras portuarias, con la excepción de algunos pocos lugares donde la vida dependía de las protecciones costeras. Venecia y su laguna es uno de esos casos. Las protecciones de las costas de Italia, Inglaterra y Holanda pueden ser rastreadas hasta al menos el siglo VI. En la antigüedad se comprendieron fenómenos como las corrientes del Mediterráneo y los patrónes eólicos, así como la conexión causa-efecto entre los vientos y las olas. Roma introdujo muchas innovaciones revolucionarias en el diseño de puertos. Aprendieron a construir muros subacuáticos y se las arreglaron para construir sólidos rompeolas para proteger puertos completamente expuestos. En algunos casos puede que se empleara la reflexión de las olas para prevenir la colmatación. También emplearon rompeolas superficiales bajos para provocar la rotura de las olas antes de que alcanzaran los rompeolas principales. Fueron los primeros en dragar en Holanda para mantener el puerto en Velsen. Los problemas de colmatación de este puerto fueron resueltos cuando los muelles sólidos anteriores fueron reemplazados con nuevos espigones apilados de una forma abierta. Los Romanos introdujeron también en el mundo el concepto de las vacaciones en la costa.

Retos actuales en la Gestión Costera La zona costera es un área dinámica de cambios naturales y de uso humano creciente. Aunque ocupa menos del 15% de la superficie emergida de la Tierra, acoge a más del 50% de la población mundial (se estima que más de 3,1 mil millones de personas viven a menos de 200 kilómetros del mar). Dado que se espera que las tres cuartas partes de la población mundial residirán en la zona costera para 2025, las actividades humanas originadas en esta pequeña porción de territorio impondrán una presión desorbitada sobre el sistema global. Las zonas costeras contienen riqueza en recursos para producir bienes y servicios además de albergar a la mayor parte de las actividades comerciales e industriales. En la Unión Europea, casi la mitad de la población actual vive a menos de 50 kilómetros del mar y los recursos de las zonas costeras producen gran parte de sus riquezas económicas. Tanto la pesca, como el transporte marítimo y el turismo compiten por el espacio vital a lo largo de los 89.000 kilómetros estimados de línea de costa, y las zonas costeras contienen algunos de los más valiosos y frágiles hábitats naturales de Europa. Las protecciones costeras consistieron hasta los 50's en la interposición de estructuras estáticas entre el mar y la tierra para prevenir la erosión y/o las inundaciones, teniendo una gran tradición. Para este periodo se han desarrollado nuevas técnicas o políticas amigables para preservar el medio ambiente cuando esto es posible. Siguen siendo de importancia cuando se trata de zonas bajas que requieren protección. Por ejemplo: Venecia, Nueva Orleans, Holanda o el Mar Caspio. La protección contra los ascensos del nivel del mar en el siglo XXI cobrará especial importancia, a medida que el ascenso del nivel del mar se está acelerando en la actualidad. Esto representará un reto para la gestión costera, dado que los diques y rompeolas son por lo general costosos de construir, por lo que los costes de la construcción de protecciones para plantar cara al ascenso del nivel del mar pueden ser enormes. Los cambios en el nivel del mar provocan respuestas adaptativas directas de las playas y de los sistemas costeros, como podemos ver en la sucesión de un descenso del nivel del mar. Cuando el nivel del mar asciende, los sedimentos costeros son parcialmente desplazados hacia arriba por las olas y por la energía de las mareas, de manera que el proceso de ascenso del nivel del mar tiene una componente de transporte de sedimentos hacia tierra. Esto desemboca en un modelo dinámico de los efectos del ascenso con desplazamientos continuos de los sedimentos que no es compatible con los modelos estáticos donde los cambios de la línea de costa están basados solamente en los datos topográficos.

