Proyecto final deslaves en laderas de la zona oriental de la sierra norte de Puebla

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Abel Cordero Salgado
IC43122
Investigación Documental y Redacción
2do semestre
Ingeniería civil
Deslaves en laderas de la zona oriental de la sierra norte de Puebla
Índice
Capítulo 1
1.1 Redacción y planteamiento de problema
1.2 Preguntas de investigación
		1.2.1 Pregunta rectora
		1.2.2 Preguntas específicas
1.3 Objetivos
		1.3.1 Objetivo general
		1.3.2 Objetivo específico
1.4 Justificación
Capítulo 2
2.1 Marco histórico
	2.1.1 Contexto climatológico
2.2 Marco normativo
	2.2.1 Normatividad mexicana
Capítulo 3
3.1 Marco teórico 
3.1.2 Antecedentes
3.1.2 Marco conceptual
3.1.3 Marco contextual
3.1.4 Ámbito tecnológico
3.1.5 Ámbito metodológico
	3.2 Conclusiones
Redacción del planteamiento del problema
Los deslaves son causa de muerte de muchas personas al año en las zonas montañosas de la sierra norte del estado de Puebla. Lamentablemente estos deslaves no son tratados de la forma adecuada. La negligencia, ignorancia y desigualdad socioeconómica es un factor de riesgo para miles de vidas en la localidad. Sin embargo, estos deben ser atendidos de forma prematura, antes de que se vuelvan una catástrofe, y deben ser tratados desde el punto de vista de la ingeniería civil para poder así encontrar una solución viable. Como sugiere cierto grupo de autores:
Dada la naturaleza montañosa del territorio mexicano y de las altas condiciones de marginación, pobreza y desigualdad de un sector importante de la población, el riesgo de desastre por inestabilidad de laderas se torna un problema que debe atenderse de forma inmediata (Ayala et al., 2017, pág. 6).
¿Son previsibles? Tales deslaves en las laderas, son provocados muchas veces por situaciones ajenas al control humano, tales como el clima. Aun así, deber ser posible evitarlos con la planeación de proyectos, trazo urbano y la infraestructura adecuada. Este trabajo de investigación consistirá en buscar soluciones a las pérdidas humanas a causa de los deslaves por negligencia en la construcción.
Preguntas de investigación y objetivos
Pregunta rectora
La pregunta que regirá esta investigación será:
· ¿Cómo disminuir las incidencias con los deslaves en la zona oriental de sierra Norte de Puebla?
Preguntas específicas
Se buscará encontrar la respuesta a las siguientes interrogantes a manera de guía a lo largo de nuestro trayecto:
· ¿Cuáles son los principales catalizadores de estos desastres?
· ¿Cómo se evitan esta clase de sucesos en otros países?
· ¿Es económicamente plausible para el gobierno remediar esta situación?
Objetivos
Objetivo general
El principal objetivo general de este trabajo de investigación será estudiar los desastres causados por la inestabilidad en laderas de la zona oriental de la sierra norte de Puebla.
Objetivo específico
Hallar un método de construcción económicamente viable para prevenir los daños causados por deslaves en la zona oriental de la sierra norte de Puebla.
Justificación
Los recursos limitados del país imposibilitan la mejora de la infraestructura en comunidades donde la densidad poblacional es baja. Las grandes inversiones suelen hacerse en las principales urbes del país. Cierto grupo de investigadores de la UNAM dice lo siguiente:
Respecto a la distribución de la población en la Sierra Norte de Puebla en la mayor parte de esta región la densidad es baja, es decir que la cantidad de habitantes por kilómetro cuadrado es reducida, lo que refleja una alta dispersión poblacional y, por ende, representa un punto crítico o desfavorable para el desarrollo por la dificultad de acceso a todas las comunidades (Ayala, y otros, 2017, pág. 54).
La corrupción y la codicia cobran factura en temporadas de lluvia. Lamentablemente se pierden decenas de vidas al año a causa de desastres de índole geológico. El mantenimiento a las laderas, así como su acondicionamiento para poder ser transitables es muchas veces ignorado por no ir de acuerdo a los intereses económicos del gobierno. Tal como menciona el mismo grupo de investigadores de la UNAM “los desastres no son causados por fenómenos naturales o eventos extremos. Los desastres son socialmente construidos a consecuencia del mal manejo del territorio” (Ayala et al., 2017, pág. 6).
