definicion usos clasificacion de los espigones

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IV. ESPIGONES EN EL FLUJO
4.1 DEFINICIÓN
Figura: Espigones escalonados a base de gaviones.
Los espigones, también llamados rompeolas o escolleras son obras transversales que
avanzan desde la orilla existente hasta la nueva línea de la orilla, para reducir los anchos
excesivos del lecho provocando la sedimentación de la zona limitada por ellos y
generando un desplazamiento en el eje del cauce de un río; encauzan, corrigen o
controlan el curso natural del agua. Estas obras tienen la finalidad de direccionar el flujo
de la corriente, evitando que las fuerzas de las aguas impacten en los márgenes.
Generalmente son utilizados en conjuntos para crear entre ellas zonas de sedimentación
y consecuentemente de disposición de material sólido, reconstruyendo de esta forma,
márgenes ya afectados por la erosión. Son estructuras que están unidas a la margen e
interpuestas a la corriente, lo que permite desviar y alejar la corriente de la orilla y evitar
que ésta arrastre las partículas que la forman. Los espigones están construidos dentro
del cauce con bloques de roca de dimensiones considerables, o con elementos
prefabricados de hormigón (cubos, paralepípedos, dolos y tetrápodos o quadrípodos)
que son colocados dentro del agua, en ríos, arroyos o próximos a la costa marítima.

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Figura: Vista aérea de espigones en ambos márgenes de un río.
La forma y la geometría de los espigones son definidas en función del régimen del río y
de la finalidad principal de la intervención. Como ese tipo de obras altera el eqiulibrio
natural del curso de agua, generalmente la intervención es realizada en etapas, hasta
conseguirse un nuevo equilibrio del sistema. Lo gaviones se adecúan perfectamente a
esa necesidad, pues permiten alteraciones y/o ampliaciones de las estructuras iniciales.
Figura: Espigones a base de sacos de arena.

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Principales finalidades de los espigones:
- Protegerlas márgenes contra las erosiones.
- Recuperar terrenos ribereños.
- Controlar el transporte de sólidos.
- Almacenar o derivar agua.
- Laminar las crecidas.
Si el morro del espigón queda por debajo del nivel de estiaje se le denomina “espigón
bañado”, si toda la cresta se encentra por debajo de dicho nivel se dice que el espigón
es de tipo sumergido.
4.2 CLASIFICACIÓN DE ESPIGONES
4.2.1 Por su dirección:
- Espigón en contra de la corriente.
- Espigones normales a la corriente.
- Espigón en favor de la corriente.
4.2.2 Por su forma:
- Espigón de asta simple.
- Espigón martillo.
- Espigón bayoneta.
4.2.3 Por su longitud:
- Espigones cortos o spurs (Lp / B1 < 0.33).
- Espigones largos o groynes (Lp / B1 > 0.33).
Donde:
Lp = Longitud de la estructura proyectada.
B1 = Ancho de la sección definitiva del río.
* Kondap y Prayap (1989) recomiendan limitar como máximo la longitud de los
espigones y el espaciamiento entre estos a B1/5 y 4Lp respectivamente, siendo el
espaciamiento sugerido de 3Lp.

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4.3 PARTES DE UN ESPIGÓN
Un espigón consta de cuatro partes claramente reconocibles.
4.3.1 La punta del espigón.
Constituye el punto crítico para su socavación por la concentración de corrientes y la
velocidad del agua en ese punto.
4.3.2 La cresta.
Puede ascender hacia la orilla o ser horizontal, además puede ser sumergida o bañada
con respecto al nivel del agua de diseño.
4.3.3 Anclaje.
El anclaje depende de la situación real del sitio ante la posibilidad de que el agua pase
por detrás del espigón.
4.3.4 Cimiento.
Es el factor que determina la durabilidad del espigón. El cimiento a su vez está
constituido por la fundación propiamente dicha y por un tapete o colchón, como
protección contra la socavación.

