Qué resuelve?
Funcionalidad
Hídrica
Estructuras
Mantenimiento
Resultados
Ejemplos
Organización
Contactos

En esta sección se describen las estructuras ingenieriles típicas que componen un sistema de sistematización modular ordenadas segun su funcionalidad temática. Se dan ejmplos de obras ya construidas y se indica la funcionalidad y el tipo de trabajo que se espera de la estructura.
Se obvian aspectos constructivos propios del proyecto que se muestra por razones de espacio.

Estructuras de materiales de tierra

Estructuras de Captación

Funcionalidad: Captar, colectar, encauzar y conducir a una estructura de segundo orden los escurrimientos anárquicos provenientes de sectores ubicados en posiciones relativamente más elevadas, sean internos o externos al área de trabajo.

Finalidad: La estructura impide el inicio de escurrimientos anárquicos a través de las áreas que se intentan recuperar. Las aguas captadas serán encauzadas hacia estructuras de conducción diseñadas en lugares específicos donde el movimiento de agua estará controlado. Este volumen así encauzado generalmente proveniente de áreas externas al sistema serán transportadas de punto a punto, sin difundirse disminuyendo el volumen de agua interno a ser manejado.

Criterios constructivos:

• Obras perpendiculares al escurrimiento localizadas en sectores que no impidan al manejo del campo.
• Las brazos de las estructuras de encauzamiento deben iniciarse en sectores altos de lomas o eventualmente medias lomas donde la inspección de campo verifique que no se producen escurrimientos. De esa forma se consigue encauzar la mayor cantidad de agua posible.
• La estructura será nivelada según resulte del diseño hidráulico y del período de retorno de cálculo.
• La estructura deberá ser protegida contra la erosión con empastamiento luego de la compactación.
• Deberá poseer dos canales laterales para conducción de excesos internos y externos de acuerdo con su funcionalidad.

Estructuras de Conducción

Funcionalidad: Conducir excesos hídricos punto a punto a través de un sistema confinado impidiendo trasvases y afecciones a áreas protegidas.

Finalidad: La estructura confina escurrimientos produciendo de esta manera un incremento de la velocidad de flujo y por tanto del caudal. Esto significa que por acción de esta estructura, se evacua un mismo volumen de agua en un tiempo similar, pero confinando a las áreas seleccionadas para tal fin.

Criterios constructivos:

• Obras paralelas al escurrimiento natural del agua.
• Deben respetar las vías naturales de escurrimientos, evitando los suelos sin estructura típicos de zonas alcalinas. Esos suelos deben quedar comprometidos dentro de la estructura.
• La estructura debe ser nivelada hasta conseguir la cota de construcción dada por el cálculo hidráulico, lo que implica que deberá ser compactada para evitar asentamientos que comprometan la estructura.
• La nivelación longitudinal se deberá encargar de respetar las pendientes hidráulicas evitando que el eje constructivo pase por puntos de estancamiento.
• La estructura final deberá ser protegida contra erosión con empastamiento. Es fundamental mantener las vías de conducción libres de bloqueos vegetales o de otro tipo.
• La estructura deberá tener un badén lateral para conducir los excesos internos.

Estructuras de Expansión

Funcionalidad: Permiten una acumulación adicional de agua en áreas aledañas a las vías de escurrimiento. Usualmente se anegan solo en caso de períodos más lluvioso de la media de diseño00.

Finalidad: La estructura se ejecuta en sectores bajos usualmente anegables, cuyos suelos poseen alguna propiedad que lo hacen inapropiado para ningún tipo de soporte vegetal productivo. El agregado de este tipo de estructuras soporta el concepto de controlar escurrimientos de volúmenes variables dándole más capacidad de almacenaje en períodos más húmedos.

