Modelo para el estudio de la erosión en el K12 005 del Río Chec

Vista previa del material en texto

MODELO PARA EL ESTUDIO DE LA EROSIÓN EN EL K12 + 005 DEL RÍO 
CHECUA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GIOVANNI ALEXANDER MONTOYA FITZGERALD 
JHON FREDY PEDRAZA GARCIA 
JUAN PAULO RUEDA PRADO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2006 
 
 
MODELO PARA EL ESTUDIO DE LA EROSIÓN EN EL K12 + 005 DEL RÍO 
CHECUA 
 
 
 
 
 
 
 
GIOVANNI ALEXANDER MONTOYA FITZGERALD 
JHON FREDY PEDRAZA GARCIA 
JUAN PAULO RUEDA PRADO 
 
 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar el título de 
Ingeniero Civil 
 
 
 
 
 
Director temático 
Ing. Luís Efrén Ayala Rojas 
Asesora metodológica 
Mag. Rosa Amparo Ruiz Saray 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL 
BOGOTÁ D.C. 
2006 
 
 
 
 
Nota de aceptación: 
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
__________________________________ 
 
 
 
 
 
 
________________________________
Firma del presidente de jurado 
 
 
 
________________________________
Firma del jurado 
 
 
 
________________________________
Firma del jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bogotá D.C. 4 de Agosto de 2006 
 
DEDICATORIA 
 
A Dios por brindarme salud, sabiduría y la familia que tanto me apoya, a mis 
padres que con sacrificio y paciencia me lograron traer de su mano hasta este 
punto de mi vida, a mis hermanos que con su apoyo y consejos me han 
acompañado a lo largo de mi formación como ser humano y en general a todos 
las personas que de una u otra forma me han apoyado a lo largo de mi formación 
profesional. 
 
JHON FREDY PEDRAZA GARCIA
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIA 
 
Dedico el esfuerzo y sacrificio, no sólo para este proyecto si no para todo el 
proceso de la carrera a toda mi familia, en especial a mi madre, que gracias al 
apoyo moral de ella e podido seguir adelante en los momentos más difíciles que se 
han presentado en mi vida, a mi padre que desde el cielo sé que siempre ha 
estado fortaleciéndome interiormente, al resto de familia gracias por el apoyo 
constante, ya que lo hicieron creyendo siempre en mí. 
GIOVANNI ALEXANDER MONTOYA FITZGERALD
 
 
 
DEDICATORIA 
 
A mi Padre Humberto Rueda quien en algunos momentos de mi vida estuvo lejos 
pero el siempre me llevó en su corazón como yo a él, a mi Madre Ana Cecilia 
Prado quien fue constantemente incondicional y un apoyo importante en mi 
proceso de formación. A mi hermano Oscar quien me aportó fortaleza, a mi 
hermano Julián por sus consejos y humildad, a mi hermanita Mariana que me 
aportó una sonrisa en los momentos que más lo necesite y a todos mis seres 
queridos que de una u otra forma aportaron a la persona que soy. 
JUAN PAULO RUEDA PRADO
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
Los autores expresan su agradecimiento: 
 
Al ingeniero LUIS EFREN AYALA ROJAS, por el apoyo y la colaboración que 
prestó para el desarrollo de este proyecto, ofreciéndonos amistad y conocimiento. 
 
A ROSA AMPARO RUIZ SARAY, por su ayuda incondicional en todo momento, 
por su gran paciencia y amistad que nos brindo. 
 
Al ingeniero HÉCTOR VEGA GARZÓN, decano de la facultad, por su espíritu 
colaborador durante el desarrollo de nuestros estudios y el aporte que ofrece a 
nuestra facultad. 
 
A la empresa C.I.L LTDA. por la prestación de servicios en la fabricación del 
modelo y transporte del mismo. 
 
A JOSE LUIS ROZO, por su entera colaboración en el laboratorio de materiales y 
por sus opiniones y críticas constructivas en el proceso de elaboración del modelo, 
para el desarrollo del proyecto. 
 
CONTENIDO 
 
 
 
Pág.
 
INTRODUCCIÓN 
 
1. PROBLEMA 18
1.1 LÍNEA 18
1.2 TÍTULO 18
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 18
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 19
1.5 JUSTIFICACIÓN 19
1.6 OBJETIVOS 20
1.6.1 Objetivo general 20
1.6.2 Objetivos específicos 20
 
2. MARCO REFERENCIAL 21
2.1 MARCO TEÒRICO 21
2.2 MARCO CONCEPTUAL 27
2.3 MARCO CONTEXTUAL 48
 
3. DISEÑO METODOLÓGICO PRELIMINAR 51
3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 51
3.1.1 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 51
3.1.2 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO 52
3.1.3 EXPERIMENTACIÓN 52
3.2 OBJETO DE ESTUDIO 52
3.3 INSTRUMENTOS 53
3.4 VARIABLES 53
3.5 HIPÓTESIS 53
 
4. TRABAJO INGENIERIL 55
4.1 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO 55
4.1.1 Salida de campo 55
4.1.2 Segunda salida de campo (levantamiento topográfico) 56
4.1.3 Recopilación de información. 56
4.1.3.1 Descripción del suelo 56
4.1.3.2 Batimetría y aforo 59
4.1.4 Diseño del modelo (Planos y Especificaciones). 61
4.1.5 Selección y compra de Materiales 62
4.1.6 Construcción del Modelo 63
4.1.7 Diseño e instalación de las estructuras (gaviones y 
bolsacretos) 
68
4.1.7.1 Gaviones proceso constructivo 69
4.1.7.2 Bolsacretos proceso constructivo 72
4.2 EXPERIMENTACIÓN 76
4.2.1 Experimentación Sobre el Modelo 76
4.3 ANÁLISIS DINÁMICO DEL RÍO CON LAS ESTRUCTURAS 81
4.4 ANÁLISIS Y RESULTADOS 87
4.4.1 Resultados gaviones sin rejilla y con flotador de icopor 88
4.4.2 Resultados gaviones con rejilla y flotador lastrado 91
4.4.3 Resultados bolsacretos con rejilla y flotador 94
4.4.4 Resultados sin estructura con rejilla y flotador 97
4.4.5 Análisis del cálculo de la velocidad. 100
4.4.6 Tablas para el cálculo de la línea de energía 103
4.4.7 Análisis del cálculo de la línea de energía 112
4.5 EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LA PROPUESTA 114
 
5. PRESUPUESTO 116
5.1 RECURSOS MATERIALES 116
5.2 RECURSOS INSTITUCIONALES 117
5.3 RECURSOS TECNOLÓGICOS 117
5.4 RECURSOS HUMANOS 117
5.5 RECURSOS FINANCIEROS 117
 
6. CONCLUSIONES 118
 
7. RECOMENDACIONES 122
 
BIBLIOGRAFÍA 125
 
ANEXOS 127
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
 Pág.
 
Anexo A. Caudales mensuales Río Checua 127
Anexo B. Cálculo de coordenadas por radiación 128
Anexo C. Certificado calidad de la lámina del modelo 132
Anexo D. Certificado calidad de pintura 134
Anexo E. Cartografía de localización general 
Anexo F. Plano levantamiento topográfico y secciones 
transversales 
Anexo G. Plano secciones con estructuras 
Anexo H. Plano planta gaviones 
 
 
LISTA DE CUADROS 
 
 Pág.
 
Cuadro 1. Análisis de las variables 53
Cuadro 2. Convenciones 87
Cuadro 3. Recursos institucionales 117
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 
 Pág.
 
Figura 1. Tipos principales de cauce 27
Figura 2. Perfil longitudinal de un río 28
Figura 3. Formas típicas de los ríos 33
Figura 4. Dimensiones Bolsacreto 36
Figura 5. Tipos de bloque de concreto 39
Figura 6. Adoquines 40
Figura 7. Corriente secundaria 43
Figura 8. Corriente secundaria en tres dimensiones 43
Figura 9. Ubicación de la cuenca del río Checua 50
 
 
 
LISTA DE FOTOGRAFÍAS 
 
 Pág.
 
Fotografía 1. Curva del Río Checua K 12 + 005 55
Fotografía 2. Muestra de suelo del río 57
Fotografía 3. Lavado de la muestra retiene Tamiz 200 58
Fotografía 4. Flotador para aforo en el río 61
Fotografía 5. Modelo de la curva aligerado 63
Fotografía 6. Fundición de mezcla sobre el modelo aligerado 64
Fotografía 7. Geometría del modelo terminado 65
Fotografía 8. Todas las partes del modelo 67
Fotografía 9. Compuerta para disipación de energía 68
Fotografía 10. Gavión a escala para el modelo 72
Fotografía 11. Bolsacreto a escala para el modelo 75
Fotografía 12. Posición de los gaviones en el modelo 76
Fotografía 13. Rejilla para disminución de velocidad en la entrada 
del flujo 
77
Fotografía 14. Flotador de icopor 78
Fotografía 15. Flotador lastrado 79
Fotografía 16. Gaviones recibiendo el caudal máximo 79
Fotografía 17. Acomodación de bolsacretos sobre el modelo 80
Fotografía 18. Calibración del modelo con la nueva estructura 81
Fotografía 19. Modelo sin estructuras 82
Fotografía 20. Ubicacióndel vórtice 83
Fotografía 21. Cambio de trayectoria del flujo 84
Fotografía 22. Desplazamiento del vórtice hacia la sección C 
bolsacretos 
85
Fotografía 23. Desplazamiento del vórtice hacia la sección C 
gaviones 
86
 
 
LISTA DE GRÁFICAS 
 
 Pág.
 
Gráfica 1. Línea de energía específica Q=0.71m3/seg 107
Gráfica 2. Línea de energía específica Q=0.78m3/seg 108
Gráfica 3. Línea de energía específica Q=1.04m3/seg 109
Gráfica 4. Línea de energía específica Q=1.30m3/seg 110
Gráfica 5. Línea de energía específica Q=1.56m3/seg 111
 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 Pág.
 
