Portecciones en lechos y bancos sumergidos en puertos, muelles y canales navegables usando concretos encapsulados.

1. Obras de protección y control de erosión.
Concretos encapsulados.
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2. Protección de infraestructura marítima:
Muelles, puertos y vía interoceánica.
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3. Protección y estabilización de la vía interoceánica y la
infraestructura portuaria nacional, marítima y fluvial,
utilizando concretos encapsulados.
Objetivo general
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4. Causales de la erosión en puertos, muelles y canales.
PROPELLERS. THRUSTERS. PODDED PROPULSORS.
JETS. OLEAJE Y CORRIENTES.
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5. Revestimientos: Esquematización, usos, denominaciones, abreviaturas.
IMAGEN 3D. ESQUEMÁTICO.
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USO.
REVESTIMIENTO
HIDROSTATICO
RIGIDO.
RHR,
FPM.
USO/DENOMINACION.
REVESTIMIENTO
SECCION
CONSTANTE.
REVESTIMIENTO
FLEXIBLE.
RSC,
UCS,
USM.
RVF,
RBA,
ABM.
ABREV.
ZONA DE OLEAJE.
ZONA DE ABRASION.
LECHO/FONDO.
LAMINAS.
7 A 18.
7, 8, 19
20 A 32
9, 33 A
38
Revestimientos de Concreto Encapsulado: Canales, puertos, muelles.

6. Arreglos y detalles típicos de instalación.
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Zonas de: Oleaje, abrasión y fondo.
Muelles y bancos sujetos o no a flujos propulsados.

7. Arreglos típicos en la protección de fondos y bancos en puertos y muelles.
RSC
RVF
RHR
c
TUBOS DE ALIVIIO
TUBOS DE ALIVIIO
UNION
RHR-RSC
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8. Flujos de Thrusters y Propellers sobre muros y bancos sumergidos.
Side truster sobre muro y fondo. Propeller sobre banco sumergido.
Ur
Uo
RVFRSC RSC
RHR
c
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9. Arreglo típico en la protección perimetral FLEXIBLE de fondo.
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RHR
RSC
RSC/RVF
SOCAVACIÓN ESPERADABORDE ACTIVO FLEXIBLE.
ZANJA AUTO REPUESTA O
COLOCACIÓN SUPERFICIAL.

10. Calculo del espesor (D) para la protección “Hidrostática Rígida”.
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Zona de oleaje.

11. Protección “Hidrostática Rígida” en la zona de oleaje .
Cargas producidas por una ola en descenso . Sub-presiones aliviadas a través de los filtros
.
Nivel freático
Empuje
producido por
olas en
descenso.
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12. Arreglo subacuático típico en bancos no sujetos a abrasión.
Banco subacuático sujeto solo a corrientes y variaciones de niveles, Hs≤ 1, 50 Mts.
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13. Espesor requerido (D) debido al oleaje, como función de “c” y “Hs”.
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D

14. Espesor (D) como función directa de “c” y “Hs”.
Sub-presiones sobre la protección:
1.- Km>Ks : No hay sub-presiones.
2.- Km<Ks : Hay sub-presiones , alivio requerido, mayor espesor.
3.- Km<<Ks: Hay sub-presiones, mucho alivio, filtros hidrostáticos se
eliminan, geo-textil no tejido máxima permeabilidad, mínimo espesor, malla
inox o grava debajo de protección.
Para Km / Ks > 10; D = c x Hs
El espesor es funcion directa del tamaño de olas y el coeficiente de estabilidad
del suelo.
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15. Hs = 0.00354*(U10 /g) 0.58
*F 0.42
Hs : Altura significativa de olas, Mts.
U10 : Velocidad del viento @10, 00 mts sobre el nivel medio del agua, se
asumen 10, 00 Mts/seg.
F : Distancia media cresta a cresta del oleaje, Mts.
g : Aceleracion de gravedad, Mts/seg2.
HI= Hs*1.13
Tz = 0.581*( FU10
2
/g3
) 0.25
HI : Altura maxima de olas, Mts.
Tz : Periodo de la onda, seg.
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Variables y cálculos asociados al oleaje.