Criterios constructivos:

• Obras de contorno complementarias de las obras de conducción usualmente realizadas en áreas de anegamientos temporarios.
• Deben respetar las vías naturales de escurrimientos, evitando los suelos sin estructura típicos de zonas alcalinas. Esos suelos deben quedar comprometidos dentro de la estructura. Suelos alcalinos no pueden ser utilizados en la construcción de esta estructura.
• La estructura debe ser nivelada hasta conseguir la cota de construcción dada por el cálculo hidráulico. Generalmente son estructuras cuya coronación debe estar en un plano paralelo al área de expansión, por lo que generalmente son horizontales en función del contorno expuesto por la vegetación. La estructura deberá ser compactada para evitar asentamientos que comprometan la estructura.
• El trazado longitudinal es usualmente sinuoso buscando una máxima capacidad de expansión según cada caso.
• La estructura final deberá ser protegida contra erosión con empastamiento. Es fundamental mantener las vías de conducción libres de bloqueos vegetales o de otro tipo.
• La estructura deberá tener un badén lateral para conducir los excesos internos.

Diseños originales de algunas estructuras de control de anegamientos realizados por el Ing. José Barbagallo en la década del '70.

Originalmente "bordo perimetral". Tiene por objeto detener los escurrimientos difusos típicos de áreas llanas en la cabecera superior del proyecto de sistematización modular. El agua superficial es transportada por la pendiente natural del terreno hacia un punto de encauzamiento. Se observa que el bordo perimetral tiene dos áreas de aporte debido a que la estructura está muy expuesta a recibir escurrimientos de áreas no controladas, por lo que es una obra robusta y para su construcción se requiere mayor cantidad de material.

Originalmente "bordo de encauzamiento". Tiene una función similar a la del bordo perimetral, pero estructura es de menor dimensión debido a que usualmente se localiza dentro de un área sistematizada. De tal modo se requiere solo de un área de aporte localizada en la parte de aguas arriba de la obra.

Originalmente "badén bordeado". Típica obra de conducción compuesta por tres secciones de canales, dos laterales y un principal. Esta estructura se utiliza en la conducción entre dos obras de retención en las áreas más bajas del sistema. El badén principal conduce el agua de exceso del sistema superior. Los badenes laterales el exceso del manejo de agua interna hasta la obra de salida.

Originalmente "presa de contención". En los diseños originales se indicaban los vertederos como estructura de control y evacuación. Por muchos años no se dispuso de un diseño adecuado de tales estructuras, por lo que no se utilizaron sino hasta la década del '80 donde se diseño el primer vertedor placa que fue una solución adecuada que compensó costos con funcionalidad.

Funcionalidad: Obligan la retención con salida controlada de excesos de escurrimientos en áreas usualmente ocupadas por lagunas semi-permanentemente anegadas.

Finalidad: La estructura acumula escurrimientos producidos por eventos cercanos al período de retorno de cálculo de obras. La estructura se complementa con obras de evacuación apropiadas para evitar el desborde que provocaría su colapso.

En períodos normales, se observa que el área anegada se limita al área natural de la laguna sistematizada.

Criterios constructivos:

• Obras de contorno alineadas las obras de conducción usualmente realizadas en áreas de lagunas semi-permanentes.
• Deben evitar los suelos sin estructura típicos de zonas alcalinas. Esos suelos deben quedar comprometidos dentro de la estructura. Los suelos alcalinos no puede ser utilizados en la construcción de esta estructura.
• La estructura debe ser nivelada con extremo cuidado hasta conseguir la cota de construcción dada por el cálculo hidráulico más la cota de seguridad. Son estructuras cuya coronación debe estar en un plano horizontal. La estructura deberá ser compactada para evitar asentamientos que comprometan la estructura.
• El trazado longitudinal es usualmente sinuoso buscando una máxima capacidad de retención según cada caso.
• La estructura final deberá ser protegida contra erosión con empastamiento. Es fundamental mantener el área interna de retención con el mayor volumen posible y libre de vegetación densa, sobre todo juncos y pajonales que son de difícil erradicación.
• Es esencial mantener la obra vigilada en caso de eventos extremos (ver también Vertedero placa). Animales como topos o armadillos podrían provocar daños puntuales en la estructura de materiales que eventualmente se transformarían en críticos en caso de llenado provocando una erosión localizada muy peligrosa. Es fundamental la inspección regular de la estructura para mantener controlado este efecto pernicioso.
• La estructura deberá tener un badén lateral para conducir los excesos internos.

