“SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN” Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural
Presas filtrantes de costales rellenos de tierra
PRESAS FILTRANTES DE COSTALES RELLENOS DE TIERRA Bajo costo económico. Genera empleos a los pobladores de la zona. Reduce la pérdida de humedad de los terrenos aledaños a la cárcava. Favorece la infiltración del agua al subsuelo.
2.2. Desventajas. Su vida útil es muy corta (tres años como máximo). No se debe usar en cárcavas mayores a 1.20 m de profundidad. CONAFOR
1.Definición y objetivos. 1.1. Definición. Presas de costales: Es un muro de bolsas o sacos de rafia, rellenos de tierra, colocados perpendicularmente al flujo de la corriente de agua, para controlar la erosión en cárcavas, reteniendo suelo, rocas u otros fragmentos.
No se recomienda establecerlas en pendientes superiores a 35 %. No resiste cargas hidráulicas fuertes.
3.Condiciones donde se establece. En cárcavas que se están iniciando por efecto de rrentías erosivas.
la esco-
En cárcavas con pendientes menores del 35%.
1.2. Objetivos.
En cárcavas con profundidades menores de 1.20 m.
Colocar barreras en las riveras y taludes de las cárcavas con el fin de controlar el arrastre de suelo en la base y taludes de éstas.
En cárcavas con taludes de consistencia firme.
Disminuir la velocidad del flujo del agua.
Se recomienda que el ancho de la cárcava sea de 2.50 m a 3.50 m como máximo; con el fin de mantener su estabilidad.
Contener los sólidos en suspensión producto del escurrimiento del agua.
4. Criterios de diseño.
Disminuir la pendiente de la cárcava. Disminuir el azolve de cuerpos de agua (lagunas, lagos) y almacenamientos (presas, jagueyes). Promover el establecimiento de vegetación natural.
2.Beneficios y desventajas de la obra. 2.1. Beneficios. Estabilizar el cauce de las cárcavas. Disminuir la pérdida de nutrientes del suelo. Recuperar la productividad del suelo. Recobrar el área útil agrícola.
2
Visita de campo para la localización de las áreas afectadas por erosión en forma de cárcavas. En zonas donde no haya paso constante de maquinaria ni de animales. Elección de la cárcava a controlar tomando en cuenta las condiciones que se requieren para su establecimiento. Ver punto 3. Para conocer la pendiente de la cárcava se emplea un clisímetro o clinómetro (nivel Abney o un nivel montado). Se miden las pendientes (por tramos) desde el inicio de la cárcava hasta el final de ésta. La pendiente final será la media de las pendientes parciales. Figura 1.
Estadalero
lado del lugar donde se determinรณ construir la presa. Acto seguido se amarra un cordel (mecate) de estaca a estaca.El cordel debe de quedar totalmente horizontal y perpendicular al flujo del agua. Enseguida se debe de medir la secciรณn hidrรกulica de la cรกrcava, tomando como referencia la altura de la presa de costales. Se recomienda dejar las estacas ya que servirรกn de guรญa para hacer la excavaciรณn. Figura 2.
Operador
Estacas Hilo
Figura 1. La ubicaciรณn da la primera presa filtrante se localizarรก cerca al inicio de la cรกrcava (aproximadamente a 5 m). Se debe de tomar en cuenta que los taludes de la cรกrcava donde se vaya a ubicar la presa tengan una buena estabilidad (consistencia firme del suelo). El empotramiento de la presa debe de ser de aproximadamente de 0.30 m en los taludes y en el cauce de unos 0.15 a 0.20 m de profundidad. El espaciamiento entre presas se estable mediante el uso de la ecuaciรณn: E = (H / P) 100; donde E = Espaciamiento (m), H = Altura efectiva de la presa (m) y P = Pendiente de la cรกrcava (%).El sitio final de la ubicaciรณn de la presa se define en el terreno, ya que debe de considerarse la consistencia firme de los taludes de la cรกrcava. La altura efectiva de la presa debe ser 1.00 m como mรกximo (desde la altura del vertedor al fondo de la cรกrcava).
Estacas
Figura 2. Luego se realiza la excavaciรณn, tomando como referencia los puntos anteriores. La dimensiรณn de la excavaciรณn serรก igual al ancho que tengan los costales con tierra, colocados horizontalmente. Figura 3. Estacas 30cm
Las presas nunca se deben de ubicar en las curvas o salidas de la cรกrcava. Se recomienda ubicarlas 5.00 m aguas arriba de la entrada de la curva.