Marco histórico
Contexto climatológico
El impacto en la infraestructura de la sierra norte de Puebla causado por condiciones climáticas ha cobrado gran relevancia especialmente desde 1999, periodo en el cual, según Bitrán (2001) “se registraron lluvias torrenciales ocasionadas por la confluencia de varios sistemas atmosféricos que afectaron particularmente la Sierra Norte del Estado de Puebla” (p.31). Ante las malas condiciones generadas en gran parte por la actividad meteorológica es lógico deducir que la inestabilidad en las laderas se incrementa. Las zonas más afectadas resultan ser las más marginadas, donde, según Bitrán (2001) se ocasionan “daños en la infraestructura pública hidráulica y cauces de ríos, infraestructura pública carretera y de transporte, vivienda e infraestructura pública de salud y educación” (p. 31).
De manera reciente, en septiembre de 2013, las lluvias generadas por los huracanes Ingrid y Manuel en el territorio nacional, también afectaron considerablemente esta región poblana. Donde quedó evidenciada la falta de prevención de desastres que hay en el país. Varios investigadores de la UNAM encontraron los siguientes datos:
Según el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), del año 2000 al 2015 se registraron tres declaratorias de contingencia climatológica por lluvias y sequía; cuatro declaratorias de desastre por lluvias, ciclones tropicales y heladas; y cuatro declaratorias de emergencia por ciclones tropicales y lluvias. Asimismo, durante el periodo 1990-2013 ocurrieron diez episodios de deslizamientos desencadenados por fuertes lluvias, huracanes y ciclones tropicales, y se registraron daños derivados de inundaciones (Ayala et al., 2017, pág. 7).
Marco normativo
Normatividad en México 
En México existe una división del gobierno encargada de toda la normatividad en la construcción relacionada con vías terrestres, conocida como la Secretaría de Comunicaciones y Transportes. La cual es la encargada de actualizar la guía de procedimientos y lineamientos para la construcción de muros mecánicamente estabilizados. Su propósito se detalla a continuación:
La guía de procedimientos y lineamientos para la construcción de muros mecánicamente estabilizados es un documento de carácter normativo, en el que se establecen políticas, criterios, procedimientos y métodos que implican las condiciones que deben cumplir los proyectos, tales como la planificación, estudio, evaluación, diseño, construcción, seguridad, conservación, calidad e impacto ambiental (Secretaría de Comunicaciónes y Transportes, 2014, pág. 6).
Sin embargo, es necesario recalcar que a pesar de que dichas normativas existen, no siempre son realizadas de forma correcta por cuestiones socio-económicas.
Al transitar las carreteras de zonas marginadas como la zona oriental de la sierra norte de Puebla se tiene garantizado todo menos la seguridad. Y esto es en gran parte debido a los huecos legislativos que existen en estas normas, ya que, tal como dice este mismo manual de la SCT (2014), “esta guía no sustituirá el conocimiento, la experiencia y el buen criterio que se recomienda sea parte integral del profesional del área de la construcción” (pág. 6).
Puesto que la supuesta guía da margen a la propia interpretación del proyecto, se suelen presentar casos llenos de corrupción. Dejando a un lado el bien común y anteponiendo los intereses económicos siempre.
La secretaria de comunicaciones y transportes, siendo la principal responsable de la normatividad en México usa el sistema de muros mecánicamente estabilizados para la prevención de deslaves. Sin embargo, este sistema, tal como estipula esta misma guía de la SCT (2014), “fue desarrollado en Francia hace más de 50 años, como una alternativa técnica y económica a la solución tradicional de muros de contención de concreto armado y mampostería” (pág. 6).
Como podemos notar, estesistema da prioridad a los intereses monetarios y con el paso de los años se ha vuelto obsoleto.
La ley del sistema estatal de protección civil (2021) cataloga como agente perturbador a “Los fenómenos que pueden impactar a un sistema afectable y transformar su estado normal en un estado de daños, que puede llegar al grado de desastre” (pág. 7) y define al agente regulador como:
Las acciones, instrumentos, normas, obras y en general todo aquello destinado a proteger a las personas, bienes, infraestructura estratégica, planta productiva y el medio ambiente, a reducir los riesgos y a controlar y prevenir los efectos adversos de un agente perturbador en el Estado (Orden Jurídico Poblano, 2021, pág. 7).
Esta ley nombra en el artículo 2 sección XVIII, entre otros agentes perturbadores al:
Fenómeno Geológico: El agente perturbador que tiene como causa directa las acciones y movimientos de la corteza terrestre. A esta categoría pertenecen los sismos, las erupciones volcánicas, los tsunamis, la inestabilidad de laderas, los flujos, los caídos o derrumbes, los hundimientos, la subsidencia y los agrietamientos (Orden Jurídico Poblano, 2021, pág. 8).