 
Tabla 1. Clasificación general de las corrientes de agua (Veri – tech, 
1998) 
30
Tabla 2. Magnitudes derivadas. Dimensiones y escalas. Criterio de 
semejanza de Froude 
48
Tabla 3. Dimensiones de la muestra 57
Tabla 4. Porcentaje de la humedad natural de la muestra 58
Tabla 5. Porcentaje de finos de la muestra 58
Tabla 6. Geometría del río 59
Tabla 7. Cálculo del caudal del río y conversión del caudal al modelo 60
Tabla 8. Costo de estructuras 68
Tabla 9. Cálculo de la velocidad por medición de tiempo en las 
secciones con gaviones, sin rejilla y con flotador de icopor 
88
Tabla 10. Cálculo de la velocidad, Número de Froude y profundidad 
hidráulica con gaviones, sin rejilla y con flotador de icopor 
89
Tabla 11. Diferencia de Velocidades con gaviones, sin rejilla y flotador 
de icopor 
90
Tabla 12. Cálculo de la velocidad por medición de tiempo en las 
secciones, con rejilla y flotador lastrado 
91
Tabla 13. Cálculo de la velocidad, Número de Froude y profundidad 
hidráulica con gaviones, con rejilla y flotador lastrado 
92
Tabla 14. Diferencia de Velocidades con gaviones, rejilla y flotador 
lastrado 
93
Tabla 15. Aforo caudal gaviones con rejilla y flotador lastrado, Q= 13.6 
L/min 
93
Tabla 16. Aforo caudal gaviones con rejilla y flotador lastrado, Q= 30 
L/min 
93
Tabla 17. Cálculo de la velocidad por medición de tiempo en las 
secciones, con rejilla y flotador lastrado 
94
Tabla 18. Cálculo de la velocidad, Número de Froude y profundidad 
hidráulica con bolsacretos, con rejilla y flotador 
95
Tabla 19. Diferencia de Velocidades con bolsacretos, rejilla y flotador 96
Tabla 20. Aforo caudal bolsacretos con rejilla y flotador lastrado, 
Q= 15 L/min 
96
Tabla 21. Aforo caudal bolsacretos con rejilla y flotador lastrado, 
Q= 30 L/min 
96
Tabla 22. Cálculo de la velocidad por medición de tiempo en las 
secciones, con rejilla y flotador lastrado 
97
Tabla 23. Cálculo de la velocidad, Número de Froude y profundidad 98
hidráulica sin estructura, con rejilla y flotador 
Tabla 24. Diferencia de Velocidades sin estructura, con rejilla y flotador 99
Tabla 25. Aforo caudal sin estructura, con rejilla y flotador lastrado, 
Q= 13.6 L/min 
99
Tabla 26. Aforo caudal sin estructura, con rejilla y flotador lastrado, 
Q= 15 L/min 
99
Tabla 27. Convenciones por caudales para las gráficas 103
Tabla 28. Cálculo de la línea de energía para gaviones con rejilla y 
flotador lastrado 
104
Tabla 29. Cálculo de la línea de energía para bolsacretos con rejilla y 
flotador lastrado 
105
Tabla 30. Cálculo de la línea de energía sin estructura con rejilla y 
flotador lastrado 
106
Tabla 31. Precios unitarios Bolsacreto m3 114
Tabla 32. Precios unitarios Gaviones m3 114
Tabla 33. Comparativo Gaviones vs. Bolsacretos 115
Tabla 34. Recursos materiales 116
Tabla 35. Recursos tecnológicos 117
Tabla 36. Recursos humanos 117
Tabla 37. Recursos financieros 117
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
La erosión en ríos por acción de la fuerza de un fluido en movimiento puede 
ocasionar la pérdida de suelos en zonas donde es muy importante que los ríos 
conserven su curso, ya sea en las orillas de carreteras, en sitios donde se 
pretendan construir obras hidráulicas o de otro tipo. El ingeniero no puede permitir 
que se haga una inversión económica en una obra que no servirá o será destruida 
por el cauce de la corriente. 
 
En la presente investigación se dieron ciertos conceptos de la erosión y algunas 
estructuras que sirven para controlar este fenómeno; se analizaron y se estudiaron 
las estructuras mencionadas con un modelo a escala que simuló las condiciones 
del río en uno de sus radios de curvatura para poder apreciar su comportamiento 
con las diferentes estructuras que se trabajaron. 
 
Esta investigación se concentró en hallar la forma de reducir el proceso erosivo del 
río Checua, el cual trae como consecuencia pérdidas para la economía de la zona 
y la disminución de la producción agrícola que abastece a una parte de la ciudad 
de Bogotá. También fue un esfuerzo para mejorar los conocimientos que se tenían 
acerca del comportamiento que presentó este río frente a una estructura antrópica, 
que generó cambios en su evolución natural. 
 
1. PROBLEMA 
 
 
1.1 LÍNEA 
El proyecto de investigación que se desarrolló corresponde a la línea de ANÁLISIS 
DE RIESGOS según la línea de investigación establecida por la facultad de 
Ingeniería Civil. 
 
1.2 TÍTULO 
MODELO PARA EL ESTUDIO DE LA EROSIÓN EN EL K12 + 005 DEL RÍO 
CHECUA. 
 
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
En la rivera del río Checua se está presentando erosión lateral en la margen 
externa de la curva del K12 + 005, debido a que en este sector se presenta una 
mayor velocidad en el cauce de la corriente que genera transporte de material 
aumentado la margen del río, lo cual ocasiona deslizamientos y pérdida de suelos 
importantes para la agricultura de este sector. 
 
 18
Sobre el río Checua la CAR (Corporación Autónoma Regional), en el año1984 
junto con la corporación financiera oficial de la República Federal Alemana, 
desarrollaron un programa piloto para comenzar la recuperación del río por causa 
del fenómeno erosivo; hasta la fecha aún se realizan informes y ya se han 
construido algunas estructuras para mitigar éste fenómeno aunque no se ha 
trabajado la totalidad de las zonas afectadas por la erosión. 
 
1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 
¿Cuál estructura (gaviones ó bolsacretos), es más apropiada para proteger la 
margen del río Checua contra la erosión en el K12 + 005? 
 
1.5 JUSTIFICACIÓN 
Debido a que en la actualidad continúa el proceso erosivo en el río Checua en la 
curva K12 + 005 es necesario modelar éste tramo, analizando dos estructuras que 
se quieren adoptar, eligiendo la más apropiada para reducir el fenómeno 
mencionado y con esto evitar lo que ocurre a menudo: estructuras 
sobredimensionadas y poco funcionales. 
 
En Colombia al igual que en otros países latinoamericanos se han desarrollado 
algunas tecnologías propias, las cuales se han caracterizado por desarrollar una 
gran cantidad de ensayos en campo pero con carencia de análisis de laboratorio, 
 19
esto se manifiesta en que se encuentran muy pocas guías publicadas que 
muestran efectividad y limitaciones para éste tipo de obras. Es aquí donde prima 
la importancia de la experimentación en el laboratorio, para entender como se 
comportarán las diferentes variables que afectan el diseño y podrían ocasionar 
pérdidas de dinero y tiempo innecesarios antes de la construcción en campo. 
 
1.6 OBJETIVOS 
1.6.1 Objetivo general 
Determinar la estructura más adecuada (gaviones, bolsacretos), para mitigar la 
erosión en la parte externa de la curva del K12 + 005 del río Checua. 
 
1.6.2 Objetivos específicos 
• Diseñar y construir el modelo de la curva de río Checua en el K12 + 005. 
• Diseñar y construir las estructuras (gaviones, bolsacretos) con la misma 
escala del modelo. 
• Establecer con base al modelo cual estructura es más apropiada para 
reducir los efectos de erosión sobre la margen exterior de la curva del río, 
evaluando economía y funcionalidad. 
 
 20
 
2. MARCO REFERENCIAL 
 
 
2.1 MARCO TEÓRICO 
Tipos de erosión, Según Suárez (2001: 94) el movimiento del agua que circula por 
el cauce de una corriente de aguaproduce el desprendimiento y transporte de los 
materiales que conforman su perímetro mojado. En una cañada o río pueden 
ocurrir dos tipos de erosión general que afectan el cauce: Erosión lateral y 
profundización del cauce. 
 
La erosión en ambos casos depende de las características geotécnicas de 
materiales de fondo y los taludes, su geometría, pendiente y las características del 
flujo de agua. La estabilidad del talud en si depende de los parámetros de 
resistencia, el peso unitario, la altura, pendiente y la presencia y características de 
discontinuidades geológicas. 
 
Para cada tipo de suelo hay una velocidad a la cual se produce arrastre. En un 
ensayo sencillo de laboratorio en el cual se simula un canal revestido de suelo, se 
encuentra la velocidad a la cual se produce el arrastre de partículas en el 
perímetro del cauce por acción de la fuerza tractiva. 
 
El proceso de erosión es complejo y se pueden desarrollar modelos que permiten 
predecir las cantidades de erosión, incorporando factores geotécnicos e 
hidráulicos. Estos modelos son generalmente válidos para ríos de pendientes 
bajas, pero no son aplicables a los torrentes y ríos en áreas montañosas. Existen 
sin embargo, algunos criterios de orden general que pueden emplearse para poder 
predecir los fenómenos en forma cualitativa. 
 
El modelo de degradación de un canal desarrollado muestra cómo al colocar una 
limitante lateral (muro de ribera), se produce un aumento de la profundización del 
cauce, igual situación ocurre si se controla el fondo del cauce, lo cual trae como 
consecuencia el intento del río a ampliarse lateralmente. 
 
Erosión lateral, el autor anterior (p. 114) afirma que la erosión debida a las aguas 
corrientes sigue las mismas etapas en que se divide de forma natural el curso de 
río. Hay una primera etapa en que la erosión mecánica provocada por el agua y 
los materiales que arrastra es muy intensa en el curso alto del río. En la segunda 
etapa, de transporte, la erosión mecánica sigue activa pero empieza a actuar la 
erosión química que tiene lugar en el curso medio. Finalmente, en el curso bajo 
predomina la sedimentación de los materiales transportados, la acción mecánica 
se reduce muchísimo y prácticamente sólo actúa la erosión química. 
 
La acción erosiva de un río se debe a la energía del agua. Es capaz de arrancar 
trozos de roca que, al ser arrastrados por la corriente, actúan como un martillo 
 22
sobre el cauce del río, desprendiendo nuevos fragmentos. Como el cauce no es 
regular, se suelen producir remolinos que arrastran arenas y gravas. Otras veces, 
la pendiente elevada hace que el agua forme saltos, cascadas o cataratas, 
algunas de las cuales llegan hasta los 1000m de altura. La zona de salto retrocede 
gradualmente aguas arriba a medida que se desgasta. En otros casos, cuando el 
curso se encuentra con grandes obstáculos, el agua “busca” las zonas más 
frágiles, las desgasta y forma desfiladeros o cañones. 
 