Enfoques planificadores Existen cinco estrategias genéricas para la defensa costera:  

No hacer nada, no proteger, preparar un eventual abandono del lugar Gestionar el retroceso o la realineación, lo cual representa que los planes de retroceso adopten soluciones ingenieriles que reconozcan los procesos naturales de ajuste, e identifiquen una nueva línea de defensa donde construir nuevas defensas

  

Mantener la línea actual, proteger la línea de costa, con lo que se construyen diques alrededor de la línea de costa. Avanzar hacia el mar, mediante la construcción de nuevas defensas mar adentro de las originales Intervenir limitadamente, adaptarse, haciendo ajustes para ser capaz de arreglárselas con las inundaciones, que alcancen las tierras costeras y los edificios verticalmente

La decisión de qúé estrategia adoptar corresponde a cada lugar específico, en función del patrón de cambio relativo del nivel del mar, las condiciones geomorfológicas, la disponibilidad de sedimentos y la erosión, a lo que hay que añadir una serie de factores sociales, económicos y políticos. De forma alternativa, se pueden emplear enfoques de la gestión integrada en áreas litorales para prevenir el desarrollo en las zonas propensas a la erosión o a las inundaciones. La gestión del crecimiento puede representar un reto para las autoridades locales costeras quienes a menudo se las ven y se las desean para proveer las infraestructuras necesarias para las nuevas personas residentes que vienen buscando nuevas formas de vida en la costa.1 Las inversiones en transporte sostenible para reducir el promedio de la huella ecológica de las personas visitantes de las costas son a menudo una buena manera de salir del atasco costero. Algunos ejemplos son Dongtan y la vía oceánica de la Costa Dorada de Queensland, Australia.

Gestionar el retroceso Gestionar el retroceso es una alternativa frente a construir o a mantener estructuras costeras. El retroceso controlado permite que zonas que no estaban previamente expuestas a inundaciones por parte del mar pasen a ser inundadas. Este proceso se da en zonas bajas estuarinas o deltáicas y casi siempre implica la inundación de tierras que en algún momento pasado habían sido reclamadas por el mar. El retroceso controlado representa a menudo una respuesta frente a cambios en el balance sedimentario o frente ascensos del nivel del mar. Esta técnica es empleada cuando los terrenos adyacentes al mar son de poco valor. Se toma esta decisión para permitir que los terrenos se erosionen e inunden, creando nuevos hábitats marinos, intermareales y marismeños. Este proceso puede continuar durante muchos años dando lugar a una estabilización natural. El primer retroceso controlado en el Reino Unido fue en un área de 0,8 ha en la Isla de Northey en Essex, tras las inundaciones de 1991. Esto fue seguido por Tollesbury y Orplands, también en Essex, donde se rompieron los diques en 1995. En el Delta del Ebro (España) las autoridades costeras tienen planeado un retroceso controlado en respuesta a la erosión costera (MMA 2005, Sitges, Meeting on Coastal Engineering; EUROSION project). Coste - El principal coste suele ser la compra de las tierras a inundar. Pueden ser necesarias compensaciones para la relocalización de las personas residentes. Cualquier otra estructura antropogénica que vaya a ser engullida por el mar ha de ser adecuadamente desmantelada para prevenir la contaminación marina. En algunos casos, debe construirse un muro de retención para proteger la tierra más allá del área a inundar, aunque estas estructuras suelen

ser generalmente más bajas que las que serían necesarias para proteger la costa existente. La supervisión de la evolución del área inundada representa un coste adicional. Los costes pueden disminuir si se deja que las defensas existentes vayan fallando de forma natural, pero a menudo los proyectos de realineamiento costero serán manejados más activamente, por ejemplo mediante la creación de grietas artificiales en las defensas existentes para permitir la entrada al mar en un lugar dado y de una manera predeterminada, o mediante la preparación de canales de drenaje previos para la creación de marismas.

Técnicas constructivas duras Groynes Los Groynes son barreras o muros perpendiculares al mar hechos de madera, cemento y/o rocas. Los materiales de la playa se acumulan allá donde la corriente de deriva litoral es predominantemente en una dirección, creando una playa más ancha y desarrollada, y por lo tanto mejorando la protección de la costa porque el material arenoso filtra y absorbe la energía de las olas. Sin embargo, existe una pérdida correspondiente de material arenoso aguas abajo de la corriente de deriva, por lo que se ha de construir otro groyne ahí. Además, los groynes no protegen la playa contra las olas de temporal y si se colocan demasiado juntos se crean corrientes que llevan el material arenoso fuera de la costa. Los groyes son medidas de defensa costera extremadamente efectivas en coste, requiriendo poco mantenimiento, y son unas de las estructuras de defensa costera más extendidas. Sin embargo, se los ve cada vez más como perjudiciales para la estética de la línea costera y encuentran una fuerte oposición en muchas comunidades costeras. Muchos expertos y expertas consideran los groynes como una solución "blanda" dada la mejora de la playa existente. El coste estimado es de £200.000 por groyne, unas £60 por metro. Además de su elevado coste, existe un problema llamado el Síndrome del Griyne Terminal. El último groyne que se construye, o groyne terminal, impide que la deriva litoral aporte materiales desde las localizaciones cercanas. Este es un problema muy común en las costas británicas de Hampshire y de Sussex.