Además, se decreta en el artículo 3 lo siguiente:
Las autoridades de protección civil, deberán actuar con base en los siguientes principios:
I. Prioridad en la protección a la vida, la salud y la integridad de las personas.
II. II. Inmediatez, equidad, profesionalismo, eficacia y eficiencia en la prestación del auxilio y entrega de recursos a la población en caso de emergencia o desastre (Orden Jurídico Poblano, 2021, pág. 14).
Considerando que la protección a la vida es una de las prioridades ante un desastre, suena incongruente que existan tantas muertes causadas por laderas inestables.
Marco teórico
Antecedentes
Nuestra investigación está principalmente fundamentada en los datos recabados por Ayala y un amplio grupo de especialistas de prestigiosas y diversas instituciones, entre ellas, la Universidad Nacional Autónoma de México, el Instituto de Geografía y la Universidad de Ciencias y Artes de Chiapas. Su investigación arrojó que:
La mayor parte de los movimientos que afectan a la población son deslizamientos superficiales, es decir, que ocurren en los materiales que se encuentran en la superficie del terreno, especialmente en el suelo, a profundidades no mayores de 30 metros. El tipo de suelo que predomina en el municipio es el andosol. Sin embargo, aquéllos con pendientes superiores al 15% que son empleados para la agricultura son muy propensos a la erosión, especialmente en aquellas que han sido deforestadas inmediata (Ayala et al., 2017, pág. 208).
Su trabajo muestra el amplio contexto geológico que tienen los desastres originados por deslaves en la sierra norte de Puebla. Analizar los datos recabados por estos investigadores ayuda a tener un panorama más amplio de las condiciones de susceptibilidad que afrontan estas comunidades.
Además de esto, existe un sistema denominado como pantallas dinámicas que no ha sido implementado hasta el día de hoy en México por la falta de difusión que ha tenido el mismo.
Marco conceptual
¿Por qué suceden estos desastres? Principalmente existe una razón física que explica por qué sucede esto, definiendo a continuación la inestabilidad de una ladera:
La inestabilidad del terreno natural se presenta en zonas montañosas, donde la superficie del mismo presenta diversos grados de inclinación. El grado de inestabilidad está íntimamente relacionado con el origen geológico de las masas térreas. En este contexto, el problema de inestabilidad se puede definir como la pérdida de la capacidad del terreno natural para auto sustentarse, lo que deriva en reacomodos y colapsos del mismo (Centro Nacional de Prevención de Desastres, 2003, pág. 80).
Puesto que la zona oriental de la sierra norte de Puebla es proclive a sufrir varios tipos de amenazas climatológicas es de vital importancia hallar una solución contundente a la raíz de estos problemas.
En esta investigación definiremos como infraestructura al conjunto de servicios o instalaciones para el correcto funcionamiento de la comunidad. Siendo estos, vialidades, barreras de protección y viviendas.
Las pantallas dinámicas para la detención de caída de rocas son sistemas formados por varias piezas. Por esta razón, su comportamiento es definido por el funcionamiento conjunto de todas las piezas y no por la suma de los comportamientos de cada una de ellas. Esto se debe a la superposición de deformaciones y tensiones entre las piezas de la pantalla
Además de ello, para comprender el comportamiento global de una pantalla dinámica, lo óptimo es realizar un ensayo a escala real.
Definimos como ensayo a la prueba controlada de laboratorio que se realiza con fines de prueba de calidad y funcionamiento.
Se define a los disipadores como los elementos de la pantalla que absorben energía del impacto, ya sea en forma elástica o plástica. Donde lo elástico será aquello que después de deformarse vuelva a su forma original; y lo plástico aquello que después de alcanzar su punto máximo de resistencia no volverá a su forma original y perderá sus propiedades.
Definimos como talud a la inclinación de la ladera en función del suelo.
Marco contextual
¿El único problema es el clima? No, en realidad estos problemas son derivados de una suma de factores, entre ellos la falta de planeación y normatividad en cuanto a áreas permitidas de construcción. La mayoría de desastres de esta índole suceden en zonas económicamente marginadas y casi completamente aisladas.
El mensaje es claro; entre menos población, menos presupuesto se le puede dedicar a ciertas localidades, las cuales resultan ser las más afectadas en cuanto a falta de infraestructura.