Las estructuras de hormigón son requeridas exclusivamente en aquellos puntos de concentración de escurrimientos donde el flujo de agua se pueda tornar crítico en algún momento de su vida de funcionamiento. Definimos como "flujo crítico" en este texto un valor mínimo de velocidad de agua tal que a partir de él una estructura de material de tierra sufre problemas de erosión retrógrada. Este tipo de flujo colapsaría la estructura sin remedio.

Los modelos hidráulicos permiten evaluar los puntos críticos con precisión. De todos modos y en general las presiones actuantes siguen siendo relativamente bajas (menores a un metro de presión), por lo que estructuras sencillas de hormigón son suficientes para manejar estos movimientos en forma adecuada y segura.

Caño compuerta

Funcionalidad: Permite el paso del agua en un solo sentido, por ejemplo permite la salida de un escurrimiento pero no su entrada. La Figura  muestra una foto de una alcantarilla sobre la izquierda y dos caños compuertas (con tapa roja) en la zona central.

	Puente de hormigón y la alcantarilla sobre badén bordeado. Los tubo compuertas permiten el ingreso de agua interna al badén de conducción solo cuando el nivel de presión de agua en el badén es menor que en el canal de acceso del caño compuerta. El tubo compuerta impide la entrada del agua en el circuito interno.
Caño Compuerta [A]: La presión en la evacuación o conducción es mayor que en el caño compuerta. La compuerta se cierra automáticamente, impidiendo la evacuación desde el caño.	Caño Compuerta [B]: Caño compuerta en funcionamiento. La presión de agua dentro de la estructura es mayor que en la sección de evacuación o conducción.

El control (caudal máximo) es una función del diámetro y de la cantidad de caños compuertas y de la diferencia de presión de agua existente dentro y fuera del tubo.

Finalidad: Esta estructura está generalmente localizada a la salida de un circuito interno de drenaje, es decir en el punto más bajo de un sector protegido por las obras modulares. Tiene un doble propósito.

• Caño Compuerta [A]: En el tiempo que dure la creciente máxima por la obra de evacuación o conducción, el caño compuerta permanecerá cerrado. Esto implica que los volúmenes de agua que circulan por la evacuación o la conducción no podrán ingresar al área interna sistematizada cuyo dren es el caño compuerta. Los excesos producidos en ese sector interno serán no tendrán salida instantánea. Los volúmenes de aguas internos no se suman al caudal de circulación, produciendo un verdadero efecto de retención en el momento del pico de crecida y beneficiando la evacuación aguas abajo. En esta situación, el caño compuerta cumple una función "solidaria", reteniendo escurrimientos donde son generados.
• Caño Compuerta [B]: El nivel del agua en la obra de evacuación o conducción es menor que el caño compuerta, por lo que la tapa se abre automáticamente dejando pasar un caudal regulado, que irá evacuando el sector protegido lentamente, sin incrementar en exceso los volúmenes de evacuación. En este aspecto también se produce un efecto de amortiguación y control de escurrimientos del agua del manejo interno en una forma eficaz, de acuerdo con la filosofía de diseño.

Criterios constructivos:

• Es una estructura cuyo diseño es puramente hidráulico. A los efectos de cálculo se diseña igual que una alcantarilla, donde el diámetro es el factor de diseño y la geometría los datos de entrada al modelo.
• Es fundamental proteger la estructura con un encabezado de hormigón, de otros modos se producirán inevitablemente fugas decididamente erosivas entre el caño compuerta y el material externo de soporte, conduciendo al colapso de la estructura.
• El caño compuerta es nada más que una alcantarilla circular de hormigón simple o armado (según el caso) donde en uno de sus extremos se ejecuta un aro metálico con un pivote y una tapa también metálica.
• No es imprescindible que el cierre de la tapa sea hermético, aunque por supuesto es aconsejable. Si el cierre no es hermético, se producirán ciertas entradas de agua en el sentido no querido, pero en general estos volúmenes son despreciables en el contexto global.
• Es fundamental mantener la zona de cierre totalmente libre de hierbas u otros elementos que la obturen o que no permitan el libre pivote de la tapa de cierre.
• Las secciones de alcantarillas que compongan el caño compuerta deben ser unidas y selladas una con las otras.
• La sección debe ser especialmente compactada antes de la instalación del caño, y la nivelación longitudinal de la estructura debe asegurar que no se produzcan "bolsas de aire" en su interior.