Muros Los muros, normalmente de mampostería, hormigón o roca, se construyen en la base de los acantilados o para proteger asentamientos contra la erosión o las inundaciones. Los muros al estilo antiguo reflejan toda la energía de las olas de vuelta al mar, y para ello a menudo los muros se culminaban en forma combada lo que incrementa además la turbulencia local, re suspendiendo la arena y los sedimentos durante las tormentas. Los muros modernos intentan destruir la mayor parte de la energía incidente, con el resultado de menores olas reflejadas y la reducción de la turbulencia, para lo que toman la forma de

revestimientos en pendiente. Los diseños actuales son realizados con formas porosas de rocas y elementos de hormigón (Seabees, SHEDs, Xbl), con tramos intermedios de escalones para el acceso a la playa, mientras que en los lugares donde se requiere un elevado grado de acceso peatonal, los escalones se distribuyen en todo el frente, pero a una pendiente más plana si han de alcanzarse los mismos niveles de coronación. Se ha de tener cuidado con la elección del lugar donde colocar el muro, particularmente en relación al prisma barrido por el perfil de la playa, a las consecuencias de recesiones de la playa a largo plazo, y con respecto al nivel de coronación de servicio. Estos factores han de ser tenidos en cuenta al evaluar la relación entre el coste y el beneficio, que debe ser favorable para que la construcción del muro esté justificada. Los muros pueden hacer que las playas pasen a ser disipativas, volíendolos inútiles para sus propósitos. Su presencia puede dejar una cicatriz en el paisaje que intentan salvar. Algunos ejemplos modernos son los de Cronulla (NSW, 1985-6), Blackpool (1986-2001), Lincolnshire (1992-1997) y Wallasey (1983-1993). Los emplazamientos de Blackpool y de Cronulla pueden ambos ser visitados mediante Google Earth y con cámaras web locales (Cronulla, Cleveleys). Un ejemplo más interesante es el muro en Sándwich Kent, donde un muro de "Seabee" está enterrado a las espaldas de la playa bajo los guijarrols con el nivel de coronación en el nivel del bordillo de la carretera. Los muros son probablemente el segundo método más tradicional utilizado en gestión costera. El coste estimado es de entre £800 y £5,000 por metro lineal.

DEFENSAS LONGITUDINALES SEAWALLS AND BULKHEADS Un SEAWALLS, rompeolas o malecón (solo si es transitable) es una estructura costera que tiene por finalidad principal proteger la costa o un puerto de la acción de las olas del mar o del clima. Son calculados, normalmente, para una determinada altura de ola con un periodo de retorno especificado. El cálculo y diseño de una estructura marítima de este porte, así como de diques, molles o muelles, y otras estructuras marítimas, es diseñado por especialistas en ingeniería hidráulica.