Los desastres ocasionados por inestabilidad en laderas corresponden un gran peligro a la vida según una publicación del CENAPRED, que menciona lo siguiente:
Los problemas de inestabilidad de laderas se cuentan entre los peligros naturales más destructivos de nuestro planeta, lo cual representa una de las mayores amenazas para la vida y bienes materiales de la población. Derrumbes, deslizamientos, flujos y movimientos complejos ocurren día con día alrededor del mundo. Cada año estos desastres ocasionan numerosas víctimas, heridos y damnificados, así como cuantiosas pérdidas económicas. El impacto que este tipo de peligros provoca es de mayor magnitud en países de escasos recursos debido a su alto grado de vulnerabilidad (Alcántara Ayala, Echavarría Luna, Gutiérrez Martínez, Domínguez Morales, & Noriega Rioja, 2008, pág. 3).
Por parte de la población podemos encontrar que la percepción de riesgo, la cual se refiere principalmente, tal como describe Alcántara (2017), “a la manera en que las personas visualizan un riesgo potencial o tangible en términos de su probable ocurrencia” (pág. 114). Esta percepción de riesgo aumenta al experimentar de propia mano u obtener información relacionada a los hechos a través de los afectados o los medios de comunicación. Dado que este es un gran problema local, las personas frecuentemente se ven afectadas colateralmente por esta clase de deslizamientos en las laderas. Los investigadores de la UNAM hallaron lo siguiente:
Se realizó una encuesta para determinar la percepción del riesgo en la zona y se encontró que el 22% de la población encuestada experimentó deslizamientos de tierra en su vecindario; el 22% en otra colonia o barrio; 12% no había experimentado un deslizamiento de tierra, pero un pariente o amigo cercano sí. El 12% nunca había sufrido los efectos de un deslizamiento de tierra, así como tampoco un pariente o amigo cercano, mientras que el 32% sólo había oído o visto información relacionada con deslizamientos de tierra (Ayala et al., 2017, pág. 114).
La sensación de vulnerabilidad general de la población muestra la gran falta de soluciones factibles en zonas de alta incidencia de deslaves. Lamentablemente la población se encuentra escasamente preparada para esta clase de sucesos y, puesto que que un desprendimiento de tierra puedeacabar con vidas y dejar completamente incomunicado a una población completa, es muy importante hallar una solución viable a este problema.
El factor de riesgo aumenta mucho al aumentar la población de las comunidades. Si existe un crecimiento hacia las zonas de alto riesgo entonces es inevitable que existan daños más graves. Por ello, proteger estas laderas es la prioridad.
Ámbito tecnológico
Una solución bastante factible es el uso de pantallas dinámicas, cuyo uso ha sido desarrollado y probado desde hace varios años en España.
La solución planteada es económica, eficiente, de fácil fabricación y mantenimiento. Este sistema está formado fundamentalmente por un poste de apoyos elásticos que sostiene una infraestructura de cables de acero, cerrada con malla de alambre de simple torsión. Estos han sido probados con ensayos estáticos y dinámicos, demostrando una gran eficiencia. Encontrando lo siguiente:
Las pantallas dinámicas para la detención de caída de rocas son sistemas formados por varias piezas. Por esta razón, su comportamiento es definido por el funcionamiento conjunto de todas las piezas y no por la suma de los comportamientos de cada una de ellas. Esto se debe a la superposición de deformaciones y tensiones entre las piezas de la pantalla (D, López Quijada, Sañudo Fontaneda, & Mery-García, 2009).
Una gran parte de esta absorción de energía se consigue mediante unos elementos llamados disipadores, que se sitúan en los cables de la ladera del lado del muro a estabilizar por medio de la pantalla dinámica.
Estas pantallas dinámicas son más resistentes que una red simple de cables o alambre, las cuales funcionan bien en condiciones de baja exigencia. Sin embargo, ante los grandes revenimientos suelen ser ineficaces.
Para poder colocar correctamente nuestra pantalla tendremos que considerar lo siguiente:
Para el diseño de las pantallas habrá que tener en cuenta múltiples factores que dependerán principalmente de la geometría del talud y de la roca, así como del material del que estén constituidos. En función de una posible caída de roca desde el punto más alto del talud con su inclinación máxima y teniendo en cuenta los rebotes que esta tendrá podemos calcular a partir de ciertos programas informáticos (Stone es el programa principal) cual será la altura máxima de pantalla que necesitaremos, así como la energía en KJ que tendrá que absorber la pantalla (Gutiérrez, 2017, pág. 12).
Lo más interesante de todo esto es la capacidad de resistencia que estas pueden tener, y es que según Gutiérrez (2017), “las pantallas se diseñan para resistir impactos de 100 a 5000 kJ” (p.53). Y es que, lo que principalmente resulta peligroso en un desprendimiento de masas en laderas es precisamente la energía que esta puede acumular gracias a la fuerza de gravedad. Entre mayor sea el desprendimiento, más peligroso resultará.
Ámbito metodológico
Para poder probar la capacidad de resistencia de la pantalla dinámica a los impactos se realizan diferentes ensayos.
