Karstología de yesos : algunas aplicaciones en ingeniería civil

El presente trabajo sobre el karst en yesos se realiza desde la perspectiva de una contribucion al estudio de un fenomeno de naturaleza hidrogeologica con una gran repercusion en la Ingenieria Civil. El estudio del karst tiene ademas dos componentes importantes: quimica e hidraulica, que ayudaran a definir el marco hidrogeoquimico en el que se desarrolla el karst en terrenos yesiferos. Se ha estructurado el contenido en tres bloques tematicos 1o. Introduccion a la karstologia de yesos, situacion y descripcion de algunos karst en la Peninsula Iberica. Se dedican a ello los dos primeros capitulos. En el primer capitulo se aborda la caracterizacion del karst en yeso: geologica, geomorfologica e hidrogeoquimica. En el segundo capitulo se presenta la situacion de los principales karst conocidos en la Peninsula Iberica y se describe brevemente algunos de ellos, dividiendo el estudio por la edad de los yesos: triasicos (Keuper) y terciarios (Mioceno). 2o. Estudio de la disolucion del yeso y una primera aproximacion a su relacion con las actividades humanas en general y en particular con la Ingenieria Civil. Este bloque comprende otros dos capitulos. En el capitulo 3 se analiza la disolucion de materiales solubles con el planteamiento de las leyes por las que se rige y los parametros que intervienen en ella. Se pretende asi conocer la solubilidad del yeso y su grado especifico de disolucion con los factores influyentes, temperatura, aceleradores, etc., para intentar determinar la perdida de masa en el terreno cuando en el se desarrolla un karst. En el capitulo 4 se continua el acercamiento del estudio del karst a la ingenieria. En primer lugar se analiza el problema hidraulico, o hidrogeologico, presentando el desarrollo de algunos modelos de flujo conocidos que permiten abarcar tanto los flujos intergranulares, como otros , en general mas turbulentos, que se verifican en fisuras y conductos karsticos. 3o. Aplicaciones del karst en yesos en la Ingenieria Civil. En la tercera y ultima parte de este trabajo se estudia las aplicaciones, o implicaciones, del karst, en diversas actividades de Ingenieria Civil, como son las presas asentadas sobre yesos, capitulo 5, y las infraestructuras de transporte y urbanizacion , capitulo 6. En el capitulo 5 se realiza en primer lugar el analisis teorico de la disolucion del sustrato yesifero de una presa. A continuacion se presenta una experimentacion propia consistente en la puesta en carga de un modelo reducido de una presa construida sobre un terreno yesifero. Se consigue asi que el gradiente hidraulico genere una corriente subterranea de agua, inicialmente subsaturada, que disuelve el yeso, aumentando su salinidad y por tanto su conductividad electrica, y contribuyendo asi al desarrollo de canales y cavidades karsticas en el subsuelo. Se incluyen varios casos de presas en los que la disolucion karstica de los yesos sobre los que se construyeron, o que formaban parte del sustrato del vaso del embalse, ocasionaron averias por filtraciones o perdida de estabilidad, de diversa importancia. Por otra parte el capitulo 6 aborda otro efecto importante relacionado con los riesgos geologicos asociados el karst: los hundimientos por colapso. En este ultimo capitulo se estudia el origen de las depresiones por colapso desde varias perspectivas teoricas para pasar al aspecto que constituye el objetivo fundamental de esta parte del trabajo: la determinacion de la estabilidad de la cubierta de una cavidad karstica en yesos. ------------------- ABSTRACT -----------------This work about Karst in gypsum has been done as a contribution to the study of phenomena of hydrogeological nature that has a big repercussion in civil engineering. The study of Karst has two important components: chemical and hydraulics , which will help describe the hydrogeochemical frame in which karst develops in gypsum. Content has been structured in three thematic units: 1o. Introduction to karst in gypsum, situation and description of some Karst in the – Iberian Peninsula. The first two chapters study this item. The first chapter develops the characterization of karst in gypsum, from different points of view: geologically, geomorphologically and hydrochemically. In the second chapter the best known karsts in Spain are described, emphathizing its geographical distribution, and classifying them based in the age of gypsum: Keuper and Myocen. 2o. Study of gypsum dissolution and a first approximation to it relationship with the human activities in general and particularly with Civil Engineering. This unit contains two chapters more. In chapter 3 soluble materials dissolution is analyzed with the approach of the laws that drives it and the parameters involved. The goal is to know the gypsum solubility and its specific dissolution grade with the influential factors, temperature, accelerators, etc., trying to determinate mass lost in field when a karst develops. In chapter 4 approach to study of karst in engineering continues. Firstly hydraulic, or hydrogeological, problem is analyzed presenting some known flow models development that allows to cover intergranular flows and other, usually more turbulent, flows, that appear in karstic fissures and conduits. 3o. Civil Engineering gypsum karst applications. Third and final unit of this work studies the applications, or karst implications, in several Civil Engineering activities, such as dams settled in gypsum, chapter 5, and transport and urbanization infrastructures, chapter 6. In chapter 5 firstly is done the theoric analysis of gypsum substrate dissolution in a dam. Secondly an specific experimentation of laden a reduced model built over a gypsum field is presented. This way an underground water flow is achieved, originally subsaturated, that dissolves gypsum, increasing its salinity and then its electric conductivity, contributing to development of karstic channels and cavities in the underground. Several dam cases which karstic dissolution of the gypsum is settled over, or where part of dam reservoir substrate, caused infiltration breakdowns or stability lost are presented. Chapter 6 also studies another important effect related with geological risks associated with karst: collapse sinking. In this final chapter collapse sinking origin is studied from several theoric perspectives to move on the main goal of this part of the work: determining the stability of the cover of a karst gypsum cavity