Tipos de socavación, el mismo autor (p.138) argumenta que al evaluar la 
socavación en el sitio, se deben tener en cuenta las características hidráulicas del 
cauce, las propiedades de los sedimentos del fondo, la forma y localización de los 
elementos que la inducen. En los países latinoamericanos aún no se ha asimilado 
totalmente las amargas experiencias de socavación de los cauces por efecto de 
los puentes. En muchos casos nuestros diseños son insuficientes para poder 
garantizar la estabilidad de estructuras a fin de evitar socavación. 
 
Socavación en curvas, el autor en mención (p. 144) considera que la socavación 
en las curvas es un fenómeno muy difícil de analizar, en razón de los flujos 
secundarios y la gradación de los sedimentos. Ni el nivel de agua ni la profundidad 
del cauce son constantes a lo largo de la curva y ambos son difíciles de predecir. 
La superficie del agua aumenta hacia los extradós de la curva y el cauce tiende a 
profundizarse por acción de los flujos secundarios. No existe una teoría para 
 23
analizar con precisión el fenómeno de socavación en una curva. La socavación en 
el extradós de una curva puede ser hasta tres veces mayor que en un tramo recto. 
 
Socavación por aumento del caudal, el mismo autor (p. 138) dice que al aumentar 
el caudal la velocidad aumenta y se produce erosión en el fondo de la corriente, 
comúnmente ésta socavación se recupera nuevamente por sedimentación. La 
socavación ocurre en periodos de horas o días, afectando prácticamente todo el 
cauce. Al pasar la avenida nuevamente se produce sedimentación y generalmente 
el cauce recupera, al menos parcialmente el material socavado durante el paso de 
la creciente. 
 
Socavación por contracción del cauce, la construcción de estructuras en 
ocasiones puede disminuir el ancho del cauce para el paso de la corriente de 
grandes flujos y al presentarse estos caudales, se produce un aumento muy 
relevante de las velocidades en la contracción, produciéndose socavación del 
fondo del cauce en el sector contraído. 
 
Estructuras de contención, se encuentran diversos diseños de estructuras para la 
contención y disipación de la energía. En algunas circunstancias unas mejores 
que otras, de acuerdo al lugar establecido, es aquí donde se debe determinar cual 
es la mas adecuada para el problema que se presenta en el punto, estructuras 
como: bolsacretos, hexápodos, gaviones, tetrápodos, dolos, adoquines, bloques 
 24
de concreto unidos por cables, bloques individuales, muros de elementos 
prefabricados, entre otros. 
 
Erosionabilidad en suelos no cohesivos, el mismo autor (p. 49) desde el punto de 
vista de erosión los suelos cohesivos son aquellos que poseen menos del 10% de 
partículas de arcilla. Los suelos no cohesivos tienen una estructura granular y no 
forman una masa coherente. En los suelos no cohesivos el comportamiento a la 
erosión depende principalmente, del tamaño y forma de las partículas. 
 
La mayoría de los suelos no cohesivos con excepción de las arenas y limos finos 
tienen generalmente una distribución grande de tamaño de partículas. La 
desviación estándar geométrica de las gravas en los ríos normalmente es del 
orden de 4. La erosión de esos lechos en ciertas condiciones de flujo puede 
conducir a la formación de una coraza protectora de partículas gruesas. Las 
partículas finas son erosionadas por el flujo y las gruesas permanecen 
dependiendo de la fuerza tractiva de la corriente. Al aumentar la fuerza tractiva, las 
partículas de menor tamaño van siendo erosionadas y puede llegar un momento 
en que va desapareciendo la coraza protectora o pavimento de partículas. 
 
Perfil longitudinal del río, el autor en mención (p. 100) afirma que el perfil 
longitudinal de río muestra como este pierde cota a lo largo de su recorrido. 
Generalmente, la pendiente es muy alta en su nacimiento y va disminuyendo río 
abajo. El cambio en la pendiente del río equivale a una modificación en los 
 25
procesos de erosión y sedimentación. Generalmente, los perfiles longitudinales de 
los ríos presentan una forma cóncava, disminuyendo desde las zonas de máxima 
erosión en la parte alta del río a las de depositación en la parte baja. 
 
Sección transversal de río, el anterior autor (p. 100) argumenta que la forma de la 
sección transversal de una corriente depende del sitio del canal, de su geometría 
en planta, del tipo del canal y de las características de los sedimentos. La sección 
transversal en una curva es más profunda en el lado exterior o cóncavo del canal 
con un talud lateral prácticamente vertical y es poco profundo en la barra del punto 
que se forma en el lado convexo o interior de la curva. En los sectores rectos el 
canal tiende a ser un poco más trapezoidal o rectangular aunque generalmente 
siempre existe un sitio de mayor profundidad correspondiente a la localización del 
thalweg. 
 
Tahlweg, el autor en mención(p. 104) define que thalweg es la línea central de la 
corriente en la cual el cauce es más profundo y el flujo posee una mayor 
velocidad. Todas las corrientes naturales poseen un thalweg. El thalweg 
generalmente tiene una tendencia a divagar de un lado al otro del cauce en las 
curvas. 
 
Sinuosidad, el mismo autor (p. 100) considera que la sinuosidad es la relación 
entre la longitud total del thalweg en el tramo de corriente y la longitud en línea 
recta. Un cauce se considera semirrecto cuando la sinuosidad es menos de 1.1 y 
 26
se considera meándrico cuando la sinuosidad es mayor a 1.5. Cuando la 
sinuosidad se encuentra entre 1.1 y 1.5 se dice que el río es sinuoso. 
 
2.2 MARCO CONCEPTUAL 
Morfología Fluvial, Según Suárez (2001: 94) es el estudio científico de la forma y 
estructura de la geometría física de los ríos. La morfología de los ríos es un 
resultado de la erosión, transporte y sedimentación de partículas de suelo de la 
cuenca de los valles que transita. La forma de los canales depende de las 
características hidrológicas y geológicas de la cuenca y de las propiedades de los 
sedimentos. Existen tres formas fundamentales de un canal o cauce (Figura 1), 
las cuales pueden explicarse como un equilibrio instantáneo entre fuerzas que 
producen erosión y las que la resisten. 
Figura 1. Tipos principales de cauce 
 
 27
Perfil Longitudinal del río, el autor en mención (p. 135) nos muestra como éste 
pierde cota a lo largo de su recorrido. Generalmente, la pendiente es muy alta en 
su nacimiento y va disminuyendo río abajo (Figura 2). El cambio en la pendiente 
del río equivale a una modificación en los procesos de erosión y sedimentación. 
En muchos casos los perfiles longitudinales de los ríos presentan una forma 
cóncava, disminuyendo desde las zonas de máxima erosión en la parte alta del río 
a las de depositación en la parte baja (Gonzáles y García 1995). 
 
Figura 2. Perfil longitudinal de un río 
 
 
Sección Transversal del río, el autor anterior (p. 138) argumenta que la forma de la 
sección transversal de una corriente depende del sitio del canal, de su geometría 
en planta, del tipo del canal y de las características de los sedimentos. La sección 
transversal de una curva es más profunda en el lado exterior o cóncavo del canal 
con un talud lateral prácticamente vertical y es poco profundo en la barra de punto 
 28
que se forma en el lado convexo e interior de la curva. En los sectores rectos el 
canal tiende a ser un poco más trapezoidal o rectangular, aunque generalmente 
siempre existe un sitio de mayor profundidad correspondiente a la localización del 
thalweg. La forma de la sección transversal puede describirse con los valores del 
ancho, área de la sección y máxima profundidad. Sin embargo, es importante 
conocer los parámetros siguientes: 
• Área (A) 
• Ancho (W) 
• Relación ancho – profundidad (w/d) 
• Profundidad promedio (d) 
• Perímetro mojado (longitud total del perímetro por debajo del nivel de agua) 
• Radio hidráulico (R). (Área sobre perímetro mojado) 
• Capacidad del canal (AR2/3) 
 
Propiedades morfológicas de los ríos, los cauces pueden clasificarse en forma 
semirrecta, trensada o meándrica. Una misma corriente presenta cambios de 
patrón a lo largo de su longitud y de acuerdo al caudal de la corriente en cada 
época del año. Adicionalmente, los cauces se clasifican de lecho simple o múltiple 
y de acuerdo al material del fondo del cauce, rocoso o aluvial; cohesivo o granular; 
homogéneo o hetereogénio. 
 
 29
Clasificación de los canales, se han desarrollado diversos sistemas de 
clasificación de los canales. En la tabla 1, se presenta la clasificación general de 
los canales. Según Rosgen (1994), desarrolló una clasificación de los canales de 
las corrientes, teniendo en cuenta la pendiente y la sinuosidad, relación de 
estrechamiento, ancho de la zona de divagación y material dominante en los 
sedimentos. 
 
Tabla 1. Clasificación general de las corrientes de agua (Veri – tech, 1998) 
 
 
Canales semirrectos, según Suárez (p. 125) argumenta que los cauces 
completamente rectos son raros en la naturaleza, aún cuando las orillas son 
paralelas la una o la otra, el thalweg oscila de uno a otro lado del canal. Un cauce 
semirrecto presenta movimientos laterales por acreción. El fondo es sinuoso con 
unos sectores de pozos o de presiones y otros rápidos con cambios relativamente 
duros de pendiente. En los cauces semirrectos existe una tendencia a la 
profundización del cauce. La corriente en la realidad trata de divagar, pero las 
pendiente altas y los controles topográficos y geológicos obligan a mantener un 
 30
cauce relativamente recto con algunas curvas, producto muchas veces de 
accidentes de la topografía mas que por efectos hidráulicos de la corriente. 
 
Canales sinuosos, el mismo autor (p. 125) considera que estos se clasifican en 
tres categorías: Sinuosos en forma de canal, estos ríos tienden a ser angostos y 
con espesor importante de corriente. Su sinuosidad es alta y las ratas de erosión 
laterales son bajas. Generalmente estos ríos son controlados en su totalidad por 
aforamientos de material muy resistente a la erosión y no poseen valles de 
divagación. En los ríos sinuosos aparecen barras laterales pero estas son 
alargadas y de ancho mas o menos uniforme. 
 
