UNIVERSIDAD CATÓLICA DE LA SANTÍSIMA CONCEPCIÓN...

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE LA SANTÍSIMA CONCEPCIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE ROMPEOLAS PARA EL PROYECTO

“TERMINAL DE DESCARGA DE CARBÓN”

ROBERTO ANDRÉS FERNÁNDEZ DOMÍNGUEZ

MODALIDAD PROYECTO

Profesor Guía : Mauricio Villagrán V.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil

Concepción – Chile Noviembre 2010

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE LA SANTÍSIMA CONCEPCIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE ROMPEOLAS PARA EL PROYECTO

“TERMINAL DE DESCARGA DE CARBÓN”

ROBERTO ANDRÉS FERNÁNDEZ DOMÍNGUEZ

MODALIDAD PROYECTO

Profesor Guía : Mauricio Villagrán V. Profesor Informante : Rafael Aránguiz M. Memoria para optar al título de Ingeniero Civil

Concepción – Chile Noviembre 2010

I

Dedicado a mis padres, Marianela y José,

y a mis hermanos Mauricio, Andrea y María José.

II

AGRADECIMIENTOS

El presente trabajo concluye una intrincada labor, que no hubiera sido posible

terminar sin las personas cercanas que a continuación mencionaré.

Primero y antes que todo, dar gracias a mi familia, por demostrarme su amor,

paciencia y apoyo, aun en momentos complejos. Gracias mamá, papá y hermanos, aunque

hemos pasado momentos difíciles, siempre me han apoyado y brindado todo su amor, ya

que mis logros son los suyos también.

Agradecer a todo el personal PROCONSA Ingeniería y en especial a Verónica

Maillard, por la ayuda prestada de forma desinteresada.

Mis sinceros agradecimientos a mi Profesor Guía Mauricio Villagrán, por toda la

ayuda prestada a lo largo de este camino con la mejor voluntad.

Finalmente dedicar las últimas palabras a todas las personas que influyeron en mí

para lograr el difícil objetivo de ser un profesional.

III

RESUMEN

El objetivo general de este trabajo es estudiar alternativas de rompeolas para el

proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”, analizando sus ventajas y desventajas, a

través de la comparación de resultados.

Se describe el proyecto en sus líneas generales y de acuerdo a los antecedentes de

terreno del lugar se justifica el uso de una obra de abrigo para mejorar la operabilidad del

terminal

Se definen los criterios de diseño, los cuales proporcionarán las bases a seguir en

el diseño de la obras. Para poder interiorizar el uso de una obra de abrigo se exponen las

distintas clases de estructuras que cumplen la función de rompeolas y se describen las más

habituales en función de sus partes y elementos principales.

El punto anterior es de gran importancia, ya que teniendo claro las condiciones

naturales del lugar y el tipo de estructuras que cumplen la función de rompeolas se

seleccionó una tipología en particular.

Definido el tipo de rompeolas a utilizar se precisó las alternativas de estudio en

función de la coraza del rompeolas. Se calcularon todas las partes que componen un

rompeolas en talud y se estudió el comportamiento funcional y estabilidad sísmica de

ambas estructuras. Los resultados serán expresados comparativamente.

Una vez definidos todos los elementos que componen ambas estructuras se

procederá a cubicar las cantidades de material involucrados y estimar los costos de

construcción en base a obras de envergadura equivalente. El resultado se traducirá en el

costo monetario final de ambas obras.

Finalmente, de todos los análisis realizados, se optará por la alternativa de

rompeolas que presente las mayores ventajas para el proyecto “Terminal de Descarga de

Carbón”.

IV

TABLA DE CONTENIDOS

Pág.

Dedicatoria ............................................................................................................................. I Agradecimientos .................................................................................................................... II Resumen ................................................................................................................................. II Tabla de Contenidos .............................................................................................................. III Índice de Figuras ................................................................................................................... VII Índice de Tablas ..................................................................................................................... IX 1.0 Introducción ................................................................................................................. 11

1.1 General .................................................................................................................. 11 1.2 Objetivo General ................................................................................................... 13 1.3 Objetivos Específicos ........................................................................................... 13 1.4 Justificación Proyecto ........................................................................................... 14

1.4.1 Descripción Proyecto .................................................................................. 14 1.4.2 Justificación Proyecto ................................................................................. 17

2.0 Antecedentes de Terreno ........................................................................................... 19

2.1 General .................................................................................................................. 19 2.2 Condiciones Naturales .......................................................................................... 19

2.2.1 Topobatimetría ............................................................................................ 19 2.2.2 Geotecnia y Sismicidad ............................................................................... 21 2.2.3 Vientos ........................................................................................................ 25 2.2.4 Oleaje .......................................................................................................... 29 2.2.5 Corrientes .................................................................................................... 41 2.2.6 Mareas ......................................................................................................... 44

3.0 Criterios de Diseño ....................................................................................................... 46

3.1 General .................................................................................................................. 46 3.2 Criterios de Diseño ............................................................................................... 46

3.2.1 Oleaje .......................................................................................................... 46 3.2.2 Mareas ......................................................................................................... 47 3.2.3 Materiales .................................................................................................... 48 3.2.4 Estabilidad Sísmica ..................................................................................... 49

4.0 Tipologías Rompeolas .................................................................................................. 50

4.1 General .................................................................................................................. 50 4.2 Rompeolas de Talud ............................................................................................. 50

4.2.1 Escollera Multicapa ..................................................................................... 51 4.2.2 Berma .......................................................................................................... 52 4.2.3 Sumergido ................................................................................................... 53

V

4.3 Rompeolas de Pared Vertical ............................................................................... 54 4.3.1 Cajones de Hormigón .................................................................................. 55 4.3.2 Gaviones de Tablestacas ............................................................................. 56 4.3.3 Pantalla ........................................................................................................ 57

4.4 Rompeolas Compuestos ....................................................................................... 59 4.4.1 Compuestos Verticales ................................................................................ 59 4.4.2 Compuestos Horizontales ............................................................................ 60

4.5 Rompeolas Especiales .......................................................................................... 61 4.5.1 Flotante ........................................................................................................ 61

5.0 Estudio de Alternativas de Solución ........................................................................... 62

5.1 General .................................................................................................................. 62 5.2 Criterios de Selección ........................................................................................... 62 5.3 Evaluación de Alternativas ................................................................................... 66

5.3.1 Selección de Alternativas ............................................................................ 67 5.3.2 Trazado en Planta Rompeolas ..................................................................... 71

6.0 Diseño Rompeolas ........................................................................................................ 72

6.1 General .................................................................................................................. 72 6.2 Comportamiento Estructural ................................................................................. 72 6.3 Metodología de Calculo ........................................................................................ 74 6.4 Dimensionamiento Estructural ............................................................................. 75

6.4.1 Talud de la Estructura ................................................................................. 75 6.4.2 Coraza ......................................................................................................... 76 6.4.3 Diámetro nominal elementos de la Coraza ................................................. 79 6.4.4 Espesor mínimo de la Coraza ...................................................................... 83 6.4.5 Elementos de la Coraza por Área ................................................................ 84 6.4.6 Ancho mínimo Coronamiento ..................................................................... 86 6.4.7 Filtros .......................................................................................................... 87 6.4.8 Berma de Pie ............................................................................................... 89 6.4.9 Radio Mínimo Cabezo ................................................................................ 91

6.5 Comportamiento Funcional .................................................................................. 93 6.5.1 Reflexión ..................................................................................................... 93 6.5.2 Run-up ......................................................................................................... 95

6.4.2.1 Francobordo .................................................................................... 96 6.5.3 Transmisión ................................................................................................. 96 6.5.4 Run-down .................................................................................................... 97 6.5.5 Sobrepaso .................................................................................................... 98

6.6 Estabilidad Sísmica ............................................................................................... 100 6.7 Esquema Final Rompeolas ................................................................................... 105

7.0 Estimación de Costos ................................................................................................... 110

7.1 General .................................................................................................................. 110 7.2 Consideraciones Generales ................................................................................... 110

VI

7.3 Materiales y Cantidades Involucradas .................................................................. 111 7.4 Proceso Constructivo Básico ................................................................................ 113 7.5 Costo de Alternativas ............................................................................................ 120

8.0 Comparación y Selección de Alternativa ................................................................... 123

8.1 General .................................................................................................................. 123 8.2 Resultados ............................................................................................................. 123

9.0 Conclusiones y Recomendaciones ............................................................................... 126 9.1 Conclusiones ......................................................................................................... 126

Bibliografía ............................................................................................................................. 128

Anexos A: Incidencias y Excedencias Anuales Vientos ................................................................... 131 B: Proyección Gumbel Vientos Extremos ........................................................................... 132 C: Estadística Correntometría Euleriana Fija ................................................................... 133 D: Derivadores Correntometría Lagrangiana .................................................................... 135 E: Mediciones Correntometría Euleriana Directa ............................................................. 138 F: Tabla Coeficientes de Capa y Porosidad distintos tipos de Coraza ............................. 139 G: Parámetros de Diseño Pie de Berma .............................................................................. 140 H: Factores Empíricos para cálculo de Reflexión .............................................................. 141 I: Factores de Ajuste de Van der Meer y Stam .................................................................. 142 J: Factores para cálculo de Sobrepaso ............................................................................... 143 K: Análisis de Precios Unitarios Alternativa Tetrápodos .................................................. 144 L: Análisis de Precios Unitarios Alternativa Rocas ........................................................... 159

VII

INDICE DE FIGURAS

Pág.

Figura 1.1 Mapa de Ubicación Proyecto .............................................................................. 14 Figura 1.2 Mapa Geográfico Proyecto ................................................................................. 15 Figura 1.3 Planta Terminal Descarga de Carbón [10] .......................................................... 16 Figura 1.4 Elevación Terminal Descarga Carbón [10] ......................................................... 17 Figura 2.1 Batimetría Proyecto [10] ..................................................................................... 20 Figura 2.2 Perfiles Sísmicos [4] ........................................................................................... 21 Figura 2.3 Perfil Sísmico PS – 3 [4] ..................................................................................... 23 Figura 2.4 Perfil Sísmico PS – 4 [4] ..................................................................................... 23 Figura 2.5 Frecuencia Dirección del Viento [1] ................................................................... 26 Figura 2.6 Frecuencia Magnitud del Viento [1] ................................................................... 26 Figura 2.7 Valores Medios y Máximos del Viento por Dirección ....................................... 28 Figura 2.8 Ubicación Nodos de Estudio [2] ......................................................................... 30 Figura 2.9 Excedencia de altura de olas Hmo [2] ................................................................ 31 Figura 2.10 Rosa de Altura de Olas – N2 [2] ....................................................................... 34 Figura 2.11 Rosa de Puntos de Olas – N2 [2] ........................................................................ 35 Figura 2.12 Resultado modelo utilizado, olas de diseño tercer cuadrante: Hmo = 6,64 m (Tr

= 100 años), MWD = 247°, Tp = 16 s [2] ............................................................ 37 Figura 2.13 Resultado modelo utilizado, olas de diseño cuarto cuadrante: Hmo = 5,05 m (Tr

= 100 años), MWD = 270°, Tp = 12 s [2] ............................................................ 39 Figura 2.14 Fluctuación típica mensual de marea .................................................................. 44 Figura 4.1 Rompeolas de Talud o Dique de Escollera Típico [6] ......................................... 51 Figura 4.2 Rompeolas de Escollera Multicapa [14] .............................................................. 52 Figura 4.3 Rompeolas de Escollera Multicapa con Superestructura [14] ............................. 52 Figura 4.4 Rompeolas de Berma (Dinámicamente Estable) [14] .......................................... 53 Figura 4.5 Rompeolas de Berma Artificial [14] .................................................................... 53 Figura 4.6 Rompeolas Sumergido [14] ................................................................................. 54 Figura 4.7 Rompeolas de Pared Vertical tipo Cajón [6]........................................................ 54 Figura 4.8 Rompeolas de Cajones de Hormigón [14] ........................................................... 56 Figura 4.9 Rompeolas de Gaviones de Tablestacas [14] ....................................................... 57 Figura 4.10 Rompeolas de Pantalla [14] ................................................................................ 58 Figura 4.11 Rompeolas Pared Cortina [14] ............................................................................ 58 Figura 4.12 Rompeolas Compuesto Vertical [14] .................................................................. 59 Figura 4.13 Rompeolas Compuesto Horizontal [14] .............................................................. 60 Figura 4.14 Rompeolas Flotante [14] ..................................................................................... 61 Figura 5.1 Trazado en Planta Rompeolas .............................................................................. 71 Figura 6.1 Principales Modos de Fallas Estructurales [6] ..................................................... 73 Figura 6.2 Coeficientes de Estabilidad de Hudson [13] ........................................................ 77 Figura 6.3 Graduación Roca [14] .......................................................................................... 77 Figura 6.4 Forma elementos tipo Tetrápodos [13] ................................................................ 81 Figura 6.5 Elemento prefabricado tipo Tetrápodo (http://www.awi.de) ............................... 83 Figura 6.6 Radio Mínimo Cabezo (http://www.concrtelayer.com) ....................................... 92 Figura 6.7 Criterios de Sobrepaso crítico (l/s/m) [14]. .......................................................... 99 Figura 6.8 Estabilidad Tetrápodos Lado Mar ........................................................................ 102

VIII

Figura 6.9 Estabilidad Tetrápodos Lado Puerto .................................................................... 102 Figura 6.10 Estabilidad Rocas Lado Mar ............................................................................... 103 Figura 6.11 Estabilidad Rocas Lado Puerto ........................................................................... 103 Figura 6.12 Planta Disposición General Rompeolas .............................................................. 106 Figura 6.13 Esquemas Final Rompeolas Alternativa Tetrápodos, Sección A ........................ 107 Figura 6.14 Esquemas Final Rompeolas Alternativa Rocas, Sección A ................................ 108 Figura 6.15 Plata Ubicación Elementos Rompeolas .............................................................. 109 Figura 7.1 Ejemplo Secuencia Constructiva Rompeolas ....................................................... 114 Figura 7.2 Colocación Núcleo ............................................................................................... 114 Figura 7.3 Colocación Filtros ................................................................................................ 115 Figura 7.4 Colocación Coraza ............................................................................................... 116 Figura 7.5 Colocación Tetrápodos ........................................................................................ 116

IX

ÍNDICE DE TABLAS

Pág.

Tabla 2.1 Correlación Velocidades De Ondas Sísmicas v/s Unidades Geológicas [4] ........... 22 Tabla 2.2 Terremotos Históricos Cuarta Región ................................................................... 22 Tabla 2.3 Altura (Hs) por Periodo (Tp) – N2 [2] .................................................................. 32 Tabla 2.4 Altura (Hs) por Dirección (MWD) – N2 [2] ......................................................... 33 Tabla 2.5 Valores extremos de altura de ola en aguas someras en Nodo N0 - Oleaje de

diseño del tercer cuadrante (m) [2] ....................................................................... 38 Tabla 2.6 Valores extremos de altura de ola en aguas someras en Nodo N0 - Oleaje de

diseño del cuarto cuadrante (m) [2] ...................................................................... 40 Tabla 2.7 Resumen Experiencias Mediciones Corrientes Lagrangianas ............................... 42 Tabla 2.8 Magnitud Corrientes para cada Periodo de Retorno. ............................................. 43 Tabla 2.9 Planos Mareales Caleta Cruz Grande .................................................................... 45 Tabla 3.1 Distancias de Canteras al Proyecto ........................................................................ 48 Tabla 5.1 Escala de Evaluación Rompeolas .......................................................................... 67 Tabla 5.2 Puntuación Total de Alternativas de Solución ...................................................... 68 Tabla 6.1 Determinación peso elementos coraza .................................................................. 78 Tabla 6.2 Determinación peso elementos coraza lado abrigado ........................................... 79 Tabla 6.3 Determinación diámetro elementos coraza ........................................................... 79 Tabla 6.4 Determinación diámetro elementos coraza lado abrigado ..................................... 80 Tabla 6.5 Dimensiones elementos prefabricados Tetrápodos ............................................... 82 Tabla 6.6 Determinación espesor mínimo coraza ................................................................. 84 Tabla 6.7 Determinación espesor mínimo coraza lado abrigado ........................................... 84 Tabla 6.8 Determinación elementos coraza por área ............................................................. 85 Tabla 6.9 Determinación elementos coraza por área lado abrigado ...................................... 85 Tabla 6.10 Determinación ancho mínimo coronamiento ........................................................ 86 Tabla 6.11 Relación de pesos coraza, filtro y núcleo .............................................................. 87 Tabla 6.12 Determinación peso elementos filtro ..................................................................... 87 Tabla 6.13 Determinación peso elementos filtro lado abrigado .............................................. 87 Tabla 6.14 Determinación peso elementos núcleo .................................................................. 88 Tabla 6.15 Peso final elementos núcleo .................................................................................. 88 Tabla 6.16 Determinación espesor filtro ................................................................................. 88 Tabla 6.17 Determinación espesor filtro lado abrigado .......................................................... 89 Tabla 6.18 Determinación peso elementos berma de pie ........................................................ 90 Tabla 6.19 Determinación diámetro elementos berma de pie ................................................. 90 Tabla 6.20 Determinación reflexión ........................................................................................ 94 Tabla 6.21 Determinación run-up ............................................................................................ 94 Tabla 6.22 Determinación francobordo ................................................................................... 96 Tabla 6.23 Determinación run-down ....................................................................................... 97 Tabla 6.24 Determinación sobrepaso ...................................................................................... 100 Tabla 6.25 Parámetros Geotécnicos materiales rompeolas ..................................................... 101 Tabla 6.26 Cuadro resumen factores de seguridad .................................................................. 104 Tabla 6.27 Cuadro resumen alternativas de rompeolas ........................................................... 105 Tabla 7.1 Cubicación Materiales Alternativa Tetrápodos ..................................................... 111

X

Tabla 7.2 Cubicación Materiales Alternativa Rocas ............................................................. 112 Tabla 7.3 Costos Rocas Cantera Temblador ......................................................................... 113 Tabla 7.4 Programa Básico de Construcción Alternativa Tetrápodos ................................... 118 Tabla 7.5 Programa Básico de Construcción Alternativa Rocas ........................................... 119 Tabla 7.6 Presupuesto Rompeolas Alternativa Tetrápodos ................................................... 121 Tabla 7.7 Presupuesto Rompeolas Alternativa Rocas ........................................................... 122 Tabla 8.1 Comparación Parámetros Funcionales .................................................................. 124

________________________________________________________________________________ 11

1.0 Introducción

1.1 General

Las costas son uno de los ambientes más dinámicos en nuestro planeta, que a

simple vista parecen lugares tranquilos y placenteros para desarrollar actividades

habitacionales, de recreación e industrial, sin embargo, se ven afectadas por factores

ambientales como el oleaje, mareas, vientos y tormentas, que impiden en algún momento el

normal funcionamiento de estas actividades.

Es necesario limitar el impacto de los factores ambientales de mayor incidencia,

debido al importante papel económico que representa este recurso natural en nuestro país,

ya que se ha dado una ocupación importante de la costa al desarrollo industrial en décadas

recientes, en especial al sector de generación eléctrica.

La matriz energética en Chile se basa principalmente en la generación

termoeléctrica (61%), hidráulica (36%) y el porcentaje restante en otros tipos de generación

(eólica, biomasa, etc.).

Actualmente, la tecnología de expansión del sistema son las centrales térmicas a

carbón, las que aumentarán su participación en la matriz energética chilena.