Tecnologías apropiadas para cumplir el Derecho Humano al Agua. Las bombas manuales.

Desde hace décadas se aprecia la acción de un gran esfuerzo orientado a la contribución al gran objetivo que supone cumplir el Derecho Humano al Agua, desde la vertiente de las tecnologías apropiadas. Es necesario también señalar, sin embargo, que los trabajos se desarrollan huyendo de recetas y guías generales, ya que los contextos son diversos y cambiantes. Las infraestructuras hidráulicas deben adaptarse a las características propias de cada proyecto, dando lugar a una rica tipología de instalaciones dedicadas al abastecimiento de agua. Uno de estos modelos tecnológicos es el que utiliza bombas manuales, dentro de la rica variedad existente de ellas: bombas de mecate, de émbolo, etc. El presente trabajo aborda precisamente la contribución de las bombas manuales a la satisfacción del DHA,como una solución de tecnología apropiada y sostenible

La hidráulica kárstica como aplicación de la hidrodinámica general. Estudio del flujo en un terreno yesífero fisurado

Se pretende plantear y desarrollar algunas de las leyes clásicas de hidrodinámica introduciendo las características que permiten su aplicación al flujo subterráneo en general y a la hidráulica kárstica en particular. Se estudia la consideración de si el movimiento del agua subterránea en el karst se puede definir como flujo a través de conductos individuales o como un medio continuo con huecos saturados en una matriz sólida. Los trabajos de Hagen (1839) y Poiseuille (1846), junto con los de Darcy (1856) configuran la referencia básica para este estudio (in Crespo, 2006). A ellos puede añadirse también las aportaciones de Couette y Chezy (Rouse, 1951) para flujo libre sobre superficies rocosas. Se presentan varios casos en los que las leyes del movimiento laminar unidireccional ofrecen soluciones que pueden ser válidas para la definición de los parámetros fundamentales del flujo del agua en el subsuelo

La bomba de mecate en abastecimientos de agua y aplicaciones para la seguridad alimentaria

