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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 portuariasfueron 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 proteccionescosteras. 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.

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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 enla 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 paraplantar 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

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  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 ainundaciones 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

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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 resultadode menores olas reflejadas y la reducción de la turbulencia, para lo que toman la forma de

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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 costeraque 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 otrasestructuras marítimas, es diseñado por especialistas en ingeniería hidráulica. 

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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 aobtener 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 construyenfrecuentemente 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.

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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 anchostrenzados 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.

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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

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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.

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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 PLANTAAl 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

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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

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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.

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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

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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

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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.

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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:

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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.