También se llaman cortaolas a una parte de los pilares de un puente, que tiene la finalidad de sustentar la presión del agua. BULKHEADS es un muro de contención, tal como un mamparo de un barco o de un muro de contención cuenca. También se puede utilizar en minas, para contener inundaciones. Mamparos costeros se refiere más a menudo como malecones, mamparos o revestimientos escollera. Estas estructuras artificiales se construyen a lo largo de líneas de costa con el propósito de controlar la erosión de las playas. Los materiales de construcción utilizados son pilotes de madera, productos de vinilo desarrollados comercialmente, grandes rocas apiladas para formar una pared, o un dique construido en hormigón u otro material duro. Los dueños de propiedades costeras normalmente buscan desarrollar mamparos en un intento de frenar la erosión del gran deslizamiento de tierra causado por la acción del oleaje. The Cape Hatteras faro se coloca detrás de un dique de sacos de arena que se estabilizó temporalmente la erosión de la costa, el oleaje destruyó el dique poco después de su construcción. Estudios realizados durante las últimas décadas han dado lugar a la sensibilización del público en cuanto a los posibles efectos negativos que pueden traer los mamparos de las playas y las zonas de hábitat interconectados de peces, plantas y aves. Muchos estados han promulgado leyes para proteger las playas para permitir el uso futuro de las playas, así como proteger estos hábitats naturales. A partir de 1971, Washington propietarios del Estado están obligados a obtener un permiso para la construcción de los mamparos que se adhieren a las estrictas regulaciones de la Ley de Gestión Shoreline (SMA), promulgada por la legislatura estatal.

ESPIGONES Los espigones o diques son estructuras marítimas lineales más o menos perpendiculares a la línea de costa que intentan retener el movimiento de arenas a lo largo del litoral. Se construyen frecuentemente con la intención de estabilizar las playas o crear calas artificiales. Los espigones interceptan el transporte sólido litoral longitudinal, acumulando sedimentos aguas arriba de la obra pero reduciendo el suministro de arena aguas abajo. Esto provoca una erosión creciente en el tiempo y el espacio de las playas a sotamar, ya que se debe sustituir la fuente de aportes sedimentarios. Si la longitud del espigón es grande puede llegar a ser una barrera total al paso de sedimentos.

Espigones largos (groynes) Los espigones son estructuras relativamente sólidas alargadas que se colocan para desviar la corriente de agua o controlar el arrastre de materiales del fondo, (Lp / B1 > 0.33). Un espigón es una estructura construida a un ángulo con la dirección de flujo, anclada en la orilla del canal y con una cabeza para el manejo del flujo en la punta. Los espigones incrementan la velocidad del agua al disminuirse la sección del río, aumentando el gradiente y generando macroturbulencia intensa. La turbulencia generada por los espigones puede producir remolinos o vórtices fuertes que generen a su vez socavación, la cual representa un problema de estabilidad para la estructura del espigón. Los espigones pueden construirse con bloques de roca, bloques de concreto, gaviones, hexápodos, tetrápodos, pilotes de acero, madera, o bambú o combinaciones de varios materiales. Los espigones de enrocado tienen generalmente una sección trapezoidal. Los materiales de gran tamaño se acumulan unos sobre otros, formando una estructura alargada. El objetivo del espigón es desviar la corriente del río alejándola de zonas críticas para prevenir la erosión de la orilla y establecer un canal más estable. Ellos se utilizan también en ríos anchos trenzados para establecer un canal bien definido que no sufra ni agradación ni degradación y que mantenga su localización de año en año. En este caso los espigones pueden tener diques muy largos en su punta junto al agua para ayudar a definir el canal del río. Los espigones se utilizan además, en ríos meándricos para controlar el flujo en la entrada o salida de la curva. Los espigones se emplean para protección de las riberas de los ríos, en el caso del golpeo de las corrientes del río contra los taludes de las riberas. Se coloca generalmente a intervalos de dos a cuatro veces la longitud de las secciones individuales. Se recomienda un mínimo de tres espigones para resultados efectivos. Espigones permeables e impermeables Los espigones pueden ser permeables o impermeables en el sentido que pueden permitir o no el paso del agua a través de ellos. Los espigones permeables son más efectivos en los ríos que tienen mayor cantidad de carga de fondo y altas concentraciones de sedimentos, debido a que estos espigones facilitan la sedimentación. Los espigones impermeables son más efectivos cuando se requiere mantener una profundidad de cauce para navegación, debido a que la socavación es mayor y por lo tanto el cauce va a tener una mayor profundidad. Forma de los espigones Los espigones pueden también clasificarse de acuerdo a su forma en planta, así: 1. Espigón recto formando un ángulo con la orilla y que tiene una cabeza con un sistema de protección contra la socavación en la punta. 2. Espigón en forma de T, el ángulo a es generalmente de 90 grados y el dique en la punta es paralelo a la dirección del flujo. 3. Espigón en forma de L, que permite mayor espacio para sedimentación entre espigones y menos socavación en su cabeza y son más efectivos para facilitar la navegación.