El camino de la lucha contra el hambre pasa por asegurar la disponibilidad y la accesibilidad de los alimentos para todas las personas. Para poder garantizar esto se requiere de un apoyo tecnológico tanto en la mejora de la productividad, obteniendo mayor cantidad de alimentos de calidad por superficie cultivada, cómo en los recursos empleados y la accesibilidad de los mismos. Es en este punto dónde las tecnologías aplicadas al desarrollo humano juegan un papel decisivo. Este artículo plantea el empleo de la Bomba de Mecate sobrelevada (BM-II) como método para lograr la Seguridad Alimentaria y su aplicación a un caso concreto. Nacido del trabajo desarrollado en el Grupo de Cooperación Sistemas de Agua y Saneamiento para el Desarrollo y el proyecto de Innovación educativa Diseño y Tecnología para el Desarrollo Humano desde el laboratorio de Hidráulica Aplicada de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (ETSIDI) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM)

Mejora del acceso al saneamiento de población rural. Instrumentos de capacitación y gestión en el distrito de Kongwa, Tanzania

Durante los últimos años se viene realizando una intensa actividad orientada a la mejora del acceso al saneamiento para poblaciones vulnerables o desfavorecidas en entornos rurales de Tanzania. Se parte de una situación de carencia cifrada en el 93% de población sin acceso al saneamiento mejorado. Las organizaciones no gubernamentales y las instituciones nacionales y supranacionales inciden por tanto en la urgencia de resolver este problema, que afecta en gran medida a la salud, a la economía, a la habitabilidad y prácticamente a todos los factores clave del desarrollo humano sostenible. El presente estudio se centra en el desarrollo de una serie de instrumentos operativos aplicados al distrito de Kongwa (sureste de Dodoma, Tanzania), que ayuden a los constructores en la ejecución de soluciones de saneamiento adaptadas y a los beneficiarios en decidir la solución más asequible y apropiada en cada caso concreto. Todo ello mediante la innovación de tecnologías sociales de bajo coste, el refuerzo de capacidades y la generación de micronegocios

Bomba manual de cuerda y pistones tipo "mecate, BM-2". Caracterización de la potencia de accionamiento

A lo largo del artículo se presenta el estudio aplicado al funcionamiento y la evaluación de un tipo concreto de bomba manual, la "bomba de mecate" o bomba de cuerda con descarga elevada (BM-2), con el objeto de lograr la caracterización de la potencia de accionamiento. Para ello se hace especial hincapié en los métodos, algo dispersos hasta ahora, de la medición de la potencia aplicada a la bomba mediante accionamiento humano, así como el análisis de resultados obtenidos de su ensayo, que nos permitirán complementar las conclusiones de estudios previos con relación a la potencia aplicada para el accionamiento de las bombas manuales. Cabe destacar que estas líneas de trabajo pretenden ser una contribución a la creación de un procedimiento para la caracterización de las bombas de mecate que permita realizar una evaluación energética que permita validar esta tecnología, incluso mediante el estudio comparativo con otras bombas semejantes

Análisis estructural de depósitos de agua realizados en escuelas de Brasil

Se analiza la solución estructural empleada para la ejecución de depósitos de agua de uso escolar en zonas rurales de Brasil. El estudio incluye desde el análisis teórico hasta el proceso de ejecución empleado, con el objetivo de evaluar estructuralmente la solución empleada y proponer mejoras si fuera necesario