Las centrales termoeléctricas se ubican en su gran mayoría en la costa, gracias a su

mejor accesibilidad, además por la utilización de carbón, petróleo o gas natural como

combustible, los cuales llegan importados a los puertos nacionales. Otra de las ventajas de

estar en la costa es que obtienen el agua necesaria para la refrigeración directamente del

mar.

CAPITULO 1. INTRODUCCION Y OBJETIVOS ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 12

Las centrales termoeléctricas no siempre están ubicadas cercanas a los puertos

establecidos por lo cual es necesario en algunos casos proyectar dichos terminales con la

finalidad de abastecer del combustible necesario para la generación de energía eléctrica.

La infraestructura física de los puertos debe asegurar no sólo el acceso expedito de

los buques que atracaran en el terminal, sino que también protección contra las condiciones

oceanográficas, en particular del oleaje, ya que de no contar con lugares para el

emplazamiento de los terminales con protección natural, se hace necesaria la construcción

de obras marítimas de abrigo (rompeolas), que permitan niveles de uso, explotación,

seguridad y servicio aceptables al interior de la zona protegida.

De manera individual se pretende con este trabajo estudiar y evaluar diferentes

alternativas de rompeolas para un proyecto en particular. El proyecto será el Terminal de

Descarga de Carbón para una Central Termoeléctrica, que debido a las condiciones

geográficas de emplazamiento del proyecto necesitará de la construcción de un rompeolas

para asegurar la operabilidad del terminal.

La condición de oleaje dominante en nuestro país proviene del SW y son pocas las

bahías que ofrecen un resguardo natural contra las oscilaciones del mar para el desarrollo

de operaciones portuarias. Se prevé que en el futuro las obras de abrigo (rompeolas) serán

cada vez más recurrentes para brindar protección contra condiciones oceanográficas

adversas para la operabilidad de un puerto. Es por lo anterior que se hace imperioso

entender aun más el concepto que hay detrás de estas obras (tipologías, diseño,

comportamiento, construcción, ventajas, desventajas, etc.), evaluando distintas alternativas

que se adapten a la realidad nacional.


________________________________________________________________________________ 13

1.2 Objetivo General

El objetivo general de este proyecto de título será estudiar alternativas de

rompeolas para el proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”, analizando sus ventajas y

desventajas, a través de la comparación de resultados.

1.3 Objetivos Específicos

- Estudiar las distintas tipologías de rompeolas, y detallar las posibles soluciones que

mejor se adapten al proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”.

- Estudiar el estado del arte en el diseño de rompeolas, enfocándose en la formulación

existente.

- Investigar estabilidad sísmica y principales modos de fallas de los rompeolas.

- Investigar variables que condicionen el uso de las distintas tipologías de rompeolas.

- Diseñar elementos principales de un rompeolas.

- Realizar una estimación de costos de las alternativas seleccionadas de rompeolas

para el proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”.


________________________________________________________________________________ 14

1.4 Justificación Proyecto

1.4.1 Descripción Proyecto

El estudio de alternativas de rompeolas es parte del proyecto “Terminal de

Descarga de Carbón”, el cual consiste en un terminal marítimo para la descarga de carbón

para alimentar las calderas de la Central Termoeléctrica, proyecto que tiene por objetivo

proveer de electricidad al Sistema Interconectado Central (SIC), con el fin de satisfacer el

aumento de la demanda de energía eléctrica.

El proyecto estará ubicado 75 Km al norte de la ciudad de La Serena, en el sector

de Caleta Chungungo, perteneciente a la comuna de La Higuera, ver figura 1.1.

Figura 1.1: Mapa de Ubicación Proyecto.


________________________________________________________________________________ 15

El lugar de emplazamiento del terminal marítimo, se caracteriza por ser un sector

geográficamente accidentado, tal como lo muestra la figura 1.2, además de abierto y

desabrigado frente a las condiciones oceanográficas predominantes del SW lo que podría

afectar fuertemente la operabilidad del terminal.

Figura 1.2: Mapa Geográfico Proyecto.

El “Terminal de Descarga de Carbón” está compuesto por plataformas que dan

apoyo a los descargadores los que están provistos de cucharones tipo almeja (clamshell)

que se introducen dentro de las bodegas de la nave, son levantadas y descargan a una tolva

ubicada sobre las plataformas. Los sistemas de atraque y amarre están compuestos por

estructuras fijas (Duques de Alba y Postes de Amarre) que permiten restringir los

movimientos de la nave. En las figuras 1.3 y 1.4 se pueden apreciar la configuración del

terminal marítimo.


________________________________________________________________________________ 16

Figura 1.3: Planta Terminal Descarga de Carbón [10].


________________________________________________________________________________ 17

Figura 1.4: Elevación Terminal Descarga Carbón [10].

1.4.2 Justificación Proyecto

De acuerdo a lo expuesto anteriormente, podría ser necesaria la construcción de

obras de abrigo, específicamente un rompeolas, para asegurar un nivel de protección

mínimo de las instalaciones portuarias. Para evaluar este requerimiento y como parte del

informe técnico “Informe de Ingeniería Final” elaborado por Baird & Associates, se

desarrolló un estudio de simulación de buque amarrado para determinar la operabilidad del

puerto bajo condiciones oceanográficas naturales del lugar.

La metodología empleada en el estudio consistió en la obtención de los

movimientos máximos del buque y las cargas en líneas de amarre y defensas, para distintas

condiciones de oleaje, con las cuales se procedió a estimar el downtime (tiempo de

inactividad) del terminal comparando las respuestas del buque con criterios límites de

movimiento y carga.

La factibilidad comercial de un puerto está relacionado directamente con la

cantidad de días en que por razones climáticas es posible operar, la que debe ser superior al


________________________________________________________________________________ 18

80% del tiempo, en el caso del proyecto el estudio arrojó valores para el downtime por

sobre el 30%, considerados inadecuados para el funcionamiento normal del puerto. Según

los resultados, en 11 años se excedió en más de dos meses consecutivos el máximo

downtime permitido para el proyecto (20%), por lo cual se justifica la construcción de obras

de abrigo (rompeolas) para mejorar la operabilidad del terminal.

________________________________________________________________________________ 19

2.0 Antecedentes de Terreno

2.1 General

Los antecedentes contenidos en este capítulo han sido establecidos para el

desarrollo del estudio de alternativas de rompeolas para el proyecto “Terminal de Descarga

de Carbón” el cual, a su vez, es parte del proyecto Central Termoeléctrica.

Se detallarán los antecedentes climatológicos, oceanográficos y del terreno

propiamente tal (topografía, batimetría, etc.), los cuales son importantes para el correcto

diseño de los rompeolas, pudiendo así anticipar el funcionamiento de las estructuras y para

determinar los métodos constructivos que conviene usar.

2.2 Condiciones Naturales

2.2.1 Topobatimetría

Batimetría

Las áreas se caracterizan por estar topográficamente influenciadas por un litoral

rocoso y de gran pendiente, a su vez tienen una configuración de cuña rocosa en sentido

Norte – Sur que se adentra en el mar con una serie de arrecifes a flor de agua. Esta cuña no

genera protección permitiendo que el oleaje proveniente del SW entre al sitio.

La profundidad máxima en la zona de emplazamiento del rompeolas es de 40

metros, disminuyendo hacia la costa con una pendiente promedio de un 10%, de acuerdo a

la batimetría realizada para el proyecto (figura 2.1).

CAPITULO 2. ANTECEDENTES DE TERRENO ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 20

Topografía

La zona donde se emplazará el proyecto es una entrada rocosa al mar, con

acantilados y quebradas en su interior, en su litoral norte conforma la Ensenada Norte. Ese

tramo costero se inicia desde la punta con acantilados, en su sector medio aparecen las

rocas de gran volumen, próximos a la base de la ensenada aparece la playa que consiste en

rocas de menor volumen y bolones. En la ribera norte de la ensenada vuelven a aparecer las

rocas de gran volumen y hacia el final los acantilados.

Al interior desde la Punta el relieve se suaviza con promontorios rocosos y rocas

aisladas. Hacia el norte desaparecen los promontorios rocosos, quedando un lomaje suave

que se ve interrumpido hacia la ribera norte de la ensenada.

Figura 2.1: Batimetría Proyecto [10].


________________________________________________________________________________ 21

2.2.2 Geotecnia y Sismicidad

Geotecnia del Fondo Marino

Como parte del proyecto se encargo a DPI Ingenieros la realización de un estudio

geofísico de refracción sísmica marina, con el fin de caracterizar el suelo de fundación de

las obras marítimas del proyecto, investigar la potencia de los estratos del subsuelo marino,

determinar la posición del basamento rocoso y especificar los distintos espesores que

componen del subsuelo marino.

Se investigaron 4 perfiles, distribuidos en los sectores destinados al rompeolas

(PS-3 y PS-4) y zona de las estructuras marítimas del terminal (PS-1 y PS-2) del proyecto,

pero solo se detallarán los perfiles correspondientes al rompeolas (figura 2.2).

Figura 2.2: Perfiles Sísmicos [4].


________________________________________________________________________________ 22

Perfiles Sísmicos Marinos PS-3 y PS-4

A modo de referencia se entrega a continuación una tabla que muestra la

correlación geomecánica de las velocidades sísmicas, con rangos de velocidades que se

traslapan y unidades geológicas, indicando su capacidad de remoción con maquinaria

pesada.

VELOCIDAD SISMICA

(m/s) UNIDAD GEOLÓGICA CARACTERISTICAS

340 – 700 Capas superficiales, suelos Sedimentos sueltos

600 – 1.200 Sedimentos y/o roca descompuesta.

Ejemplo: Roca amancillada.

Baja compactación y fácil remoción

con maquinaria

1.000 – 1.800 Sedimentos saturados y/o rocas muy

fracturadas Removible con maquinaria

1.600 – 2.400 Rocas con menor fractura Difícil remoción

Tabla 2.1: Correlación Velocidades de Ondas Sísmicas v/s Unidades Geológicas [4].

Bajo estos parámetros, recién descritos, se detallan los resultados obtenidos para

cada perfil sísmico.

Estos perfiles PS-3 y PS-4 tienen longitudes respectivas de 123 y 200 metros,

alcanzando profundidades variables entre 18 y 42 metros, bajo el nivel del mar.

Se identificaron 2 unidades geosísmicas para los perfiles PS-3 y PS-4, las cuales se

detallan a continuación:

1) Cubierta del fondo marino con velocidad sísmica de 1.450 m/s indicando la

presencia de sedimentos arenosos y/o roca fracturada saturada, de fácil remoción.

Su espesor es variable entre 6 y 43 metros.

En el perfil PS-3 (figura 2.3) el espesor de esta unidad aumenta progresivamente

hacia el extremo Sur, mientras que en el perfil PS-4 (figura 2.4), el mínimo espesor

se encuentra en la parte central, aumentando a 14 metros en el extremo Este, y 25

metros en el extremo Oeste, evidenciando similitud con la geometría dorsal que se

observa en superficie.

2) Roca Fundamental Sana. Esta unidad presenta una alta velocidad de onda sísmica


________________________________________________________________________________ 23

compresional, de 4.800 a 5.080 m/s, caracterizando a una roca de muy buena

calidad geotécnica.

Figura 2.3: Perfil Sísmico PS – 3 [4].

Figura 2.4: Perfil Sísmico PS – 4 [4].


________________________________________________________________________________ 24

Marco Sismogénico del Lugar

Se describirá el ambiente sismogénico del lugar, mencionando los terremotos

históricos que representan al área de emplazamiento (tabla 2.2) y describiendo las

características del suelo de fundación de acuerdo a la información de refracción sísmica.

También se describirá la clasificación del suelo de fundación de acuerdo a las normas de

diseño sísmico de estructuras (NCh 433 Of.96 y NCh 2369 Of.03).

La subducción de la Placa de Nazca bajo la Placa Sudamericana es la principal

causa de la sismicidad que se observa a lo largo de Chile. Las características distintivas de

esta sismicidad son la alta velocidad de convergencia relativa entre las placas y la edad

relativamente joven de estas. Esta combinación es la que condiciona el fuerte grado de

acoplamiento mecánico que existe entre las placas y que permite una capacidad enorme de

acumulación de energía de deformación liberada en sismos de gran magnitud.

Fecha Año Ciudad Magnitud Escala de Richter

28-ago 1639 Coquimbo 7,4 08-jul 1730 La Serena 8,7 19-nov 1822 Copiapó 8,5 18-nov 1849 Copiapó 8,6 15-ago 1880 Illapel 8,8 06-abr 1943 Ovalle 8,3 08-jul 1971 Illapel 7,4 13-mar 1975 Coquimbo 6,9 14-oct 1997 Punitaqui 6,8

Tabla 2.2: Terremotos Históricos Cuarta Región.

Según la información de refracción sísmica de los perfiles PS - 3 y PS - 4, el suelo

a nivel de fundación indica la presencia de sedimentos arenosos y/o roca fracturada

saturada con espesor variable entre 6 y 43 metros, y roca fundamental sana. Las

velocidades de propagación de onda son mayores a los 1.450 m/s.


________________________________________________________________________________ 25

Para las dos normas existentes en nuestro país de diseño sísmicos de estructuras

(NCh 433 Of. 96 y NCh 2369 Of. 03), el lugar se clasifica en la zona 3 de la

macrozonificación sísmica y un suelo tipo I en la microzonificación sísmica.

La zona 3 de macrozonificación muestra aceleraciones efectivas máximas de 0,4·g,

y la microzonificación sísmica clasifica al suelo de fundación como roca con velocidades

de propagación de onda mayores a los 900 m/s.

De acuerdo a los antecedentes mencionados se puede concluir que el suelo donde

se emplazará el rompeolas es de muy buena calidad geotécnica y es capaz de soportar las

cargas que induzca la obra de abrigo.

2.2.3 Vientos

Los antecedentes de vientos expuestos a continuación se obtuvieron del Informe

Técnico “Mediciones y Estudios de Corrientes, Vientos y Marea” realizado por la empresa

AQUACIEN para el proyecto Central Termoeléctrica [1].

Las mediciones de vientos se realizaron desde el 01 de Abril de 2007 hasta el 7 de

Marzo de 2008, para lo cual se instaló en un sector representativo del área del proyecto una

estación meteorológica automática, equipada con sensores de vientos y presión atmosférica

instalados a 4 metros de altura.

Los resultados evidencian que el patrón de circulación atmosférica se caracteriza

por vientos que soplan principalmente del tercer cuadrante, SW (26%), SSW (17%) y S

(8%). Las situaciones no direccionales (calmas), tienen una participación baja, con un 6%

de los casos. Las otras direcciones de incidencia tienen una frecuencia inferior al 5%, cada

una, con excepción de las direcciones ENE (6%) y W (6%).


________________________________________________________________________________ 26

Figura 2.5: Frecuencia Dirección del Viento [1].

Respecto de las magnitudes del viento, estas se agruparon mayoritariamente en el

rango de 1 a 4 nudos, con un 49% de incidencia, aunque también son frecuentes las

magnitudes en el rango de 4 nudos a 7 nudos (25%), de 7 nudos a 10 nudos (13%) y de 10

nudos a 13 nudos (5%). Por su parte, intensidades superiores a 13 nudos se presentan con

una frecuencia inferior al 2% (figura 3.6).

Figura 2.6: Frecuencia Magnitud del Viento [1].


________________________________________________________________________________ 27

La intensidad de la circulación es moderada a baja, con una media anual de 4,4

nudos. Las direcciones más ventosas con sus respectivas medias anuales son SW (6,4

nudos), SSW (6,1 nudos) y S (5,6 nudos). Asimismo, estas direcciones son las que registran

los máximos absolutos, con magnitudes iguales o superiores a 20 nudos.

Ciclo Estacional

Los resultados evidencian una marcada diferenciación estacional verano-invierno.

En efecto, de septiembre a febrero los vientos soplan mayoritariamente del tercer cuadrante,

con una frecuencia de 50% o superior, mientras que los meses de otoño e invierno dan

cuenta de una circulación atmosférica más variable, con un aumento relativo de la

circulación de tierra, con un máximo de 38% en julio.

Los períodos de Calma son más frecuentes de abril a mayo, con un 10% de

incidencia. Por su parte, los vientos del cuarto cuadrante (W a N) se distribuyen con un

patrón relativamente homogéneo en el año, con un 20% a 30% de frecuencia.

El mes más ventoso fue agosto, con una media mensual de 5,0 nudos, mientras que

el de más calma es mayo o junio, con una media mensual de 3,4 nudos.

Resultados

En términos generales, el patrón de viento reinante está determinado por las

direcciones SW y SSW, siendo esto consistente con el régimen Anticiclónico que gobierna

el área de estudio.

La intensidad de la circulación es moderada a baja, con una media anual de 4,4

nudos. Ocasionalmente, se evidencian pulsos de vientos del SW sobre 15 nudos (surazos),

con una frecuencia de 9% de los días en el año.

Respecto de los vientos dominantes, estos soplan principalmente del tercer

cuadrante (SW) asociados a condiciones de buen tiempo, aunque también se registran


________________________________________________________________________________ 28

magnitudes altas para la dirección ESE, los cuales corresponden a vientos terrales, que

descienden de los complejos geográficos de altura, elevando la temperatura atmosférica

(26ºC).

Para el cuarto cuadrante, la intensidad máxima registrada es 14 nudos, lo que

representa una magnitud relativamente baja, en especial si se considera que los vientos del

NW y N soplan con fuerza durante temporales. Al respecto, se debe consignar, que la

campaña de mediciones de vientos se desarrolló en un año relativamente anormal, seco, y

con ausencia de temporales, debido al fenómeno de La Niña, lo cual explica en parte, las

bajas magnitudes del viento registradas para el cuarto cuadrante. Otro hecho que se debe

agregar, es el efecto orográfico local que ejercen los cerros aledaños, los cuales protegen

parcialmente al sector portuario a proyectar del viento del cuarto cuadrante.

Figura 2.7: Valores Medios y Máximos del Viento por Dirección.


________________________________________________________________________________ 29

En el anexo A se muestran las incidencias y excedencias anuales.

De acuerdo a los registros se realizó la proyección para distintos periodos de

retorno mediante un análisis de valores extremos, con la metodología Gumbel. Los

resultados se muestran en el Anexo B.

2.2.4 Oleaje

Los antecedentes de oleaje expuestos a continuación se obtuvieron del Informe

Técnico “Estudio de Oleaje y Agitación” realizado para el proyecto por Baird & Associates

[2].

El estudio de clima de oleaje se realizó en base a datos de olas en aguas profundas

conocida como Olas Chile III. El nodo de la base de datos de Olas Chile costa afuera de

Coquimbo fue utilizado como la fuente de datos de olas para el estudio, ya que los datos se

consideran válidos para la zona de emplazamiento del proyecto.

En la figura 2.8 se aprecian la zona de estudio y los nodos utilizados para obtener

información del clima de olas para el proyecto. El nodo N2 es el lugar donde se realizaron

las mediciones en terreno.

Se presentará una descripción de las mediciones en terreno realizadas en el sitio

del proyecto, y los resultados del proceso de comparación de los registros de olas en la

ubicación del nodo N2 con la base de datos de largo plazo.


________________________________________________________________________________ 30

Figura 2.8: Ubicación Nodos de Estudio [2].

Mediciones en Terreno

Para poder caracterizar y definir las condiciones de oleaje del sector donde se

encuentra el nodo N2, se efectuaron mediciones continuas de altura, periodos y dirección

para olas operacionales y olas de periodo largo.

Las mediciones se realizaron entre el 12 de Junio del 2007 y el 14 de Julio del

2007.

Para realizar una comparación representativa entre las mediciones de olas, los datos

del método Hindcast (predicción estadística de olas a largo plazo) y Transferencia de Olas,

se separaron los datos resultantes de los 22 años de simulación, correspondientes al mismo

período en que se realizaron las mediciones. Con esto se compararon estadísticamente el

conjunto de los 22 períodos de tiempo con los registros de oleaje.