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Espesor de la protección como función de variables de oleaje.
Dw = (G.Hi.Ir
0.5
)/[(s-1)(cos α )]
Hi : Altura maxima de olas, Mts.
s : Densidad relativa, (ρ s /ρ ).
ρS : Densidad del concreto. Kgs/Mts3.
ρω Densidad del agua. Kgs/Mts3.
α : Angulo de la pendiente del banco.
Ir = (tanα )/[(2Π Hi)/(1.3gTz
2
)] 0.5
s = (ρs - ρω ) / ρω

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Espesor de la protección como función de la velocidad del flujo.
Dv = 0.026* Ud
2
/ { (1-n) (s) Ks [ log (12y / D ) ]2
}
D : Espesor debido a la velocidad del flujo (Ecuación de Pilarczyks).
n : Porosidad del revestimiento.
s : Densidad relativa.
Ud : Velocidad media a la profundidad d.
Ks: Factor de pendiente.
Y : Profundidad del agua.
θ : Angulo de fricción interno del material constitutivo del revestimiento. 35 grad.
para elementos de arena-cemento.
Ks = cosα[1-(tanα/ tanθ)2
]0.5
D > SF x (Dw + Dv).

18. Resumen No. 1: Espesor del Revestimiento Hidrostático Rígido.
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1.- En sistemas fluviales, donde la variable principal es la velocidad del
flujo, el calculo del espesor esta bien determinado por la ecuación de
Pilarczyks, el oleaje producido por embarcaciones es despreciable.
2.-En canales navegables con bancos sujetos a la acción de flujos
propulsados y oleajes, toman mas importancia las variables de
permeabilidad de bancos y el oleaje producido por las ebarcaciones ya
que las corrientes, en terminos de velocidad, son bajas.
3.- El espesor medio de la protección hidrostática rígida debe ser, como
mínimo, igual al espesor de la protección de sección constante cuyo
calculo se describe a continuación.

19. Calculo del espesor (D) para la protección de “Sección Constante”
en lechos planos y bancos.
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Zona de abrasión.

20. Acción del flujo propulsor sobre lechos planos.
Lecho idealizado según PIANC WG 22 fig.4.4
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21. Deflexión del flujo propulsor debido al timón.
Patrón de flujo idealizado PIANC WG 22 (1997)
Modelamiento CFD Flujo sin timón, MARIN 2014.
Modelamiento CFD Flujo con timón central a 0 grado,
MARIN 2014.
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22. Variables de diseño
Velocidad máxima del jet propulsado: Uo (Reducción del flujo).
Velocidad en propeller: Up
Diámetro de la propela: Dp, (R = Dp/2).
Potencia nominal del motor: PB
Potencia aplicada en muelle: P
Fracción de la potencia aplicada: f = PB/P
c, coeficiente según tipo de propela: 1.10 ≤ c ≤ 1.48.
Propellers abiertos: c = 1.48.
Propellers en ductos: c = 1.17.
Propellers en thrusters: c = 1.10.
Mts/seg.
Mts/seg.
Mts.
Kw.
Kw.
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23. Formulas básicas
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Velocidad máxima del jet:
Propulsión propeller: Nw/Mts2, ρws = 1.030 Kg/Mts3.
ρwd = 1.000 Kg/Mts3.
Propeller abierto:
Propeller en ducto:
Propeller en thruster:
Velocidad en el lecho:
Altura eje propeller-lecho:
Espesor del revestimiento:
Por su peso muerto.
Mts/seg.
Mts.
Mts/seg.
0.25 ≤ 0.42 ≤ E ≤ 0.71.
Doble timón / Sin timón /Timón central
mm.
A = 0.80 factor medio de succión.
Δ = 1.30 densidad relaltiva del
micro-concreto.

24. Velocidades máximas en el lecho en función de Uo, (Hp/Dp)
PIANC WG 22 (1997).
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25. Esfuerzos de fondo creados por la acción propulsora.
Patrones de flujo, presiones y esfuerzos sobre el lecho.
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26. Succión de diseño máxima (SD) y espesor mínimo de la protección (Dmin) por su peso muerto.
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Succión máxima, Sp, como función del
empuje y de la relación C/R.
Distancia / radio propeller.
Distribución de la succión.
Factor de ondulación de la protección.
Zona de diseño de la
succión.
Distancia prop.-lecho: c
Radio propeller: R = Dp/2.
mm.
Kn/mts2.
A = 0.80 factor de succión.
Δ = 1.30 densidad relativa
del micro-concreto.