Espigones cortos (spurs) Los espigones cortos o spurs son diques transversales de Lp / B1 < 0.33 Donde: LP = Es la longitud de la estructura proyectado sobre la línea perpendicular a la corriente y B1 es el ancho de la sección definitiva del río. Kondap y Prayag (1989) recomiendan limitar la longitud de los espigones a 0.2B , donde B es el ancho del río y el espaciamiento entre espigones a 3L. El espaciamiento máximo que puede permitirse es 4L.

DIQUES Diques longitudinales: Los diques longitudinales se construyen en la propia línea de costa o en la parte posterior de la playa. Suelen tener el doble objetivo de proteger del oleaje y actuar como muro soporte de los terrenos detrás de ellos. Estas obras interfieren sobretodo el transporte transversal, ya que no permiten que el material de la trasplaya se incorpore a la dinámica propia del perfil de la playa. El oleaje incidente se refleja en el dique, cosa que impide la acumulación de sedimento y provoca un aumento en el nivel de agitación delante de la obra, que se va erosionando en la base. A veces el dique acaba desmoronándose por descalzamiento de su pie. Diques exentos: Los diques exentos o rompeolas se construyen mar adentro, paralelamente a la línea de costa, e interceptan las olas antes de que lleguen a la orilla. El oleaje se difracta en los extremos de la

estructura, cambiando su dirección de propagación y su altura. Los diques exentos interrumpen el transporte sólido litoral, tanto el longitudinal como sobre todo el transversal, y actúan como sumideros de material. Su efecto es mayor cuando la distancia a la costa es tal que exteriormente a ellos el transporte longitudinal es prácticamente nulo. El dique retiene a ambos lados la mayoría de los sedimentos transportados, provocando la generación de un hemitómbolo o de un tómbolo dependiendo de la distancia relativa de la obra. Una vez formado el tómbolo o hemitómbolo, el comportamiento frente a la dinámica litoral es similar al indicado para los espigones.

NORMAS DE DISEÑOS DE ESPIGONES El diseño de un grupo de espigones es una función de los siguientes factores:

1. Variables del flujo a. Profundidades de aguas mínimas, normales y máximas. b. Cantidad de carga suspendida con relación a la carga de fondo.

2. Parámetros del cauce a. Pendiente y velocidad del río. b. Características del material de fondo (arcilla, limos, arena, grava, cantos, guijarros). c. Tamaño del canal (ancho y sección).

3. Materiales disponibles para construcción Previamente al diseño debe analizarse las posibilidades de materiales para su construcción.

4. Posibilidad de avalanchas y otras amenazas Ha ocurrido un número muy alto de fallas de espigones que justifican un replanteo total de los sistemas de análisis, diseño y construcción empleados hasta ahora. Para evitar la destrucción y/o arrastre de los espigones deben tenerse en cuenta las siguientes características: a. Conocimiento del régimen hidráulico del río. b. Cálculo de socavación del cauce con el espigón. c. Diseño de una cimentación con la profundidad adecuada. d. Diseño hidráulico del espigón. e. Diseño estructural (resistencia y flexibilidad) del espigón. El espigón no debe causar un cambio brusco en la dirección de la corriente, sino por el contrario producir un cambio suave. Los espigones son efectivos solamente si el espaciamiento entre ellos no es muy grande.

A) CURVA DE UN RADIO R = Radio de curvatura. Ø = Angulo de la curvatura. S = Separación entre espigones. Lt = Longitud de trabajo de los espigones.

b) Curva de dos o más radios

Elementos a diseñar Los puntos más importantes a tomar en cuenta al diseñar una protección basado en espigones son: (Maza, 1975) a. Localización en planta. Radios de las curvas, longitud de las tangentes, ancho estable del río. b. Longitud de los espigones. c. Elevación de la cresta de los espigones d. Espaciamiento entre espigones. e. Número de espigones f. Pendiente de la corona. g. Angulo de orientación respecto a la orilla. h. Taludes laterales de los espigones. i. Permeabilidad del espigón. j. Características y tamaño de los Materiales para la construcción de los espigones. k. Determinación de las condiciones de flujo alrededor de los espigones. l. Predicción de la socavación en la curva y socavación local en el extremo del espigón.