Ríos sinuosos con barras laterales, el autor en mención (p. 126) considera que el 
ancho de las barras aumenta con el incremento de la erosión en la orilla opuesta y 
tienen salientes prominentes que son visibles en canales normales. Las barras 
son generalmente espirales, aunque la prominencia de estas espirales varía 
mucho de un río a otro, comúnmente en los ríos sinuosos con barras laterales, la 
resistencia de erosión es menor que en los ríos sinuosos en forma de canal, el 
material de sedimentos de estos ríos es comúnmente arena o grava siendo mas 
irregulares al aumentarla por la proporción de grava, especialmente en los ríos 
pequeños. Al disminuir la resistencia a la erosión de la orilla puede aumentar la 
carga de sedimentos, el río se convierte a sinuoso trenzado. 
 
 31
Ríos sinuosos trenzados, el anterior autor (p. 126) dice que el aumento de la 
erosión lateral con exceso de sedimentación genera fenómenos de trenzado o 
formación de islas en el río sinuoso. En estos ríos permanecen las barras 
laterales, pero al mismo tiempo se forman depósitos dentro del cauce a medida 
que aumenta la cantidad de carga de sedimentos el río se hace cada vez menos 
sinuoso y mas trenzado, desapareciendo las barras laterales en la orillas. 
 
Canales trenzados, consiste en una serie de canales múltiples interconectados, el 
trenzado se forma por la sedimentación de una gran cantidad de carga que la 
corriente no es capaz de transportar. Esa porción de carga que excede la 
capacidad de transporte del río se deposita en el canal, aumentándose por tanto la 
pendiente hacia aguas abajo. El incremento de velocidad permite el desarrollo de 
canales múltiples, cuando el agua trata de abrirse paso por las barras de 
sedimentos. Esto a su vez hace que el río se amplíe lateralmente generando 
erosión. En zonas de cambio de pendiente de fuerte a moderada con grandes 
caudales, en lechos de suelos granulares gruesos (arenas y gravas) se pueden 
formar trenzas, debidas a la sedimentación de materiales gruesos por disminución 
de la velocidad de la corriente después de las avenidas o por el mismo cambio de 
pendiente. Para que se genere un cauce trenzado se requiere una gran carga 
sólida, caudal alto como una pendiente importante y una orilla en general 
erosionable y semiplano (Figura 3). 
 
 
 
 32
Hexápodos, el autor en mención (p. 364) argumenta que poseen seis salientes o 
brazos formando 90º entre sí. Los hexápodos son de fácil fabricación ya que son 
hechos de concreto y no requieren formaletas especiales, parasu elaboración se 
utilizan formaletas sencillas de secciones rectangulares. 
 
Figura 3. Formas típicas de los ríos 
 
 
Bolsacretos, el autor en mención (p. 366) los define como bolsas de geotextil que 
contienen mortero o concreto, al colocar las bolsas unas sobre otras se acomodan 
a la superficie formando un conjunto muy resistente, las bolsas para bolsacreto se 
confeccionan según dimensiones establecidas en el diseño (comúnmente 1m3 ó 
2m3). Las hay de diversos pesos hasta 27 toneladas. 
 33
Bolsacreto1, según la necesidad de proteger algunas estructuras hidráulicas, 
márgenes de ríos y playas, y los estribos y pilas de puentes, de la erosión causada 
por la velocidad de las aguas, hace que se deban ejecutar obras complementarias 
para desarrollar dicha protección. 
 
La utilización de bloques de concreto prefabricado (p. Ej. hexápodos), para 
desarrollar estas protecciones, además de los sistemas tradicionales que 
involucran el uso de formaletas rígidas metálicas o de madera, han venido siendo 
normalmente utilizados. Con el uso de Bolsacretos, no es necesario incurrir en los 
costos relacionados con prefabricación, transporte y colocación especializada por 
medio de grúas de gran capacidad de los sistemas anteriormente mencionados. El 
procedimiento de colocación permite los trabajos en condiciones secas o bajo el 
agua según los requerimientos del proyecto. 
 
Es importante recordar que los grandes bloques fundidos en In-situ, usando los 
Bolsacretos, son enrocados de gran tamaño. Bajo estos, en el contacto con el 
suelo se tiene que proveer una protección contra la socavación, por medio de una 
transición adecuada de granulometrías que prevengan el lavado de las partículas, 
ofreciendo a su vez una permeabilidad suficiente. Para desarrollar esto, se puede 
utilizar Geotextiles que cumplan con los requerimientos mecánicos, así como con 
el balance óptimo entre la retención de los suelos y la permeabilidad requerida, y 
 
1 Tomado de la página web: <http://www.pavco.com> 
 34
así prevenir la erosión. Todos los valores anteriores, dependerán del diseño que 
los determine y así poder seleccionar los geotextiles correspondientes. 
 
Los Bolsacretos son formaletas flexibles y permeables elaboradas a partir de 
cintas planas de polipropileno, que forma un textil tejido de excelentes 
características ingenieriles. Estos Bolsacretos se confeccionan según dimensiones 
establecidas (1 m3 ó 2 m3) para optimizar su manejo, utilización y colocación en el 
lugar de trabajo. Los Bolsacretos contienen la masa de mortero o de concreto 
conformando un enrocado de gran tamaño, adecuado para obras de protección de 
riberas y estabilización de taludes. 
 
El tipo de tejido permite la salida del agua amasado con facilidad, favoreciendo así 
el fraguado inicial de la mezcla, sin que se presenten pérdidas de cemento cuando 
el agua de amasado sale a través del Bolsacreto. Las cintas que configuran el 
textil se degradan mucho tiempo después de haber fraguado el concreto, que 
constituirá este tipo de enrocado artificial. 
 
Algunas Ventajas de los Bolsacretos son: 
• Facilidad en el transporte y el almacenamiento, ya que los Bolsacretos son 
llevados vacíos hasta el sitio de la obra, donde posteriormente son llenados 
y colocados, lo cual permite el manejo de grandes volúmenes a bajos 
costos. 
 35
• Se puede lograr la protección de grandes áreas en un corto periodo de 
tiempo, debido a la velocidad de construcción que permite esta tecnología. 
• Fácil adaptación a superficies irregulares, puesto que durante el proceso de 
llenado el Bolsacreto adquiere la forma del medio circundante. 
• Reducen significativamente los costos de la construcción, ya que esta 
tecnología no requiere de equipos pesados de construcción, se obtienen 
grandes rendimientos y no se necesita una mano de obra especializada. 
• Son resistentes al choque con el agua en estructuras hidráulicas. 
• Pueden instalarse por debajo del agua, no siendo necesario construir obras 
temporales de desvío que incrementan el costo de la obra. 
 
 Figura 4. Dimensiones bolsacreto 
 
 
Erosión, según Suárez (p. 236) la define como un conjunto de procesos 
geomorfológicos que modelan la superficie terrestre, causados por agentes tales 
como la corriente fluvial y la corriente marina. 
 36
Socavación2, el autor en mención (p. 238) la define como la profundización del 
nivel del fondo del cauce de una corriente causada por el aumento del nivel de 
agua en las avenidas, modificaciones en la morfología del cauce o pro la 
construcción de estructuras en el cauce. La socavación comprende el 
levantamiento y transporte de los materiales del lecho del río en el momento de 
una avenida o creciente. 
 
Debe diferenciarse la socavación de la erosión no recuperable, en el sentido de 
que después de que pase la avenida o se elimine la causa de la socavación en 
procesos posteriores, comúnmente se vuelven a depositar sedimentos en un 
proceso cíclico, y se pueden recuperar el nivel del fondo del cauce. 
 
Gaviones, el mismo autor (p. 358) dice que consiste en un recipiente, por lo 
general paralepípedo, de malla de alambre galvanizado relleno de cantos de roca. 
En varios países de América se producen alambres dulces, galvanizados y se 
fabrican gaviones de excelente calidad; sin embargo existen en el mercado mallas 
utilizadas para gaviones de fabricación deficiente o con alambres de mala calidad. 
Los gaviones cubiertos de PVC y los gaviones manufacturados con fibras plásticas 
se utilizan cuando los gaviones metálicos no son eficientes, por su susceptibilidad 
a la corrosión. En ríos de caudal y pendiente estables se depositan sedimentos del 
río dentro de los poros del gavión y en algunos casos se forman plantas de 
crecimiento espontáneo que originan la formación de un bloque sólido que 
 
2 Tomado de la página web: <http://www.pavco.com> 
 37
aumenta en forma importante la vida útil de los gaviones. El gavión está 
compuesto por mallas de alambre galvanizado llenas de cantos, formando cajones 
unidos por alambres de amarre y se rellenan con piedras o cantos de tamaño 
mínimo de diez centímetros; cada unidad de gavión puede estar dividida por una 
serie de diafragmas que ayudan a la rigidez y permite conservar su forma durante 
el llenado, de esta forma el gavión se convierte en un bloque grande, flexible y 
permeable; en donde se requiera mayor flexibilidad de recomienda usar cantos de 
menor tamaño, para esto puede ser necesario emplear malla de menores 
dimensiones de escudaría. Se emplean tres tipos de mallas: Malla hexagonal o de 
torsión: Las dimensiones de esta malla se indican por su escudaría; los gruesos 
del alambre varían según las dimensiones de las mallas aumentando 
proporcionalmente con estas. 
 
Para éste tipo de gaviones se emplean generalmente calibres del 12 al 15 y 
dimensiones de 12x14x8x10 centímetros. Esta malla permite tolerar esfuerzos en 
varias direcciones, sin que se produzca la rotura, conservando una flexibilidad 
para movimientos en cualquier dirección, en caso que la malla se rompa en un 
punto determinado ésta no se deshilachará. B) Malla de eslabonado simple: En 
éste tipo de malla, no existe unión rígida entre los alambres, obteniéndose una 
mayor flexibilidad ya que permite el desplazamiento relativo de los alambres; a 
diferencia de la malla hexagonal con cualquier rotura se abrirá toda la malla; los 
espaciamientos entre alambres varían por lo general de cinco a doce centímetros, 
empleándose mayor diámetro del alambre a mayor separación. C) Malla electro 
 38
soldada: De las tres es la más rígida y su conformación se hace en cuadrículas de 
igual espaciamiento en las dos direcciones; sus cualidades dependen del proceso 
de soldadura y en especial del control de temperatura en éste proceso.Tetrápodos, el anterior autor (p.370) considera que están conformados por 
elementos de concreto reforzado con cuatro salientes, las cuales al colocarse 
unas encima de las otras se entrelazan formando un conjunto flexible pero al 
mismo tiempo integrado en una sola estructura difícil de remover. 
 
