Presentar las características y criterios para el diseño de estructuras filtrantes hechas de costales rellenos para la captación de sedimentos.

1. “SECRETARÍA DE AGRICULTURA,
GANADERÍA,
DESARROLLO RURAL,
PESCA Y ALIMENTACIÓN”
Subsecretaría de Desarrollo Rural
Dirección General de Apoyos para el Desarrollo Rural
Presas filtrantes
de costales rellenos
de tierra

2. 2
CONAFOR
1.Definición y objetivos.
1.1. Definición.
Presas de costales: Es un muro de bolsas o sacos de rafia, re-
llenos de tierra, colocados perpendicularmente al flujo de
la corriente de agua, para controlar la erosión en cárcavas,
reteniendo suelo, rocas u otros fragmentos.
1.2. Objetivos.
Colocar barreras en las riveras y taludes de las cárcavas con
el fin de controlar el arrastre de suelo en la base y taludes
de éstas.
Disminuir la velocidad del flujo del agua.
Contener los sólidos en suspensión producto del escurri-
miento del agua.
Disminuir la pendiente de la cárcava.
Disminuir el azolve de cuerpos de agua (lagunas, lagos) y
almacenamientos (presas, jagueyes).
Promover el establecimiento de vegetación natural.
2.Beneficios y desventajas de la obra.
2.1. Beneficios.
Estabilizar el cauce de las cárcavas.
Disminuir la pérdida de nutrientes del suelo.
Recuperar la productividad del suelo.
Recobrar el área útil agrícola.
PRESAS FILTRANTES DE COSTALES RELLENOS DE
TIERRA
Bajo costo económico.
Genera empleos a los pobladores de la zona.
Reduce la pérdida de humedad de los terrenos aledaños a
la cárcava.
Favorece la infiltración del agua al subsuelo.
2.2. Desventajas.
Su vida útil es muy corta (tres años como máximo).
No se debe usar en cárcavas mayores a 1.20 m de profun-
didad.
No se recomienda establecerlas en pendientes superiores
a 35 %.
No resiste cargas hidráulicas fuertes.
3.Condiciones donde se establece.
En cárcavas que se están iniciando por efecto de la esco-
rrentías erosivas.
En cárcavas con pendientes menores del 35%.
En cárcavas con profundidades menores de 1.20 m.
En cárcavas con taludes de consistencia firme.
Se recomienda que el ancho de la cárcava sea de 2.50 m a
3.50 m como máximo; con el fin de mantener su estabili-
dad.
4. Criterios de diseño.
Visita de campo para la localización de las áreas afectadas
por erosión en forma de cárcavas.
En zonas donde no haya paso constante de maquinaria ni
de animales.
Elección de la cárcava a controlar tomando en cuenta las
condiciones que se requieren para su establecimiento. Ver
punto 3.
Para conocer la pendiente de la cárcava se emplea un cli-
símetro o clinómetro (nivel Abney o un nivel montado). Se
miden las pendientes (por tramos) desde el inicio de la cár-
cava hasta el final de ésta. La pendiente final será la media
de las pendientes parciales. Figura 1.

3. 3
lado del lugar donde se determinó construir la presa. Acto
seguido se amarra un cordel (mecate) de estaca a estaca.El
cordel debe de quedar totalmente horizontal y perpendi-
cular al flujo del agua.
Enseguida se debe de medir la sección hidráulica de la cár-
cava, tomando como referencia la altura de la presa de cos-
tales. Se recomienda dejar las estacas ya que servirán de
guía para hacer la excavación. Figura 2.
Estadalero
Operador
La ubicación da la primera presa filtrante se localizará cerca
al inicio de la cárcava (aproximadamente a 5 m). Se debe
de tomar en cuenta que los taludes de la cárcava donde se
vaya a ubicar la presa tengan una buena estabilidad (con-
sistencia firme del suelo).
El empotramiento de la presa debe de ser de aproximada-
mente de 0.30 m en los taludes y en el cauce de unos 0.15 a
0.20 m de profundidad.
El espaciamiento entre presas se estable mediante el uso
de la ecuación:
E = (H / P) 100; donde E = Espaciamiento (m), H = Altura
efectiva de la presa (m) y P = Pendiente de la cárcava (%).El
sitio final de la ubicación de la presa se define en el terreno,
ya que debe de considerarse la consistencia firme de los
taludes de la cárcava.
La altura efectiva de la presa debe ser 1.00 m como máxi-
mo (desde la altura del vertedor al fondo de la cárcava).
Las presas nunca se deben de ubicar en las curvas o salidas
de la cárcava. Se recomienda ubicarlas 5.00 m aguas arriba
de la entrada de la curva.
Los costales deben de medir 60 cm de largo por 40 cm de
ancho y 25 cm de alto y que tengan una capacidad de 50
kg aproximadamente. Para una mayor durabilidad es nece-
sario que se sometan a una impermeabilización con cha-
popote.
5. Procedimiento de construcción.
Una vez localizado el sitio donde se va a construir la presa,
se procede a realizar la limpieza de éste.
Tomando como referencia la altura de la presa de costales
(dentro de la cárcava), se colocan dos estacas, una en cada
Figura 1.
Figura 2.
Figura 3.
Estacas
Estacas
Hilo
Luego se realiza la excavación, tomando como referencia
los puntos anteriores. La dimensión de la excavación será
igual al
ancho que tengan los costales con tierra, colocados hori-
zontalmente. Figura 3.
Una vez realizada la excavación debe de compactarse el
área donde se van a colocar los costales. El llenado de los
costales debe hacerse previamente. Estos deben de estar
cocidos fuertemente y con una puntada muy fina, esto con
el fin de evitar que se salga la tierra fácilmente.
empotramiento
excavación y
Área de
Estacas
15cm
30cm