Los cables son los elementos más simples del sistema de pantallas dinámicas. El ensayo de los cables consiste básicamente en tensar los mismos hasta alcanzar el punto máximo de resistencia sin llegar al comportamiento plástico del mismo.
Una unión será la pieza que unirá los cables entre sí para formar una red. Para estas se requiere realizar dos tipos de ensayo. Uno de corte y otro de deslizamiento:
El ensayo de deslizamiento informa sobre la fuerza necesaria para producir el desplazamiento relativo de dos cables unidos mediante una grapa metálica. Para su realización, un trozo de cable se fija por ambos extremos horizontalmente por medio de dos mordazas. Se aplica una fuerza al cable que lo cruza y que está unido a este en uno de sus extremos hasta que se produzca el deslizamiento. Por otro lado, en el ensayo de corte se obtiene el valor de la fuerza mínima que produce el deslizamiento de dos cables que se cruzan unidos por una grapa. Este desplazamiento viene inducido por la aplicación de una fuerza en un extremo de un cable, cuando se fija un extremo del otro trozo. .
Una pieza de vital importancia sin la que nada de lo antes mencionado podría funcionar son los disipadores, los cuales deben ser de calidad probada.
Los ensayos de los disipadores son importantes por tres razones. La primera de ellas está relacionada con el comportamiento del disipador al ser sometido a una carga. Es decir, verificar que el disipador funcione. La segunda tiene que ver con la necesidad de conocer el rango de carga en el que el funciona. Esto se debe a que en ocasiones el disipador no se activa en un impacto. Esto ocurre porque las tensiones del impacto que llegan al punto donde está instalado son menores que el nivel de caga necesario para que comience a trabajar. La tercera razón obedece a la necesidad de conocer la energía absorbida por el disipador. Esta se obtiene a partir del desplazamiento producido a cada nivel de carga del ensayo, no importando en este caso la velocidad de carga.
Estos ensayos de laboratorio antes mencionados nos ayudan a diseñar correctamente el armado de nuestra estructura. El cálculo del mismo será de vital importancia porque de ello dependen la vida y patrimonio de las personas de la localidad.
Conclusiones
Como conclusión podemos decir que existe una solución en infraestructura para el revenimiento y la prevención de desastres por laderas inestables que es económicamente factible y que, desafortunadamente no es utilizada todavía en México. Sin embargo, con un poco de inversión y algo de impulso, esta tecnología podría salvar vidas, que sin duda son mucho más valiosas que cualquier otro recurso material.
La sencillez y eficacia de este sistema nos muestra que no se necesita hacer mucho para cambiar la calidad de vida de las personas que habitan en estas comunidades. La ciencia cambia vidas.
Bibliografía
Alcántara Ayala, I., Echavarría Luna, A., Gutiérrez Martínez, C., Domínguez Morales, L., & Noriega Rioja, I. (2008). Inestabilidad de Laderas. Ciudad de México: Centro Nacional de Prevención de Desastres CENAPRED.
Ayala, I. A., Izquierdo, J. M., Coll-Hurtado, A., Pérez, I. C., Campos, J. D., Peña, R. J., . . . MacGregor, M. T. (2017). Inestabilidad de Laderas. México: Instituto Geografía UNAM.
Bitrán, D. B. (2001). CARACTERÍSTICAS DEL IMPACTO SOCIOECONÓMICO DE LOS PRINCIPALES DESASTRES. Ciudad de México: Centro Nacional de Prevención de Desastres CENAPRED.
Centro Nacional de Prevención de Desastres. (2003). Diagnóstico de peligros e identificación de riesgos de desastres en México. Ciudad de México: Centro Nacional de Prevención de Desastres CENAPRED.
D, C. F., López Quijada, L., Sañudo Fontaneda, L., & Mery-García, J. (2009). Desarrollo e Investigación de Ensayos para la Certificación de Pantallas Dinámicas para la Contención de Caídas de Rocas. Santiago, Chile: Redalyc.
Gutiérrez, A. G. (2017). Estudio de viabilidad para la aplicación de sistemas flexibles para estabilización de taludes y desprendimientos de rocas. Santander: Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
Orden Jurídico Poblano. (2 de Febrero de 2021). Ley del Sistema Estatal de Protección Civil. Ley del Sistema Estatal de Protección Civil. Puebla, Puebla, México: Secretaría de Gobernación.
Secretaría de Comunicaciónes y Transportes. (2014). Guía de Procedimientos y Lineamientos para la construcción de Muros Mecánicamente Estabilizados. D.F, México: Subsecreatía de Infraestructura.