Dolos, el mismo autor (p. 370) los define como elementos relativamente delgados 
de concreto armado con una viga central que une dos puntas alargadas rotadas 
entre sí 90º. Al colocar se las puntas en forma de T se entrelazan entre sí. 
 
Figura 5. Tipos de bloque de concreto 
 
 
 39
Toskanos, el autor en mención (p. 371) los considera como elementos de concreto 
armado con una viga central con dos puntas de forma de martillo, rotadas entre sí 
90º.Son más resistentes a la rotura que los dolos. 
 
Adoquines, el mismo autor (p.373) los define como bloques de concreto o mortero, 
los cuales se entrelazan entre sí, formando un especie de rompecabezas. Los 
adoquines se utilizan como recubrimiento de la superficie de los taludes, riberas 
de corrientes de baja velocidad y como pavimentos para el paso de peatones o 
tránsito automotor. 
Figura 6. Adoquines 
 
 
 40
Bloques de concreto unidos por cables, son bloques de concreto interconectados 
por medio de cables, los cuales se utilizan como recubrimiento de riberas de 
corriente y playas marinas. Esta unión de los bloques con los cables les permite 
trabajar conjuntamente como un sistema, pudiendo resistir fuerzas dinámicas muy 
grandes. En ocasiones se anclan al suelo mediante tirantes de acero. 
 
Bloques individuales de concreto, el autor en mención (p. 372) dice que los muros 
de elementos prefabricados se construyen con bloques de concreto, los cuales se 
colocan los unos encima de los otros, con el objetivo de sostener la superficie de 
un relleno de tierra reforzada. El relleno debe ser de un material drenante y 
resistente para garantizar un buen comportamiento a largo plazo. 
 
Después de colocar una hilera de bloque y el refuerzo, se coloca la capa de suelo 
y se compacta adecuadamente. No es recomendable la colocación de más de una 
hilera de bloque a la vez, debido a que esto causa un deslizamiento del muro y un 
debilitamiento de la conexión entre la pared y el material de refuerzo. 
 
Río, según MARTÍN (1997: 17) el río es un elemento natural que recoge las aguas 
en una cuenca y las transporta en lámina libre hasta su desembocadura. El 
antecedente o punto de referencia más directo en los estudios de Ingeniería Civil 
para entender un río es la hidráulica del régimen en lámina libre y las obras 
hidráulicas de transporte en lámina libre: los canales. 
 
 41
Canal, el mismo autor (p. 32) argumenta que un canal es una obra de ingeniería, 
es una estructura creada para al encauzamiento de un fluido generalmente agua. 
 
Curva, el autor en mención (p. 32) afirma que una curva es una desviación 
continua respecto a una recta. Características del flujo en una de las curvas; en la 
parte exterior e interior se genera una sobre elevación debido a al fuerza 
centrífuga, a través de la sección de un río la velocidad no disminuye 
uniformemente lo cual aumenta el proceso erosivo del lecho. 
 
Flujo, según CHANSON (2002: 24) el flujo es el movimiento que hace un fluido al 
desplazarse. 
 
Los meandros, el mismo autor (p. 26) considera que se caracterizan en el flujo por 
tener entre la parte exterior e interior se desarrolla una sobreelevación del nivel de 
agua por causa de la fuerza centrifuga. A través de la sección de un rió la 
velocidad no se distribuye uniformemente en la vertical, la distribución de la 
velocidad es logarítmica. La fuerza centrífuga explica otro importante efecto 
donde gira toda ella con el mismo radio y así se desarrolla mayor fuerza centrifuga 
cerca de la superficie del fondo. Por causa de estas fuerzas desiguales, hay unos 
componentes de la fuerzas en el plano de la sección que crean una circulación 
llamada Corriente Secundaria. 
 
 
 42
Figura 7. Corriente secundaria 
 
 
 
 
Estos componentes son la proyección del vector velocidad cerca a la superficie 
(ligeramente desviado hacia el exterior de la curva) y cerca del fondo (ligeramente 
desviado a el interior). Puede observarse que la trayectoria de una partícula es 
helicoidal, en sentido antihorario cuando la curva es hacia la derecha como 
muestra la imagen anterior y horario cuando la curva es hacia a la izquierda. 
 
Por ello, la corriente secundaria es la que moldea o da la forma a la sección del 
rió. El lado exterior es más hondo por el descenso de la corriente, mientras el lado 
interior conforma una pendiente suave por efecto de la corriente ascendente. 
 
Figura 8. Corriente secundaria en tres dimensiones 
 
Modelo, según NOVAK (2001: 573) Un modelo es una forma que uno se propone 
y sigue en la ejecución. En la ingeniería hidráulica distintos modelos para la 
 43
experimentación uno de estos modelos es el modelo a escala utiliza el método de 
simulación directa (física) del fenómeno hidráulico, en general es el mismo medio 
que el prototipo. Los modelos se diseñan y operan de acuerdo con las leyes de 
escala, es decir, las condiciones que deben satisfacerse para lograr la similitud 
deseada entre el modelo y el prototipo. 
 
Modelo físico3, la teoría de los modelos físicos se basa en que a partir de las 
magnitudes fundamentales longitud (L), tiempo (t) y masa (M), las restantes que 
intervienen en la mecánica de fluidos quedan predeterminadas (magnitudes 
derivadas) y en que en este sistema (L-t-M) las ecuaciones hidrodinámicas del 
fluido son adimensionales y por lo tanto se mantienen invariantes frente a una 
transformación del tipo: 
• Lp = λ Lm ; tp = λt tm ; Mp = λM Mm ; [m: modelo, p: prototipo] 
De esta manera, si se conoce el comportamiento en el modelo (sistema Lm-tm-
Mm) de un determinado fenómeno, teóricamente es posible deducir el de dicho 
fenómeno en el prototipo (sistema Lp-tp-Mp), sin más que utilizar para cada 
magnitud el cambio de escala según los valores de los parámetros λ, λt y λM 
adoptados en la transformación anterior. 
 
En dicha transformación cada ecuación representa lo que en la teoría de modelos 
físicos se conoce como “semejanzas modelo-prototipo”. La primera de ellas es la 
 
3 Tomado de la página web: <http://www.geocities.com> 
 44
“semejanza geométrica”, la segunda la “semejanza cinemática” y la tercera la 
“dinámica”. 
 
La “semejanza geométrica” determina que la relación de dimensiones homólogas 
modelo-prototipo es constante, denominándose a dicha relación “escala 
geométrica” o simplemente “escala” (λ). En esta semejanza sólo influyen aspectos 
de forma, destacándose los detalles geométricos y la rugosidad superficial, los 
cuales representan una primera dificultad para que la semejanza modelo-prototipo 
sea completa. 
 
La “semejanza cinemática” implica la similitud de movimientos modelo-prototipo, lo 
que junto a la semejanza geométrica determina que las trayectorias de partículas 
homólogas modelo-prototipo sean semejantes. En este caso, la relación de 
semejanza (λt) se conoce como “escala de tiempos”. 
 
La “semejanza dinámica” entre dos sistemas geométrica y cinemáticamente 
semejantes supone la constancia de la relación de masas y, por lo tanto, de 
fuerzas en elementos homólogos. La relación entre masas es la “escala de masas 
(λM)”. 
 
Como se ha indicado, las ecuaciones de la hidrodinámica permanecen invariantes 
en la transformación modelo-prototipo, pero no ocurre lo mismo con el fluido, que 
 45
no se puede reproducir a escala. Sus características físicas (densidad, viscosidad, 
etc.), a efectos del modelo, cambian respecto a las que tiene en el prototipo de 
acuerdo con las escalas elegidas (λ, λt, λM). 
 
Anteriormente, ya se indicó la imposibilidadde lograr una semejanza geométrica 
completa por la dificultad de reproducir plenamente forma y rugosidad. Con la 
semejanza dinámica este problema aumenta, pues la relación entre las fuerzas 
que actúan en el prototipo (gravedad, viscosidad, tensión superficial, elásticas y de 
presión) y en el modelo no se mantiene constante, ni su importancia en ambos 
sistemas es la misma. 
 
Sin embargo, en la práctica, una “semejanza dinámica parcial”, basada en las 
fuerzas predominantes en cada caso es suficiente para que el modelo facilite la 
solución del problema que con el ensayo se busca, surgen así los diversos 
criterios de “semejanza dinámica parcial” o simplemente de “semejanza parcial” 
existentes. 
 
En esta semejanza parcial dos de sus escalas, tiempo y masa (λt, λM), quedan 
prefijados al determinar la fuerza preponderante en el fenómeno y el fluido a 
utilizar, por lo que la única escala a elegir es la geométrica (λ). Ello se realiza de 
forma que el modelo tenga las dimensiones necesarias para que los ensayos sean 
 46
representativos de la realidad, habida cuenta, entre otros factores, del tamaño del 
prototipo, del espacio disponible, de las prestaciones de los equipos. 
 
Por lo tanto, una vez elegida la escala geométrica (λ) y la semejanza parcial, 
utilizando el análisis dimensional, pueden determinarse las otras dos escalas (λt, 
λM) así como con las magnitudes derivadas. 
 
Las semejanzas parciales, según lo indicado, se establecen analizando cuál es la 
fuerza dominante en el fenómeno a estudiar, a fin de su reproducción en el 
modelo. Ello determina en el resto de fuerzas desviaciones con el prototipo, 
aparecen así los “efectos escala”, que, en cada caso, han de ser analizados para 
asegurar la validez de los resultados del ensayo. Para ello conviene que la escala 
sea la mayor posible. 
 
En la mayoría de los ensayos hidráulicos las fuerzas de tensión superficial o 
elásticas son pequeñas, por lo que pueden obviarse sin errores significativos. En 
cambio, predominan las de gravedad y viscosidad, en especial las primeras, por 
ello la semejanza que adopta esta fuerza como principal -“semejanza de Froude”- 
es la de mayor aplicación en hidráulica, mostrándose en la tabla 2 las escalas de 
tiempo y de masa (λt, λM) y de las magnitudes derivadas en función de la escala 
geométrica la cual se implemento para este proyecto “el modelo del rió Checua”. 
 
