Sala de Prensa

Los tubos geosintéticos para la protección de costas (I)

Debido a los últimos temporales e inundaciones que han provocado la modificación de nuestras costas, recuperamos el texto que incluimos en el número 413 de la revista del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas, Cimbra. 

En plena realización de trabajos de cara a la Semana Santa y ante la necesidad de la recuperación de terreno costero, analizamos el papel de los tubos geosintéticos para prevenir daños posteriores ante los últimos cambios metereológicos.

El empleo de tubos geotextiles rellenos de arena es una técnica blanda de uso muy extendido en otras costas expuestas a regresión, como son la caribeña la del Mar del Norte, y presenta un uso potencial en las costas españolas como complemento a los planes referidos anteriormente. 

Problemas erosivos e inundaciones

En los últimos años y por factores tanto antrópicos como naturales, las playas españolas sufren recurrentemente problemas erosivos graves e inundaciones, más acusadas durante los temporales de invierno. A ello se unen los efectos del cambio climático y el previsible ascenso del nivel medio del mar asociado. Esto hace prever un importante retroceso de la línea de la playa en varios puntos especialmente vulnerables de la costa española.

El elemento estratégico que supone el turismo de playa en nuestro país, con 80 millones de turistas anuales, obliga a una constante inversión por parte de los entes públicos para la regeneración y mantenimiento de playas en programas anuales de dragado y posterior vertido de arena, así como en obras de emergencia adicionales. 

En los últimos cuatro años, la partida destinada, sin contabilizar las obras de emergencia, ascendieron a 81,3 millones de euros por parte del entonces Ministerio de Agricultura y Pesca, Alimentación y Medio Ambiente, según se recoge en su web.

El solo vertido de arena para regenerar las playas se está convirtiendo en un problema grave por la falta de material, por lo que se hace necesario adoptar medidas complementarias. Éstas pasan por el uso de soluciones duras, las cuales provocan un fuerte impacto visual en el paisaje, provocando rechazo entre los usuarios.

En este contexto, el empleo de la técnica de tubos geosintéticos rellenos de arena es una alternativa para valorar, dada la experiencia de otros países.

Tipos de contenedores geotextiles

Dependiendo del tamaño y de la sección tipo, se diferencian habitualmente tres grandes grupos: bolsas, tubos geosintéticos y grandes contenedores.

• Bolsas. Se trata del contenedor textil más conocido y empleado, especialmente como barrera ante inundaciones. Se rellenan in situ con arena en seco y su rango de volumen oscila entre 0,3m3 y 10m3, aproximadamente y según la definición del CUR-217.

• Tubos geosintéticos. Son elementos de construcción oblongos con una sección transversal elíptica tras su llenado. Están fabricados a partir de textiles técnicos especialmente desarrollados para aplicaciones en obras hidráulicas. Su relleno se compone de agua y arena y se lleva a cabo a través de múltiples bocas de llenado, dispuestas para tal fin a lo largo del elemento. 

            Debido a la capacidad de retención del textil técnico, la arena se deposita dentro del tubo, mientras que el exceso de agua             es drenado gracias a la permeabilidad del geotextil. El diámetro de los tubos oscila entre los 0,5m y los 10m, con             longitudes que pueden superar los 100m.

• Grandes contenedores. Se trata de los elementos de mayor volumen. Se caracterizan porque se rellenan fuera del agua, normalmente sobre barcazas y, posteriormente, son depositados en profundidad mar adentro mediante el accionamiento de una apertura en la quilla de las barcazas. El rango de volumen en el que usualmente se fabrican oscila entre los 100m3 y los 600m3, aproximadamente.

Tubos geosintéticos

Como ya se ha comentado, son estructuras constituidas por textiles técnicos, que se rellenan con una mezcla de agua y arena a presión y mediante mangas de llenado dispuestas a lo largo de la longitud del elemento. La arena se va depositando en el interior, mientras que el agua pasa a través del textil. 

Normalmente, se emplea arena obtenida in situ de dragado, ya que la arena de la costa presenta las siguientes características:

• Alto ángulo de rozamiento.
• Permite su captación, transporte y puesta en obra por medios hidráulicos.
• Una vez rellenado el tubo hasta la sección prescrita, presenta un bajo grado de consolidación.

Un factor determinante para su uso es que, desde un punto de vista de economía constructiva, es un material que se encuentra en la zona de trabajo y, por tanto, es relativamente barato de empleo.

La misión del geotextil será proteger la arena de la erosión, mantenerla confinada y dar la forma deseada al tubo lleno. De esta manera, el conjunto actuará como un elemento con una forma y una masa determinada frente a la acción del oleaje y mareas.

El sistema se suele completar con geotextil anclado o lastrado con pequeños tubos laterales y situado bajo el tubo principal para proteger la base del sistema del desgaste.

Aplicaciones

El uso de tubos geosintéticos como elementos constructivos en aplicaciones costeras está en la actualidad en auge. Los orígenes del empleo de esta técnica datan de la década de los sesenta del siglo pasado. 

Desde entonces, los materiales y las técnicas constructivas han evolucionado enormemente, en especial en la última década. En los últimos años, ha aumentado el grado de conocimiento del comportamiento en servicio y, por tanto, de su diseño.

Actualmente, se pueden construir tubos de gran diámetro y longitud y con mejores características mecánicas, lo cual ofrece  grandes posibilidades de uso. Algunas de ellas son:

• Diques de terreno ganado al mar. En aguas relativamente poco profundas, puede emplearse como dique de contención perimetral de tierras ganadas al mar. El encapsulado de la arena dentro de los tubos evita su erosión.

