Clase 10: Lunes 5 de Noviembre

1.- Resumen y análisis crítico de la clase.

¿Qué es y como funciona un rio?

Profesor: Claudio Meier

Al momento de construir un puente no hay que olvidarse del contexto del rio. Lo más importante son los movimientos del rio, dependiendo de estos movimientos es la ubicación de nuestro puente yaqué el cauce del rio podría socavar en los cimientos, y las cotas que puede alcanzar el rio durante una crecida, debido a que si alcanza el nivel del puente (sobrecoronamiento) este rio podría producir represas con los materiales arrastrados por la corriente.

¿Qué es un rio (desde el punto de vista del Ingeniero Civil)? ¿Como funciona?

En algunas zonas las laderas contienen el agua lluvia convirtiéndolas en correntias y los cauces guian estas aguas lo que produce los ríos y a mayor escala retículos hidrográficos. Estos no son todos iguales y se producen zonas irregulares como lo son las zonas de rio grande (ladera de inundacion), que son zonas extensas y planas.

Los ríos producen usos y servicios que pueden ser ocupados por el Ingeniero Civil. Estos usos pueden clasificarse en consuntivos o no-consuntivos; consuntivos es cuando consumimos esta agua, ya sea ocupándola para riego, y no consuntivos cuando ocupamos el agua y luego la devolvemos a su cauce como las centrales hidroeléctricas. Entre los servicios tenemos recreación, paisaje, turismo, pesca, etc.

Siempre, como Ingenieros Civiles, debemos fijarnos en lo que sucede en el rio, no solo en el trayecto que nosotros ocuparemos, sino en toda su extensión, también en los alrededores. Los cauces de drenaje u hoya hidrográfica, tienen el papel de ayudarnos a saber si el rio puede tener varios o un cauce; esto depende del material líquido y solido arrastrado por la corriente, dependiendo de esto tenemos:

Rio no aluvial: cubierto de rocas en el fondo y por los lados, este rio no elige su cauce, es guiado por el relieve local.

Rio aluvial: rio que se mueve sobre sedimentos sueltos, este tiene la libertad de cambiar su cauce debido al movimiento y cantidad de los sedimentos acarreados y depositados, además de la interacción con la vegetación. Su forma será similar a ríos que se encuentren en climas similares y tamaño similar. Existen 2 tipos, los ríos con lecho de arena y lecho de grava.

Los ríos aluviales crean planicies de inundación que en promedio cada 2 a 3 años les sucita una crecida (rivera llena).Estos ríos tienden a moverse lateralmente provocando una crecida tan grande que puede inundar la planicie, lo que le produce problemas a los Ingenieros civiles. Los puentes que construimos deben tomar en cuenta estos movimientos a largo plazo y que los ríos migran lateralmente.

Para evitar que en esta crecida vierta el agua produciendo inundaciones ocupamos los diques; estos alargan los periodos entre crecidas, aumentando su capacidad de soportar un mayor caudal, que pudieran inundar la rivera llegando a postergar inundaciones hasta 200, 10.000 o mas años. Pero esta medida es cara y el rio tarde o temprano volverá a su cauce normal, es por esto que no debemos habitar la planicie de inundación.

Existen 2 tipos de inundaciones: fluviales debido a las crecidas y las pluviales debido a un drenaje no adecuado de las aguas lluvias.  Para que no se produzcan inundaciones pluviales se debe tener en cuenta un buen sistema de alcantarillado capaz de evacuar las aguas precipitadas. Otra solución son las piscinas de detención para encausar las aguas y asi disminuir el caudal.

Pero en países desarrollados se ha pensado en soluciones no estructurales  que son amigables con el medio ambiente como: 

Obligar a las propiedades con riesgo de inunda-ción a contar con seguro, de modo que esos propietarios corran con los costos de su decisión

Reforestar cuencas de drenaje (o sólo riberas) para moderar su respuesta hidrológica

Impermeabilizar las viviendas

Zonificar el uso del suelo de modo de impedir la construcción de viviendas en sectores inundables

Incentivar la instalación de zanjas o jardines infil-trantes para minimizar la generación de escorrentía

Estas crecidas tienen naturaleza probabilística lo que facilita a los ingenieros el saber cada cuanto tiempo ocurrirán y de que nivel de caudal podrían ser. Siempre habrán crecidas con riesgo de inundacion cada cierto tiempo, a este periodo se le llama “periodo de retorno”. Tomando muestras de un rango de tiempo largo (50 años aprox) se puede tomar un promedio de la cantidad de crecidas.

Por ejemplo, Hualqui se inunda cada vez que se exceden 10.000 m3/s. Vemos que esto ha sucedido 8 veces en 46 años de registro, esto es, una vez cada 6 años, en promedio.

Este es el período de retorno o de recurrencia de un caudal instantáneo máximo anual de 10.000 m3/s en el Biobío: una vez en promedio cada 6 años se exceden 10.000 m3/s en el Biobío. Este promedio no significa que ocurrirá exactamente cada 6 años, sino que existe la probabilidad que en ese periodo ocurra una inundacion.

2.- Terminología introducida en clases.

Cuenca de drenaje: u olla hidrográfica, es aquella porcion de la tierra que colecta las aguas de precipitaciones  y afluentes, y las concentra en un punto.

Usos consuntivos: aquellas aguas que una ves utilizadas ya no vuelven a ocuparse nuevamente, ejemplo: las aguas que usamos para beber, o el agua utilizada en los riegos. Las aguas no consuntivas son aquellas que  vuelven a ser utilizadas, como por ejemplo las aguas usadas en las centrales hidroelectricas.

Inundaciones fluviales: son las inundaciones causadas por las crecidas de los ríos.

Inundaciones pluviales: son las inundaciones causadas por las altas precipitaciones.

Laderas: declive de un monte que es parte del cause de un río.

3.-Análisis material para clase siguiente

1) ¿Cuánta agua pasa bajo el puente? Determinando la crecida de diseño. 

2) Ejes hidráulicos: Asegurándonos que el puente pase sobre el río y no vice-versa.

La clase siguiente es la continuación a la presentación del Profesor Meier donde se abarcara el tema de diseño de puentes, y como nos decía el profesor, es importante dejarle un buen espacio de crecida lateral al rio para que no se desborde. La altura es un tema que se resuelve con un buen análisis probabilístico del cauce del rio tras los años.