 47
Tabla. 2 Magnitudes derivadas. Dimensiones y escalas. Criterio de semejanza de Froude 
Magnitud 
Derivada Dimensiones 
Criterio de 
semejanza Froude. 
Tiempo T λ1/2
Masa M λ3
Velocidad L T-1 λ1/2
Velocidad Angular T-1 λ−1/2
Aceleración L T-2 1 
Caudal L-3 T-1 λ5/2
Fuerza M L T-2 λ3
Presión M L-1 T-2 λ 
 
Geotextil, según SUÁREZ (2001: 217) es un entramado de fibras sintéticas que es 
altamente permeable, que tienen como usos primordiales separar un material de 
otro y también se utiliza para la filtración. 
 
2.3 MARCO CONTEXTUAL 
La cuenca del río checua se encuentra localizada en la parte alta de la cordillera 
oriental, aproximadamente a 60Km. al norte de la ciudad de Bogotá, y hace parte 
del sistema de cuencas de la sabana de Bogotá. 
 
Se extiende entre los 2.650 y 3.300 metros sobre el nivel del mar y su área total es 
de 17.500 hectáreas, distribuidas en tres zonas: 
• 4840 ha (28%) hacen parte de la cuenca baja, son básicamente planas sin 
peligro de erosión. 
• 9630 ha (53%) pendientes sin gran deterioro por erosión. 
 
 48
• 3.300 ha (19%) con graves problemas erosivos, en la cuenca alta del río 
Checua. 
 
Suelos, el mismo autor (p. 58) considera que la zona presenta en gran parte de su 
extensión formaciones geológicas constituidas por materiales que le oponen poca 
resistencia a la erosión. Las formaciones predominantes están compuestas de 
materiales blandos que ofrecen poca o ninguna resistencia a los agentes erosivos, 
o de materiales de resistencia media o heterogénea que presentan diferente 
susceptibilidad a la erosión. Solo una parte de la zona presenta formaciones 
compuestas por material resistente a los agentes erosivos. 
 
Vegetación, el autor en mención (p. 22) considera que existen remanentes de 
vegetación natural, principalmente de tipo secundario (vegetación que crece 
después de perturbación natural o antrópica). Esta representada por un número 
reducido de especies propias de clima frío, de porte bajo o achaparrado, sin valor 
comercial. Sin embargo, cumple un papel importante para la protección del suelo. 
 
Clima, el anterior autor (p. 26) expone que el clima es semiárido, con una 
precipitación media anual que oscila entre 600 – 700mm, permitiendo únicamente 
el crecimiento de una vegetación delgada, que hace a la zona propensa a la 
erosión. 
 
 
 49
Figura 9.Ubicación de la cuenca del río Checua 
 
 
 
 50
 
3. DISEÑO METODOLÓGICO PRELIMINAR 
 
 
3.1 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN 
TAMAYO. (2002:47-48) afirma, “El experimento es una situación provocada por el 
investigador para introducir determinadas variables de estudio manipuladas por él, 
para controlar el aumento o disminución de esas variables y su efecto en las 
conductas observadas”. 
 
De acuerdo a la anterior cita, hay proyectos que se basan en la investigación 
experimental, en este proyecto las variables que se van a considerar son: el 
caudal, la velocidad y la geometría del río en cuenta. De esta forma la 
investigación se desarrolló en 3 fases: 
1 Descripción de la zona de estudio 
2 Diseño y construcción del modelo 
3 Experimentación. 
 
3.1.1 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 
• Recopilación de información sobre la localidad 
• Elaboración de la reseña de la localidad 
• Descripción de la climatología 
• Descripción de la geología y de los suelos 
• Descripción topográfica de la zona 
• Descripción de los recursos hídricos 
 
 
3.1.2 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO 
• Salida de Campo 
• Segunda salida de campo (levantamiento topográfico) 
• Recopilación de Información 
• Diseño del modelo (Planos y Especificaciones) 
• Selección y compra de Materiales 
• Construcción del Modelo 
• Diseño, construcción e instalación de las estructuras de contención 
(gaviones – bolsacretos) 
 
3.1.3 EXPERIMENTACIÓN 
• Experimentación Sobre el Modelo 
• Análisis de resultados y elaboración de informe final 
 
• Planteamiento de conclusiones 
 
• Planteamiento de recomendaciones 
 
 
 
3.2 OBJETO DE ESTUDIO 
El objeto de estudio de la presente investigación fue la realización de la 
comparación de dos estructuras de contención (gaviones – bolsacretos) para 
 52
identificar cual es más eficiente mitigando la erosión en la curva K12+005 del río 
Checua. 
 
3.3 INSTRUMENTOS 
En el desarrollo del presente proceso investigativo, se determinó un orden de 
fases con la finalidad de realizar un análisis cuantitativo de datos recolectados, 
analizándolos con ayuda de los instrumentos presentados a continuación: 
- Fundamentación acerca de modelos físicos. 
- Experimentación y recopilación de datos en el laboratorio. 
 
3.4 VARIABLES 
Cuadro 1. Análisis de las variables 
CATEGORÍA DE 
ANÁLISIS VARIABLES INDICADORES 
Entrada de agua 
Caudal 
Geometría 
Calibración del modelo 
Topografía 
Velocidad del río 
Factor de conversión de 
unidades en el modelo 
 
Teoría de modelos 
 
 
3.5 HIPÓTESIS 
El diseño adecuado de un modelo a escala depende de una buena elaboración, en 
la cual se tienen en cuenta las semejanzas con el prototipo, estas semejanzas 
para el tema son de tipo geométrico, cinemático y dinámico, ya que si estas 
similitudes no se tratan de representar fielmente se perdería el concepto de las 
 53
fuerzas de trabajo en igualdad de condiciones para hallar resultados que sean 
aplicables tanto en el modelo como en la realidad. 
 
 54
 
4. TRABAJO INGENIERIL 
 
 
4.1 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO 
4.1.1 Salida de campo 
El primer paso de la investigaciónfue la elección del río en el cual se desarrolló el 
proyecto, se escogió el río Checua el cual ya había presentado problemas de 
erosión en sus márgenes. 
 
En diciembre de 2005 se hizo la primera salida de campo, en esta salida se realizó 
un recorrido de más de 15Km y se ubicó la zona de interés del río. 
 
Fotografía 1. Curva del Río Checua K 12 + 005 
 
 
 
4.1.2 Segunda salida de campo (levantamiento topográfico) 
En el desarrollo de este proyecto luego de la elección del río y el tramo específico 
en el cual se quería trabajar, se procedió a elaborar el levantamiento topográfico 
de la zona, primero se obtuvo el plano de la zona en el IGAC a escala 1:25000 
(Anexo E), el segundo paso fue llevar una comisión topográfica integrada por un 
topógrafo y tres cadeneros, se barrió con la estación un área de 250m2 en los 
cuales se incluyó la sección completa del río y 8m hacia fuera de cada margen, en 
total se levantaron 168 puntos y se hicieron curvas de nivel cada 20m. (Anexo B), 
Luego se tomó la batimetría de siete secciones y en cada sección se tomaron 7 a 
9 puntos (Anexo F). 
 
4.1.3 Recopilación de información 
4.1.3.1 Descripción del suelo 
En la margen del río, se extrajo una muestra a una profundidad de medio metro de 
color café claro con una textura arenosa a la cual se le realizaron las siguientes 
pruebas. 
 
 
 
 
 
 
 
 56
Fotografía 2. Muestra de suelo del río 
 
 
• Peso Específico Relativo 
Se moldeó una porción de tierra para que tuviera forma cúbica, se tomaron 
medidas y fue pesada. Sus dimensiones fueron: 
 
Tabla 3.Dimensiones de la muestra 
MEDICIÓN ALTURA (cm) ANCHO (cm) LONGITUD (cm) 
1 4,73 3,24 5,56 
2 4,67 3,16 5,34 
3 4,45 2,63 5,25 
Ponderado 4,62 3,01 5,38 
VIOLUMEN (cm3) 74,81 
 
 
Peso del cubo de Suelo = 74.81g. 
Peso Específico relativo= 1.61g/cm3 
 
 
 
 
 
 57
• Humedad Natural 
 
Tabla 4.Porcentaje de la humedad natural de la muestra 
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD 
Peso del Recipiente g 32,43 
Peso del Recipiente+Peso del Suelo g 264,64 
Peso del Suelo g 232,21 
Peso del Recipiente+Peso del Suelo Seco g 247,10 
Peso del Suelo Seco g 214,67 
Humedad 7,55% 
 
 
 
• Porcentaje de Finos 
 
Tabla 5.Porcentaje de finos de la muestra 
DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD 
Peso del Suelo Seco g 214,67 
Peso Retenido en el T-200 g 137,80 
Peso de Finos g 76,87 
Porcentaje de Finos 35,81% 
 
Fotografía 3.Lavado de la muestra retiene Tamiz 200. 
 
 
 
 
 58
De acuerdo con los ensayos y toma de datos, se determinó que el suelo es arena 
limosa la cual poseía un peso específico relativo de 1.61g/cm3, el cual contiene un 
porcentaje de humedad natural de 7.55%, lo que quiere decir que el material no 
retuvo grandes cantidades de agua gracias a que su cohesión era mínima. El 
contenido del suelo tuvo un porcentaje de finos del 35.81%. 
 
4.1.3.2 Batimetría y aforo 
Después del levantamiento se procedió a procesar la información para la 
obtención de planos de la zona, en los cuales se observaron las curvas de nivel, 
las longitudes exactas y las batimetrías de cada sección a escala 1: 150 (Anexo 
F). 
 
Tabla 6. Geometría del río 
SECCIONES AREA (m2) PERIMETRO 
(m) 
PERIMETRO 
MOJADO 
(m) 
T (m) R (m) 
A 2,39 8,50 4,70 3,80 0,51 
B 3,94 9,83 5,45 4,38 0,72 
C 7,29 13,81 7,51 6,30 0,97 
D 4,99 11,58 6,34 5,24 0,79 
E 3,43 8,69 4,98 3,71 0,69 
F 4,15 9,42 5,36 4,06 0,77 
G 1,34 6,03 3,36 2,67 0,40 
 
Distancia entre B y D 16.09m. 
 
Se aforó caudal mediante un flotador hecho con un tubo PVC de 6” de longitud 1 
m, y se llenó de arena hasta los 0.60 m, para que en el instante de lanzarlo al río 
la mayor parte del flotador se sumergiera y así calcular la velocidad no sólo 
 59
superficial, si no también la velocidad media del flujo. En los extremos se 
colocaron tapas PVC de 6” y se selló con pegante para tubería, para evitar que el 
material se saliera, o por el contrario el agua hundiera el flotador, adicionalmente 
se amarró una cuerda al cuerpo del tubo para poder recuperarlo, después de 
tomar las lecturas del tiempo entre las secciones B y D, la distancia entre estas 
secciones fue de 16.09m, en total se tomaron 5 lecturas y se descartaron dos por 
mostrar tiempos incoherentes. 
 