ร rea de excavaciรณn y empotramiento
Los costales deben de medir 60 cm de largo por 40 cm de ancho y 25 cm de alto y que tengan una capacidad de 50 kg aproximadamente. Para una mayor durabilidad es necesario que se sometan a una impermeabilizaciรณn con chapopote. 5. Procedimiento de construcciรณn. Una vez localizado el sitio donde se va a construir la presa, se procede a realizar la limpieza de รฉste. Tomando como referencia la altura de la presa de costales (dentro de la cรกrcava), se colocan dos estacas, una en cada
15cm
Figura 3. Una vez realizada la excavaciรณn debe de compactarse el รกrea donde se van a colocar los costales. El llenado de los costales debe hacerse previamente. Estos deben de estar cocidos fuertemente y con una puntada muy fina, esto con el fin de evitar que se salga la tierra fรกcilmente.
3
La colocación de los costales debe de realizarse de manera “cuatrapeada” (intercalados). En el centro de la presa debe de quedar, a manera de vertedor, un espacio equivalente a un costal con tierra. Figura 4.
Vertedor
Empotramiento
Vertedor
Delantal
Figura 6. bién en los taludes correspondientes, esto con el fin de evitar socavamiento de la estructura.
6. Mantenimiento.
Empotramiento
Figura 4. Realizada la formación del cuerpo de la presa se recomienda colocar estacas (en el área localizada aguas abajo) distanciadas 0.50 m, con el fin de dar estabilidad a la presa. Figura 5.
Evitar el paso de animales y maquinaria cerca al cuerpo de la presa, mediante una campaña con los campesinos de la zona. Para recuperar las condiciones naturales del lugar, se deberá propiciar el desarrollo de vegetación nativa, sobre la zona azolvada. Si se llegara a destruir una parte de la presa, a unos meses de realizada, se debe de reparar inmediatamente.
Estaca
Vertedor
7. Ejemplo de cálculo.
Empotramiento (30cm)
En el paraje la Era perteneciente a la Delegación de Milpa Alta, Distrito Federal, se requiere realizar el control de una cárcava, mediante el uso de presas filtrantes de costales rellenos de tierra.
7.1. Características generales. 15cm
Figura 5. Una vez puestas las estacas se procede a la conformación del delantal, (colchón hidráulico) para lo cual se colocan tres hileras de costales a lo ancho de la cárcava, en una sola cama y en forma trapezoidal, aguas abajo; como se muestra en la figura 6. Es importante realizar la compactación del suelo en la base de la pared de la presa filtrante, aguas arriba, como tam-
4
Pendiente media de la cárcava 25%, profundidad de 1.10m, ancho del sitio donde se va a construir la presa filtrante de costales con tierra es de 2.50 m. Se considera un empotramiento, en los taludes, de 0.30 cm y de 15 cm en la base de la cárcava. Fig. 7.
Dimensiones: - Altura de la presa: 1.25 m - Ancho de la presa: 3.10 m (2.50 m + 0.60 m) Las dimensiones del costal lleno de tierra son: 60 cm de largo por 40 cm de ancho por 25 cm de alto.
- Volumen de costal con tierra: Vc = 0.06 m3.
Volumen de excavación = 0.78 m3
a)Volumen de excavación Vexc = Vstρ– Vshc ---------------------- Ec. 1 Donde: Vexc = Volumen de excavación (m3) Vstp = Volumen sección transversal de la presa (m3) Vshc = Volumen de la sección hidráulica de la cárcava (m3) Desarrollo. Vstp = 3.10 m x 1.25 m x 0.40 m
b) Número de costales: Nc
Nc =
Nc =
Vexc Vc 1 . 55 m
3
0 . 06 m
3
Nc = 26 cos tales
Estaca 0.30m
0.25m
1.57m
0.50m
0.18m
Empotramiento
0.30m
A4
A1
A3 0.90m
Vhsc
1.10m 1.25m
1.10m
A2
A este número de costales se le debe de agregar el número de costales que se requieren para hacer el delantal o colchón hidráulico y así obtener el número total de costales a comprar y también el volumen de tierra que se requiere para llenar todos los costales.
Vstp 0.15m
Estaca
Empotramiento
Excavación
Vstp = Volumen sección transversal de la presa (m3)
Vshc = Volumen de la sección hidráulica de la cárcava (m3)
Figura 7. Vstp = 1.55 m3 Vshc = (A1 + A2 +A3 +A4 +A5) (Altura del costal con tierra). Ver fig. 6. A1 =
( 0 . 50 m x 1 . 10 m ) 2
= 0 . 27 m
A 2 = 1 . 57 m x 1 . 10 m = 1 . 73 m
A3 = A4 =
( 0 . 90 m x 1 . 10 m ) 0 . 25 m 2 ( 0 . 18 m x 0 . 90 m ) 2
Vt = Ntc x Vc Vt = 37 costales x 0.06 m3 Vt = 2.22 m3.