27. Modelamiento CFD para presiones (+) y succiones (-) , Marin (2014).
Presiones y succiones sobre el lecho
para C/R = 0.25.
Presiones y succiones sobre el lecho
para C/R = 1.
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Resumen No. 2: Espesor del Revestimiento de Sección Constante.
1.- Las expresiones de Wellicome 1981, calculan la succión máxima (Sp) producida
por una propela sobre su lecho que es a su vez función de la relación c/R, (Sp) es la
variable critica para el calculo del espesor de la protección en lechos afectados por
flujos propulsados. Fuehrer & Romisch 1977, establecieron relaciones para
velocidades a distancia (Ub) reduciendo así el calculo a partir de (Uo). Las
verificaciones y correciones por peso muerto, para corroborar que se superan las
presiones máximas, deben ajustarse por la pendiente para el caso de bancos.
2.- El uso de la presión de succión como variable critica (en lechos) se debe al modo
de falla de la protección (Sección constante) que es la rotura por levante. Estos
revestimientos toleran abrasion y altas velocidades tangenciales a la vez que alivian
sub-presiones usando tubos transversales distribuidos uniformemente sobre su area.

29. Consideraciones para la estimación de espesores y pesos en la
protección flexible de fondo.
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30. Arreglo típico en la protección perimetral FLEXIBLE de fondo.
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RHR 1
RSC 2
RSC 2/RVF 3
E1, P1.
E3, P3.
RVF 4
E4, P4.
E2, P2.
PSE.
LPL.

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Abreviaturas y consideraciones.
RHR 1: Revestimiento Hidrostático Rígido 1: Espesor E1, Peso P1.
RSC 2: Revestimiento de sección constante 2: Espesor E2, Peso P2.
RVF 3: Revestimiento Flexible 3: Espesor E3, Peso P3.
RVF 4: Revestimiento Flexible 4: Espesor E4, Peso P4.
PSE: Profundidad de socavación esperada.
LPL: Longitud de la protección sobre el lecho:
LRSC: Longitud sobre el lecho de la protección de sección constante.
LRVF: Longitud sobre el lecho de la protección flexible. De donde:
LPL = LRSC + LRVF
Todos los espesores en milímetros.
Todos los pesos en Kgs/Mts2.

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Consideraciones en cuanto al arreglo de espesores y pesos.
En una instalación típica se verifica que:
E1 = E2 = E3 < E4. mm.
P1 = P2 = P3 P4˂ . Kgs/Mts2.
- Los espesores se igualan y los pesos unitarios son los mismo en toda la
sección, salvo la protección mas extrema (perímetro), si así se decidiere.
- La protección perimetral flexible de fondo es, deliberadamente, de
mayor espesor y peso que las que la preceden, su función es asegurar un
cierre que impida la entrada de flujos socavantes.

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Consideraciones relativas a la longitud de la protección de fondo .
Dado que:
- Hay poca influencia, aunque debe calcularse, de la succión de los remolcadores
sobre el fondo (c/R bajo), no se esperan sub-presiones importantes ni abrasión
de fondo.
- Las velocidades de las corrientes de fondo son bajas, canal sub-critico.
Tomar en consideración:
- Para protecciones marginales extender la protección de fondo de forma tal que
no invada la zona de dragado.
- Si la separación es segura, y esta definida, la protección flexible de fondo puede
ser simplemente colocada, caso contrario soterrarla.
- En consecuencia la cota y zona de dragado serán las variable criticas a
considerar en caso de que la protección deba extenderse de forma importante
sobre el fondo.

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Resumen No. 3: Espesor del Revestimiento Flexible.
1.- Dado que el canal es de muy baja velocidad y que los remolcadores
deben tener poca influencia sobre las sub-presiones y la abrasión de
fondo, el espesor y peso de la protección de sección constante define el
espesor y peso de la protección flexible.
2.- Una protección flexible perimetral, inmediata superior en espesor y
peso a su precedente, es una practica usual nuestra.
3.- La longitud total de la protección de fondo dependerá mas de variables
operativas que hidráulicas.
4.- En caso de que la protección de fondo deba extenderse y solapar la
zona de dragado, la protección flexible deberá estar soterrada (Para no
interferir con la draga), tomando las consideraciones del caso.