Según las fórmulas: 
V = Velocidad 
D = Distancia 
T = Tiempo 
Q = Caudal 
 
T
DV = ; AVQ *= 
 
Tabla 7. Cálculo del caudal del río y conversión del caudal al modelo 
SECC. T (Seg) 
T. 
PROM. 
(Seg) 
A (m2) A. 
PROM. 
(m2) 
DIST. (m) V. (m/seg) 
CAUDAL 
RIO 
(m3/seg)
CAUDAL 
MODELO 
E:1:25 
(m3/seg) 
CAUDAL 
MODELO 
E:1:25 
(L/min) 
B 90,29 3,94 
C 91,10 7,29 
D 91,52 
90,97 
4,99 
5,41 11,95 0,13 0,71 0,00023 13,6 
 
 
 
 
 
 60
Fotografía 4. Flotador para aforo en el río 
 
 
El cálculo de la rugosidad no se tuvo en cuenta ya que como en el modelo se 
fundió un lecho fijo en mortero, la rugosidad natural del río no se pudo representar 
en el modelo por la incompatibilidad de los materiales. 
 
4.1.4 Diseño del modelo (planos y especificaciones) 
Teniendo ya las medidas exactas se procedió a plotear los planos a la escala que 
se quiso trabajar el modelo 1:25, luego se cortaron moldes en cartón paja tratando 
de tomar una sección rectangular de la curva, también se hicieron moldes de las 
 61
siete secciones y se armó la base en cartón paja, todo esto basado en el 
levantamiento topográfico del río. 
 
4.1.5 Selección y compra de Materiales 
Posteriormente con los moldes hechos en cartón paja se valoraron varias 
alternativas de materiales para el diseño final del modelo, las opciones más 
factibles eran: Lámina de aluminio, lámina en acrílico y madera, la opción que se 
tomó finalmente fue la lámina de aluminio ya que el acrílico tiene menores 
propiedades de resistencia y con la madera se tenia la posibilidad de que se 
deformará. 
 
Se hizo contacto con la empresa CIL Ltda., la cual es especializada en la 
construcción de canales y flanches, se utilizó lámina de aluminio calibre 18 (Anexo 
C, D), la cual se cortó y se soldó teniendo en cuenta las medidas obtenidas con 
los planos (Anexo F, G). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 62
4.1.6 Construcción del Modelo 
Luego se llevó el molde armado y soldado al laboratorio de hidráulica de la 
universidad, se procedió a rellenar una parte de la sección rectangular con icopor 
para aligerar el peso de la estructura tratando de dejar un ancho para la mezcla 
mínimo de 3cm. 
 
Fotografía 5. Modelo de la curva aligerado 
 
 
Ya que el lecho es de fondo fijo, en el laboratorio de materiales se elaboró una 
mezcla 1:3 con arena de río lavada (retiene tamiz No.200). El cemento utilizado 
es Portland tipo 1, que es el destinado a obras de hormigón en general, al que no 
 63
se le exigen propiedades especiales (NTC 30 1966-02-14), se fundió conservando 
la geometría de las secciones del lecho del río. 
 
Fotografía 6. Fundición de mezcla sobre el modelo aligerado 
 
 
 
En el instante en que se estaba fundiendo el lecho, en las secciones B - C y C – 
D, se hicieron terrazas con el fin de ubicar las estructuras de contención, ya que 
cuando se desarrollan este tipo de obras se hacen cortes en el terreno natural 
para darle una mejor estabilidad a la geometría de las estructuras ya que no se 
está trabajando con un lecho móvil, es preciso evitar moldear el concreto cuando 
éste obtenga propiedades de endurecimiento. 
 
 64
 
Fotografía 7. Geometría del modelo terminado 
 
 
 
Algunas características del comportamiento real del río no se tuvieron en cuenta: 
Transporte de partículas, sedimentación, empuje lateral del suelo, presión 
hidrostática, nivel freático del suelo y filtración de agua de río. 
 
Ya que el modelo es de lecho fijo, el fondo no presentó variaciones, con estas 
condiciones de trabajo la única variable disponible para lograr el punto de falla de 
las estructuras fue la variación del caudal, la cual nos permitió aumentarla 
velocidad en la parte exterior de la curva y por ende la continuación de la 
socavación en la misma. 
 65
Tal vez se pensaría que un lecho de fondo móvil sería más efectivo para éste tipo 
de investigación, pero la calibración de éste tipo de modelo es bastante compleja 
ya que se tienen muchas variables propias de la zona, las cuales son muy 
complejas y para llegar a representarlas en primer término, habría que trabajar 
una escala más reducida y el costo del modelo se incrementaría entre seis y ocho 
veces al costo del modelo actual, en segundo término el tiempo de calibración de 
todas las variables involucradas para obtener valores semejantes a la realidad. 
 
Luego de que culminó el proceso de fraguado, el modelo se colocó en un sitio de 
trabajo, en la parte de la descarga del modelo debajo de la sección F se situó un 
tanque de agua de 1m x 0.90m x 0.5m el cual descargaba en la bomba que tenía 
una capacidad máxima de 100 L/min. la cual hacia circular el agua por una 
manguera de 1” que estaba conectada a una tubería PVC de 3” de una longitud de 
1.10m con un codo de 90° y otra sección de tubería de 0.80m que desembocaba 
sobre la sección A del modelo, esta tubería se tuvo que instalar para disminuir la 
energía con la que el agua estaba entrando ya que en pruebas anteriores se 
coloco la manguera de 1” directamente sobre la sección A del modelo y se 
observo que la velocidad de entrada era muy alta y no seria similar al valor de la 
velocidad del río. 
 
Para poder obtener datos acorde con la realidad, se hizo la calibración del 
modelo, que consistió en ajustar el caudal de entrada, la lámina de agua, la 
velocidad de entrada y el caudal de salida. 
 66
El caudal que se obtuvo en la salida de campo fue 0.71 m3/seg. Según la teoría de 
modelos físicos éste número se dividió por la escala (1:25) elevada a la 5/2 (Tabla 
2), haciendo esta operación se obtuvo un caudal de 0.00023 m3/seg. el cual es 
con el que se calibró el modelo, adicionalmente se hizo otra conversión ya que la 
bomba trabaja en litros por minuto, el valor obtenido fue de 13.6 L/min. 
 
Fotografía 8. Todas las partes del modelo 
 
 
Teniendo la batimetría para el caudal de 0.71 m3/seg. Se ajustaron las láminas de 
agua para que fueran similares las del modelo con las de la batimetría, esta 
calibración se logró colocando una compuerta en la sección F. La cual se ajustó 
con tornillos para poder subirla o bajarla y variar la lámina hasta obtener alturas 
similares a las que tenía el río en el momento del levantamiento. Después de 
ajustar la compuerta se aforó el caudal de salida regularmente para constatar que 
 67
fuera el mismo caudal que entró, esto con el fin de evitar que la compuerta y las 
pérdidas variaran en una forma importante el caudal. 
 
Fotografía 9. Compuerta para disipación de energía 
 
 
4.1.7 Diseño e instalación de las Estructuras (gaviones y bolsacretos) 
El siguiente paso fue construir a escala los gaviones y los bolsacretos, cada uno 
con las características que los componen. 
 
Tabla 8. Costo de estructuras 
TIPO DE OBRA $ Por ml. en millones 
Tablestaca 22.6 
Espolones 3.5 
Bolsacretos 2.8 
Hexápodos 2.5 
Gaviones 2.3 
Tomado de la página web: <http://www.cormagdalena.org.com.> 
 68
4.1.7.1 Gaviones proceso constructivo 
Según Suárez (2001: 220) el gavión se rellena con piedras o cantos de tamaño 
mínimo de diez centímetros (en algunos casos se permiten cantos hasta de ocho 
centímetros de diámetro). 
 
Cada unidad puede estar dividida por una serie de diafragmas que ayudan a la 
rigidez y permite el conservar su forma durante el llenado. El gavión se convierte 
en un bloque grande, flexible y permeable. 
 
Para la instalación de los gaviones se recomienda tener en cuenta las siguientes 
instrucciones: 
• Los gaviones deben ser fabricados de tal manera que todos los lados y 
tapas puedan ser ensamblados en el sitio de construcción, en canastas 
rectangulares con medidas 1m x 1m x 0.60m. 
• Todas las unidades deben estar tejidas conformando cajones separados. 
• Cuando la longitud de los gaviones excede 1.5 veces, el ancho horizontal 
del gavión debe dividirse con diafragmas de la misma malla y calibre del 
cuerpo del gavión, en celdas cuya longitud no debe exceder el ancho 
horizontal. 
• Todas las aristas de todas las unidades de los gaviones deben coserse con 
alambre, en tal forma que el alambre pase cosiendo todos y cada uno de 
los espacios del gavión alternando costuras sencillas y dobles. 
 69
• Los gaviones deben anclarse dentro de la corriente para asegurar que la 
socavación no destruya la cimentación del gavión. Se recomienda mínimo 
profundizar 1m por debajo del nivel del fondo de la corriente. 
• Prepare la cimentación excavando hasta lograr una fundación dura y 
uniforme. 
• Excave siempre la cimentación con una pendiente hacia atrás en tal forma 
que los muros en gaviones tengan un ángulo hacia adentro del talud. Nunca 
los coloque en forma totalmente vertical. 
• Antes de llenar los gaviones estos deben estirarse adecuadamente para 
asegurar uniones cerradas en todas sus aristas y en todas sus caras. 
• Utilice rocas de tamaños apropiados, de materiales duros de acuerdo a los 
diseños, el tamaño de las piedras debe ser de 70 – 130mm de diámetro 
para recubrimiento y de 100 – 300mm para muros. 
• Después de llenar los cajones con piedra, proceda a cerrar la tapa de los 
gaviones y coser todas las aristas superiores incluyendo las aristas de los 
diafragmas, cosiendo todos y cada unos de los espacios del gavión, 
alternando costuras sencillas y dobles. 
• Cosa las unidades de los gaviones unas con otras en sus caras verticales 
en todas sus aristas. Coloque las nuevas unidades vacías y cósalas unas 
con otras en todas sus aristas. 
 