            Según la altura del dique, pueden emplearse tubos de gran formato o bien emplear varios tubos, unos sobre otros.             Normalmente, éstos se rellenan con material dragado. En aguas muy expuestas o donde la vida útil es elevada, los tubos             pueden ser cubiertos por escolleras. Se trata de un uso muy implantado en los últimos años como perímetro en diferentes             proyectos de islas artificiales. 

• Protección de playas. Colados en paralelo a la línea de costa, pueden usarse como elemento de protección ante temporales. Esta línea de protección utiliza la propia masa de los tubos rellenos de arena como elemento estabilizador.

            La mayor parte del tiempo, los tubos se suelen tapar con arena propia del emplazamiento para protegerlos de acciones             vandálicas, así como de los rayos ultravioletas. Solamente quedan expuestos durante los episodios de temporales, tras             los cuales son cubiertos de nuevo.

            Los tubos también pueden instalarse paralelos a la línea de costa pero a cierta distancia, de manera que actúen como             elementos disipadores de energía y para la protección de praderas marinas. Se ha demostrado que estos elementos se             colonizan rápidamente por flora y fauna.

• Protección y refuerzo de dunas. En ocasiones, los procesos erosivos provocados por temporales afectan a la línea dunar, tan importante para los sistemas costeros. En estos caso, se puede recurrir a los tubos geosintéticos tanto para proteger y estabilizar el pie de duna con el propio peso, como incluso creando dunas artificiales con el tubo como núcleo. También suele cubrirse con arena que, dado el color del tubo, se consigue la integración paisajística. 

• Espigones. Otra de las aplicaciones posibles es el empleo como espigones perpendiculares a la línea de costa. En estos casos, dependiendo de la vida útil y de la exposición a mareas y temporales, podrán o no cubrirse con escollera. 

            Con estos espigones, normalmente se pretende modificar las corrientes, de tal manera que se induzca a un depósito de             arena en playas especialmente dañadas.

Limitaciones y criterios de empleo 

Las limitaciones que pueden suponerse a priori para el empleo de esta técnica vienen fundamentadas por:

• Material que se usa.
• Forma y peso.
• Método constructivo.
• Ser una técnica en evolución cuyos criterios de diseño están basados en ensayos a escala. 

No obstante, gracias a la experiencia acumulada, se han ido perfeccionando los diferentes modelos de diseño y se conoce mejor el desempeño del sistema. 

En lo referente a los geotextiles, éstos son materiales que per se presentan una resistencia al punzonamiento y abrasión limitados. La experiencia ha constatado que no es fácil dañar los geotextiles con los que se conforman los tubos con objetos sin aristas. En cambio, sí son susceptibles de ser agujereados por objetos puntiagudos y afilados como cuchillos. Este daño es local y la pérdida de material se produce solo en la zona afectada, permaneciendo intacto el resto del tubo.

En cuanto a la degradación por exposición ultravioleta, no parece que sea un factor limitante, ya que en muchas de las aplicaciones, los tubos están parcial o totalmente sumergidos o tapados con arena u otro material. 

Incluso en las aplicaciones más expuestas, se ha constatado que rápidamente se ve colonizado por fauna y flora, las cuales crean una pátina en la superficie del tupo que lo protege de la exposición.

Las limitaciones por puesta en obra provienen de la variación de la geometría final con respecto a la proyectada. Es lógico, pues, que el apoyo del tubo se haga normalmente sobre terreno natural y cualquier irregularidad de éste se refleje en la altura del tubo. La altura final obtenida no es tampoco uniforme. 

Esto depende de muchos factores: de la pericia y experiencia del contratista, del equipo de bombeo, de la granulometría del material, etc. 

Teniendo en cuenta todos ellos, Kristian Pilzarczyk propone unos criterios generales:

• Aguas poco profundas, poca variación de marea y oleaje moderado. El autor propone que la variación de cota de marea sea inferior a 1ml, con tubos emplazados en profundidades menores a 1ml. Esto entendido para régimen habitual, dando por entendido que en temporales el oleaje sea mayor. En estos casos, se ha comprobado que la ola que traspasa la línea de tubos lo hace con una disipación de energía importante. Ésta no suele ser problemática, teniendo en cuenta que tras esta línea, se encuentran aguas poco profundas.

• Obras “temporales” o con mantenimiento. Por obras temporales se entienden construcciones con duración de varios años, pero con una vida útil menor al tiempo previsible de degradación del tubo.

            En el ámbito de obras con mantenimiento, se incluyen aquellas en las que los tubos están situados bajo arena y solo             quedan expuestos para cumplir su misión en temporales o mareas importantes. Tras estos episodios, vuelven a taparse. 

            Se trata de una aplicación muy habitual en playas, de manera que la mayor parte del tiempo está protegidos frente a             vandalismo e integrados de manera natural en el entorno. 

• Obras que no sean críticas y que puedan poner en peligro vidas o propiedades. Si bien la experiencia está demostrando que los tubos son estructuras que presentan una vida útil mayor, éste puede ser un factor para que se relaje el mantenimiento o el chequeo de la misma.

• Que el proyecto permita cierta flexibilidad en la geometría, en altura y alineación.

Artículo incluido en el número 413 de Cimbra. Escrito por Marco T. Rodríguez Martínez, Ingeniero Civil.

Segunda parte del artículo,
aquí. 

Imagen: Tubo geosintético en orilla.