4. 4
La colocación de los costales debe de realizarse de manera
“cuatrapeada” (intercalados). En el centro de la presa debe
de quedar, a manera de vertedor, un espacio equivalente a
un costal con tierra. Figura 4.
Realizada la formación del cuerpo de la presa se recomien-
da colocar estacas (en el área localizada aguas abajo) dis-
tanciadas 0.50 m, con el fin de dar estabilidad a la presa.
Figura 5.
Una vez puestas las estacas se procede a la conformación
del delantal, (colchón hidráulico) para lo cual se colocan
tres hileras de costales a lo ancho de la cárcava, en una sola
cama y en forma trapezoidal, aguas abajo; como se mues-
tra en la figura 6.
Es importante realizar la compactación del suelo en la base
de la pared de la presa filtrante, aguas arriba, como tam-
Vertedor
Empotramiento
Figura 4.
Figura 5.
Figura 6.
Delantal
Empotramiento
Vertedor
Estaca
Empotramiento
(30cm)
Vertedor
15cm
bién en los taludes correspondientes, esto con el fin de evi-
tar socavamiento de la estructura.
6. Mantenimiento.
Evitar el paso de animales y maquinaria cerca al cuerpo de
la presa, mediante una campaña con los campesinos de la
zona.
Para recuperar las condiciones naturales del lugar, se de-
berá propiciar el desarrollo de vegetación nativa, sobre la
zona azolvada.
Si se llegara a destruir una parte de la presa, a unos meses
de realizada, se debe de reparar inmediatamente.
7. Ejemplo de cálculo.
En el paraje la Era perteneciente a la Delegación de Milpa
Alta, Distrito Federal, se requiere realizar el control de una
cárcava, mediante el uso de presas filtrantes de costales
rellenos de tierra.
7.1. Características generales.
Pendiente media de la cárcava 25%, profundidad de 1.10m,
ancho del sitio donde se va a construir la presa filtrante de
costales con tierra es de 2.50 m. Se considera un empotra-
miento, en los taludes, de 0.30 cm y de 15 cm en la base de
la cárcava. Fig. 7.
Dimensiones:
- Altura de la presa: 1.25 m
- Ancho de la presa: 3.10 m (2.50 m + 0.60 m)
Las dimensiones del costal lleno de tierra son: 60 cm de lar-
go por 40 cm de ancho por 25 cm de alto.

5. 5
Vshc = Volumen de la sección hidráulica de la cárcava (m3)
Vstp = Volumen sección transversal de la presa (m3)
Excavación
Empotramiento
Empotramiento
0.30m 0.50m 1.57m
0.25m
0.18m
0.30m
0.90m
1.10m1.10m
1.25m
0.15m
Vhsc
Vstp
Estaca
Estaca
A
A
A
A1
2
3
4
Figura 7.
- Volumen de costal con tierra: Vc = 0.06 m3.
a)Volumen de excavación
Vexc = Vstρ– Vshc ---------------------- Ec. 1
Donde:
Vexc = Volumen de excavación (m3
)
Vstp = Volumen sección transversal de la presa (m3
)
Vshc = Volumen de la sección hidráulica de la cárcava (m3
)
Desarrollo.
Vstp = 3.10 m x 1.25 m x 0.40 m
Vstp = 1.55 m3
Vshc = (A1 + A2 +A3 +A4 +A5) (Altura del costal con tierra).
Ver fig. 6.
Vshc = (0.27 m2
+1.73 m2
+0.12 m2
+ 0.08 m2
) 0.40m
Vshc = 0.88 m3
Sustituyendo en la ecuación 1
Vexc = 1.55 m3
– 0.88 m3
Vexc = 0.67 m3
( ) 2
27.0
2
10.150.0
1 m
mxm
A ==
2
73.110.157.12 mmxmA ==
( ) 2
12.0
2
25.010.190.0
3 m
mmxm
A ==
( ) 2
08.0
2
90.018.0
4 m
mxm
A ==
Volumen de excavación = 0.78 m3
b) Número de costales: Nc
A este número de costales se le debe de agregar el número
de costales que se requieren para hacer el delantal o col-
chón hidráulico y así obtener el número total de costales
a comprar y también el volumen de tierra que se requiere
para llenar todos los costales.
Para la realización del delantal de la presente presa se colo-
caran en la primera línea 5 costales de manera que queden
localizados equidistantes del centro del vertedor (2.00m
/ 0.40m) y paralelos al flujo de la corriente. En la segunda
línea se colocaran 3 costales (1.80m/0.60m) y puestos per-
pendicularmente al flujo de la corriente. En la tercera línea
se colocaran tres costales (1.20m/0.40m) en forma paralela
al flujo de la corriente. Se requieren 11 costales para la con-
formación del delantal.
Número de costales (Ntc) que se deben de comprar :
Ntc = 26 + 11 = 37.
c) Volumen de tierra (Vt) que se requiere para llenar los
costales.
Vt = Ntc x Vc
Vt = 37 costales x 0.06 m3
Vt = 2.22 m3
.
Se tienen 0.78 m3
de tierra de la excavación por lo que
se deben de adquirir 1.45 m3
de tierra (2.22 m3
- 0.78 m3
).
Considerando un promedio de compactación del 50% se
requerirá comprar 2.17 m3
8. Costos.
Para la realización de los costos se debe de hacer primero
un programa de trabajo, el cual se detalla a continuación
en el cuadro1.
Vc
Vexc
Nc =
3
3
06.0
55.1
m
m
Nc =
talesNc cos26=