 
 70
Ventajas 
• Si el material que se usa de relleno se encuentra en a zona o cerca de ella 
el costo total de los gaviones disminuirá considerablemente por efectos de 
compra de material y transporte del mismo. 
• El armado de las cajas no requiere maquinaria especializada. 
• No son estructuras totalmente rígidas, permiten cierta flexibilidad lo cual les 
permite acomodarse mejor al terreno. 
• El proceso constructivo es muy sencillo y se puede emplear personas de la 
zona para llevarlo a cabo. 
 
Desventajas 
• Por la metálica la malla que confina las rocas la estructura tiene 
susceptibilidad a la corrosión y esta es mucho más fuerte si los gaviones 
están en contacto permanente con el agua. 
• Ya que es casi imposible hacer encajar exactamente los gaviones se 
podrían presentar problemas de filtración de agua en los bordes de la 
estructura dañando la colocación y afectando su correcto funcionamiento. 
 
Para la construcción de los gaviones a escala se eligió una malla electro soldada 
de 0.04m y como material de llenado se escogió arena pasa tamiz 3/8 y retiene 
tamiz No. 8, ya que trabajando a esta escala es muy difícil encontrar un alambre 
tan delgado como el que se usa para amarrar la malla en la realidad, se usó nylon 
 71
de 0.55mm de diámetro para cerrar las canastas y amarrarlas entre ellas, éste 
nylon cumple con las especificaciones de amarre, los gaviones con material 
tuvieron las siguientes dimensiones: 4cm ancho x 4cm largo x 2.4cm alto en 
escala real y en escala 1:25 (escala del modelo) las dimensiones fueron 1.0m 
ancho x 1.0m largo x 0.6m alto. 
 
Fotografía 10. Gavión a escala para el modelo 
 
 
4.1.7.2 Bolsacretos proceso constructivo 
Con el uso de bolsacretos, no es necesario incurrir en los costos relacionados con 
prefabricación, transporte y colocación especializada por medio de grúas de gran 
capacidad. El procedimiento de instalación permite los trabajos en condiciones 
secas o bajo el agua según los requerimientos del proyecto. 
 
 72
La utilización del bolsacreto ofrece una adecuada solución a una urgente 
necesidad de efectividad,adaptabilidad, y reducción significativa de costos en los 
proyectos de protección. 
 
El bolsacreto se rellena con material de excavación y cemento; en algunos casos 
se hace la mezcla in-situ inyectada y en otros se hace la mezcla seca, la cual será 
hidratada en el momento que haga contacto con el flujo de la margen. 
 
Para la fabricación e instalación de los bolsacretos se recomienda tener en cuenta 
las siguientes recomendaciones: 
• Confeccionar según las dimensiones establecidas 0.35m x 0.5m x 1m para 
optimizar su manejo y colocación en el lugar de trabajo. 
• La mezcla se debe realizar acorde a unas proporciones para la resistencia 
que se vaya a trabajar. La mezcla recomendada es 1: cemento 2: arena 
3: grava, dando una resistencia aproximada de 3000PSI. conformando un 
enrocado de gran tamaño, adecuado para obras de protección de riberas y 
estabilización de taludes. Esta mezcla es inyectada a las bolsas que se 
instalarán en el sitio. 
 
Existen dos formas en las cuales se pueden llenar las bolsas, la primera es 
haciendo una mezcla en seco e introduciéndola en las bolsas, sellándola y luego 
instalándola en el sitio indicado y será hidratada por la misma corriente del río. 
 73
La segunda forma es haciendo una mezcla previamente hidratada, inyectándola a 
presión usando una válvula auto sellante, para evitar que la mezcla se salga, 
hayan desperdicios y el bolsacreto quede mal llenado. 
 
Ventajas 
• Es fácil la acomodación en el terreno de éste tipo de estructura, ya que 
solamente consiste en sobreponer cada bolsa en el sitio previamente 
adaptado. 
• Las bolsas van acomodadas en forma de traba y en forma escalonada. 
• Cada bolsa posee su propio peso y se deja acomodar fácilmente antes del 
choque con el agua. 
• Las bolsas no van amaradas unas con otras, lo que implica que se gana 
tiempo en la construcción de la estructura. 
 
Desventajas 
• La hechura de cada bolsa maneja un proceso extenso, ya que cada una 
debe tener las mismas características, y estas deben ser lo más 
cercanas a la realidad. 
• Puede ocurrir que en el momento de relleno con material y 
apisonamiento del mismo, las bolsas sufran algún rompimiento. 
• Se requieren mayor cantidad de bolsas para formar esta estructura y los 
costos aumentan significativamente. 
 74
• La homogeneidad en la forma de cada bolsacreto no siempre será la 
misma, pero si la cantidad de mezcla y apisonamiento que se le aplique 
a cada bolsa. 
 
En la construcción de los bolsacretos a escala, se utilizó como material costales 
de lona, los costales fueron tejidos con hilo industrial doble, y en su cuerpo se 
hicieron tres costuras para evitar rompimientos en el momento del llenado con 
material, finalmente en sus puntas se sello al calor para evitar que se deshagan 
fácilmente las bolsas, las dimensiones de estas bolsas son: 3cm ancho x 5cm 
largo (en condición vacía), para luego rellenarlos con material de excavación y 
cemento. Teniendo en cuenta las características finales que se quieren para el 
modelo, las bolsas rellenas de material tendrán las siguientes dimensiones: 2cm 
ancho x 4cm largo x 1.4cm alto en escala real y en escala 1:25 (escala del 
modelo) las dimensiones son: 0.50m ancho x 1.0m largo x 0.35m alto. 
 
Fotografía 11. Bolsacreto a escala para el modelo 
 
 75
4.2 EXPERIMENTACIÓN 
4.2.1 Experimentación Sobre el Modelo 
La primera estructura que se instaló sobre el modelo fueron los gaviones los 
cuales abarcaron la totalidad de la sección de 16.09m entre las secciones B – D. 
Ya que en la práctica se hace un corte en el talud del terreno las terrazas que se 
hicieron simulaban el corte en total se instalaron 3 filas de gaviones amarrados 
entre si (fotografía 7). 
 
 
Fotografía 12. Posición de los gaviones en el modelo 
 
 
Después de varios ensayos con el modelo se observó que la velocidad de entrada 
aún era muy alta y se instaló una rejilla en la parte final de la sección del tubo de 
PVC de 0.80m en la desembocadura sobre la sección A. 
 
 
 
 
 76
Fotografía 13. Rejilla para disminución de velocidad en la entrada del flujo 
 
 
Con la rejilla instalada se hizo correr el modelo, para calcular la velocidad del flujo 
se usó inicialmente un flotador que consistía en una esfera de icopor de 1” de 
diámetro, pero al efectuar el cálculo de los tiempos se observó que estos eran 
demasiado bajos y las velocidades muy altas tanto para el montaje de los 
bolsacretos como para el de los gaviones. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 77
Fotografía 14. Flotador Icopor 
 
 
Posteriormente se buscó un flotador de mejor comportamiento y con 
características mas acordes con el flotador que se uso en los aforos que se 
hicieron en el río; el flotador que finalmente se utilizó fue un cubo plástico hueco 
semicircular lastrado con una altura aproximada de 4cm, un diámetro de 3cm y en 
su interior se rellenó aproximadamente el 50% de arena que pasa el tamiz # 8 y 
era retenida por el tamiz # 10, esto se hizo con el fin de no tomar los tiempos con 
un flotador tan superficial como el icopor. Teniendo un flotador que se sumergía 
aproximadamente el 60% dentro de la superficie del agua, se obtuvieron tiempos 
mas afín para hallar la velocidad del flujo en las secciones B, C y D para saber 
como las estructuras hacen variar la velocidad del flujo y su trayectoria. 
 
 
 
 
 
 
 78
Fotografía 15. Flotador Lastrado 
 
 
Teniendo el modelo calibrado y un flotador más confiable los caudales se 
empezaron a aumentar a 15 L/min., 20 L/min., 25 L/min., 30 L/min., el máximo 
caudal que se trabajo fue de 30 L/min., el cual era un caudal en condiciones 
críticas para el funcionamiento de las estructuras de contención. 
 
Fotografía 16. Gaviones recibiendo el caudal máximo 
 
 79
Luego de obtener datos con los gaviones se procedió a desmontarlos para dar 
paso a los bolsacretos usando el mismo corte de las terrazas (ver anexo F), en 
total se colocaron siete filas entre las secciones B, D y C cada uno de estos 
colocado en forma de traba para que los bolsacretos una vez fraguados 
mantengan la estabilidad necesaria, de tal forma que puedan soportar el choque 
del flujo, cada fila tiene 13 bolsacretos, completando al final un total de 100 
unidades, luego se puso en marcha el modelo con un caudal de 10 L/min., con el 
fin de hidratarlos, luego al día siguiente se calibró nuevamente el modelo. 
 
 
Fotografía 17. Acomodación de bolsacretos sobre el modelo 
 
 
 La calibración del modelo es el paso de entrada más importante, ya que es la que 
permite ajustar los valores de la lámina de agua para hacer correr el modelo en 
condiciones similares a las naturales. 
 
 
 80
Fotografía 18. Calibración del modelo con la nueva estructura 
 
 
Luego de la calibración de las estructuras se hicieron tablas comparativas, con 
valores que permitían establecer diferencias y determinaciones, sobre la manera 
como se debería trabajar en el modelo, todos los conceptos manejados para la 
elección de estas alternativas se realizaron teniendo en cuenta la teoría que se 
maneja en los modelos hidráulicos. 
 
4.3 ANÁLISIS DINÁMICO DEL RÍO CON LAS ESTRUCTURAS 
Evaluando las trayectorias del fluido se identificaron vórtices, que se conocen 
como cambios de trayectoria del thalweg. 
 
Según la teoría los vórtices se generan en las zonas más afectadas por la erosión 
de fondo. Debido a que el lecho en el modelo es fijo y no erosionable, el flujo tiene 
 81
un cambio de trayectoria y las líneas de dirección son influencia por la geometría 
del río (ver fotografía 19). 
 
Teniendo en cuenta el cambio de trayectoria del flujo por los factores antes 
mencionados, se observó que se generan vórtices en el punto donde la 
profundidad varía y en éste punto, la línea de energía aumenta y la velocidad del 
flujo es mayor, por esta razón se identificó el sitio donde teóricamente las 
estructuras