LOCALIZACIÓN EN PLANTA Al proyectar una obra de defensa ya sea protegiendo la orilla actual, o bien, en una margen nueva (al hacer una rectificación) se requiere trazar en planta el eje del río y en las orillas dibujar una línea paralela al eje a la cual llegarán los extremos de los espigones. La longitud de cada espigón, estará dada por la distancia de la orilla real a esa línea. La separación entre las nuevas orillas, es decir el ancho B, estará dado por el estudio de estabilidad de la corriente, el

cual tomará en cuenta si el tramo será navegable, el cambio de pendiente si se rectifica el río, etc. Cuando se trata de una rectificación en cauces formados por arenas y limos, conviene dentro de lo posible, que los radios de las curvas nuevas, medidos hasta el eje del río tengan la longitud R siguiente: 2.5 B < R < 8B Dónde: R = Radio de Curva B = Ancho del río Al respetar los radios anteriores, la defensa que se haga sobre la base de espigones, trabajará eficientemente. Si los radios de curvatura son menores, la separación de los espigones disminuye y económicamente es preferible construir una defensa marginal apoyada en la orilla. Si los radios son mayores, el río tiende a formar un cauce con menores radios dentro de la curva y no todos los espigones trabajan eficientemente. Cuando solo se desea proteger las orillas actuales de un río, y no se desea hacer trabajos de rectificación, la línea que une los extremos de los espigones deberá trazarse lo más uniformemente posible, aunque no necesariamente tendrá un radio único. Los proyectos de este tipo son los más comunes en la primera etapa de desarrollo de una región ya que se trata de fijar las orillas al menor costo posible. La selección de la línea que une los extremos de los espigones incluye en la longitud de los mismos y ésta, junto con la orientación que se les dé, determina la separación, entre ellos. Por lo tanto es indispensable estudiar varias localizaciones en esa línea. Al protegerse, ya sea una sola curva, o un tramo completo, los primeros tres espigones de agua arriba deben tener longitud variable. El primero deberá ser de la menor longitud posible (igual al tirante), y los otros aumentar uniformemente, de tal manera que el cuarto tenga ya la longitud de proyecto. La pendiente longitudinal de la corona debe ser uniforme en todos ellos y por lo tanto la misma de los demás espigones. Por último conviene aclarar que aunque la línea teórica que une los extremos de los espigones pueda tener diversos radios de curvatura, nunca deberá tener un tramo en que su radio de curvatura se mida hacia la orilla exterior. Todos los radios de esa línea se deberán medir hacia el mismo lado; es decir, hacia el interior de la curva.

SEPARACIÓN ENTRE ESPIGONES La separación entre espigones se mide en la orilla entre los puntos de arranque de cada uno y depende primordialmente de la longitud del espigón de aguas arriba de su orientación y de la localización de la orilla. Para calcularla se toma en cuenta la inclinación del espigón respectivo

a la orilla de aguas abajo y la ampliación

teórica

de

la

corriente al pasar por el extremo del espigón. El ángulo de esa desviación es de 9° a 14°. La longitud de anclaje debe ser mayor cuando las orillas son de poca altura, con el objeto de evitar que la corriente pueda desviarse por detrás

de

los

espigones.

Generalmente, se construye primero el espigón localizado más aguas arriba y luego los espigones subsiguientes hacia aguas abajo. Esto se hace con el objetivo de poder construir los espigones en aguas bajas y calmadas. Los espigones se construyen en grupos mínimo de cuatro espigones seguidos (Derrick, 1998). Una de las decisiones más importante del diseño es la separación entre espigones individuales. Los espigones deben colocarse a una distancia tal que la acción conjunta de ellos pueda separar el eje de flujo de la orilla, se debiliten las corrientes entre espigones y se promueva entonces, sedimentación en los espacios entre ellos (Przedwojski 1995). Si los espigones están demasiado separados, las corrientes pueden atacar la orilla que se pretende proteger entre dos espigones, generándose erosión o produciéndose meanderización de la corriente. La construcción de espigones muy cerca unos de los otros produce un sistema menos eficiente y más costoso. Generalmente la distancia entre espigones está relacionada con el ancho del río la longitud del espigón, la velocidad del flujo, el ángulo a y la curvatura de la orilla. Generalmente los espigones permeables pueden ser espaciados a mayores distancias que los impermeables.