2
= 0 . 12 m 2
Vshc = (0.27 m2 +1.73 m2 +0.12 m2 + 0.08 m2) 0.40m Vshc = 0.88 m3 Sustituyendo en la ecuación 1 Vexc = 1.55 m3 – 0.88 m3 Vexc = 0.67 m3
Ntc = 26 + 11 = 37. c) Volumen de tierra (Vt) que se requiere para llenar los costales.
2
= 0 . 08 m
Para la realización del delantal de la presente presa se colocaran en la primera línea 5 costales de manera que queden localizados equidistantes del centro del vertedor (2.00m / 0.40m) y paralelos al flujo de la corriente. En la segunda línea se colocaran 3 costales (1.80m/0.60m) y puestos perpendicularmente al flujo de la corriente. En la tercera línea se colocaran tres costales (1.20m/0.40m) en forma paralela al flujo de la corriente. Se requieren 11 costales para la conformación del delantal. Número de costales (Ntc) que se deben de comprar :
2
Se tienen 0.78 m3 de tierra de la excavación por lo que se deben de adquirir 1.45 m3 de tierra (2.22 m3 - 0.78 m3). Considerando un promedio de compactación del 50% se requerirá comprar 2.17 m3
8. Costos. Para la realización de los costos se debe de hacer primero un programa de trabajo, el cual se detalla a continuación en el cuadro1.
5
Cuadro 1. Programa de trabajo. Concepto
1 X
- Localización - Limpieza, trazo y nivelación
2
Días 3 4
5
6
X
X
X
- Excavación para desplante y empotramiento
X
- Compactación del área de desplante
X
- Compra de insumos
X
- Enchapopotado de costales
X
- Llenado y cocido de costales
X
- Colocación de los costales
X
- Compactación en la base y taludes de la presa
X
8.1. Costos de personal.
8.2. Costos de materiales.
Para la realización de la presa, compuesta de 40 piezas de costal, se estima un costo total de mano de obra de $3,600.00
Cuadro 2. Materiales. La lista de materiales del cuadro 2, se ajustan a los volúmenes de la obra del ejemplo
Concepto -
6
Costales Estacas (50 cm*5 cm *2.5cm) Tepetate Chapopote Hilo de rafia Solvente (Diesel) Morillos(2.50 m*0.10m de diámetro) con punta de lápiz Total
Unidad
Cantidad
Pieza Pieza m3 kg Pieza L
40 20 1 2 1 2
Pieza
4
Costo unitario ($) 5.00 5.00 300.00 17.00 30.00 7.00 100.00
Costo total ($) 20 0.00 10 0.00 300.00 34.00 30.00 14.00 400.00 1 078.00
8.3. Costos de herramientas. Cuadro. 3. Herramientas. Concepto -
Zapapicos Pala de cuadrada Pala recta Barreta Carretilla Marro (10 libras) Machete Agujas de arrea Cinta métrica (30m) Flexómetro (7.50m) Guantes de carnaza Total
Uni dad
Cantidad
Pieza Pieza Pieza Pieza Pieza Pieza Pieza Pieza Pieza Pieza P ar
2 2 1 1 1 1 1 2 1 1 4
Costo total ($) 226.00 180 .00 110 .00 223.00 65 0.00 300 .00 120 .00 14.00 300.00 120 .00 200.00 2 643.00
10. Elaboraron:
Resumen de costos. Costo total mano de obra Costo de materiales: Costo de herramientas: Costo total
Costo unitario ($) 113.00 90 .00 110 .00 223.00 650.00 300 .00 120 .00 7.00 300.00 120 .00 50.00
$ 3 600.00 $ 1 478.00 $ 2 443.00 $ 8,021.00
Es conveniente aclarar que la herramienta que se compró no solamente es para la realización de una presa, ésta servirá para la construcción de varias presas.
9. Bibliografía. Agencia para el Desarrollo Internacional. AID. 1963. Glosario de Conservación de Suelos y Agua. Centro Regional de Ayuda Técnicas. USA. Colegio de Postgraduados .SARH. 1977. Manual de Conservación del Suelo y Agua. Chapingo, México. Comisión Nacional Forestal, CONAFOR. 2004. Protección, Restauración y Conservación de Suelos Forestales. Manual de obras prácticas. México.
M.C. Jaime A. Rey Contreras. Departamento de Suelos de la Universidad Autónoma Chapingo. jaimerey@hotmail.com. jrlisandro988@gmail.com Teléfono: 595-93-14-108
Tangaxuhan Llanderal Ocampo. tllanderal@colpos.mx Teléfono: 01 55 17 09 66 47
Revisión Técnica: Dr. Demetrio S. Fernández-Reynoso. Especialidad de Hidrociencias, Colegio de Postgraduados. demetrio@colpos.mx
Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. 1975. Manual de Conservación de Suelos de Ladera. Colombia. Suárez de Castro Fernando. 1980. Conservación de Suelos. CATIE . Costa Rica.
7