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Resumen general I.
1.- El arreglo requerido para las protecciones marginales en las zonas de
aproximación a las esclusas involucra el uso de RHR-RSC-RVF. El
primero para la zona de oleaje, el segundo para la zona de abrasión y el
tercero para la zona de fondo.
2.- La zona critica parece estar dentro del primer cincuenta por ciento de
profundidad sobre el o los bancos.
3.- El calculo del revestimiento de sección constante, por vía de sub-
presiones de fondo (Como si estuviese sobre el lecho), con base en la
velocidad para propeller abierto Uo, revisado por peso muerto nos arroja
el valor mínimo del espesor Dmin para esas condiciones. Este valor
puede derratearse usando el calor reducido de velocidad Ub y la
pendiente del banco.

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Resumen general II.
3.- Los RSC toleran altas velocidades y alta abrasión por lo que la
velocidad máxima esperada para remolcadores cuya magnitud se reduce
con la distancia al banco, estará en rango para los espesores
comerciales.
4.- Los espesores para los RHR/RVF siguen al del RSC, esto es, quedan
automáticamente definidos. Puede incorporarse un cuarto espesor flexible
perimetral de cierre, cuyo espesor será el inmediato superior al que lo
precede.
5.- Hasta este punto asumimos que la permeabilidad del RHR es mucho
mayor que la del banco en su parte superior, caso contrario se tomaran
otras medidas para que aquel (RHR) maximice su capacidad de ex
filtración.

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Resumen general III.
6.- La protección de fondo tendrá una extensión que dependerá de
variables operativas mas que hidráulicas, preferiblemente no debe invadir
la zona de dragado y si lo hace, su parte flexible deberá estar soterrada.
7.- Los anclajes laterales, aguas arriba y debajo de la protección, se
evaluaran oportunamente.

38. Tipos de propulsores Vs. Velocidades producidas sobre el lecho.
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39. Espesores y costos Vs Velocidad en el lecho.
e
Mts.
V lecho, Mts/seg. V lecho, Mts/seg.
£/Mts3.
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40. Especificaciones y rangos numéricos típicos.
Arreglo típico en bancos: RHR-RSC.
Altura especifica de olas: 1, 50 Mts para RHR.
Espesores: 200, 00 - 150, 00/600, 00 mm.
Arreglo típico de fondo: RSC – RVF.
Espesores: 200, 00/600, 00 – 300, 00 mm.
Flujo típico máximo: 12, 50 Mts/seg.
Mortero fluido antiabrasivo: 35, 00 a 40, 00 N/mm2 , (5.075, 00 a 5.800, 00) psi.
(Dependiendo de la composición de la mezcla).
Instalación: Sub-acuática.
Equipo de buzos: 3 personas.
Rendimientos típicos: 130, 00 / 200, 00 Mts2/día/equipo.
Tipo de inyección: Combinada: manual/automática.
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41. Referencias bibliográficas.
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1.- Design of (alternatives) revetments: K.W Pilarczyk, 1.998.
2.- Concrete mattress used for berth scour protection: M.G Hawkswood
and P.J Assinder, GhIGS, 2013 conference, Nov. 2013:
3.- Berth scour protection for modern vessels: M.G Hawkswood, F.H
Lafeber, PIANC 2014 Word Congress.
4.- Guidelines for the design of armoured slopes under open quay
walls. Report of WG22.
5.- Especificaciones generales de suministro: RSLA, S.A. 2010.
6.- Especificaciones generales de instalación: RSLA, S.A. 2010.

42. Oficina principal.
Revetment Systems Latin America, S.A
Edificio “The Century Tower”, Calle 65 Oeste Ave. Ricardo J. Alfaro, Piso 19, Oficina 1903
Teléfonos: 00507- 3983623-3983624, Celulares: 00507- 60135272 - 63867462.
Panamá, República de Panamá.
Néstor L. Corona N.
ncoronan@rslatam.com-info@rslatam.com
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