6. 6
Concepto
Días
1 2 3 4 5 6
- Localización X
- Limpieza, trazo y nivelación X
- Excavación para desplante y empotramiento X
- Compactación del área de desplante X
- Compra de insumos X
- Enchapopotado de costales X
- Llenado y cocido de costales X X
- Colocación de los costales X X
- Compactación en la base y taludes de la presa X
Cuadro 1. Programa de trabajo.
Cuadro 2. Materiales.
La lista de materiales del cuadro 2, se ajustan a los volúmenes de la obra del ejemplo
8.1. Costos de personal.
Para la realización de la presa, compuesta de 40 piezas
de costal, se estima un costo total de mano de obra de
$3,600.00
8.2. Costos de materiales.
Concepto Unidad Cantidad
Costo unitario
($)
Costo total
($)
- Costales Pieza 40 5.00 20 0.00
- Estacas (50 cm*5 cm *2.5cm) Pieza 20 5.00 10 0.00
- Tepetate m3 1 300.00 300.00
- Chapopote kg 2 17.00 34.00
- Hilo de rafia Pieza 1 30.00 30.00
- Solvente (Diesel) L 2 7.00 14.00
- Morillos(2.50 m*0.10m de diámetro)
con punta de lápiz
Pieza 4 100.00 400.00
Total 1 078.00

7. 7
Concepto Uni dad Cantidad
Costo unitario
($)
Costo total
($)
- Zapapicos Pieza 2 113.00 226.00
- Pala de cuadrada Pieza 2 90 .00 180 .00
- Pala recta Pieza 1 110 .00 110 .00
- Barreta Pieza 1 223.00 223.00
- Carretilla Pieza 1 650.00 65 0.00
- Marro (10 libras) Pieza 1 300 .00 300 .00
- Machete Pieza 1 120 .00 120 .00
- Agujas de arrea Pieza 2 7.00 14.00
- Cinta métrica (30m) Pieza 1 300.00 300.00
- Flexómetro (7.50m) Pieza 1 120 .00 120 .00
- Guantes de carnaza Par 4 50.00 200.00
Total 2 643.00
Resumen de costos.
Costo total mano de obra $ 3 600.00
Costo de materiales: $ 1 478.00
Costo de herramientas: $ 2 443.00
Costo total $ 8,021.00
Es conveniente aclarar que la herramienta que se compró
no solamente es para la realización de una presa, ésta servi-
rá para la construcción de varias presas.
9. Bibliografía.
Agencia para el Desarrollo Internacional. AID. 1963. Glosa-
rio de Conservación de Suelos y Agua. Centro Regional de
Ayuda Técnicas. USA.
Colegio de Postgraduados .SARH. 1977. Manual de Conser-
vación del Suelo y Agua. Chapingo, México.
Comisión Nacional Forestal, CONAFOR. 2004. Protección,
Restauración y Conservación de Suelos Forestales. Manual
de obras prácticas. México.
Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. 1975. Ma-
nual de Conservación de Suelos de Ladera. Colombia.
Suárez de Castro Fernando. 1980. Conservación de Suelos.
CATIE . Costa Rica.
8.3. Costos de herramientas.
Cuadro. 3. Herramientas.
10. Elaboraron:
M.C. Jaime A. Rey Contreras.
Departamento de Suelos de la Universidad Autóno-
ma Chapingo.
jaimerey@hotmail.com.
jrlisandro988@gmail.com
Teléfono: 595-93-14-108
Tangaxuhan Llanderal Ocampo.
tllanderal@colpos.mx
Teléfono: 01 55 17 09 66 47
Revisión Técnica:
Dr. Demetrio S. Fernández-Reynoso.
Especialidad de Hidrociencias, Colegio de Postgra-
duados.
demetrio@colpos.mx