________________________________________________________________________________ 31

Validación del Estudio de Oleaje

En la figura 2.9 se presenta la comparación de los diagramas de excedencia, para

las alturas de olas medidas en el nodo N2 y las alturas de ola promedio simulado para los

22 períodos de tiempo semejantes.

Figura 2.9: Excedencia de altura de olas Hmo [2].

La comparación de las curvas de excedencia muestra un buen ajuste entre los datos

medidos y los simulados, lo que validaría el proceso de Hindcast y transferencia con

respecto a las alturas de oleaje.

Clima de Olas Operacionales en Aguas Someras

La descripción estadística del oleaje operacional trata de reproducir el

comportamiento del fenómeno en las condiciones reinantes o más frecuentes. El clima

operacional (u oleaje reinante) corresponde a una situación cotidiana con oleaje de

procedencia en el área oceánica desde el S a WSW, que es relevante desde el punto de vista

de la eficiencia y seguridad de las operaciones portuarias.


________________________________________________________________________________ 32

El clima de oleaje operacional se presenta mediante tablas de incidencia de altura

significativa espectral v/s período peak (Hs/Tp), altura significativa espectral v/s dirección

(Hs/MWD) y además se muestran las rosas de altura de olas y de puntos para altura

significativa espectral (Hs).

• Tabla Bi-variable de altura significativa por periodo peak. Esta tabla presenta los

porcentajes de ocurrencia, en un rango de altura y periodo de ola, durante los 22

años de datos.

Wave Period (s)

Maximum

Wave 0,00 ‐ 2,00 ‐ 4,00 ‐ 6,00 ‐ 8,00 ‐ 10,00 ‐ 12,00 ‐ 14,00 ‐ 16,00 ‐ 18,00 ‐ 20,00 ‐ 22,00 ‐ 24,00 +

Period

Height (m) 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00

Total C(%) (s)

0,00 ‐ 0,25

100,00

0,25 ‐ 0,50

0,0 0,0

0,04 100,00 13,58

0,50 ‐ 0,75

0,0 0,1 0,3 0,5 0,2 0,1 0,0

1,21 99,96 19,70

0,75 ‐ 1,00

0,0 0,1 0,3 2,0 2,4 0,9 0,4 0,1

6,21 98,75 19,79

1,00 ‐ 1,25

0,0 0,3 1,1 5,4 7,2 2,3 1,0 0,2 0,0 0,0

17,55 92,53 23,92

1,25 ‐ 1,50

0,0 0,3 1,8 6,7 10,6 3,2 1,5 0,3 0,0 0,0

24,45 74,98 22,11

1,50 ‐ 1,75

0,1 1,6 5,1 10,8 3,4 1,1 0,2 0,0

22,19 50,53 21,41

1,75 ‐ 2,00

0,0 0,8 3,0 7,8 3,0 0,5 0,1 0,0

15,09 28,34 21,08

2,00 ‐ 2,25

0,2 1,3 3,5 2,1 0,3 0,0 0,0

7,39 13,25 20,73

2,25 ‐ 2,50

0,0 0,6 1,5 0,9 0,2 0,0

3,24 5,85 19,28

2,50 ‐ 2,75

0,2 0,8 0,4 0,1 0,0

1,57 2,61 18,10

2,75 ‐ 3,00

0,1 0,4 0,2 0,0

0,61 1,04 17,46

3,00 ‐ 3,25

0,0 0,1 0,1

0,21 0,43 15,87

3,25 ‐ 3,50

0,0 0,1 0,0

0,11 0,22 15,47

3,50 ‐ 3,75

0,0 0,0

0,04 0,11 15,49

3,75 ‐ 4,00

0,0 0,0

0,03 0,07 14,73

4,00 ‐ 4,25

0,0 0,0

0,02 0,04 14,82

4,25 ‐ 4,50

0,0 0,0

0,01 0,03 14,77

4,50 ‐ 4,75

0,0 0,0

0,01 0,02 14,74

4,75 ‐ 5,00

0,0 0,0

0,01 0,01 14,79

5,00 +

0,0

0,00 0,00 14,76

Total 0,01 0,74 5,79 24,73 45,79 16,92 5,08 0,84 0,09 0,01

100,00

C(%) 100,00 100,00 100,00 99,99 99,25 93,46 68,73 22,94 6,02 0,94 0,10 0,01 0,00

Tabla 2.3: Altura (Hs) por Periodo (Tp) – N2 [2].


________________________________________________________________________________ 33

• Tabla Bi-variable de altura significativa por dirección. Esta tabla presenta los

porcentajes de ocurrencia, en un rango de altura y dirección de ola, durante los 22

años de datos.

Wave Period (s)

Maximum

0,00 ‐ 2,00 ‐ 4,00 ‐ 6,00 ‐ 8,00 ‐ 10,00 ‐ 12,00 ‐ 14,00 ‐ 16,00 ‐ 18,00 ‐ 20,00 ‐ 22,00 ‐ 24,00 +

Period

Direction 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00

Total C(%) (s)

0

100,00

10

100,00

20

100,00

200

100,00

210

100,00

220

0,0 0,1 0,2 0,0

0,24 100,00 15,33

230

0,0 0,1 0,8 5,0 12,3 4,2 0,6 0,0 0,0

23,10 99,76 21,04

240

0,0 0,5 3,6 11,6 22,2 9,0 2,8 0,5 0,1 0,0

50,17 76,66 23,92

250

0,1 0,7 5,6 9,1 3,2 1,5 0,3 0,0 0,0

20,55 26,48 23,92

260

0,1 0,6 2,3 2,0 0,4 0,2 0,0

5,49 5,93 19,71

270

0,0 0,1 0,2 0,1 0,0

0,42 0,43 14,88

280

0,0 0,0 0,0 0,0

0,02 0,02 14,78

290

0,00

340

0,00

350

0,00

Total 0,01 0,74 5,79 24,73 45,79 16,92 5,08 0,84 0,09 0,01

100,00

C(%) 100,00 100,00 100,00 99,99 99,25 93,46 68,73 22,94 6,02 0,94 0,10 0,01 0,00

Tabla 2.4: Altura (Hs) por Dirección (MWD) – N2 [2].


________________________________________________________________________________ 34

• Rosa de Altura de Olas. Este gráfico representa la distribución direccional de las

olas, para los 22 años de datos. La longitud de las barras radiales representa el

porcentaje de ocurrencia de las olas por dirección. Adicionalmente, cada barra está

subdividida en sectores representando el porcentaje de ocurrencia para cada rango

de altura de ola, por dirección.

Figura 2.10: Rosa de Altura de Olas – N2 [2].


________________________________________________________________________________ 35

• Rosa de Puntos (Hs). Este gráfico representa la distribución direccional de todos los

eventos (altura) de olas, para los 22 años de datos.

Figura 2.11: Rosa de Puntos de Olas – N2 [2].


________________________________________________________________________________ 36

Clima de Olas Extremas en Aguas Someras

Con la finalidad de estimar condiciones desfavorables para el diseño y

funcionamiento del rompeolas a largo plazo, a continuación se presentará una descripción

del clima de olas extremo para un punto en la zona de estudio. Este punto corresponde al

nodo N0 representativo de las condiciones del oleaje de diseño en la zona del rompeolas del

proyecto.

Se seleccionaron los eventos extremos anuales por año y dirección de oleaje en

aguas profundas. Dada la orientación de la costa, sólo se consideraron como direcciones

activas de oleaje aquellas comprendidas en el tercer (180º a 270º) y cuarto cuadrante (270º

a 360º). Con estos eventos se determinó la altura significativa espectral en aguas profundas

(Hmo) para los períodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50 y 100 años, obteniéndose de esta

forma el estimador de Hmo.

El oleaje oceánico fue transferido desde aguas profundas hasta el lugar de interés

(nodo NO). Este proceso de transformación simula los cambios en la altura y dirección de

ola de acuerdo con las respuestas de las olas a la batimetría en aguas someras. La

transformación de olas se realizó utilizando el modelo STWAVE (STeady state spectral

WAVE model), un modelo espectral para olas cerca de la costa desarrollado por el USACE

(US Army Corps of Engineers). STWAVE tiene la capacidad de simular espectros de olas

irregulares, multidireccionales y los procesos de refracción, shoaling, rompiente,

interacción olas-corrientes y difracción.


________________________________________________________________________________ 37

Transferencia Oleaje de Diseño del 3er Cuadrante

En la figura 2.12 se representa un resultado típico de la transferencia de olaje de

unos de los casos considerados de oleaje de diseño del tercer cuadrante.

Los resultados de la transferencia de cada una de las condiciones de diseño

provenientes del tercer cuadrante, para el nodo de interés N0 se presentan en la tabla 2.5.

Figura 2.12: Resultado modelo utilizado, olas de diseño tercer cuadrante: Hmo = 6,64

m (Tr = 100 años), MWD = 247°, Tp = 14 s [2].


________________________________________________________________________________ 38

Dir (°) Tp (S)

Periodo de

Retorno

(Años)

Curva Hs (m) Aguas

Profundas

Nodo N0

Hs (m) MWD (°)

247 14

2 Superior 4,94 3,68 247

Mejor Ajuste 4,84 3,61 247

5 Superior 5,33 3,96 247


10 Superior 5,63 4,18 247


20 Superior 5,94 4,40 247


50 Superior 6,34 4,69 247


100 Superior 6,64 4,90 247


Tabla 2.5: Valores extremos de altura de ola en aguas someras en Nodo N0 - Oleaje de diseño del tercer cuadrante (m) [2].


________________________________________________________________________________ 39

Transferencia Oleaje de Diseño del 4to Cuadrante

En la figura 2.13 se representa un resultado típico de la transferencia de olaje de

unos de los casos considerados de oleaje de diseño del cuarto cuadrante.

Los resultados de la transferencia de cada una de las condiciones de diseño

provenientes del cuarto cuadrante, para el nodo de interés N0 se presentan en la tabla 2.6.

Figura 2.13: Resultado modelo utilizado, olas de diseño cuarto cuadrante: Hmo = 5,05

m (Tr = 100 años), MWD = 270°, Tp = 12 s [2].


________________________________________________________________________________ 40

Dir (°) Tp (S)

Periodo de

Retorno

(Años)

Curva Hs (m) Aguas

Profundas

Nodo N0

Hs (m) MWD (°)

270 12

2 Superior 2,74 2,23 262


5 Superior 3,28 2,65 262


10 Superior 3,69 2,96 262


20 Superior 4,10 3,26 262


50 Superior 4,64 3,64 262


100 Superior 5,05 3,90 262


300 12

2 Superior 2,74 1,58 275


5 Superior 3,28 1,87 275


10 Superior 3,69 2,09 275


20 Superior 4,10 2,30 275


50 Superior 4,64 2,57 275


100 Superior 5,05 2,76 275


Tabla 2.6: Valores extremos de altura de ola en aguas someras en Nodo N0 - Oleaje de diseño del cuarto cuadrante (m) [2].


________________________________________________________________________________ 41

2.2.5 Corrientes

Los antecedentes de corrientes expuestos a continuación se obtuvieron del Informe

Técnico “Mediciones y Estudios de Corrientes, Vientos y Mareas” [1], realizado para el

proyecto.

Correntometría Euleriana Fija

Las mediciones de corrientes eulerianas en estación fija, se realizaron desde el 31

de marzo al 12 de octubre de 2007, para lo cual se operó un correntómetro automático, el

cual fue anclado a 10 metros de profundidad.

Los resultados evidencian que el patrón de circulación marina se caracteriza por un

patrón direccional variable, según la época de medición.

En abril y septiembre el patrón de circulación evidenció una tendencia a fluir hacia

el tercer cuadrante, con un 40% de incidencia conjunta para las direcciones S, SSW, SW, y

WSW, sin embargo, los meses de junio y agosto dan cuenta de un patrón direccional

variable, donde ninguna dirección tuvo una destacada participación.

Respecto de las magnitudes de las corrientes, estas se agruparon mayoritariamente

en el rango inferior a 7 cm/s, con un 65% (abril), 90% (junio), 91% (agosto) y 78%

(septiembre) de incidencia. En abril y septiembre también son significativas las magnitudes

en el rango de 7 a 10 cm/s, con un 21% y 13% de frecuencia, respectivamente.

La intensidad de la circulación es moderada a baja, especialmente en junio y

agosto, donde la media mensual fue 4,4 cm/s y 4,1 cm/s, respectivamente. Por su parte, el

mes más correntoso fue abril con una media de 6,3 cm/s, seguido por el mes de septiembre,

con una media de 5,0 cm/s.

La mayor media se registra en abril para la direcciones SSW, SW y S, con

magnitudes de 8,3 cm/s, 7,9 cm/s y 7,8 cm/s, respectivamente.

Las direcciones asociadas al segundo o tercer cuadrante evidenciaron magnitudes

superiores respecto de las otras direcciones de incidencia.


________________________________________________________________________________ 42

En términos generales, se aprecia una tendencia de la corriente a adoptar un

sentido SW-NE, en coincidencia con la geometría de la línea de costa.

En el Anexo C se muestran algunos resultados de la estadística de corrientes

euleriana fija en la zona del proyecto.

Correntometría Lagrangiana

Se determinaron los patrones advectivos en tres sitios, para lo cual se realizaron 16

campañas de mediciones con derivadores, en época de sicigia y cuadratura lunar,

considerando condiciones de llenante y vaciante.

En cada sitio de medición, se efectuaron lances de derivadores en 3 niveles de

profundidad de la columna de agua, a 1, 5 y 10 m, para este efecto se utilizaron boyas de

deriva tipo cruceta, de sección 60 x 85 cm, debidamente compensadas para flotabilidad

neutra, y diseñadas para minimizar el arrastre del viento sobre el elemento derivador.

En la tabla 2.8se entrega el resumen de todas las mediciones.

Tabla 2.7: Resumen Experiencias Mediciones Corrientes Lagrangianas.

En el Anexo D se muestran algunos resultados de los derivadores de acuerdo a la

experiencia realizada.


________________________________________________________________________________ 43

Correntometría Euleriana Directa

En el mismo período de ejecución de la correntometría fija de registro continuo, se

efectuaron mediciones de corrientes en seis puntos, con intervalo de medición cada 1

minuto.

Las mediciones se realizaron para distintos estados de la marea y a tres estratos de

profundidad (superficie, media agua y fondo).

En términos generales, la magnitud de la corriente decrece con la profundidad, con

magnitudes medias de 7,6 cm/s en superficie, de 5,7 cm/s en la capa de agua intermedia (h

= 5 metros) y de 5,0 cm/s cerca del fondo (h = 10 metros).

En el Anexo E se muestran los resultados de las mediciones realizadas en el lugar.

Corriente de Diseño

La estimación de valores extremos se realizó con la metodología de análisis

Gumbel, en función de los registros máximos diarios, de todo el período de mediciones.

La siguiente tabla entrega las magnitudes de la corriente a períodos de retorno de 1

a 100 años.

PERIODO DE RETORNO MAGNITUD Años cm/s

1 34,1 5 40,9 10 43,8 20 46,7 30 48,4 40 49,6 50 50,6 100 53,5

Tabla 2.8: Magnitud Corrientes para cada Periodo de Retorno.

De acuerdo con los resultados de la tabla anterior, los datos proyectados informan

magnitudes de hasta 50 cm/s, en 50 años.


________________________________________________________________________________ 44

2.2.6 Mareas

Los antecedentes de vientos expuestos a continuación se obtuvieron del Informe

Técnico “Mediciones y Estudios de Corrientes, Vientos y Mareas” [1], realizado para el

proyecto.

Para el diseño del rompeolas de utilizará el nivel de pleamar máxima, el cual

corresponderá al nivel de carga hidráulica de diseño.

El régimen de marea del área de proyecto responde principalmente a la onda

astronómica que se origina como compensación del nivel medio del mar, peraltado por

acción de los astros, y alterado por factores locales típicos, como son la profundidad y la

forma de la costa.

No se observan anomalías significativas de carácter local, siendo el régimen de

marea perfectamente normal y predecible.

En la figura 2.14 se muestra la fluctuación típica mensual de marea en la zona de

mediciones.

Figura 2.14: Fluctuación típica mensual de marea.

El sector del proyecto presenta un régimen de marea típicamente astronómico,

mixto semidiurno, de amplitud media 0,86 m y rango máximo de sicigias de 1,56 m.


________________________________________________________________________________ 45

Se determina un NRS local de 0,883 metros bajo el nivel medio del mar.

Respecto de la marea de diseño, los registros históricos de Coquimbo evidencian

anomalías positivas del nivel medio del mar de hasta 0,35 m, lo cual puede ser asociado a

un período de retorno entre 25 y 30 años. Se calcula para el sector del proyecto una marea

extrema 2,10 metros sobre el NRS o de 1,22 metros sobre el NMM.

A continuación se muestra los planos de marea, el cual será importante en la etapa

de diseño del rompeolas.

PLANOS DE MAREA ALTURA SOBRE N.R.S. (m)

Nivel Medio del Mar (NMM) 0,883 Nivel de Reducción de Sondas (NRS) 0,000 Bajamar Mínima 0,069 Altura Media de la Bajamar Inferior 0,397 Altura Media de las Bajamares 0,451 Altura Media de las Pleamares 1,306 Altura Media de la Pleamar Superior 1,482 Pleamar Máxima 1,825

Tabla 2.9: Planos Mareales Caleta Cruz Grande.

________________________________________________________________________________ 46

3.0 Criterios de Diseño

3.1 General

En el presente capítulo se establecerán los parámetros, lineamientos y pautas a

seguir con el objetivo de determinar los requisitos mínimos que deberá cumplir la

estructura de abrigo.

Los antecedentes de terreno proporcionarán la mayor cantidad de información

necesaria para el diseño estructural, comportamiento funcional y planeación de la estructura

de acuerdo a los objetivos del proyecto.

3.2 Criterios de Diseño

La información necesaria para el desarrollo del presente ítem se obtuvo de los

antecedentes de terreno descritos en el Capítulo 2.

3.2.1 Oleaje

Diseño Estructural Lado Mar

Se utilizará la altura de ola significativa correspondiente a un periodo de retorno

de 50 años con una curva de ajuste superior. Será la mayor entre las propagaciones de

oleaje del 3er y 4to cuadrante, resultado del clima de olas extremas en aguas someras en el

nodo N0, el cual representa las condiciones de oleaje frente al rompeolas.

SH = 4,69 m. T = 14 s.

CAPITULO 3. CRITERIOS DE DISEÑO ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 47

Diseño Estructural Lado Puerto

Se utilizará la altura de ola significativa operacional en aguas someras que

presente el mayor porcentaje de ocurrencia.

SH = 1,75 m. (10,8%) T = 14 s.

Con los parámetros de oleaje anteriores se dimensionarán los elementos de la

coraza, filtros y núcleo que componen el rompeolas.

Comportamiento Funcional

Al igual que en el diseño estructural lado puerto, se utilizará la altura de ola

significativa operacional en aguas someras que presente el mayor porcentaje de ocurrencia.

SH = 1,75 m. T = 14 s.

De acuerdo a estos parámetros de oleaje se estudiará reflexión, run – up,

transmisión, run – down y sobrepaso.

3.2.2 Mareas

Se considerará la condición de pleamar máxima, es decir + 1,825 m NRS.


________________________________________________________________________________ 48

3.2.3 Materiales

Roca para Rompeolas

La información referida a materiales, cercanía de canteras y calidad de materiales,

se obtuvo del informe “Estudio de Canteras”, preparado para el proyecto Central

Termoeléctrica.