Alcantarillas

Funcionalidad: Permite el paso irrestricto pero controlado del agua en un obra de conducción o de evacuación.

Finalidad: Es una obra necesaria para permitir el acceso y la circulación interna y externa de vehículos y animales. La solución alternativa y más costosa es la ejecución de un puente de hormigón armado.

Un sistema de alcantarillado puede ser diseñado para diversos propósitos:

Criterios constructivos:

• El cálculo hidráulico es similar al del caño compuerta, pero el caudal de diseño es generalmente mucho mayor, y está dado por el modelo hidráulico general de la obra de modular.
• Las obras de alcantarillado pueden requerir de una estructura adicional de hormigón o piedra inmediatamente aguas abajo o aguas arriba a efectos de impedir la posible socavación del material de tierra por efecto dinámico del agua. Estas estructuras tienen forma de piletón donde la energía del agua saliente de la alcantarilla se disipa sin provocar daños.
• En caso de grandes caudales de agua, se prevé la construcción de pasos o puentes, que son más convenientes en los lugares de instalación de la instrumentación hidrológica. Los puentes se pueden complementar con estructuras sencilla de vertederos para medir caudales con precisión.
• Los criterios constructivos y de preservación son idénticos al del caño compuerta, aunque usualmente requiere una atención más frecuente.

Vertedero placa

Funcionalidad: Permite la evacuación controlada de excesos hídricos contenidos en obras de retención, para distintos períodos de retorno de proyecto.

Placas de hormigón en la salida de una laguna. La cantidad de placas controla el caudal de salida de la laguna. Son visibles los problemas de empastamientos ocasionados por la semipermanencia de los excesos hídricos. El proceso de limpieza esta llevándose a cabo al tiempo que estas fotos fueron tomadas.

Finalidad: Es una estructura de seguridad y de control. Hidráulicamente funciona como una obra de descarga y vertedero y se calcula como un vertedero de paredes delgadas y una serie de orificios. La descarga se regula en función del número de número de aperturas entre placas (placas no colocadas) y el largo del vertedor. Es esencial que en ningún momento el agua vertiente supere la cota de diseño de la obra de retención de tal modo que el agua nunca "rebalse". Si es llegara a ocurrir toda la estructura colapsaría sin remedio.

Vertedero placa en tres momentos de funcionamiento. El estado 1 indica una condición de escurrimiento de flujo base. El agua semipermanente escurre sin ser retenida. Son las condiciones normales sin anegamiento. El estado 2 corresponde al funcionamiento de vertedor como orificio, donde el caudal entrante a la obra de retención es menor que el caudal de diseño y esta funciona regulando los caudales salientes. El estado 3 corresponde al funcionamiento como orificio y además vertedero, donde los caudales de diseño son superados. El vertedero permite el paso de caudales superiores a los de diseño (hasta cierto límite) sin perjuicio estructural para la obra.

Criterio constructivo:

• El cálculo estructural de las placas de hormigón no es necesario, pues las presiones de trabajos son muy inferiores a la rotura de la pieza.
• Las viguetas y el anclado a la base debe estar calculados contra vuelco tomando como fuerzas actuantes la presión de agua más una fuerza de impacto horizontal por un posibles elementos de arrastres en caso de crecidas.
• La estructura requiere una pequeña losa de hormigón en la entrada y en la salida de las placas para prevenir socavamientos.
• La losa de hormigón debe tener un pequeño escalón para amortiguar la acción dinamica del impacto del agua en casos de evacuación por el vertedero.
• Se puede un sistema de alcantarillado en "baterías" donde las alcantarillas se colocan a diversas alturas. Si el caudal de agua ingresante es elevado, el nivel del agua arriba de la alcantarilla se incrementará y el agua comenzará a escurrir por las alcantarillas elevadas. Este tipo de estructuras es eficaz para efectuar una regulación escalonada de los escurrimientos, aunque su utilización es restringida por otros sistemas de construcción equivalentes más sencillos (ver Figure 46) La obra no requiere estanqueidad, por lo que las juntas entre el hormigón y las viguetas no debe estar sellado, lo que también facilita su rápida remoción en caso de necesidad
• Es recomendable no sobreponer más de dos placas en la sección por lo que la obra alcanzaría una altura máxima de entre 60 y 80 cm dependiendo del alto de la placa.
• Las viguetas deben evitar trabajar a torsión durante un evento de evacuación. Para reducir este esfuerzo al mínimo, la placas han de removerse en forma simétrica con respecto al eje medio frontal de la obra.

Disposición adecuada del vertedero placa. Los orificios de evacuación han de ejecutarse removiendo las placas inferiores centrales de a pares a partir del eje de simetría frontal. El número de placas a remover está dado por el cálculo hidráulico.

• La obra debe ser vigilada durante eventos de lluvias fuera del período de cálculo de la obra. Es posible establecer un sistema simple de alerta en caso que el agua supere cierto nivel. El cálculo hidráulico de la estructura permite efectuar varios "escenarios" posibles de trabajo, con lo que una memoria de emergencias puede ser elaborada. Dentro de esa memoria se establece una configuración diferente de las placas removidas en función del volumen de lluvias pronosticados por el alerta meteorológico. En tal caso la configuración ha de ser corregida antes del evento pluvial, sin detrimento de una constante vigilia durante eventos extraordinarios.
• En caso de obras de mayor envergadura, es posible reemplazar este esquema fijo de placas por un sistema de compuertas movibles, que se podrán abrir en caso que la evolución de los escurrimientos supere el diseño de cálculo.
• Como en todos los casos de obras de evacuación, es fundamental mantener la zona de totalmente libre de hierbas u otros elementos que obturen el funcionamiento normal del vertedero placa tanto en la sección aguas arriba como aguas abajo.

Maquinaria de construcción

Una de las características comunes de los trabajos de sistematización agrohidrológica es que las estructuras de manejo de aguas usualmente se ejecutan con instrumentos de labranza adaptados en mayor o menor grado. La mayoría de las estructuras lineales de menor porte se pueden realizar adecuadamente con este tipo de maquinaria, lo que permite minimizar y optimizar el uso de maquinaria pesada solo para aquellos casos específicos que se requieran.
Las siguientes figuras son ejemplos de maquinarias comunes utilizadas usualmente.

Arado de disco en línea: 3,6 m de ancho, 18 discos, con diámetro de disco de 55 cm.  Se lo utilliza en la construcción de estructuras lineales de baja altura.	Bordo lateral de camino ejecutado con arado de disco.  También se usa para la ejecución de bordos aristados con cunetas laterales.
Pala de arrastre: Capacidad 1,5 m3. Usada para zanjear y limpiar cunetas, badenes bordeados y otros trabajos complementarios.	Hoja arrastre : ancho 3 m. Usada para nivelar y marcar el talud de los bordos. Es muy común su uso en trabajos de restauración.
Zanjeador: 0,7 * 0,4 m. Usado para drenar áreas cerradas hacia una vía de agua, cuneta de camino. Es parecido al viejo arado mancera y es especial para la ejecución de badenes simples.	Típico badén simple ejecutado con zanjeador.
Tractor simple de 120 HP para trabajos de construcción lineal en condiciones normales de piso.	Tractor dual de 180 HP para trabajos lineales en condiciones de falta de piso.

La experiencia recogida por técnicos del INTA y agentes de proyecto del Ministerio de Asuntos Agrarios de la provincia de Buenos Aires sobre el uso y eficiencia de la maquinaria con que se construyeron los módulos agrohidrológicos, fue resumida en las siguientes tablas: