Vías de bajo volúmen de tránsito

Luis Javier Montoya Jaramillo

• Editorial: Universidad de Medellín
• Año: 2017
• ISBN:
  9789588992860
• Categoría: Tecnología e ingeniería
• Categoría: Ingeniería civil

Este libro busca presentar los avances es investigación del proyecto "Procesos de transferencia e innovación tecnológica para la construcción sostenible de vías terciarias", realizado por el grupo GICI de la Universidad de Medellín en el marco de la red INNOVIAL, red de investigación conformada con el apoyo de COLCIENCIAS.Con esta investigación se buscaba establecer e implementar nuevas técnicas constructivas, eficientes y económicas para el desarrollo de la infraestructura de vías terciarias, incorporando herramientas de gestión y buenas prácticas que resulten en procesos de transferencias e innovación tecnológica. Para ello se planteó iniciar con la revisión de bibliografía relacionada con el uso de residuos y mejoramiento de vías terciarias.Con esta publicación se busca brindar elementos que permitan involucrar nuevos materiales y procesos constructivos en la estructura vial. La incorporación de estos nuevos materiales y la aplicación de procesos constructivos sostenibles contribuyen a la implementación de procesos sistemáticos de I+D+i, reflejados en mayor durabilidad y resistencia de las vías a condiciones climáticas, y en la disminución del impacto al medio ambiente durante su construcción, operación y mantenimiento.

CAPÍTULO 1

Erosión en vías de bajo volumen de tránsito

Verónica Valencia Gallego y Luis Javier Montoya Jaramillo

1.1. INTRODUCCIÓN

La erosión es la principal causa de deterioro de las vías sin pavimentar. Una alternativa para la cuantificación de los procesos erosivos en vías sin pavimentar es la utilización de modelos de erosión. Algunos de estos han sido desarrollados exclusivamente para este tipo de vías. Sin embargo, otros modelos como la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo, conocida como USLE por sus siglas en inglés (Universal Soil Loss Equation), han sido diseñados para una variedad más amplia de usos del suelo. Para determinar cuáles modelos son más apropiados es necesario calibrar y validar su desempeño para las condiciones específicas de la zona de estudio.

Los modelos de erosión hídrica son una herramienta que permite incluir diferentes factores o variables que son importantes tener en cuenta a la hora de explicar este fenómeno. En la actualidad se han propuesto varios modelos para la estimación de la erosión hídrica en las vías sin pavimentar; entre ellos se encuentran el USLE, The Washington Road Surface Erosion Model (WARSEN), The Road Model (ROADMOD), The Saint John’s Erosion Model (STJ-EROS), Water Erosion Prediction Project (WEPP), entre otros (Fu et al., 2010). Estos modelos permiten cuantificar en una escala de tiempo la pérdida de suelo en las vías, y son herramientas útiles para evaluar el estado actual de estas y así generar estrategias de prevención adecuadas (Pérez, 2001).

Los modelos de erosión hídrica aplicados a vías sin pavimentar tienen en cuenta factores como la intensidad de la lluvia, el área y la pendiente de la vía, el tráfico, el tipo de suelo y las acciones de mantenimiento de la vía. Sin embargo, la aplicabilidad de estos modelos está limitada a las condiciones y zonas para los que fueron desarrollados, y requieren procesos de calibración y validación para ser utilizados en zonas diferentes (Fu et al., 2010).

1.2. MARCO TEÓRICO

La erosión hídrica es el proceso por el cual se da un desprendimiento de las partículas del suelo por efecto del impacto de las gotas de lluvia o por el flujo superficial, donde este último sirve como medio de transporte (Suárez, 2001). En la erosión se dan tres procesos básicos: el desprendimiento, el transporte y la deposición de las partículas (Suárez, 2001). La erosión depende principal-mente de la intensidad de la lluvia, la pendiente y topografía del terreno, las propiedades físicas y químicas del suelo y la cobertura vegetal (Ayres, 1960). Este proceso puede ser acelerado por la intervención del ser humano sobre el medio natural que cambia las condiciones del suelo, de la vegetación y de los agentes meteorológicos (Universidad Nacional de Colombia, 1990), y que modifica las condiciones de manejo del recurso suelo, ya sea por prácticas agropecuarias o por construcción de infraestructura.

Los modelos para la cuantificación de la erosión hídrica se pueden clasificar en tres grandes grupos: los empíricos, los conceptuales y los basados en la física. Estos se diferencian por su complejidad, la escala espacio-temporal y los supuestos en los que se basan para la estimación de la erosión.

Los modelos empíricos son los más simples y dan una visión general sobre la estimación de la erosión; se basan en observaciones e inferencias de la realidad para una zona determinada, por lo que su validez está dada solo para este lugar específico. Estos modelos no tienen en cuenta la heterogeneidad de los procesos y componentes que interfieren en el proceso erosivo (Merritt et al., 2003). Dentro de los modelos empíricos, el más conocido es la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE) (Wischmeier & Smith, 1978). Este modelo ha sufrido varias modificaciones con las que se buscan incorporar otros factores. Entre estas modificaciones se encuentran el MUSLE (Williams, 1965), que incorpora una modificación al factor R al introducir la escorrentía como agente de transporte de sedimentos, y el RUSLE (Renard et al., 1991; Renard et al., 1994) que modifica la estimación del factor C al tener en cuenta la cobertura vegetal del suelo, rugosidad de la superficie del suelo, longitud e inclinación de la pendiente y nuevas prácticas de conservación. Otro modelo empírico es el AGNPS (Young et al., 1989); este modelo fue diseñado para predecir y analizar la calidad del agua de escorrentía de las cuencas rurales (Merritt et al., 2003).

Los modelos basados en la física utilizan ecuaciones para determinar los caudales y sedimentos; las ecuaciones utilizadas son las de conservación de masa y la de momentum del flujo. Los parámetros empleados son medibles y se conocen en la práctica, y tienen en cuenta la heterogeneidad de los procesos (Bennett, 1974). Ejemplos de estos modelos son el ANSWERS (Beasley et al., 1980), CREAMS (Knisel, 1980), GUEST (Hairsine & Rose, 1992), LISEM (Takken et al., 1999), PERFECT (Littleboy et al., 1992), SEDNET (Prosser et al., 2001), entre otros.

Estos modelos dividen el área de estudio en una serie de almacenamientos internos, donde están representadas las trayectorias de los flujos de masa. Estos modelos tienden a incluir una descripción general de los procesos involucrados, y no detalles específicos de las interacciones entre los procesos; por tal motivo, estos modelos son buenos para proporcionar una descripción cualitativa y cuantitativa de la erosión sin necesidad de grandes cantidades de datos distribuidos espacial y temporalmente (Merritt et al., 2003). Dentro de estos se encuentra el EMSS (Vertessey et al., 2001), el HSPF (Johanson et al., 1989), el LASCAM (Viney & Sivapalan, 1999), el SWRRB/SWRRB-WQ (USEPA, 1994), entre otros.

Los modelos aplicados a la estimación de la erosión en carreteras se clasifican en dos familias: empíricos y basados en la física.

Entre los modelos empíricos aplicados a vías se encuentra:

USLE Y MODIFICACIONES (Wischmeier & Smith, 1978; Wischmeier & Smith, 1965).

Esta ecuación ha sido desarrollada con base en las relaciones estadísticas de más de 10000 observaciones en parcelas agrícolas experimentales, ninguna de estas con condiciones propias de segmentos de carreteras, por ejemplo, la compactación de las vías que es mayor a la de las tierras agrícolas (Ziegler et al., 2000). Estos modelos, sin embargo, se han empleado para la cuantificación de la erosión en vías sin pavimentar (Megahan et al., 2001; Sheridan et al., 2006). La RUSLE, la cual es una modificación de la USLE, se ha empleado para la estimación de la erosión en vías del este de Australia (Croke et al., 2006).

WARSEM (Dubé et al., 2004)

El modelo WARSEM –Por sus siglas en Inglés The Washington Road Surface Erosion Model– fue creado por el Departamento de Recursos Naturales del Estado de Washington, se aplica por segmentos de carretera y se obtienen resultados de erosión para un año. Este método distribuye espacialmente los segmentos de la vía, clasifica los sedimentos en un solo tamaño, considera muchas características propias de la vía como la cuneta, el talud de corte y de lleno y la superficie de rodadura de la carretera (Fu et al., 2010).

Para este modelo se necesitan datos de precipitación media anual, el material de la calzada, cubierta vegetal, tráfico, pendiente, acciones de mantenimiento y el área contribuyen...

Índice

• Cubierta
• Portada
• Créditos
• Contenido
• Lista de figuras
• Lista de Tablas
• Introducción
• Capítulo 1 Erosión en vías de bajo volumen de tránsito
• Capítulo 2 Suelos estabilizados como alternativa para la construcción de vías de bajo volumen de tránsito
• Capítulo 3 Diseño de drenajes tradicionales en vías de bajos volúmenes de tránsito
• Capítulo 4 Diseño de drenajes sostenibles en vías de bajo volumen de tránsito
• Capítulo 5 Análisis de ciclo de vida aplicado a la construcción de vías
• Capítulo 6 Gestión de caminos de bajo volumen de tránsito
• Capítulo 7 Herramientas y tecnologías espaciales para la gestión de vías de bajo volumen de tránsito
• Referencias bibliográficas