Fueron identificadas seis localidades con las características necesarias para

desarrollar una cantera capaz de proveer el material necesario para la construcción de los

rompeolas. A partir de los resultados obtenidos en el estudio se decidió solo considerar las

localidades de Temblador y Las Lajas, sitios cercanos al proyecto (tabla 3.1).

Nombre Cantera Distancia al Proyecto (Km)

Temblador 14

Las Lajas 55

Tabla 3.1: Distancias de Canteras al Proyecto.

Se puede mencionar que ambas localidades poseen material del tipo granítico o

basáltico, limpio, denso, sano, de forma irregular, dura, durable sin exfoliaciones o daños

estructurales, resistente a los agentes atmosféricos, y con densidad mínima de la roca en

seco de 2,65 T/m³.

Se utilizará piedra de cantera de distintos rangos de tamaño y peso para las capas

de la coraza, filtros y núcleo. Se estima el rendimiento mensual de la cantera en 65.000 m³.

En el Capítulo 8 “Estimación de Costos” se abordarán los costos de rocas para las

alternativas de rompeolas que sean seleccionadas.


________________________________________________________________________________ 49

Elementos de Hormigón

Los elementos prefabricados de hormigón deberán cumplir con las normas de

diseño nacionales vigentes NCh 429 y NCh 430, además el código ACI-318-05. En el

diseño de los elementos se usarán hormigones con resistencias cúbica mínima a los 28 días

de 400 Kg/cm². Si por diseño fuese necesario, se tendrá que considerar armaduras de

refuerzo con resaltes de calidad A630-420H, con un recubrimiento mínimo de 7 cm.

3.2.4 Estabilidad Sísmica

El coeficiente de aceleración sísmica horizontal de diseño para el rompeolas se

obtiene del texto "Seismic Design Guidelines for Port Structures” (PIANC). Se utilizará la

normativa mencionada debido a la ausencia en nuestro país de algún reglamento para este

tipo de estructuras.

3/1

31

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

gA

C MAXH ⇒ Para gAMAX ⋅≥ 2,0 (4.1)

HV CC ⋅=32

(4.2)

Donde:

HC : Coeficiente sísmico horizontal.

VC : Coeficiente sísmico vertical.

MAXA : Aceleración máxima. g : Aceleración de gravedad.

Se considera la acción de la aceleración horizontal y vertical actuando

simultáneamente.

Para verificar la estabilidad del rompeolas frente al deslizamiento de los taludes

lado mar y lado puerto, se considerará un factor de seguridad sísmico mínimo de 1,1. El

factor de seguridad considerado se obtuvo de la norma ROM 0.5-94, “Recomendaciones

Geotécnicas para el Proyecto de Obras Marítimas y Portuarias”.

________________________________________________________________________________ 50

4.0 Tipologías de Rompeolas

4.1 General

En este capítulo se describen las tipologías de rompeolas más habituales

empleadas en la protección y abrigo de áreas portuarias en función de sus partes y

elementos principales.

Se esquematizan brevemente las tipologías de rompeolas de talud, de pared

vertical, compuestos y especiales, señalando los diferentes elementos estructurales que los

componen.

4.2 Rompeolas de Talud

En la figura 4.1 se representa un rompeolas de talud o dique de escollera típico. El

cuerpo central consta de una secuencia de mantos, conformando una transición entre el

núcleo de material de cantera y el manto principal que, construido mediante piezas

naturales o artificiales, es el elemento resistente a la acción del oleaje. Excepto en el caso

de fondo rocoso, para asegurar la estabilidad y la forma del talud, es necesario construir una

berma de pie que proteja adecuadamente el terreno, la fundación y además, proporcione

apoyo a los mantos secundarios y principal. El rompeolas en talud puede tener o no

superestructura (espaldón).

CAPITULO 4. TIPOLOGIAS DE ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 51

Figura 4.1: Rompeolas de Talud o Dique de Escollera Típico [6].

Dependiendo de las características del oleaje incidente, en particular el peralte de

la ola y el talud del manto principal, el dique puede actuar como parcialmente reflejante o

disipativo. La transmisión de energía a la zona protegida se puede producir por rebase de

las olas por la coronación del rompeolas y a través de la fundación y cuerpo central del

rompeolas, pudiendo ser significativa en el caso de no cuidarse adecuadamente mediante la

construcción de mantos que actúen de filtro del flujo de energía.

4.2.1 Escollera Multicapa

Son estructuras creadas mediante superposición de capas de elementos de

diferentes granulometrías y materiales. El tamaño de los materiales crece desde el interior

hacia fuera, basando su diseño en condiciones de filtro para impedir la fuga de material.

Actualmente, los elementos mayores que conforman los mantos exteriores

(coraza), son piezas de hormigón en masa de diferentes formas (cubos, dolos, tetrápodos,

core-loc, etc.), que sustituyen a la escollera debido a su mejor comportamiento frente al

oleaje.

En las figuras 4.2 y 4.3 se pueden apreciar rompeolas de escollera multicapa

típicos, la diferencia radica en su comportamiento funcional, ya que el que posee

superestructura, limita el sobrepaso del oleaje y además ofrece accesibilidad para

inspección y mantenimiento de la estructura.


________________________________________________________________________________ 52

Figura 4.2: Rompeolas de Escollera Multicapa [14].

Figura 4.3: Rompeolas de Escollera Multicapa con Superestructura [14].

4.2.2 Berma

Utiliza el concepto básico de establecer un equilibrio entre la pendiente del

rompeolas y la acción del oleaje. La geometría de la sección se asemeja a una “S” con la

pendiente más suave alrededor del N.R.S. para provocar la rotura del oleaje

La figura 4.4 muestra un rompeolas de berma que se puede deformar

notablemente, las piezas alrededor del N.R.S. sufren grandes movimientos al igual que los

granos de arena en un perfil de playa. Estos movimientos afectan su durabilidad. Su

construcción requiere grandes cantidades de material.


________________________________________________________________________________ 53

Figura 4.4: Rompeolas de Berma (dinámicamente estable) [14].

La figura 4.5 muestra un rompeolas de berma artificial, su movilidad frente a la

acción del oleaje es más reducida que la de las piedras del rompeolas de berma deformado,

aunque excedido un estado límite, pueden experimentar grandes movimientos que

modifican sustancialmente su geometría. Se requiere gran espacio para su construcción.

Figura 4.5: Rompeolas de Berma Artificial [14].

4.2.3 Sumergido

Se considera un rompeolas como sumergido si su cota de coronación se encuentra

por debajo del N.R.S.

Los rompeolas sumergidos son estructuras paralelas y separadas de la costa. Son

construidos con el objetivo de reducir la acción del oleaje, forzando a éste a romper sobre el

rompeolas. Son usados generalmente para proteger zonas costeras de la acción del oleaje.

Al igual que los diques de escollera, estas estructuras son la superposición de

capas de elementos de diferentes granulometrías y materiales.


________________________________________________________________________________ 54

Figura 4.6: Rompeolas Sumergido [14].

4.3 Rompeolas de Pared Vertical

Podemos definir un dique de pared vertical convencional como una estructura

rígida, de pared impermeable, y que se caracteriza por reflejar prácticamente el total de la

energía del oleaje, sin variar su comportamiento, devolviendo trenes sucesivos de olas.

Se puede construir mediante cajones prefabricados (caissons), gaviones de

tablestaca, pantallas de pilotes o tablestacas, etc. La figura 4.7 representa un ejemplo de

una sección de rompeolas de pared vertical tipo cajón prefabricado.

Figura 4.7: Rompeolas de Pared Vertical tipo Cajón [6].


________________________________________________________________________________ 55

En zonas de profundidades intermedias o reducidas, salvo complicaciones

relacionadas con la capacidad resistente del terreno, la fundación y la banqueta de enrase

pueden estar formadas por una capa de material de cantera, de pequeño espesor en

comparación con el tramo central. El espesor de cada uno de estos elementos y los tamaños

de los materiales deben adecuarse a las necesidades geotécnicas e hidráulicas. Para proteger

la fundación y el lecho natural en los casos en los que éste sea potencialmente erosionable,

es conveniente construir una berma de pie formada por la prolongación del núcleo y de los

mantos necesarios. En muchas ocasiones, se construye sobre la berma adosando al cuerpo

central un bloque de grandes proporciones, denominado de guarda, con la finalidad de

reducir las presiones de la fundación.

Como el rompeolas esencialmente actúa como un reflector del flujo de energía

incidente, la transmisión de energía sólo se produce por rebase o en proporciones muy

pequeñas a través de la fundación.

4.3.1 Rompeolas de Cajones de Hormigón

Las ventajas de este tipo de rompeolas son que para una misma profundidad,

requieren mucho menos material que los rompeolas de talud, y además se pueden

prefabricar. Los cajones se trasladan flotando al lugar de fondeo y se hunden, para después

rellenarlos con áridos, de forma que constituyan una estructura rígida. Se apoyan sobre

camas de apoyo, la cual funciona como la fundación de los cajones. Es ideal su uso en

zonas de grandes profundidades (calado > 30 metros).

Este tipo de obras presenta algunas desventajas como son que concentran su peso

en una superficie menor, y por lo tanto requieren un suelo más resistente para su

colocación, reflejan gran parte del oleaje que incide sobre ellos, aumentando los esfuerzos

sobre la estructura y dificultando la navegación en las inmediaciones del rompeolas.

Además, no presentan una rotura gradual como sus homólogos de talud.


________________________________________________________________________________ 56

Figura 4.8: Rompeolas de Cajones de Hormigón [14].

4.3.2 Gaviones de Tablestacas

Estas estructuras se construyen con tablestacas, las cuales se hincan en el fondo

marino. Cada gavión se une al otro sirviendo de anclajes entre ellos. Son rellenados con

materiales pétreos y el coronamiento (superestructura) se construye de hormigón.

Su uso se limita a lugares donde el fondo marino permita la hinca de éstas, además

ofrece ventajas en relación a costos de construcción y disipación de energía, ya que estas

estructuras son menos reflejantes que los demás rompeolas de pared vertical, sin introducir

una disminución en su capacidad estructural.


________________________________________________________________________________ 57

Figura 4.9: Rompeolas de Gaviones de Tablestacas [14].

4.3.3 Pantalla

Cuando el oleaje no es significativo (del orden Hs < 2m y Tp < 7s) y no hay rotura

de éste, se puede crear un área abrigada disponiendo rompeolas de pantalla, formados por

tablestaca o pilotes (figura 4.10). Estas pantallas actúan principalmente como reflectores

del oleaje incidente.


________________________________________________________________________________ 58

Figura 4.10: Rompeolas de Pantalla [14].

Cuando las presiones sobre la pantalla, debido al empuje horizontal cíclico, sean

importantes, estas deberán ser inclinadas (figura 4.11).

Figura 4.11: Rompeolas Pared Cortina [14].

El principal inconveniente de estas tipologías es el carácter selectivo frente al

periodo; para unos rangos de periodo se aproximan a la reflexión perfecta mientras que para

otros permiten una transmisión casi total del oleaje.


________________________________________________________________________________ 59

4.4 Rompeolas Compuestos

Existen los compuestos verticales y horizontales, los cuales básicamente son la

simultaneidad de las tipologías de diques en talud y los de pared vertical.

A continuación se detallará cada uno de los rompeolas compuestos mencionados

anteriormente.

4.4.1 Compuestos Verticales

La función protectora se comparte entre el tramo inferior, ampliando su función de

fundación, y el tramo central, que se extiende por encima del plano de agua proporcionando

los servicios de una superestructura (figura 4.12).

Figura 4.12: Rompeolas Compuesto Vertical [14].

La fundación del rompeolas compuesto vertical ocupa una proporción notable de

la profundidad tal que su presencia modifica significativamente la cinemática y dinámica

del oleaje. La fundación puede estar formada por una banqueta apoyada sobre el núcleo

construido con material de cantera. En su dimensionamiento se seguirán las mismas

recomendaciones que para el caso de dique vertical. Para garantizar la estabilidad del

conjunto podría ser necesaria la construcción de una berma de pie formada por material de


________________________________________________________________________________ 60

cantera que, además de actuar de filtro del terreno natural, debe dar apoyo a los mantos de

protección

Dependiendo del nivel de agua y de las características del oleaje incidente en

relación con las dimensiones geométricas del rompeolas, éste puede trabajar

predominantemente como dique reflejante, disipativo o mixto, es decir, parcialmente

reflejante y disipativo. La transmisión de energía se produce por rebase de la coronación o a

través de la fundación que, de no cuidarse adecuadamente construyendo mantos que actúen

de filtro, podría ser significativa.

4.4.2 Compuestos Horizontales

Para reducir la reflexión y la acción de las fuerzas de oleaje sobre la pared vertical,

se han colocado bloques de concreto o escollera en el frente. Su sección varía según la

altura de la banqueta.

Un rompeolas con núcleo de piedras en frente de la pared posee una funcionalidad

similar al rompeolas de escollera multicapa, pero la diferencia está en la coraza, ya que el

del dique multicapa actúa como protección de los rellenos interiores, mientras que en los de

pared vertical, reducen la fuerza de oleaje (figura 4.13).

Figura 4.13: Rompeolas Compuesto Horizontal [14].


________________________________________________________________________________ 61

4.5 Rompeolas Especiales

4.5.1 Flotante

Útil como rompeolas de aguas profundas, pero se limita a olas pequeñas y de

periodo relativamente corto que no rompan.

La fijación del cuerpo central se puede obtener mediante cadenas ancladas al

fondo y a muertos de hormigón en masa o a otras estructuras fijas, o arriostradas a pilotes

hincados en el fondo mediante elementos que, en este caso, facilitan el deslizamiento

vertical a lo largo de ellos, pero que impiden los desplazamientos horizontales y los giros

del cuerpo central. En general se pueden construir rompeolas flotantes con muy diversos

elementos, como por ejemplo; tubos, neumáticos, cajones de acero o de hormigón armado y

pretensado, etc.

Figura 4.14: Rompeolas Flotante [14].

________________________________________________________________________________ 62

5.0 Estudio de Alternativas de Solución

5.1 General.

Para poder determinar cuáles son los aspectos que establecen el uso de una

tipología u otra de rompeolas, se hace necesario hacer énfasis en una serie de variables que

nos permitan tomar una decisión.

En este capítulo se enunciarán y describirán los criterios más significativos en la

elección de alternativas de rompeolas para el proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”,

los cuales se evaluarán de acuerdo a los antecedentes de terreno, presentados en el Capítulo

3 para todas las tipologías de rompeolas, a fin de seleccionar la o las mejores alternativas

que se adecuen al proyecto.

5.2 Criterios de Selección.

Se deberá optar por la tipología que mejor satisfaga los criterios que a

continuación se describirán, siempre que se cumplan las exigencias ambientales

establecidas.

Debido a las severas condiciones ambientales y climáticas en las que se encuentran

los rompeolas, en general, suele ser mucho más práctico adoptar tipologías estructurales

robustas, simples y durables, que exijan el mínimo mantenimiento durante su vida útil y

tengan fáciles procesos constructivos y de reparación.

CAPITULO 5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 63

Comportamiento frente a las Condiciones Oceanográficas.

El comportamiento del rompeolas frente a las condiciones oceanográficas depende

de su geometría, disposición de sus partes, profundidad del fondo marino, características

del oleaje e interacción de las variables antes mencionadas.

Este criterio es altamente dependiente de las condiciones oceanográficas en el

lugar de emplazamiento, trazado en planta y sección transversal del rompeolas, y

obviamente hasta no tener claridad de las variables mencionadas no se puede saber el

comportamiento de este.

Terreno.

Un factor fundamental para la elección de la tipología es el tipo de suelo marino

que soportará los esfuerzos transmitidos por el rompeolas y las oscilaciones del mar, es

decir:

• Compresibilidad, o capacidad de deformarse al aplicar cargas de compresión en su

superficie.

• Resistencia al corte o capacidad de soporte del suelo a resistir al deslizamiento

relativo entre partículas adyacentes.

• La capacidad de las partículas de fondo para permanecer en él en presencia de la

dinámica marina.

Emplazamiento.

La combinación de la disponibilidad de espacio en planta, las pendientes del

terreno y los calados naturales existentes en la localización de la obra puede condicionar su

tipología. En general los rompeolas, salvo los flotantes o los verticales de pantalla, ocupan

mucha superficie en planta, especialmente en calados importantes (calado > 30 metros),

debido a la necesidad de disponer grandes camas de apoyo de fundación, por lo que no son

adecuados en zonas con limitación de espacio.


________________________________________________________________________________ 64

Por otra parte dichas soluciones tampoco son convenientes cuando el terreno tiene

una pendiente fuerte y la calidad del terreno exige la realización de dragados muy

importantes.

En general, los rompeolas verticales requieren menor volumen de materiales

cuando la obra de abrigo deba construirse en una zona de calados importantes (calado > 30

metros).

Materiales.

La disponibilidad de materiales en todas y cada una de las fases de proyecto, tanto

en cantidad como en calidad, condicionan de forma importante la decisión sobre la

tipología del rompeolas.

La falta de material de cantera para el núcleo, escolleras de los mantos interiores y

del manto principal, descarta en la práctica la construcción de un rompeolas de talud o

berma. Por el contrario, la existencia de ellos en las proximidades de la obra, prácticamente

deciden su selección, excepto si las profundidades son muy grandes (calado > 30 metros), o

no hay medios constructivos adecuados.

Cuando por razones morfológicas del lugar los diques en talud son inadecuados,

una solución conveniente puede ser el rompeolas vertical construido con cajones

prefabricados, transportados hasta el emplazamiento y fondeados en su ubicación.

Las dimensiones de las piezas y su disposición en la coraza, berma y cabezo son

condicionantes también de la tipología, pues definen las dimensiones de la grúa, su

capacidad de izaje y brazo. Estas dimensiones condicionan a su vez el ancho de avance en

la coronación del dique para poder proceder al suministro y la colocación de las piezas, sin

perjuicio del resto de las unidades de obras.

Métodos Constructivos.

No es conveniente elegir soluciones que hagan imprescindible la utilización de

equipos exclusivos o de muy reducida disponibilidad, por el contrario son recomendables


________________________________________________________________________________ 65

soluciones simples, con un alto grado de flexibilidad de aplicación de diferentes

procedimientos constructivos que puedan adaptarse a la experiencia y recursos disponibles

de las empresas constructoras. En aquellos casos en que sea necesario reducir al máximo

los plazos de ejecución, este aspecto puede condicionar decisivamente la elección de la

tipología, la cual dependerá fundamentalmente de condiciones locales, tales como:

disponibilidad de materiales y medios constructivos, así como de la experiencia y

productividad asociada a los mismos.

Uso y Explotación.

Se analiza la idoneidad de la obra para controlar el flujo de energía incidente y sus

implicaciones durante el uso y explotación del área portuaria. El reparto del flujo de energía

incidente del oleaje en flujos reflejado, transmitido y disipado puede ser indicativo de la

influencia que una u otra tipología puede tener en el uso y la explotación. En general, la

solución ideal es en la que el flujo incidente sea totalmente disipado por el rompeolas. Esta

situación no se logra con ninguna de las tipologías actuales de obras de abrigo. En general,

cuanto menor sea la energía disipada y mayores sean los flujos de energía reflejada y

transmitida, mayores pueden ser las interferencias de las oscilaciones del mar con el uso y

la explotación, haciendo más complicada la navegación, aumentando la agitación en el

interior del puerto por rebase o por transmisión a través del rompeolas.

Mantenimiento y Reparación.

Durante la fase de selección de la tipología del rompeolas es importante analizar

los costes de conservación necesarios para asegurar la durabilidad de la obra a lo largo de

su vida útil y los costes de reparación considerando en el proyecto la posibilidad de que se

produzca un cierto nivel de daños reparables en la fase de servicio.

En general, los rompeolas en talud y berma ofrecen una mayor resistencia a la

destrucción aunque la reparación del modo de falla principal, extracción de piezas del talud,

suele ser lenta y requiere los mismos medios constructivos utilizados en la construcción por

lo que suele ser costoso. Sin embargo, en general, la operatividad del área portuaria no

suele quedar muy afectada. Por otra parte, los modos de falla de vuelco o deslizamiento


________________________________________________________________________________ 66

completo del rompeolas vertical tienen serias dificultades para su reparación y en general

debe procederse a su desmantelamiento para reconstruir la sección. En estas condiciones es

probable que se reduzca significativamente la operatividad del área.

Medioambiente.

La construcción de un rompeolas puede provocar alteraciones significativas del

entorno terrestre y marítimo relacionadas con la apertura y explotación de canteras, el

transporte y vertido de materiales de construcción, o con la remoción y vertido de

productos de dragado pudiendo condicionar la selección de tipologías que necesiten

grandes volúmenes de materiales o realizar grandes volúmenes de dragado hasta alcanzar

niveles de fundación competentes. El rompeolas vertical, salvo cuando se requieren

importantes volúmenes de dragado o sustitución, es una de las tipologías que tiene un

menor impacto ambiental.

Por otra parte, la construcción de un área portuaria interacciona con el litoral

modificando los procesos morfodinámicos, además puede generar enbancamientos en zonas

aledañas. La magnitud de la modificación depende principalmente de la forma en planta del

área y del grado de abrigo frente al oleaje.

5.3 Evaluación de Alternativas.

Conocidos los criterios más significativos, a continuación se evaluarán todas las

tipologías de rompeolas expuestas en el Capítulo 4, teniendo en cuenta los antecedentes de

terreno expuestos en el Capítulo 3.

Teniendo en cuenta las variables que implica la elección de una alternativa, se

tendrá que optar por un método simple y lo más apegado a la realidad del proyecto. A

continuación se propondrá una metodología simple de aplicar y que como primera

iteración, podría prácticamente definir el uso de una u otra alternativa de rompeolas.


________________________________________________________________________________ 67

5.3.1 Selección de Alternativas.

La metodología a utilizar será mediante el uso de una escala de evaluación

equivalente. Cada puntaje estará asociado al desempeño de la tipología frente a los criterios

descritos en el ítem 5.2, lo que simplificará el análisis de desempeño y posterior resultado

frente al uso de la metodología propuesta.

A continuación se detallará la escala de evaluación que se utilizará en la

evaluación de alternativas de rompeolas para el proyecto “Terminal de Descarga de

Carbón”.

Puntaje Equivalencia

1 Insuficiente

2 Regular

3 Bueno

Tabla 5.1: Escala de Evaluación Rompeolas.

Las tipologías de rompeolas y criterios de selección se ordenarán en una tabla para

poder realizar la evaluación. Se seleccionará la o las alternativas con el puntaje más alto. El

resultado de la evaluación se muestra en la tabla 5.2.


________________________________________________________________________________ 68

ROMPEOLAS

Comportamiento frente a las

Condiciones Oceanográficas

Terreno Emplazamiento Materiales Métodos Constructivos

Uso y Explotación

Mantenimiento y Reparación Medioambiente Puntaje

Total

1.0 Rompeolas de Talud 1.1 Escollera Multicapa 3 3 3 3 3 3 3 1 22 1.2 Berma 3 3 3 3 2 3 2 1 20 1.3 Sumergido 1 3 3 3 3 1 3 1 18 2.0 Rompeolas de Pared Vertical 2.1 Cajones de Hormigón 2 3 1 1 1 1 1 3 13 2.2 Gaviones de Tablestacas 3 1 2 3 3 2 1 3 18 2.3 Pantalla 2 1 2 3 3 1 1 3 16 3.0 Rompeolas Compuestos 3.1 Verticales 3 3 2 1 1 1 1 2 14 3.2 Horizontales 3 3 1 1 1 3 2 2 16 4.0 Rompeolas Especiales 4.1 Flotante 1 3 3 3 3 1 2 3 19

Tabla 5.2: Puntuación Total de Alternativas de Solución.


________________________________________________________________________________ 69

Del análisis de la tabla 5.2, se desprender las siguientes conclusiones:

• La disponibilidad y cercanía del lugar de extracción de material influye en la

elección de la tipología para la construcción de la obra de abrigo.

• El suelo presente en lugar posee buenas condiciones geotécnicas para soportar las

cargas que generará la obra, pero restringe la hincabilidad de elementos como

tablestacas y pilotes.

• En la zona existe espacio suficiente para el emplazamiento de un rompeolas, pero

las pendientes del fondo marino condicionan el uso de algunas tipologías, sobre

todo el uso de cajones debido a la necesidad de un apoyo prácticamente horizontal,

obligando a realizar grandes rellenos o grandes dragados.

• Si bien un rompeolas flotante posee buenas condiciones para ser usado, su

funcionamiento se limita a oleaje con periodo relativamente corto, pudiendo

provocar problemas de operabilidad.

• La reflexión de la energía incidente es un variable bastante importante, las

tipologías de talud posee ventaja en su uso por sobre las demás.

• La mantención de la obra será más fácil en tipologías compuestas por una secuencia

de elementos a diferencia de elementos monolíticos, los cuales son más complejos

de reparar y condicionando la operabilidad de la zona abrigada.

De acuerdo al puntaje y análisis anterior, se podría concluir que la tipología de

talud, es sin duda la que mejor se adapta al proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”.


________________________________________________________________________________ 70

Como se ha definido en el objetivo general de este trabajo, se requieren estudiar

alternativas que mejor satisfagan la necesidad de abrigar la zona en cuestión.

La tipología del rompeolas está prácticamente definida, pero dentro de ella hay

tres alternativas que podrían cumplir la función de proteger al “Terminal de Descarga de

Carbón” de las condiciones oceanográficas del lugar.

El uso de un rompeolas sumergido se descarta ya que podría no ser suficiente su

utilidad. Si bien reduce la energía del oleaje incidente, la energía transmitida podría afectar

considerablemente la operabilidad del terminal, provocando movimientos de la nave y

cargas en las defensas mayores al máximo y el corte de los elementos de amarre (espías).

Una buena alternativa que se ajusta al proyecto es un rompeolas tipo berma ya que

posee ventajas funcionales que darían seguridad a la nave atracada en el puerto mientras

realiza el proceso de operación (descarga). Sin embargo, una desventaja importante es la

gran cantidad de material empleado para su construcción lo que repercute directamente en

los costos finales de la obra.

En consecuencia se debe utilizar la tipología que encuentre el equilibrio entre

funcionalidad y material para su construcción. Un rompeolas de escollera multicapa es la

mejor opción que se adapta a los requerimientos del proyecto, por lo que su elección es

definitiva solo queda decidir cuál será la variable de comparación para establecer dos

alternativas de solución para el proyecto. Para cumplir este propósito se dimensionará y

calculará estructural y funcionalmente el mismo rompeolas en talud, pero compuesto con

diferentes corazas de protección.


________________________________________________________________________________ 71

5.3.2 Trazado en Planta Rompeolas.

El trazado en planta propuesto para el rompeolas es consecuencia directa de los

antecedes de terreno descritos en el Capítulo 3 y la selección de alternativa realizada con

anterioridad. En la figura 5.1 se puede apreciar el trazado que tendrá el rompeolas. Este

constará de tres tramos, dos de 100 metros y uno de 200 metros, medidos desde el arranque

del rompeolas hasta el cabezo del mismo.

Figura 5.1: Trazado en Planta Rompeolas.

________________________________________________________________________________ 72

6.0 Diseño Rompeolas.

6.1 General

Seleccionadas las alternativas de solución para el proyecto “Terminal de Descarga

de Carbón”, en este capítulo se procederá a dimensionar ambas estructuras, de acuerdo a los

criterios de diseño establecidos en el Capítulo 4.

También se describirán brevemente los modos de fallo que pueden sufrir los

rompeolas, antecedente importante, antes del cálculo estructural de ambas obras. Se

revisará el comportamiento funcional de ambos rompeolas, pudiendo ajustar el

dimensionamiento estructural a condiciones funcionales de los mismos. Por último debido

a la naturaleza sísmica de nuestro país, se chequeará la estabilidad sísmica de cada

rompeolas.

6.2 Comportamiento Estructural.

El comportamiento estructural de un rompeolas se refiere al estudio de los estados

límites últimos de la estructura, los cuales pueden condicionar otros estados ya sean

estructurales o funcionales, que podrían llevar al colapso de la obra.

Dada la importancia o las consecuencias que tiene la falla parcial o total de la

estructura es necesario conocer sus modos de falla (figura 6.1). A continuación de

mencionarán y describirán brevemente los modos de falla principales.

CAPITULO 6. DISEÑO ROMPEOLAS ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 73

Figura 6.1: Principales Modos de Falla Estructurales [6].

Pérdida y rotura unidades Coraza.

Esta modalidad de falla, producida por la acción del oleaje, es gradual y

progresiva, dependiendo del tipo de unidad, el daño puede ser considerable. Con el uso de

ciertas unidades se puede alcanzar grados de rigidez que impida la pérdida o rotura de la

coraza con el uso de elementos monocapa del tipo acrópodo o core-loc.

Pérdida del Filtro.

Esta falla es gradual y se produce por el movimiento del agua al interior de la

estructura. El flujo puede lavar los distintos elementos que componen el filtro y extraerlos

entre los intersticios de las capas subyacentes, creando potenciales puntos de socavación.

Estabilidad Berma de Pie.

De gran importancia ya que está sujeta el pie del talud y controla los posibles

efectos erosivos y de socavación. Es una falla gradual.

Movimiento Superestructura.

El movimiento de la superestructura o espaldón, según sea el caso, está

condicionado por la acción directa de la altura máxima del oleaje o los efectos de éste


________________________________________________________________________________ 74

transmitido a través de los intersticios de la coraza en el movimiento libre del fluido entre

las capas. Es una falla instantánea.

Socavación Terreno Natural.

Esta acción erosiva no solo se debe al oleaje, sino también a corrientes. El fondo

marino puede sufrir grandes cambios sobre todo durante tormentas. Es una falla gradual.

Asentamientos.

Falla derivada del enorme volumen dispuesto sobre el fondo marino. Es un modo

de falla gradual, pudiendo asentarse el fondo marino o las capas por debajo de éste.

Estabilidad Macizo Granular.

Es una falla de naturaleza instantánea, a nivel de deslizamiento geotécnico del

mismo. Las causas pueden ser variadas tales como la pendiente del talud, la acción del agua

al interior del macizo, etc.

Pérdida de unidades Coraza zona abrigada.

Causado por problemas hidráulicos debido a un exceso de caudal de rebase, se

produce el arrastre de unidades de la coraza. El modo de fallo es gradual y puede ser por

erosión o deslizamiento.

6.3 Metodología de Cálculo.

A continuación se mencionará la metodología a utilizar en el diseño estructural y

comportamiento funcional de las obras de abrigo.

• Determinación del talud de la estructura, el cual representa la razón entre distancia

horizontal y vertical de la estructura.

• Determinación del peso de los elementos que conformarán la coraza, la cual

soportará la fuerza que induzca el oleaje.

• Cálculo del tamaño y espesor mínimo de los elementos de la coraza.


________________________________________________________________________________ 75

• Determinación del número de elementos de coraza por área que deberán tener los

rompeolas.

• Determinación del ancho mínimo que deberán tener las estructuras, para permitir la

construcción y tránsito de vehículos para mantenciones futuras.

• Calculo del peso y espesor de los elementos que conforman el núcleo y filtros.

• Determinación de las dimensiones y elementos de la berma de pies, para la

protección de los rompeolas contra la socavación.

• Calculo del radio mínimo del cabezo de las obras de abrigo.

• Estudio del comportamiento funcional de las estructuras diseñadas, donde se

determinarán los siguientes parámetros:

a) Reflexión.

b) Run-up.

c) Transmisión.

d) Run-down.

e) Sobrepaso.

• Determinación de la estabilidad sísmica de ambos rompeolas.

De acuerdo al orden de los ítems señalados anteriormente se diseñarán los

rompeolas, los cuales se expondrán a continuación.

6.4 Dimensionamiento Estructural Rompeolas.

Se procederá a calcular los distintos elementos que componen los rompeolas en

estudio. Se expondrá la formulación a utilizar, luego se procederá al cálculo de los

elementos del tronco y cabezo de ambas estructuras.

6.4.1 Talud de la Estructura.

Por consideraciones practicas se utilizó un talud de 1,5:1 (H:V). Por lo tanto se

calculará el ángulo del talud de la estructura con la siguiente ecuación:


________________________________________________________________________________ 76

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅= −

5,11tan 1α ⇒ º69,33=α (6.1)

Donde:

α : Angulo talud rompeolas con respecto al plano horizontal.

Por lo tanto para el diseño de ambos rompeolas se utilizará un talud de 1,5:1 (H:V)

para los lado mar y puerto.

6.4.2 Coraza.

Se analizó el tipo de elementos según las condiciones de diseño, disponibilidad y

capacidades de los equipo de construcción, consecuencia de lo anterior se utilizarán las

alternativas de elementos prefabricados tipo Tetrápodos y roca de cantera. Tomando el

criterio de los rompeolas convencionales se empleó la fórmula propuesta por Hudson en

1952.

Con esta expresión el rompeolas se diseña para sufrir un deterioro estructural del 0

al 5 % bajo las condiciones de ola de diseño.

Se diseñarán simultáneamente las piezas de la coraza correspondientes al tronco y

cabezo del rompeolas.

αρρρ

cot)1( 3

3

⋅−⋅

⋅=

W

SD

SS

K

HW (6.2)

Donde:

W : Peso roca o elemento prefabricado coraza.

Sρ : Densidad roca o elemento prefabricado.

Wρ : Densidad agua de mar.


________________________________________________________________________________ 77

SH : Altura de ola de diseño estructural.

DK : Coeficiente de estabilidad de Hudson (figura 6.2).

α : Angulo talud rompeolas con respecto al plano horizontal.

Figura 6.2: Coeficientes de Estabilidad de Hudson [13].

Para diferenciar el cálculo de las piezas del tronco y cabezo del rompeolas, se

incluirá un subíndice que para el caso del tronco será T y el cabezo C.


________________________________________________________________________________ 78

El rango del peso de la coraza para la alternativa de rocas varía entre un 75% y

125% del peso (figura 6.3).

Figura 6.3: Graduación Roca [14].

A continuación se muestra el cálculo donde se determina el peso de los elementos

de la coraza para ambas alternativas.

Parámetro Alternativas

Tetrápodos Rocas

SH 4,69 m 4,69 m

Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³

Wρ 1,03 T/m³ 1,03 T/m³

DTK 8,0 4,0

DCK 6,0 3,2 αcot 1,5 1,5

TW 8,77 Ton 11,71 Ton

CW 11,69 Ton 14,64 Ton Tabla 6.1: Determinación peso elementos coraza.


________________________________________________________________________________ 79

Para el cálculo del peso de la coraza del lado abrigado se empleará la altura de ola

que se utilizará en el comportamiento funcional de los rompeolas. Esta coraza se usará en

ambas estructuras.

Parámetro Coraza Lado Abrigado

SH 1,75 m

Sρ 2,40 T/m³

Wρ 1,03 T/m³

DTK 4,0 αcot 1,5

W 0,91 Ton Tabla 6.2: Determinación peso elementos coraza lado abrigado.

6.4.3 Diámetro nominal elementos Coraza.

De acuerdo al cálculo del peso de los elementos que conformarán la coraza del

rompeolas para la alternativa de rocas, se puede obtener el diámetro promedio de los

elementos con la siguiente expresión:

3

Sn

WDρ

= (6.3)

Donde:

nD : Diámetro nominal roca o elemento prefabricado.

W : Peso medio roca o elementos prefabricados coraza.


Parámetro Alternativa Rocas

Sρ 2,65 T/m³

TW 11,61 Ton

CW 14,64 Ton

nTD 1,64 m

nCD 1,77 m

Tabla 6.3: Determinación diámetro elementos coraza.


________________________________________________________________________________ 80

Parámetro Coraza Lado Abrigado

Sρ 2,65 T/m³ W 0,91 Ton

nD 0,70 m

Tabla 6.4: Determinación diámetro elementos coraza lado abrigado.

En el caso de los elementos prefabricados tipo Tetrápodos, no tienen un diámetro

promedio pero se recomienda tener en cuenta los siguientes parámetros de forma.


________________________________________________________________________________ 81

Figura 6.4: Forma elementos tipo Tetrápodo [13].

De acuerdo a la figura 7.5, se tendrían las siguientes dimensiones para los pesos de

los elementos del tronco y cabezos del rompeolas, calculados anteriormente.


________________________________________________________________________________ 82

γ/WV = (6.4)

328,0

VH = (6.5)

Donde:

V : Volumen elemento prefabricado tipo Tetrápodo (m³).

W : Peso elemento prefabricado tipo Tetrápodo (Ton).

γ : Peso específico hormigón H35 (Ton/m³).

H : Altura elemento prefabricado tipo Tetrápodo (m)

3/4,277,8)77,8(

mTonTonTonV = ⇒ 365,3)77,8( mTonV = ⇒ mTonH 35,2)77,8( =

3/4,269,11)69,11(

mTonTonTonV = ⇒ 387,4)69,11( mTonV = ⇒ mTonH 47,3)69,11( =

TETRAPODO A (m) B (m) C (m) D (m) E (m) F (m)

8,77 Ton. 0,70 0,35 1,10 1,10 0,55 1,50 11,69 Ton. 1,05 0,50 1,65 1,60 0,80 2,20

TETRAPODO G (m) H (m) I (m) J (m) K (m) L (m)

8,77 Ton. 0,50 2,35 1,40 0,70 2,55 2,80 11,69 Ton. 0,75 3,47 2,10 1,05 3,80 4,15

Tabla 6.5: Dimensiones elementos prefabricados Tetrápodos.


________________________________________________________________________________ 83

Figura 6.5: Elemento prefabricado tipo Tetrápodo (http://www.awi.de)

6.4.4 Espesor mínimo Coraza.

De acuerdo a la siguiente expresión se calculará el espesor mínimo que debe

poseer la coraza:

3/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅= Δ

S

Wkntρ (6.6)

Donde:

t : Espesor medio coraza.

n : Número de rocas en espesor (Anexo F).

Δk : Coeficiente de capa (Anexo F).



________________________________________________________________________________ 84



Tetrápodos Rocas

n 2 2 Δk 1,04 1,00

Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³

TW 8,77 Ton 11,71 Ton

CW 11,69 Ton 14,64 Ton

Tt 3,20 m 3,30 m

Ct 3,60 m 3,60 m Tabla 6.6: Determinación espesor mínimo coraza.

Parámetro Coraza Lado Abrigado n 2 Δk 1,00

Sρ 2,65 T/m³ W 0,91 Ton t 1,40 m

Tabla 6.7: Determinación espesor mínimo coraza lado abrigado.

6.4.5 Elementos de la Coraza por área.

Para obtener el número de rocas requeridas para cubrir cierta área, se utilizará la

siguiente expresión:

3/2

1001 ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅⋅= Δ W

PknA

Na Sρ

(6.7)

Donde:

Na : Número de elementos por unidad de área.


________________________________________________________________________________ 85

A : Superficie de cálculo.

P : Permeabilidad (Anexo F).

n : Número de rocas en espesor (Anexo F).

Δk : Coeficiente de capa (Anexo F).




Tetrápodos Rocas

n 2 2 Δk 1,04 1,00

Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³ P 50 % 37 % A 100 m² 100 m²

TW 8,77 Ton 11,71 Ton

CW 11,69 Ton 14,64 Ton

TNa 68 78

CNa 62 41 Tabla 6.8: Determinación elementos coraza por área.

Parámetro Coraza Lado Abrigado n 2 Δk 1,00

Sρ 2,65 T/m³ P 37 % A 100 m² W 0,91 Ton Na 180

Tabla 6.9: Determinación elementos coraza por área lado abrigado.


________________________________________________________________________________ 86

6.4.6 Ancho mínimo Coronamiento.

Depende de las características constructivas, accesibilidad y mantenimiento de la

sección del rompeolas, recomendándose en general la siguiente ecuación:

3/1

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅= Δ

S

WknBρ (6.8)

Donde:

B : Ancho mínimo coronamiento.

n : Numero de rocas mínimas, se recomienda 3 unidades como mínimo.

Δk : Coeficiente de capa (figura 7.7).

50M : Peso medio roca o elementos prefabricados coraza.



Tetrápodos Rocas

n 3 3 Δk 1,04 1,00

Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³

TW 8,77 Ton 11,71 Ton

CW 11,69 Ton 14,64 Ton

TB 5,00 m 5,00 m

CB 5,50 m 5,30 m Tabla 6.10: Determinación ancho mínimo coronamiento.

Los valores calculados anteriormente son mínimos, pero para permitir la

accesibilidad de camiones se dispondrá de un camino de 4,0 metros de ancho con bermas

por ambos lados de 1,5, es decir un ancho total de 7 metros, mayor a los valores calculados

anteriormente.


________________________________________________________________________________ 87

6.4.7 Filtros.

Para evitar pérdida o el lavado del material del núcleo, se utilizan filtros (rocas y

geotextil) entre el núcleo y la coraza del rompeolas. Los filtros de roca se deducen a partir

del peso de los elementos de la coraza, como se muestra en la siguiente tabla.

Capa Razón de Peso

Coraza W

Filtro W/15 ≤ filtroW ≤ W/10

Núcleo W/6000 ≤ nucleoW ≤ W/200

Tabla 6.11: Relación de pesos coraza, filtros y núcleo [14].

Nota: Se recomienda colocar dos unidades de roca como espesor mínimo.

• Filtros


Tetrápodos Rocas

TW 8,77 Ton 11,71 Ton

CW 11,69 Ton 14,64 Ton

filtroTW _ 590 Kg. a 880 Kg. 780 Kg. a 1170 Kg.

filtroCW _ 780 Kg. a 1170 Kg. 980 Kg. a 1470 Kg. Tabla 6.12: Determinación peso elementos filtro.

Parámetro Filtro Coraza Lado Abrigado

TW 0,91 Ton

filtroW 60 Kg. a 90 Kg. Tabla 6.13: Determinación peso elementos filtro lado abrigado.


________________________________________________________________________________ 88

• Núcleo


Tetrápodos Rocas

TW 8,77 Ton 11,71 Ton

CW 11,69 Ton 14,64 Ton

nucleoTW _ 1,50 Kg. a 44,00 Kg. 2,00 Kg. a 60,00 Kg.

nucleoCW _ 2,00 Kg. a 60,00 Kg. 2,50 Kg. a 73,00 Kg. Tabla 6.14: Determinación peso elementos núcleo.

Debido a que el núcleo es el elemento que mayor parte ocupa en ambas

estructuras, se utilizará por conveniencia solo un rango de valores para la clasificación de

este. Consecuencia de lo anterior el núcleo queda entre los rangos mostrados a

continuación.


Tetrápodos Rocas

nucleoW 2,00 Kg. a 60,00 Kg. 3,00 Kg. a 75,00 Kg. Tabla 6.15: Peso final elementos núcleo.

• Espesor mínimo Filtro


Tetrápodos Rocas

n 2 2 Δk 1,04 1,00

Sρ 2,40 T/m³ 2,65 T/m³

TW 0,88 Ton 1,17 Ton

CW 1,17 Ton 1,47 Ton

Tt 1,50 m 1,50 m

Ct 1,70 m 1,70 m Tabla 6.16: Determinación espesor filtro.


________________________________________________________________________________ 89

Parámetro Filtro Lado Abrigado n 2 Δk 1,00

Sρ 2,65 T/m³ W 0,09 Ton

Tt 0,70 m

Tabla 6.17: Determinación espesor filtro lado abrigado.

6.4.8 Berma de Pie.

De acuerdo a la siguiente expresión se calculará el peso de los elementos que

conformarán la berma de pie para ambas alternativas.

33

3

1⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅

⋅=

W

SS

SS

N

HW

ρρ

ρ

(6.9)

Donde:

W : Peso roca.


Wρ : Densidad agua de mar.


3SN : Número mínimo de diseño de estabilidad (Anexo G).

El número mínimo de diseño de estabilidad depende de la relación entre la

profundidad de la berma de pie y la profundidad en frente del pie de berma, relación que se

aproxima a 1, debido a lo anterior de utilizará el valor máximo.


________________________________________________________________________________ 90

Parámetro Ambas Alternativas

SH 4,69 m

Sρ 2,65 T/m³

Wρ 1,03 T/m³ 3

SN 60

TW 1,17 Ton Tabla 6.18: Determinación peso elementos berma de pie.

• Diámetro elementos Berma de Pie

3

Sn

WDρ

= (6.10)

Donde:

nD : Diámetro nominal roca.

W : Peso medio roca.

Sρ : Densidad roca.

Parámetro Ambas Alternativas

Sρ 2,65 T/m³ W 1,17 Ton

nD 0,80 m

Tabla 6.19: Determinación diámetro elementos berma de pie.

• Ancho y altura mínima Berma de Pie

La altura mínima H será la conformada por dos elementos.

Altura Mínima

H = nD⋅2 H =1,60 m.


________________________________________________________________________________ 91

El ancho mínimo B será el máximo de las siguientes expresiones:

MAX (2· SH , 0,4· h , 3· nD )

Donde:


h : Profundidad a la berma de pie.

nD : Diámetro nominal roca.

MAX (9,40m , 16m , 2,4m)

De acuerdo a lo calculado anteriormente el valor máximo es de 16 m., lo cual se

considera excesivo, por lo tanto se asumirá un valor de 9,40 m. como ancho de berma para

ambas alternativas de rompeolas.

Ancho Mínimo

B = 9,40 m.

Por motivos prácticos la berma de pie será la prolongación del filtro de cada

alternativa ya sea del tronco o cabezo, según la graduación de peso que se requiera.

6.4.9 Radio Mínimo Cabezo.

A continuación se muestra una recomendación para el dimensionamiento del

cabezo de un rompeolas con elementos prefabricados tipo CORE - LOC, pero debe quedar

claro que las dimensiones finales de esta parte de la estructura la definirá la modelación

física a la cual tiene que ser sometida la obra en su conjunto.


________________________________________________________________________________ 92

Figura 6.6: Radio Mínimo Cabezo Rompeolas (http://www.concretelayer.com/).

De acuerdo a la recomendación, el radio mínimo de cabezo del los rompeolas sería

el siguiente:

.69,4 mHS = ⇒ SMIN HR ⋅= 5,2 ⇒ .73,11 mRMIN =

El cabezo tendrá que tener un radio mínimo de 11,73 metros medidos desde el

centro del rompeolas.


________________________________________________________________________________ 93

6.5 Comportamiento Funcional.

Previo a analizar las distintas manifestaciones de respuesta que la estructura en

talud presenta al oleaje incidente, es necesario el estudio y balance de la energía (flujo de

energía) que permite la descomposición del oleaje en componentes de transmisión,

amortiguación-disipación y, finalmente, reflexión como respuesta hidráulica ante el

fenómeno físico.

Por consiguiente, la energía incidente sobre un rompeolas es la siguiente:

reflejadaabsorbidaatransmitidincidente EEEE ++= (6.11)

Transformando esta expresión en coeficientes, resulta:

1222 =++ rat KKK (6.12)

Donde:

tK : Coeficiente de Transmisión.

aK : Coeficiente de Absorción.

rK : Coeficiente de Reflexión.

Sobre estas componentes energéticas, las principales respuestas hidráulicas a tener

en cuenta en el estudio de funcionalidad de un rompeolas son; reflexión, transmisión, run-

up, run-down y sobrepaso que a continuación se detallan.

6.5.1 Reflexión ( rK )

La reflexión es el proceso por el cual parte de la energía no disipada de un

determinado tren de olas genera otro tren en sentido contrario al incidir sobre un obstáculo.


________________________________________________________________________________ 94

Los rompeolas debido a su permeabilidad, textura rugosa y pendiente del talud presentan un

coeficiente de reflexión bajo. Estas características son importantes porque reducen la

erosión en la base de la estructura, problemas de navegación y la erosión cercana a la costa

por las olas reflejadas.

2

2

ξξ+⋅

=baKr

(6.13)

omStgαξ =

(6.14)

2

2Tg

HS s

om ⋅⋅⋅

=π

(6.15)

Donde:

rK : Coeficiente de Reflexión.

ξ : Número de Iribarren.

ba, : Factores empíricos (Anexo H).

SH : Altura significativa de ola comportamiento funcional.

T : Período de ola.

α : Angulo talud rompeolas con respecto al plano horizontal. g : Aceleración de gravedad ⇒ 9,81m/s².


Tetrápodos Rocas

SH 1,75 m. 1,75 m. T 14 s. 14 s. α 33,69° 33,69° a 0,48 0,6 b 9,62 6,6 ξ 8,82 8,82

rK 0,43 0,55 Tabla 6.20: Determinación reflexión.


________________________________________________________________________________ 95

6.5.2 Run-up ( uR )

El run-up o remonte es la cota que alcanza el oleaje al incidir sobre una estructura

respecto el nivel del mar en reposo. Este fenómeno se produce después de que la ola rompa

sobre el rompeolas, produciéndose el movimiento hacia delante de la masa de agua hasta

que la energía de la ola que no ha sido disipada en el proceso de rotura se invierte en subir

por el talud.

Se utilizará un nivel de excedencia del 2% como mejor estimador de este

parámetro hidráulico.

ξ⋅= aHR su / ⇒ 5,1<ξ ⇒ %40<P (6.16)

csu bHR ξ⋅=/ ⇒ 5,1>ξ ⇒ %40<P (6.17)

dHR su =/ ⇒ %40>P (6.18)

Donde:

uR : Run-up.

ξ : Número de Iribarren.

dcba ,,, : Factores de ajuste Van der Meer y Stam (Anexo I).

P : Permeabilidad.


Tetrápodos Rocas

SH 1,75 m. 1,75 m. a 0,96 0,96 b 1,17 1,17 c 0,46 0,46 d 1,97 1,97 ξ 8,82 8,82

uR 3,45 m. 5,60 m. Tabla 6.21: Determinación run-up.


________________________________________________________________________________ 96

6.5.2.1 Francobordo.

El francobordo de la estructura se calcula de la siguiente forma:

uC RPMR += (6.19)

Donde:

uR : Run-up.

PM : Pleamar máxima.

El francobordo es ajustable dependiendo del tipo de protección que se desee dar en

lado abrigado. Si el sobrepaso (overtopping) fuera mínimo se recomienda usar el

francobordo de la expresión anterior, pero si se admite un sobrepaso limitado este puede ser

ajustado a una cota más baja.


Tetrápodos Rocas

SH 1,75 m. 1,75 m.

CR 5,30 m. 7,50 m. Tabla 6.22: Determinación francobordo.

6.5.3 Transmisión ( tK )

Cuando las olas interactúan con una estructura, una parte de la energía se disipa,

otra parte se refleja y dependiendo de la geometría de la estructura una parte de la energía

se transmite a través de ésta, éste fenómeno es conocido con el nombre de transmisión. El

coeficiente de transmisión mide la cantidad de energía que se transmite a través de un

obstáculo.


________________________________________________________________________________ 97

Este proceso es relevante en aquellas estructuras que presentan una cota de

coronación relativamente pequeña, próxima al N.R.S., o bien se encuentran ligeramente

sumergidas. Consecuencia de lo anterior, se asume que la transmisión de energía por medio

del rompeolas es despreciable, y solo se produce por rebase o sobrepaso del oleaje por

sobre la estructura, lo cual se determinará con el cálculo del overtopping.

6.5.4 Run-down ( dR )

El run-down o arrastre del oleaje se define como la cota que alcanza el oleaje en su

descenso con respecto al nivel del mar en reposo. El interés de este parámetro reside en el

poder extractivo de elementos del manto del rompeolas que pueda alcanzar.

)(6015,0 50,120,110,2 omS

s

d ePtgHR ⋅−⋅+⋅−⋅= α

(6.20)

Donde:

dR : Run-down. P : Permeabilidad.

sH : Altura significativa de ola. g : Aceleración de gravedad ⇒ 9,81m/s². T : Periodo de ola.

omS : Peralte adimensional (expresión 7.15).


Tetrápodos Rocas

SH 1,75 m. 1,75 m. T 14 s. 14 s. P 50 % 37 % α 0,46 0,46

omS 0,006 0,006

uR 1,05 m. 1,25 m. Tabla 6.23: Determinación run-down.


________________________________________________________________________________ 98

6.5.5 Sobrepaso (Q)

En determinadas ocasiones, el oleaje es capaz de sobrepasar una obra marítima

provocando inundaciones y daños al otro lado de éstos. Es lo que se conoce como

sobrepaso del oleaje u overtopping, y se produce cuando la suma de todas aquellas

componentes que contribuyen a la elevación de la superficie media del mar supera la cota

máxima (cota de coronación) de la estructura en cuestión.

)12

exp(r

om

s

c

s

SHR

baTHg

qγπ⋅

⋅⋅⋅−⋅=

⋅⋅ (6.21)

Donde:

q : Caudal de sobrepaso por metro lineal. g : Aceleración de gravedad ⇒ 9,81m/s².

CR : Francobordo estructura.

rγ : Factor de reducción (Anexo J).

ba, : Coeficientes talud (Anexo J).

sH : Altura significativa de ola.

omS : Peralte adimensional (Anexo J).

T : Periodo de ola.

Debido a las características funcionales de la obra de abrigo, se permite un

sobrepaso limitado según los criterios mostrados en la figura 6.7. Como en la estructura del

rompeolas, específicamente el coronamiento, no existirán obras que impliquen una

protección indispensable se permitirá un sobrepaso máximo de 1 l/s/m (muros de defensa

costera).

Consecuencia de lo anterior la cota de coronamiento del rompeolas se podrá

ajustar al nuevo comportamiento funcional, pudiendo disminuir la cantidad de materiales


________________________________________________________________________________ 99

necesarios para la construcción del éste, impactando beneficiosamente en los costos

constructivos.

Figura 6.7: Criterios de sobrepaso crítico (l/s/m) [14].


________________________________________________________________________________ 100


Tetrápodos Rocas

SH 1,75 m. 1,75 m. T 14 s. 14 s. a 0,010 0,010 b 20 20 Rc 5,30 m. 7,50 m.

omS 0,006 0,006

rγ 0,3 0,5 q 0,005 l/s/m 0,01 l/s/m

Tabla 6.24: Determinación sobrepaso.

El caudal de sobrepaso es aceptable ya que es menor al máximo, consecuencia de

esto se mantendrán la cotas de coronamiento (francobordo) de ambos rompeolas

determinados en 6.4.2.1.

6.6 Estabilidad Sísmica.

Se analizará el perfil transversal para ambas alternativas, tanto en el talud lado mar

como lado puerto, mediante el software FLAC SLOPE 4.0.

El análisis considera una solicitación sísmica correspondiente a un coeficiente

sísmico horizontal de 0,25 y vertical de 0,17 para un talud de 1,5:1 (H:V), determinándose

el factor de seguridad en cada caso.

Los parámetros y características geotécnicas de los materiales que conforman los

rompeolas utilizados en la modelación se han definido considerando la información

preliminar obtenida del estudio de canteras del proyecto, los cuales se muestran en la

siguiente tabla:


________________________________________________________________________________ 101

Descripción Densidad Seca (T/m³)

Densidad Saturada

(T/m³)

Angulo de Fricción Ø (º)

Cohesión (T/m²)

Roca Basal 2,6 2,6 85 4000 Núcleo (Roca 1 a 100 Kg.) 1,9 2,2 45 0 Filtro (Roca 600 a 1500 Kg.) 1,8 2,1 45 1,0 Coraza (Rocas 2 a 15 Ton.) 1,7 2,1 45 1,0 Tetrápodos (8,77 Ton. y 11,69 Ton.) 1,1 1,3 40 2,0

Tabla 6.25: Parámetros Geotécnicos materiales rompeolas.

Los valores anteriores tendrán que ser corroborados en una etapa posterior, ya que

como se mencionó es información preliminar y no necesariamente la definitiva.

El estudio considera un factor de seguridad sísmico mínimo igual a 1,1 de acuerdo

a los criterios de diseño.

En las siguientes figuras se presentan los factores de seguridad y falla de los

taludes, correspondientes a los análisis lado mar y puerto de la sección transversal del

rompeolas, para ambas alternativas.


________________________________________________________________________________ 102

Figura 6.8: Estabilidad Tetrápodos Lado Mar.

Figura 6.9: Estabilidad Tetrápodos Lado Puerto.


________________________________________________________________________________ 103

Figura 6.10: Estabilidad Rocas Lado Mar.

Figura 6.11: Estabilidad Rocas Lado Puerto.


________________________________________________________________________________ 104

FACTORES DE SEGURIDAD ROMPEOLAS (FS) TALUD 1,5 : 1

COEFICIENTE SISMICO CH = 0,25 Y CV = 0,17 TETRAPODOS ROCAS

LADO MAR LADO PUERTO LADO MAR LADO PUERTO

1,65 1,64 1,54 1,54 Tabla 6.26: Cuadro resumen factores de seguridad.

Considerando un Factor de Seguridad sísmico admisible de 1,1, el perfil A para

ambos rompeolas es estable para los coeficientes sísmicos horizontal y vertical simultánea

de 0,25 y 0,17 respectivamente.


________________________________________________________________________________ 105

6.7 Esquema Final Rompeolas.

A continuación se detallarán los elementos que compondrán finalmente ambas

estructuras, detallando cotas de profundidad y coronamiento, espesores y graduación de

pesos de las distintas capas que conforman los rompeolas.

CUADRO RESUMEN ALTERNATIVAS ROMPEOLAS

ROMPEOLAS

ITEM ELEMENTO TETRAPODOS ROCAS

1 NUCLEO 2 @ 60 Kg. 3 @ 75 Kg.

2 FILTRO 2.1 Filtro Lado Mar 2.1.1 Cabezo 780 @ 1170 Kg. 980 @ 1470 Kg. 2.1.2 Tronco 590 @ 880 Kg. 780 @ 1170 Kg. 2.2 Filtro Lado Puerto 60 @ 90 Kg. 60 @ 90 Kg.

3 CORAZA 3.1 Coraza Lado Mar 3.1.1 Cabezo 11,69 Ton. 10,98 @ 18,30 Ton. 3.1.2 Tronco 8,77 Ton. 8,78 @ 14,64 Ton. 3.2 Coraza Lado Puerto 0,68 @ 1,15 Ton. 0,68 @ 1,15 Ton.

4 COTAS 4.1 Coronamiento Lado Mar 5,30 m 7,50 m. 4.2 Coronamiento Lado Puerto 4,30 m 6,50 m. 4.3 Profundidad Coraza Lado Mar -9,80 m. -9,80 m. 4.4 Profundidad Coraza Lado Puerto -4,70 m. -4,70 m.