Las recomendaciones de Maza Alvarez (1989) son las siguientes: a. Separación en tramos rectos: Cuando se requieran construir espigones en tramos rectos y sin empotramiento en la margen, la separación deberá ser la que se indica. b. Separación en curvas Para la localización de espigones en curva Maza (1989) recomienda suponer un ángulo b de 9º a 14º de desviación de la corriente para la colocación del siguiente espigón. La separación Sp, entre espigones colocados en curva, conviene controlarla gráficamente como se indica en la figura 12.8. Si la curva es regular y tiene un único radio de curvatura la separación que

Elevaciones y pendientes longitudinales de la cresta Se han construido espigones sin pendiente longitudinal (S = O) hacia el centro del cauce y con pendiente de 0.02 a 0.25. Experimentalmente se ha probado espigones con cresta horizontal y con pendientes de 0.1 a 0.5 y 1. Los espigones deben construirse con pendiente hacia adentro del río. Deben inclinarse a la elevación de la margen o a la elevación de la superficie libre correspondiente al gasto dominante. El extremo dentro del cauce debe tener alturas máximas de cincuenta centímetros sobre el fondo actual; con ellos se logran pendientes de 0.5 a 0.25. Los espigones construidos con pendientes longitudinales de 0.1 o mayores han proporcionado más favorablemente el depósito de sedimento entre ellos y han resultado más económicos.

Pendientes laterales de los espigones Antiguamente se construían espigones con la pendiente suave en la pared aguas arriba y pendiente fuerte aguas abajo, pero en los últimos años se ha cambiado totalmente el sistema, utilizando pendientes muy suaves a ambos lados. Generalmente la pendiente lateral varía desde 3H : 1V a 5H : 1V en la zona de la cabeza y un poco menos inclinados a medida que se avanza hacia la orilla. La corona o cresta se deja por lo general de 2 metros de ancho.

ORIENTACIÓN DE LOSESPIGONES La orientación de los espigones se mide por el ángulo que forma hacia aguas abajo, el eje longitudinal del mismo con la tangente a la orilla en el punto de arranque. Se debe analizar tres tipos de espigones así:

1. Espigones inclinados hacia aguas arriba (ángulo α > 90º ) El sistema más popular en el mundo es el de colocar los espigones inclinados hacia aguas arriba, porque según los autores ellos producen el mejor efecto, en lo que se refiere a sedimentación de materiales y a desvío de la corriente de la orilla (Richardson y otros 1975). A estos espigones se les llama espigones deflectores porque según algunos autores repelen el

flujo hacia el centro del cauce. La mayoría de las referencias en la literatura recomiendan inclinaciones entre 100º y 120º (Beckstead, 1975). Derrick (1998) recomienda limitar el ángulo de inclinación a 110º

2. Espigones inclinados hacia aguas abajo (ángulo α < 90º) Estos espigones no son recomendados por algunos autores porque se argumenta que atraen el flujo hacia la orilla y por lo tanto nunca deben colocarse en la parte cóncava de las orillas (Przedwojski 1995). En cambio Maza recomienda ángulos de inclinación de 70º, porque según él se disminuye la socavación en la cabeza del espigón. Según Maza en un tramo recto, en una curva regular, conviene que los espigones formen un ángulo de 70° con la dirección de la corriente. Si la curva es irregular y aún más si tiene un radio de curvatura menor de 2.5B, los ángulos de orientación serán menores de 70° y pueden alcanzar valores hasta de unos 30°.

3. Espigones ortogonales al flujo (ángulo α = 90º) Un espigón a 90 grados protege en forma similar los lados aguas abajo y arriba del espigón. Estos espigones son más cortos pero poseen menores ventajas de sedimentación que los inclinados hacia aguas arriba, sin embargo, son utilizados con frecuencia en los casos en los cuales se requiere controlar un canal navegable.