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4.3 DISEÑO DE UN ESPIGÓN
4.3.1 DATOS NECESARIOS
Los datos necesarios para el diseño de espigones son:
4.3.1.1 TOPOGRAFÍA Y BATIMETRÍA
La topografía y batimetría del río en la zona por proteger. Abarcará todo el cauce y
orillas. En ríos de planicie se cubrirán además 20 metros a cada lado de las orillas y en
cauces con orillas muy elevadas, hasta 10 metros arriba de la elevación máxima del
agua.
4.3.1.2 SECCIONES TRANSVERSALES
Secciones transversales a lo largo de las orillas que serán protegidas. La separación
entre ellas puede variar entre 50 metros y 200 metros dependiendo de las dimensiones
del cauce. Fuera del agua cubrirán lo indicado en el inciso anterior, se prolongarán a lo
largo del talud de la orilla y se extenderán sobre el fondo del río hasta una distancia de
1/3 el ancho del cauce, como mínimo.
4.3.1.3 CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS
Características hidráulicas de la corriente. Normalmente se deben conocer: el gasto
formativo y el gasto asociado a n periodo de retorno de entre 50 y 100 años, la elevación
de la superficie del agua correspondiente a esos gastos, así como las velocidades
medias de los escurrimientos y, de ser posible, la velocidad del flujo a lo largo de las
orillas por proteger.
4.3.1.4 DISPONIBILIDAD DE LOS MATERIALES
Materiales de construcción disponibles. Incluye la localización de bancos de rocas y el
peso específico del material de cada uno de ellos. Así como bancos de grava o boleo
que puedan servir para rellenar gaviones.
4.3.1.5 CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
Granulometría y peso específico de los materiales del fondo y orillas del cauce.
4.3.2 PROCEDIMIENTO
Los aspectos más importantes a tener en cuenta cuando se diseña una protección con
espigones son los siguientes:

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4.3.2.1 Localización en planta.
Para ubicar los espigones en planta, lo primero que se requiere es trazar el eje del río tal
como quedará una vez que él sea rectificado o bien el eje existente si solo se van a
proteger las orillas, sin efectuar ningún cambio a la geometría del río ni a la dirección de
la corriente. Al terminar el trazo del eje del río se conoce el radio o radios que forman
cada curva y la longitud de los tramos rectos.
Posteriormente se trazan dos líneas paralelas a ese eje y separadas entre sí una
distancia igual al ancho que tendrá el río una vez protegido. Dichas líneas se
denominarán “líneas extremas de defensa”. Todos los espigones partirán de las
márgenes y llegarán hasta una de esas dos líneas, por lo que la longitud final de cada
espigón esta en función de la separación que existe entre cada una de esas líneas y su
margen correspondiente.
Figura: Esquematización del procedimiento n°1.
4.3.2.2 Longitud de los Espigones
La longitud total de un espigón se puede expresar de la siguiente manera:
L = Lt + Le
Donde: Lt = Segmento del espigón que está dentro del cauce.
Le = Segmento del espigón empotrada en la orilla.
Cumpliéndose al mismo tiempo la siguiente expresión:

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𝑑 ≤ 𝐿t≤ 𝐵/4
Donde: d = Tirante o profundidad del río
B = Ancho del río
La longitud Le debe estar debidamente sustentada.
4.3.2.3 Forma de los espigones en planta.
Dependerá del criterio del proyectista. Cabe mencionar que los más usuales son los
rectos por su facilidad constructiva y ser más económicos. Los espigones con forma L o
T son los más costosos, ya que su parte extrema debe construirse en la zona más
profunda del río.
Figura: Distintos diseños de espigones.
4.3.2.4. Separación entre espigones en planta
La separación de un espigón a otro visto en planta será cuatro veces la longitud total del
espigón.
4.3.2.5 Ángulo de orientación de cada espigón, con respecto al flujo.

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El ángulo de orientación que conviene está comprendido entre:
60° ≤ 𝑥 ≤ 90°
En curvas con márgenes uniformes se recomienda:
x = 70°
4.3.2.6 Permeabilidad de los espigones.
Los espigones impermeables alejan de la orilla a las líneas de corriente con alta
velocidad, mientras que los espigones permeables reducen la velocidad del flujo por
debajo de su límite erosivo, estos últimos cuando están bien diseñados, facilitan de
inmediato la sedimentación de arena entre los espigones. Los espigones permeables
tienden con el tiempo a perder la permeabilidad debido a toda la basura, ramas y troncos
que llegan a detener, por ello se deben diseñar para resistir, tanto el empuje del agua,
como el de los elementos mencionados.
4.3.2.6 Erosión al pie del espigón.
Para cuantificar la erosión del fondo del río adyacente al extremo de un espigón, se
puede utilizar la ecuación que a continuación se indica, la cual fue obtenida por Maza
con base en los datos y criterio inicial de Latuischenkov. Dicha relación establece:

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𝑑 𝑒 = 0.855𝑑0[4.14 + 𝐿 𝑛
𝑄1
𝑄
]𝑒(0.0028𝛼 −0.24𝑘)
Donde:
de = Profundidad máxima en la zona erosionada al final del espigón.
do = Profundidad del flujo no afectada por la erosión
α = Ángulo entre eje del espigón y la dirección del flujo
k = cot Ø (ángulo que forma el talud del espigón con la horizontal)
Q1 = (Q/B)L
B = Ancho del río
L = Longitud del espigón
Q = Caudal del río para un periodo de retorno de 25 o 50 años.
Figura: Diagramas de las velocidades con y sin espigones.