5 ESPESOR DE CAPAS 5.1 Filtro 5.1.1 Lado Mar Cabezo 1,70 m. 1,70 m. 5.1.2 Lado Mar Tronco 1,50 m. 1,50 m. 5.1.3 Lado Puerto 0,70 m. 0,70 m. 5.2 Coraza 5.2.1 Lado Mar Cabezo 3,60 m. 3,60 m. 5.2.2 Lado Mar Tronco 3,20 m. 3,30 m. 5.2.3 Lado Puerto 1,40 m. 1,40 m.

Tabla 6.27: Cuadro resumen alternativas de rompeolas.


________________________________________________________________________________ 106

Figura 6.12: Planta Disposición General Rompeolas.


________________________________________________________________________________ 107

Figura 6.13: Esquema Final Rompeolas Alternativa Tetrápodos, Sección A.


________________________________________________________________________________ 108

Figura 6.14: Esquema Final Rompeolas Alternativa Rocas, Sección A.


________________________________________________________________________________ 109

Figura 6.15: Planta Ubicación Elementos Rompeolas.

________________________________________________________________________________ 110

7.0 Estimación de Costos.

7.1 General.

El diseño y construcción de una obra de abrigo resulta de una sencillez un tanto

engañosa. La cadena de actividades es relativamente simple, sin embargo, la conjunción de

todas ellas tanto en espacio, tiempo y recursos monetarios es compleja.

En la estimación de costos, sin duda la construcción de la obra es el ítem de mayor

envergadura. La maquinaria que interviene es numerosa, y en su conjunto, de un elevado

valor económico. Pese a que el número de actividades es reducido, el volumen de

materiales a mover es una condicionante importante. Consecuencia de esto, durante el

proceso constructivo los costos se podrían elevar significativamente, produciendo

desbalances importantes e imprevistos.

A continuación se estudiarán los costos asociados a las alternativas de rompeolas

seleccionadas para el proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”, pudiendo

probablemente ser la variable decisiva a la hora de escoger una u otra alternativa para el

proyecto.

7.2 Consideraciones Generales.

Para poder estimar los costos asociados a la construcción de los rompeolas, se

tendrá que tener en cuenta las siguientes componentes:

• Materiales para el núcleo, filtro, coraza y la fabricación de hormigones.

• Explotación, selección y transporte de material de cantera.

• Fabricación y acopio elementos de hormigón.

• Cantidades necesarias de cada material o elementos prefabricados.

CAPITULO 7. ESTIMACIÓN DE COSTOS ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 111

• Equipos de Construcción.

• Colocación Material.

• Condiciones marítimas de trabajo en obra.

7.3 Materiales y Cantidades Involucradas.

Lo primero es conocer los volúmenes necesarios de los materiales que

conformarán los rompeolas. De acuerdo a los esquemas finales presentados en el ítem 7.6,

donde se detallan los elementos que compondrán ambos rompeolas, se muestra a

continuación la cubicación de materiales necesarios para la construcción de éstos.

ALTERNATIVA TETRAPODOS

ITEM DESCRIPCION ITEM UNID. CANTIDAD 1.0 NUCLEO 1.1 Núcleo 2 @ 60 Kg. m³ 739.692 2.0 GEOTEXTIL 2.1 Geotextil m² 69.400 3.0 FILTRO 3.1 Filtro Lado Mar 3.1.1 Tronco 3.1.1.1 Filtro 590 @ 880 Kg. m³ 46.720 3.1.2 Cabezo 3.1.2.1 Filtro 780 @ 1170 Kg. m³ 5.230 3.1.3 Filtro Lado Puerto 3.1.3.1 Filtro 60 @ 90 Kg. m³ 21.800 4.0 CORAZA 4.1 Coraza Lado Mar 4.1.1 Tronco 4.1.1.1 Tetrápodos 8,77 Ton. UNID. 6.615 4.1.1.2 Colocación Tetrápodos 8,77 Ton. UNID. 6.615 4.1.2 Cabezo 4.1.2.1 Tetrápodos 11,69 Ton. UNID. 950 4.1.2.2 Colocación Tetrápodos 11,69 Ton. UNID. 950 4.1.3 Coraza Lado Puerto 4.1.3.1 Coraza 0,68 @ 1,15 Ton. m³ 8.570

Tabla 7.1: Cubicación Materiales Alternativa Tetrápodos.


________________________________________________________________________________ 112

ALTERNATIVA ROCAS

ITEM DESCRIPCION ITEM UNID. CANTIDAD 1.0 NUCLEO 1.1 Núcleo 3 @ 75 Kg. m³ 907.750 2.0 GEOTEXTIL 2.1 Geotextil m² 72.280 3.0 FILTRO 3.1 Filtro Lado Mar 3.1.1 Tronco 3.1.1.1 Filtro 780 @ 1170 Kg. m³ 50.400 3.1.2 Cabezo 3.1.2.1 Filtro 980 @ 1470 Kg. m³ 6.280 3.1.3 Filtro Lado Puerto 3.1.3.1 Filtro 60 @ 90 Kg. m³ 25.760 4.0 CORAZA 4.1 Coraza Lado Mar 4.1.1 Tronco 4.1.1.1 Coraza 8,78 @ 14,64 Ton. m³ 39.230 4.1.2 Cabezo 4.1.2.1 Coraza 10,98 @ 18,30 Ton. m³ 3.780 4.1.3 Coraza Lado Puerto 4.1.3.1 Coraza 0,68 @ 1,15 Ton. m³ 11.760

Tabla 7.2: Cubicación Materiales Alternativa Rocas.

En el Capítulo 4 se mencionaron las localidades con las características necesarias

para desarrollar una cantera capaz de proveer el material necesario para la construcción de

los rompeolas.

Del informe de canteras realizado para el proyecto se recopilaron los valores de

explotación de los sectores escogidos. El sector que presenta mayor ventaja en cuanto a

costos es la Cantera Temblador. La tabla 8.3 presenta los costos en UF del material

dependiendo de su graduación.


________________________________________________________________________________ 113

GRADUACION MATERIAL UNIDAD COSTO (UF)

0 - 0,1 Ton. m³ 0,44789 0,1 – 0,8 Ton. m³ 0,58461 0,8 – 2 Ton. m³ 0,76377 2 - 5 Ton. m³ 0,91935

5 - 15 Ton. m³ 1,21637

Tabla 7.3: Costos Rocas Cantera Temblador.

De acuerdo a la información que presenta la tabla 8.3, será necesario estimar los

costos para las graduaciones del material (núcleo, filtros y coraza) que requieren las

alternativas de rompeolas.

Los valores que sobrepasen la graduación tendrán un costo máximo dado por el

mayor valor de los rangos presentados anteriormente. En el costo por m³ está incluido el

transporte, facilitado por el proveedor del material.

7.4 Proceso Constructivo Básico.

El proceso constructivo estará muy condicionado al rendimiento de la cantera que

proporcionará el material para el núcleo y las distintas capas que componen los rompeolas.

Como se indicó en los criterios de diseño (Capítulo 3) el rendimiento de la cantera es de

65.000 m³ mensual.

El núcleo de un rompeolas no puede quedar desprotegido por mucho tiempo a las

condiciones oceanográficas del lugar, por lo que el desfase entre las partidas de

construcción no puede ser alto. Lo señalado anteriormente es relevante ya que las capas que

suceden al núcleo (geotextil, filtro y coraza) tendrán que ser colocadas con la mayor

prontitud posible. Sin embargo, como es lógico, las capas superiores no pueden ser

colocadas hasta que el núcleo no esté ejecutado (figura 8.1), por tanto lo anterior generará

que el rendimiento del equipo constructivo esté condicionado a la colocación del núcleo, lo

cual incidirá desfavorablemente en el costo final de la obra.


________________________________________________________________________________ 114

Figura 7.1: Ejemplo Secuencia Constructiva del Rompeolas [5].

Para la estimación de costos de las alternativas de rompeolas se consideró la

siguiente secuencia constructiva:

a) Colocación del Núcleo

Se ejecutará por vía terrestre mediante el vertido del material transportado por

camiones. Para la ayuda en la colocación del núcleo se ubicará una excavadora y un equipo

de buzos para poder controlar el esparcimiento y talud del material.

Figura 7.2: Colocación del Núcleo [5].


________________________________________________________________________________ 115

b) Colocación del Geotextil

Será colocado por dos cuadrillas (lado mar y lado puerto) ayudadas por buzos, las cuales irán adosando el geotextil al núcleo una vez perfilado con el talud especificado.

c) Colocación de los Filtros

Como se requieren filtros a ambos lados de los rompeolas, estos serán colocados

vía marítima por dos frentes de trabajo (lado mar y lado puerto). La adecuada colocación

irá siendo supervisada por medio de buzos y una excavadora en cotas cercanas al

coronamiento.

Figura 7.3: Colocación Filtros [5].

En el proceso de colocación de filtros se llegará a un punto donde a las grúas les

será imposible operar debido al alcance de la pluma, es por ello que se tendrá que hacer uso

de pontones autopropulsados para la colocación completa del filtro. Este procedimiento,

probablemente, encarecerá los costos de construcción de manera considerable.


________________________________________________________________________________ 116

d) Colocación Coraza

La colocación será a través del rompeola por medio de dos frentes de trabajo (lado

mar y lado puerto) desfasados en tiempo para permitir el tránsito del equipo constructivo

involucrado en la construcción. Se tendrá que tener la precaución que el material por debajo

de la coraza (filtro) no sufra daño. Su adecuada colocación también irá siendo ayudada por

medio de buzos y una excavadora.

Figura 7.4: Colocación Coraza [5].

En el caso de la colocación de los elementos prefabricados tipo tetrápodos, esta

tendrá que ser con las precauciones que vengan al caso, para asegurar una adecuada

trabazón entre ellos.

Figura 7.5: Colocación Tetrápodos [5].


________________________________________________________________________________ 117

En el proceso de colocación de corazas se prevé que no será necesario el uso de

pontones, ya que el alcance de la pluma de la grúa es suficiente para operar sin problema

desde el rompeolas.

Como se mencionó al inicio del ítem, durante la construcción del rompeolas hay

zonas en las que el núcleo está sin proteger por las capas que lo preceden. Para poder

planificar y construir adecuadamente la estructura y así determinar los desfases en la

colocación de las distintas capas, se debe tener en consideración lo siguiente:

• Verificar que el ancho y cota de coronamiento de la plataforma de avance son

adecuadas a las condiciones oceanográficas para el período de construcción.

• Controlar los períodos de excedencia de aquellas alturas de ola que produzcan

daños, de forma que se pueda planificar la construcción del rompeolas

determinando los desfases en la colocación de las distintas capas.

• Mantener acopios de rocas de distintos tamaños para poder reforzar la estructura

ante la previsión de temporales.

El proceso constructivo descrito anteriormente en ningún caso tiene que ser

considerado como definitivo, ya que la ejecución de la obra sólo podrá ser definida con

certeza por el contratista que llegase a adjudicarse la construcción de alguna de las

alternativas.

A continuación se mostrarán los programas básicos de construcción para ambas

alternativas de rompeolas y al igual que el punto anterior no es definitivo y será

corroborado por el contratista.


________________________________________________________________________________ 118

Tabla 7.4: Programa Básico de Construcción Alternativa Tetrápodos.


________________________________________________________________________________ 119

Tabla 7.5: Programa Básico de Construcción Alternativa Rocas.


________________________________________________________________________________ 120

7.5 Costo de Alternativas.

Para el cálculo de precios de cada ítem se tomaron en consideración las siguientes

variables:

• Plazo máximo de construcción de 18 meses.

• Construcción camino de acceso de longitud aproximada de 8 Km.

• Los camiones llegan directamente de la cantera al lugar de acopio en la obra.

• El rendimiento de la cantera es de 65.000 m³ mensuales.

• El acopio en la obra tiene clasificación por tamaños (graduación).

• Los elementos prefabricados de hormigón se fabrican en obra, mediante el

arriendo de una planta hormigonera con rendimiento de 30 m³/hora como

mínimo.

• Los áridos llegan directamente al lugar anexo a la planta hormigonera para su

utilización.

• Precios de áridos para la fabricación de hormigones es puesto en obra.

• Precios de manos de obra y equipo constructivo similar a obras de

envergadura equivalente (Ampliación Molo Sur Puerto de San Antonio,

Construcción y Montaje Muelle Mecanizado e Instalaciones de Ataque

Minera Esperanza).

• Los precios están en UF y US ($) debido a su reajustabilidad.

• UF = 21.227,57 (27 de Julio de 2010).

• US ($) = 519,70 (27 de Julio de 2010).

Los análisis de precios unitarios de cada ítem se detallan en los Anexos A y B.

A continuación se mostrarán las estimaciones de costos calculadas para ambas

alternativas de rompeolas.


________________________________________________________________________________ 121

ALTERNATIVA TETRAPODOS

ITEM DESCRIPCION ITEM UNID. CANTIDAD PRECIO UNITARIO (UF) TOTAL (UF)

1.0 ACCESO 1.1 Camino Acceso Obra Gl. 1 2.529 2.529 2.0 INSTALACION DE FAENAS 2.1 Instalación de Faenas Gl. 1 7.463 7.463 3.0 NUCLEO 3.1 Núcleo 2 @ 60 Kg. m³ 739.692 0,47654 352.490 4.0 GEOTEXTIL 4.1 Geotextil m² 69.400 0,18244 12.661 5.0 FILTRO 5.1 Filtro Lado Mar 5.1.1 Tronco 5.1.1.1 Filtro 590 @ 880 Kg. m³ 46.720 1,09590 51.201 5.1.2 Cabezo 5.1.2.1 Filtro 780 @ 1170 Kg. m³ 5.230 1,27492 6.668 5.1.3 Filtro Lado Puerto 5.1.3.1 Filtro 60 @ 90 Kg. m³ 21.800 1,34751 29.376 6.0 CORAZA 6.1 Coraza Lado Mar 6.1.1 Tronco 6.1.1.1 Tetrápodos 8,77 Ton. UNID. 6.615 18,32396 121.213 6.1.1.2 Colocación Tetrápodos 8,77 Ton. UNID. 6.615 1,64319 10.870 6.1.2 Cabezo 6.1.2.1 Tetrápodos 11,69 Ton. UNID. 950 26,02996 24.728 6.1.2.2 Colocación Tetrápodos 11,69 Ton. UNID. 950 1,64319 1.561 6.1.3 Coraza Lado Puerto 6.1.3.1 Coraza 0,68 @ 1,15 Ton. m³ 8.570 2,36508 20.269

TOTAL COSTO DIRECTO 641.028 7.0 GASTOS GENERALES (GG) 7.1 Gatos Generales (25% sobre CD) Gl. 1 160.257 8.0 UTILIDADES 8.1 Utilidades (10% sobre CD) Gl. 1 64.103

TOTAL SIN IVA 865.388

TOTAL (US$) 35.347.490

Tabla 7.6: Presupuesto Rompeolas Alternativa Tetrápodos.


________________________________________________________________________________ 122

ALTERNATIVA ROCAS

ITEM DESCRIPCION ITEM UNID. CANTIDAD PRECIO UNITARIO (UF) TOTAL (UF)

1.0 ACCESO 1.1 Camino Acceso Obra Gl. 1 2.529 2.529 2.0 INSTALACION DE FAENAS 2.1 Instalación de Faenas Gl. 1 7.463 7.463 3.0 NUCLEO 3.1 Núcleo 3 @ 75 Kg. m³ 907.750 0,47588 431.977 4.0 GEOTEXTIL 4.1 Geotextil m² 72.280 0,19954 14.423 5.0 FILTRO 5.1 Filtro Lado Mar 5.1.1 Tronco 5.1.1.1 Filtro 780 @ 1170 Kg. m³ 50.400 1,35826 68.456 5.1.2 Cabezo 5.1.2.1 Filtro 980 @ 1470 Kg. m³ 6.280 1,35826 8.530 5.1.3 Filtro Lado Puerto 5.1.3.1 Filtro 60 @ 90 Kg. m³ 25.760 1,51336 38.984 6.0 CORAZA 6.1 Coraza Lado Mar 6.1.1 Tronco 6.1.1.1 Coraza 8,78 @ 14,64 Ton. m³ 39.230 1,91790 75.239 6.1.2 Cabezo 6.1.2.1 Coraza 10,98 @ 18,30 Ton. m³ 3.780 1,91790 7.250 6.1.3 Coraza Lado Puerto 6.1.3.1 Coraza 0,68 @ 1,15 Ton. m³ 11.760 2,32363 27.326

TOTAL COSTO DIRECTO 682.177 7.0 GASTOS GENERALES (GG) 7.1 Gatos Generales (25% sobre CD) Gl. 1 170.544 8.0 UTILIDADES 8.1 Utilidades (10% sobre CD) Gl. 1 68.218

TOTAL SIN IVA (UF) 920.939

TOTAL (US$) 37.616.500

Tabla 7.7: Presupuesto Rompeolas Alternativa Rocas.

________________________________________________________________________________ 123

8.0 Comparación y Selección de Alternativa.

8.1 General.

En este capítulo se analizarán los resultados obtenidos del diseño, comportamiento

funcional y estimación de costos de ambos rompeolas.

Para realizar la elección final entre las dos alternativas de solución para el

proyecto, se requiere revisar todos los aspectos técnicos y económicos. Ambas alternativas

presentan ventajas e inconvenientes, por lo cual es importante establecer un marco de

referencia bien definido para realizar un análisis que permita seleccionar la mejor opción.

8.2 Resultados.

Ambas alternativas no pueden ser comparadas de forma general debido a su

similitud (rompeolas de talud) solo diferenciadas, una de otra, por la coraza de protección

en lado mar. Es por lo anterior que se deben buscar parámetros que originen diferencias y

justifiquen la decisión de elegir un rompeolas u el otro.

Del análisis de la información generada en el diseño de ambas estructuras, se

puede concluir que el parámetro de mayor influencia es el técnico, específicamente el

comportamiento funcional. La variable económica, traducida en el costo final de ambas

alternativas, se considera irrelevante debido a la diferencia despreciable entre ambas obras

(< 10%) y como esta desigualdad tiene un efecto menor en la magnitud del proyecto

(Central Termoeléctrica).

CAPITULO 8. COMPARACION Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVA ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 124

A continuación se discutirán los parámetros técnicos, específicamente los que se

refieren al comportamiento funcional de ambas estructuras, que influirán en la decisión de

elegir una alternativa de rompeolas pare el proyecto.

En la tabla 9.1 se muestran tres parámetros específicos donde se puede apreciar las

diferencias funcionales.

ALTERNATIVA PARAMETROS FUNCIOANLES

Reflexión RK Run – Up UR Sobrepaso q (l/s/m)

TETRAPODOS 0,43 3,45 0,005 ROCAS 0,55 5,60 0,01

Tabla 8.1: Comparación Parámetros Funcionales.

La funcionalidad de ambas obras está muy asociada al tipo de coraza que soportará

el impacto del oleaje, comentario que se confirma con los diferentes valores de los

parámetros de la tabla 8.1.

A continuación se mencionarán las ventajas e inconvenientes que tendría la

estructura en el funcionamiento del terminal marítimo, de acuerdo al tipo de protección

utilizada.

• Una menor reflexión de energía del rompeolas con tetrápodos beneficiaría en la

operabilidad del puerto debido a la gran capacidad para absorber el impacto del

oleaje.

• Una mayor reflexión podría causar problemas de navegación a las naves que se

aproximan al puerto y la erosión de las costas o riberas adyacentes.