Altura de los espigones Los espigones pueden ser sumergidos o no sumergidos. Aunque los espigones sumergidos presentan una mayor socavación aguas abajo del espigón, la socavación en la punta es menor y se adaptan mejor a las condiciones de inundaciones. Sin embargo, algunos autores recomiendan que los espigones permeables o sólidos trabajen en condiciones no sumergidas para disminuir la socavación lateral la cual puede destruir los espigones (Przedwojski 1995). Los espigones permeables funcionan mejor sumergidos porque crean alteraciones menores al flujo. Algunos investigadores recomiendan que no se permita que el flujo pase por encima del espigón para evitar socavación lateral del mismo. Para propósitos de navegación en Holanda la altura de los espigones se construye entre 0.3 y 1.3 metros por encima del valor medio de agua anual.

Maza (1989) recomienda pendientes longitudinales de la cresta entre 10% y 25%, sin embargo, otros autores difieren de su apreciación y prefieren espigones con muy poca pendiente en la cresta. La utilización de espigones de baja altura disminuye la sedimentación pero forman unas áreas de aguas bajas entre espigones que facilitan la vida acuática.

Cabeza de los espigones Debido a la formación de huecos de socavación junto a la cabeza de los espigones tanto en las riberas cóncavas como convexas, las cabezas deben ser lo suficientemente resistentes y tener pendientes muy suaves para disminuir la socavación. Muchos autores prefieren la cabeza en forma de punta como un sistema de disminuir la amenaza de socavación.

Espigones con punta en L La construcción de una cabeza en la punta del espigón formando una L restringe las corrientes sedimentadoras de moverse hacia el área entre espigones e inducen socavación profunda a lo largo de la cara de la L, paralela al flujo: sin embargo la socavación es menor que en los diques con punta. Estudios biológicos realizados en los Estados Unidos (Shields, 1983) revelan que en las aguas bajas detrás de las eles se forman comunidades acuáticas muy diversas. La socavación local en la punta de los espigones es de importancia durante su construcción, cuando se utilizan elementos que están sueltos entre sí (bolsas, piedras, gaviones, etc.). La socavación local en el extremo del espigón deja de tener importancia si el espigón se construye con una fuerte pendiente longitudinal.

Longitud de los espigones La longitud total de un espigón se divide en longitud de anclaje o empotramiento y longitud del trabajo. La primera es la que está dentro de la margen y la segunda la que está dentro de la corriente. La longitud de los espigones se determina con base a buen juicio de ingeniería, basándose principalmente en el estudio de la morfología de la corriente, características del thalweg y comportamiento de la corriente (Derrick 1998). Cuando la curva es uniforme (rectificación) todos los espigones tienen la misma longitud, ángulo de orientación y por lo tanto la separación entre ellos es la misma La longitud de trabajo, medida sobre la corona, se selecciona independientemente y se ha comprobado que conviene que esté dentro de los límites siguientes:

h < L < B/4 Dónde: B = ancho medio del cauce, y h = tirante medio; ambos para el gasto dominante. L = longitud efectiva del espigón. Los espigones se pueden construir en ocasiones sin tener longitud de anclaje; es decir, sin que penetren dentro de la margen, apoyados únicamente a la orilla. La máxima longitud de empotramiento es igual a L/4.

Huecos o discontinuidades en el cuerpo del espigón Los huecos son discontinuidades o indentaciones en la cresta de los espigones. Estos huecos pueden construirse en los diques nuevos o excavarse en diques existentes. El propósito de estos huecos es permitir el flujo de agua a través del espigón en avenidas intermedias para disminuir la sedimentación y formar piscinas detrás de los espigones aguas abajo. Este sistema se ha utilizado con mucha frecuencia en el río Mississippi (Shields, 1983). Generalmente, el flujo a través de la discontinuidad genera un hueco de socavación inmediatamente aguas abajo, formando pequeñas piscinas internas dentro de la corriente. Desde el punto de vista de erosión, estos huecos dentro del cuerpo del espigón requieren de la construcción adicional de obras para impedir que esta socavación genere inestabilidad en el espigón.

Materiales para espigones Para la construcción de espigones se utiliza una gran variedad de materiales, entre los cuales se encuentran los siguientes: • Enrocado • Gaviones • Pilotes • Madera o bambú • Elementos prefabricados de concreto.