Energía Minihidráulica

La energía basada en turbinas hidráulicas de reducida potencia es, a menudo, un ejemplo- modelo dentro del campo de las energías renovables desde su aparición a finales del S. XIX, aunque los ingenios precursores surgen mucho antes. Entre los testimonios más antiguos destacan la saqia o rueda persa y la rueda hidráulica romana que había sido previamente implementada en Extremo Oriente, y que después llega a Europa a través de Egipto. Más tarde, durante la Edad Media y el Renacimiento, se generaliza el uso de los molinos hidráulicos, además de los eólicos. Ejemplos de ello son las norias de Alepo (Siria) y de Córdoba (España). Otro caso interesante es el de los molinos de regolfo en la Península Ibérica e Iberoamérica, muy cercanos en su forma y fundamentos a las turbinas hidráulicas. Algunos de estos ingenios siguen activos en los ríos de España. Posteriormente los estudios de Euler, Burdin y Fourneyron prepararon las bases para el definitivo avance de Pelton, Kaplan, Francis, y otros, pero ya como máquinas motrices de los generadores eléctricos. En la actualidad, se admite como límite superior para minihidráulica aquellas centrales con una potencia instalada de 5000 kW, y considerando que cuando las potencias son inferiores a 100 kW se denomina micro hidráulica, aunque en Latinoamérica este límite se fija en 20 kW. El estudio del recurso hídrico, ayudado del geotécnico, constituyen la base sobre la que podremos proyectar el aprovechamiento hidroeléctrico: selección del tipo de central dentro de la tipología disponible, diseño y cálculos de la turbina, obra civil necesaria (azud, presa, canal, tubería forzada, edificio, aspiración, desagüe, etc.) y equipo electromecánico. El proyecto tecnológico se complementa con el estudio de impacto ambiental y de viabilidad económica. Muchos de estos proyectos tratan de reducir la falta de acceso a la energía en poblaciones desfavorecidas, entendida esta carencia como un factor determinante de la pobreza. Así la energía mini y micro-hidráulica adquiere un nuevo valor como tecnología para el desarrollo humano

Acerca de la intervención de la universidad en la cooperación al desarrollo de base tecnológica. Algunos casos de agua y saneamiento en la Universidad Politécnica de Madrid

La comunidad universitaria no podía ser ajena a las actividades de cooperación, cuyo principal objetivo es la transformación de la sociedad en busca de los eternos ideales de lograr una sociedad más justa, más libre, a través del desarrollo global sostenible. La universidad va definiendo su marco de intervención afianzando progresivamente su presencia en el mundo de la cooperación. Para ello cuenta con un apreciable potencial científico, técnico y organizativo en continua evolución. Se presentan las ideas básicas del marco de intervención específico orientado a la mejora del acceso a servicios básico

Tratamiento de bajo coste para aguas contaminadas por actividades de minería

(SPA) El suministro de agua que no provoque peligro en la salud de la población, constituye uno de los objetivos prioritarios al que deben aspirar todos los países y que se encuentra recogido en los Objetivos de Desarrollo del Milenio (ONU, 2000, ODM Nº7, Meta 10). Para conseguir estos objetivos no sólo es necesaria una adecuada gestión de los recursos sino también el diseño y la aplicación de diferentes alternativas tecnológicas apropiadas según cada caso. El objetivo del presente trabajo es proponer y justificar una serie de tecnologías de bajo coste y fácil aplicación para el tratamiento de aguas contaminadas por actividades de minería en zonas con bajo Índice de Desarrollo Humano (IDH). Se ha centrado el estudio en Perú, donde una de las principales fuentes de riqueza es la minería y como consecuencia de ésta actividad se produce la contaminación del agua que conlleva un considerable riesgo para la salud de la población. También estas alternativas tecnológicas podrían ser utilizadas en otras zonas con análogos problemas. (ENG) Water supply, that doesn`t cause health problems for the population, must be one of the prime objectives for all countries. This aim is reflected in Millennium Development Goals (UN, 2000 MDG 7, target 10). The objective is reached not only by a suitable resource management, but also by the design and implementation of appropiate technological alternatives according to each case. The goal is to propose and justify the use of low-cost technologies, which have an easy application. They will be applied to the treatment of water contaminated ty mining activities in areas with low Human Development Index (HDI). This study is focused on Peru, where mining is one of the greatest sources of wealth. As a result of this activity, there is water pollution which brings about a considerable risk in the population ́s health. These proposal technologies could be used in other areas with similar problems