Un método científico permitirá alzar diques más seguros y económicos

Los diques de consolidación-estabilización, unas construcciones muy usadas en los entornos forestales del país, donde la erosión generada en los montes a raíz de la revolución industrial y los incendios produjo una enorme deforestación que acarreó la aparición de grandes masas de suelo y de tierras que fueron vertiéndose a las cuencas, generando así problemas en poblaciones, pueden mejorar en seguridad (y también en economía de la obra), lo que posibilitaría evitar sucesos como el ocurrido en el camping de Las Nieves, en Biescas, cuando una riada provocó la muerte de 87 personas e hirió a 183.

César Antonio Rodríguez González, ingeniero de montes y de obras públicas, además de antropólogo y profesor en el Departamento de Ingeniería de Diseño y Proyectos de la Universidad de Huelva (UHU), ha inspeccionado a lo largo y ancho de la geografía española numerosas obras de diferente tipología en emplazamientos de media y alta montaña, zonas semiáridas y sierras litorales de las provincias de Huesca, Lérida, Granada, Málaga, Almería, Jaén, junto con zonas semiáridas de Zaragoza, Navarra y País Vasco.

Tras analizar las construcciones, el investigador propone en su tesis doctoral (titulada Análisis tipológico-estructural de diques de consolidación-estabilización en el ámbito forestal, dirigida por Ricardo Arribas de Paz y calificada con sobresaliente cum laude) un completo método de cálculo de diques de consolidación-estabilización en el que ha trabajado arduamente durante una década.

La propuesta consta de una versión general y otra simplificada para proyectos de ingeniería, teniendo en cuenta las hipótesis inducidas tras la obtención de los resultados. Se incluyen los cálculos y resultados para 40 diques tipo, según el método propuesto.

"Es una tesis que propone un método para hacer las cosas bien, no es un estudio para echar por tierra un caso tras otro. Se trata de proteger, cuando haya avenidas torrenciales, a las poblaciones de las grandes masas de agua y de suelo que se vierten a los cauces, lo que puede generar una cantidad de destrozos importante. El objetivo es reducir ese problema, lo que no significa que lo vayamos a eliminar, puesto que este tipo de diques requieren también las medidas biológicas correspondientes, como las repoblaciones, por ejemplo", explica el experto.

Rodríguez apuesta por una tipología concreta, denominada ménsula-gravedad, como la más idónea para este tipo de construcciones, ya que genera una mejora en la economía de la obra del 10 al 16% sobre el volumen de la misma; según no se considere, o sí, el efecto del sismo, con respecto a la tipología tradicional de gravedad. A su vez, la seguridad del vuelco mejora en un promedio del 19% con sismo, y del 23% sin sismo; y la reducción de la excentricidad (parámetro que determina la desviación de la resultante vertical de fuerzas con respecto al centro del núcleo central de la base del dique) es del 37% sin sismo y un 44 con sismo.

No en vano, el especialista ha analizado todas las acciones que interfieren en este tipo de obras, incluyendo los efectos de los terremotos, y ha realizado las correspondientes comprobaciones de estabilidad y de resistencia estructural, siguiendo un minucioso método con seis hipótesis de carga básicas y 24 subvariantes para la comprobación de las tensiones en el terreno.

Tal y como explica, el método redefine todas las acciones que actúan sobre los diques, de forma que no se aceptan los postulados clásicos. "Hemos vuelto a partir casi de cero, tomando una obra tipo y analizando qué acciones actúan sobre esa obra. Y sobre esas acciones se establecen una serie de hipótesis de carga posibles. Puede ser que éste tenga un aterramiento completo, que no lo tenga, o que coincida que esté aterrado y después se produzca un terremoto", indica.

Según señala, se pretende que el dique se aterre para que forme un sistema escalonado, de forma que vaya disminuyendo poco a poco la pendiente y baje la incisión de la erosión en el lecho, mientras que en las laderas se produce una estabilización por el efecto de la propia cuña. Además, la energía del flujo en el mismo salto también permitirá que vaya perdiendo fuerza ese flujo por la propia caída, al tiempo que, al tener menor pendiente media, también disminuye toda la capacidad tractiva del flujo que genera problemas de erosión aguas abajo.

En el proceso seguido en la metodología se ha demostrado que ciertas hipótesis sobre las que se basa el cálculo tradicional de diques de consolidación-estabilización han resultado "no ser universalmente ciertas". Entre otras, considerar "el empuje hidrostático sin empuje de tierras" como la hipótesis de carga más desfavorable en todos los casos y elementos estructurales.

Dicho de otra forma: cuando llega una avenida torrencial, sube el nivel de agua y esa es la hipótesis más desfavorable para este tipo de obras, si bien en su tesis el investigador apunta que no tiene que serlo necesariamente. "Hay veces que si se produce un aterramiento y el material granular no tiene elementos cohesivos, la hipótesis de carga más desfavorable va a ser la superposición del empuje hidrostático con ese empuje de tierras que se genera a partir de este relleno granulado", indica.

Este ha sido uno de los puntos de ruptura con la tradición forestal clásica, sobre todo desde el punto de vista epistemológico, en la que los cálculos se efectuaban a modo de presa. Al respecto, el profesor apunta que la estructura "no trabaja exactamente como una presa de abastecimiento de aguas, y en ese sentido de asemeja más al trabajo efectuado por un muro de contención con relleno granular". Así, este trabajo rompe con la tradición de cálculo de este tipo de obras a partir de una serie de postulados que "se ha evidenciado que no son ciertos".

Además, al efectuarse los cálculos como si de una presa se tratara, persiste el dogma de que los paramentos aguas arriba de los diques (en el 99% de los diques analizados por el experto en los Pirineos y en Andalucía así lo ha comprobado) tienen que ser casi verticales, mientras que Rodríguez considera que la forma óptima de este tipo de obras no es así. Porque, a su juicio, "el paramento aguas arriba tiene un inclinamiento que habrá que determinar según la sección óptima de ese dique, ya que una vez que aterra, el mismo peso del relleno va a ayudar a estabilizar el dique".

Entre los factores positivos de la tipología propuesta como óptima, la ménsula-gravedad, figura el hecho de que cuando el dique está aterrado mejora la seguridad al vuelco "porque hace una especie de yudo" y el mismo elemento que tiende a desestabilizar la estructura, al tener el paramento inclinado, lo estabiliza.

La idea es sencilla, el problema es calcular todo el dique incluyendo la cimentación, las tensiones en el terreno, y la sección de puntera y de talón que tiene que llevar para que sea resistente y para que sea estable. El método incluye todo ese desarrollo con todo un apéndice y formulaciones que tienen poco que ver con lo existente en la bibliografía clásica. De los resultados obtenidos y su discusión se concluye que es recomendable el empleo de la tipología ménsulagravedad para diques de 7 hasta 14 metros de altura útil, con algunas limitaciones expuestas.

Aunque el objetivo de toda investigación científica es generar conocimiento científico, en este caso el trabajo del profesor de la Onubense tiene una evidente connotación ingenieril de utilidad y de legado para generaciones futuras que lo vayan a emplear. Así, además de la difusión de la investigación en revistas científicas, es posible, tal y como reconoce Rodríguez, que algún técnico de alguna administración determine el cálculo de ese tipo de diques con la nueva metodología propuesta.