• La coraza de tetrápodos genera un comportamiento favorable del rompeolas frente

al sobrepaso de las olas ya que la disipación progresiva de energía en la fase de

ascenso de la ola a lo largo del talud colabora a disminuir el run-up sobre el mismo.

CAPITULO 8. COMPARACION Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVA ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 125

• Un menor run - up genera un beneficio directo en la cota de coronamiento del

rompeolas. Al ser menor se utilizará una menor cantidad de material para la

construcción de la estructura.

• Si bien el sobrepaso es bajo para ambas alternativas, un menor caudal podría

beneficiar en la disminución de una posible erosión en el lado abrigado, mientras

menor sea la cantidad de agua que traspasa, mas seguridad genera la estructura.

En consecuencia de lo anterior se deberá optar por la obra de abrigo que más

beneficios aporte al proyecto y a los requerimientos del mismo como lo es la operabilidad

del terminal para la descarga de carbón. La construcción de un rompeolas con coraza de

tetrápodos presenta ventajas, si bien no son numerosas, al fin y al cabo son diferencias que

de alguna manera deciden su utilización.

En conclusión y tras todos los análisis hechos con anterioridad, se propone la

construcción de un rompeolas con coraza de elementos prefabricados tipo tetrápodos.

________________________________________________________________________________ 126

9.0 Conclusiones y Recomendaciones.

9.1 Conclusiones.

El objetivo general de este trabajo fue estudiar alternativas de rompeolas para el

proyecto “Terminal de Descarga de Carbón”, analizando sus ventajas y desventajas, a

través de la comparación de resultados. De acuerdo a las líneas generales del proyecto y

antecedentes de terreno del lugar se justificó el uso de una obra de abrigo para mejorar la

operabilidad del terminal. De todos los análisis hechos con anterioridad se optó por la

alternativa con tetrápodos, ya que presentó ventajas (reflexión, run – up y sobrepaso) en

comparación a la alternativa con rocas. Si bien el costo monetario final de la obra es

elevado, es una inversión factible en relación a la envergadura del proyecto y finalidad del

mismo, el cual es abrigar al terminal marítimo de descarga de carbón para el

funcionamiento de la Central Termoeléctrica.

Como resultado final de este trabajo es posible establecer las siguientes

conclusiones y recomendaciones:

a) El estudio de alternativas de rompeolas para el proyecto portuario “Terminal de

Descarga de Carbón” se hizo necesario, ya que el tiempo de inactividad del

terminal es por sobre el 30% y se acepta para este tipo de proyectos un 20% como

máximo.

b) Las condiciones naturales del lugar, en especial la batimetría, obliga a elegir la

tipología de rompeolas de talud y la cercanía de canteras refuerza la elección.

CAPITULO 9. RESUMEN Y CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 127

c) La formulación utilizada para el cálculo estructural de los rompeolas y

comportamiento funcional de los mismos genera seguridad ya que su aplicación a

través del tiempo ha dado buenos resultados, debido a la experiencia de obras

existentes.

d) El diseño estructural se realizó para una ola con periodo de retorno de 50 años, por

lo que se prevé que el daño a través del tiempo sea mínimo y en consecuencia la

obra requiera una escasa mantención.

e) El costo monetario final asociado a la obra de abrigo de considera financiable, si

bien es elevada la cantidad de recursos necesarios, dentro del costo global que

implica la construcción de una central termoeléctrica es de baja incidencia.

f) Se hace necesario la aplicación de ensayos físicos a escala (2D y 3D) del puerto y

rompeolas en su conjunto para realizar nuevos estudios de agitación y respuesta de

buque atracado con la presencia de la obra de abrigo para proceder a analizar el

tiempo de inactividad de la nave (downtime) y así optimizar el diseño final.

g) La construcción de un rompeolas es una necesidad primordial para el proyecto

portuario “Terminal de Descarga de Carbón”. Su realización impactará

positivamente en el funcionamiento de la Central Termoeléctrica, ya que sin la

presencia de la obra de abrigo el tiempo de inactividad del puerto es bajo,

repercutiendo desfavorablemente en el suministro de carbón.

h) Como conclusión final se puede afirmar que los rompeolas serán cada vez más

frecuentes en nuestro país debido a la poca existencia de bahías con resguardo

natural al oleaje. El costo de estas obras es, en general, elevado en nuestro país por

las pendientes abruptas del fondo marino, es por ello que se deben estudiar todas la

alternativas disponibles y presupuestar obras de magnitud acordes a los

requerimientos del proyecto que implique la construcción de esta estructura.

________________________________________________________________________________ 128

Bibliografía

[1] AQUACIEN (2009). Informe Técnico de Mediciones y Estudios de Corrientes, Vientos

y Marea. AQUACIEN. Chile

[2] Baird & Associates (2007). Estudio de Oleaje y Agitación. Baird & Associates. Chile.

[3] Chapapría, Vicent E. (2004). Obras Marítimas. Universidad Politécnica de Valencia.

España.

[4] DPI Ingenieros Ltda. (2009). Informe Refracción Sísmica Marina. DPI Ingenieros Ltda.

Chile.

[5] MOPU (2008). Guía de Buenas Prácticas para la Ejecución de Obras Marítimas. Puertos

del Estado. España.

[6] Negro V., Vicente (2002). Diseño de Diques Rompeolas. Colegio de Ingenieros de

Caminos, Canales y Puertos. España.

[7] OCDI (2002). Technical Standards and Commentaries for Port and Harbor Facilities.

Japan.

[8] PIANC (2003). State of the Art of Designing and Constructing Berm Breakwaters.

Tech. rept. PIANC MarCom WG 40.

[9] PIANC (2004). Seismic Design Guidelines for Port Structures. International Navigation

Association.

[10] PROCONSA Ingeniería. (2007). Estudio de Ingeniería Básica. PROCONSA

Ingeniería. Chile.

BIBLIOGRAFIA ________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________ 129

[11] ROM 0.5 (1994). Recomendaciones de Obras Marítimas ROM 0.5: Recomendaciones

Geotécnicas para Obras Marítimas. Puertos del Estado. España.

[12] ROM 1.1 (2006). Recomendaciones de Obras Marítimas ROM 1.1: Diques de Abrigo.

Puertos del Estado. España.

[13] SPM (1984). Shore Protection Manual. Department of the Army, U.S. Army Corps of

Engineers. Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS. USA.

[14] USACE (2003). Coastal Engineering Manual. US Army Corps of Engineers.

Washington D.C., USA.

________________________________________________________________________________ 130

ANEXOS

ANEXO A

131

ANEXO B

132

ANEXO C

133

ANEXO C

134

ANEXO D

135

ANEXO D

136

ANEXO D

137

ANEXO E

138

ANEXO F

139

ANEXO G

140

ANEXO H

141

ANEXO I

142

ANEXO J

143

ANEXO K

144

ITEM : 1.1 DESC: Camino Acceso (8Km) CANTIDAD : 1

UNIDAD : Gl

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

DESCRIPCION UNID P.UNITARIO

(UF) CANT/RENDIM P.TOTAL (UF)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA

1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 40 97,98578

2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 40 39,57118

137,55696

** EQUIPOS Y MAQUINARIA

1 Bulldozer Hr 2,11988 360 763,15848

2 Excavadora Hr 1,50747 360 542,69047

3 2 Camiones Tolva (20 m³) Hr 1,13061 360 407,01785

4 Cargador Hr 1,88434 360 678,36309

2391,22990

COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM $ 2528,78686

ANEXO K

145

ITEM : 2.1 DESC: Instalacion de Faenas CANTIDAD : 1

UNIDAD : Gl

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA


2 Maestro 1ª O. Civiles Dia 1,64880 10 16,48799


4 2 Cuadrilla de Jornales Dia 6,78363 10 67,83631

( Cuadriila = 6 Jornales) Subtotal 118,71354


1 Generador Electrico 200 Kva Mes 141,32564 18 2543,86159

2 Bulldozer Hr 2,11988 90 190,78962


4 Cargador Hr 1,88434 90 169,59077

5 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 90 466,37463

Subtotal 3472,37107

** MATERIALES

1 4 Contenedores Mes 37,68684 18 678,36309

2 Bodega Gl 1924,18703 1 1924,18703

3 Taller Gl 141,32564 1 141,32564

4 Cierre Instalacion de Faenas Ml 0,51378 500 256,89000

Subtotal 3.000,76577

ANEXO K

146

** SUBCONTRATOS

1 Red AP Interior y Exterior Gl 117,77137 1 117,77137

2 Red ALC Interior Gl 47,10855 1 47,10855

3 Red Elect. Interior y Exterior Gl 235,54274 1 235,54274

Subtotal 400,42266

** VARIOS

1 Movilizacion y Desmovilizacion Gl 471,0854799 1 471,08548

Subtotal 471,08548

COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM 7.463,35852

ANEXO K

147

ITEM : 3.1 DESC: Nucleo 2 @ 60 Kg. CANTIDAD : 1

UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA

1 Capataz O. Civiles Dia 2,44964 0,0003 0,00073

2 Ayudante O. Civiles Dia 0,98928 0,0003 0,00030

3 Buzo Dia 3,39182 0,0003 0,00102

4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0003 0,00030

5 Supervisor Buzos Dia 4,00423 0,0003 0,00120

0,00355


1 Excavadora Hr 1,50747 0,0042 0,00633

2 5 Camiones Tolva (20 m³) Hr 2,82651 0,0029 0,00820

3 2 Cargadores Hr 3,76868 0,0029 0,01093

0,02546

** MATERIALES

1 Rechazo Cantera m3 0,44753 1 0,44753

0,44753


ANEXO K

148

ITEM : 4.1 DESC: Geotextil CANTIDAD : 1

UNIDAD : m2

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA


2 Maestro 1ª O. Civiles Dia 1,64880 0,0033 0,00544

3 2 Ayudantes O. Civiles Dia 1,97856 0,0065 0,01286

4 2 Buzos Dia 6,78363 0,0065 0,04409

5 2 Ayudates de Buzo Dia 1,97856 0,0065 0,01286


0,09655


1 2 Equipos de Flotacion Dia 0,32976 0,0033 0,00109

2 Herramientas Menores Gl 0,04711 1 0,04711

0,04820

** MATERIALES

1 Geotextil m2 0,03769 1 0,03769

0,03769


ANEXO K

149

ITEM : 5.1.1.1 DESC: Filtros CANTIDAD : 1

590 @ 880 Kg. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



3 Buzo Dia 3,39182 0,0046 0,01560

4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0046 0,00455


0,04407


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,042 0,21764

2 Excavadora Hr 1,50747 0,042 0,06331

3 2 Pailas Roquera Dia 1,88434 0,0046 0,00867


5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

6 Ponton Hr 3,76868 0,042 0,15828

0,46769

** MATERIALES

1 Filtro m3 0,58415 1 0,58415

0,58415


ANEXO K

150


780 @ 1170 Kg. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



3 Buzo Dia 3,39182 0,0046 0,01560

4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0046 0,00455


0,04407


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,042 0,21764

2 Excavadora Hr 1,50747 0,042 0,06331



5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

6 Ponton Hr 3,76868 0,042 0,15828

0,46769

** MATERIALES

1 Filtro m3 0,76316 1 0,76316

0,76316


ANEXO K

151

ITEM : 5.1.3.1 DESC: Filtro Lado Puerto CANTIDAD : 1

60 @ 90 Kg. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



3 Buzo Dia 3,39182 0,0091 0,03087

4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0091 0,00900


0,06823


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,076 0,39383

2 Excavadora Hr 1,50747 0,076 0,11457



5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

6 Ponton Hr 3,76868 0,076 0,28642

0,83175

** MATERIALES

1 Filtro m3 0,44753 1 0,44753

0,44753


ANEXO K

152

ITEM : Confeccion DESC: Moldaje CANTIDAD : 1

Tetrapodos UNIDAD : m2

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA


2 Soldador Dia 1,64880 0,056 0,09233


4 Jornal Dia 0,56530 0,033 0,01865

0,20313


1 Herramientas Gl 0,04711 1 0,04711

0,04711

** MATERIALES

1 Plancha Acero m2 1,17771 0,0013 0,00153

0,00153


ANEXO K

153

ITEM : Confeccion DESC: Hormigon (Planta en Obra) CANTIDAD : 1

Tetrapodos UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA

1 Operador Planta Dia 1,64880 0,0034 0,00561

2 Ayudate O. Civiles Dia 0,98928 0,0034 0,00336

3 2 Jornales Dia 1,13061 0,0034 0,00384

0,01281


1 Planta Hormigon m3 0,18843 1 0,18843

2 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

0,19409

** MATERIALES

1 Cemento Ton 4,47531 0,3 1,34259

2 Arena m3 0,70663 0,6 0,42398

3 Grava m3 0,75374 0,5 0,37687

4 Agua Litros 0,00942 150 1,41326

3,55670


ANEXO K

154

ITEM : 6.1.1.1 DESC: Tetrapodo 8,77 Ton. CANTIDAD : 1

2 Cuadrillas UNIDAD : UNID.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA


2 2 Maestros 1ª Albañiles Dia 3,29760 0,025 0,08244

3 2 Concreteros Dia 2,35543 0,025 0,05889

4 4 Jornales Dia 2,26121 0,05 0,11306

0,28501


1 Camion Mixer Hr 0,70663 0,03 0,02120

2 Vibrador Inmersion Dia 0,14133 0,0125 0,00177


0,07007

** MATERIALES

1 Moldaje m2 0,25177 13,69 3,44675

2 Hormigon m3 3,76360 3,65 13,73713

3 Cimbrado y Descimbrado Un 0,78500 1 0,78500

17,96888


ANEXO K

155

ITEM : 6.1.1.2 DESC: Colocacion Tetrapodo 8,77 Ton. CANTIDAD : 1

UNIDAD : UNID.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



3 Buzo Dia 3,39182 0,028 0,09497



0,24072


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,25 1,29549

2 Camion Tolva 20 m³ Hr 0,56530 0,083 0,04692

3 Grua 50 Ton. Hr 3,53314 0,017 0,06006

1,40247


ANEXO K

156

ITEM : 6.1.2.1 DESC: Tetrapodo 11,69 Ton. CANTIDAD : 1

2 Cuadrillas UNIDAD : UNID.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA


2 2 Maestros 1ª Albañiles Dia 3,29760 0,025 0,08244

3 2 Concreteros Dia 2,35543 0,025 0,05889

4 4 Jornales Dia 2,26121 0,05 0,11306

0,28501


1 Camion Mixer Hr 0,70663 0,03 0,02120

2 Vibrador Inmersion Dia 0,14133 0,0125 0,00177


0,07007

** MATERIALES

1 Moldaje m2 0,25177 26,06 6,56117

2 Hormigon m3 3,76360 4,87 18,32871

3 Cimbrado y Descimbrado Un 0,78500 1 0,78500

25,67488


ANEXO K

157

ITEM : 6.1.2.2 DESC: Colocacion Tetrapodo 11,69 Ton. CANTIDAD : 1

UNIDAD : UNID.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



3 Buzo Dia 3,39182 0,028 0,09497



0,24072


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,25 1,29549

2 Camion Tolva 20 m³ Hr 0,56530 0,083 0,04692

3 Grua 50Ton. Hr 3,53314 0,017 0,06006

1,40247


ANEXO K

158

ITEM : 6.1.3.1 DESC: Coraza Lado Puerto CANTIDAD : 1

0,68 @ 1,15 Ton. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



3 Buzo Dia 3,39182 0,022 0,07462

4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,022 0,02176


0,18914


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,2 1,03639

2 Excavadora Hr 1,50747 0,2 0,30149

3 Garra Roquera Dia 2,82651 0,022 0,06218

4 Camion Tolva (20 m³) Hr 0,56530 0,0125 0,00707

5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

1,41279

** MATERIALES

1 Coraza m3 0,76316 1 0,76316

0,76316


ANEXO L

159

ITEM : 1.1 DESC: Camino Acceso (8Km) CANTIDAD : 1

UNIDAD : Gl

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



137,55696


1 Bulldozer Hr 2,11988 360 763,15848

2 Excavadora Hr 1,50747 360 542,69047


4 Cargador Hr 1,88434 360 678,36309

2391,22990


ANEXO L

160

ITEM : 2.1 DESC: Instalacion de Faenas CANTIDAD : 1

UNIDAD : Gl

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA


2 Maestro 1ª O. Civiles Dia 1,64880 10 16,48799


4 2 Cuadrilla de Jornales Dia 6,78363 10 67,83631

(Cuadrilla = 6 Jornales) Subtotal 118,71354


1 Generador Electrico 200 Kva Mes 141,32564 18 2543,86159

2 Bulldozer Hr 2,11988 90 190,78962


4 Cargador Hr 1,88434 90 169,59077

5 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 90 466,37463

Subtotal 3472,37107

** MATERIALES

1 4 Contenedores Mes 37,68684 18 678,36309

2 Bodega Gl 1924,18703 1 1924,18703

3 Taller Gl 141,32564 1 141,32564

4 Cierre Instalacion de Faenas Ml 0,51378 500 256,89000

Subtotal 3.000,76577

ANEXO L

161

** SUBCONTRATOS

1 Red AP Interior y Exterior Gl 117,77137 1 117,77137

2 Red ALC Interior Gl 47,10855 1 47,10855

3 Red Elect. Interior y Exterior Gl 235,54274 1 235,54274

Subtotal 400,42266

** VARIOS

1 Movilizacion y Desmovilizacion Gl 471,0854799 1 471,08548

Subtotal 471,08548

COSTO DIRECTO UNITARIO DEL ITEM 7.463,35852

ANEXO L

162

ITEM : 3.1 DESC: Nucleo 3 @ 75 Kg. CANTIDAD : 1

UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



3 Buzo Dia 3,39182 0,0003 0,00102

4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0003 0,00030


0,00355


1 Excavadora Hr 1,50747 0,0042 0,00633


3 2 Cargadores Hr 3,76868 0,0028 0,01055

0,02480

** MATERIALES

1 Rechazo Cantera m3 0,44753 1 0,44753

0,44753


ANEXO L

163

ITEM : 4.1 DESC: Geotextil CANTIDAD : 1

UNIDAD : m2

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA


2 Maestro 1ª O. Civiles Dia 1,64880 0,0038 0,00627

3 2 Ayudantes O. Civiles Dia 1,97856 0,0077 0,01523

4 2 Buzos Dia 6,78363 0,0077 0,05223

5 2 Ayudates de Buzo Dia 1,97856 0,0077 0,01523


0,11349


1 2 Equipos de Flotacion Dia 0,32976 0,0038 0,00125


0,04836

** MATERIALES

1 Geotextil m2 0,03769 1 0,03769

0,03769


ANEXO L

164


780 @ 1170 Kg. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



3 Buzo Dia 3,39182 0,005 0,01696

4 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,005 0,00495


0,04299


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,05 0,25910

2 Excavadora Hr 1,50747 0,05 0,07537



5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

6 Ponton Hr 3,76868 0,05 0,18843

0,55211

** MATERIALES

1 Filtro m3 0,58415 1 0,58415

0,58415


ANEXO L

165


980 @ 1470 Kg. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



4 Buzo Dia 3,39182 0,005 0,01696

5 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,005 0,00495


0,04299


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,05 0,25910

2 Excavadora Hr 1,50747 0,05 0,07537



5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

6 Ponton Hr 3,76868 0,05 0,18843

0,55211

** MATERIALES

1 Filtro m3 0,76316 1 0,76316

0,76316


ANEXO L

166

ITEM : 5.1.3.1 DESC: Filtro Lado Puerto CANTIDAD : 1

60 @ 90 Kg. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



4 Buzo Dia 3,39182 0,01 0,03392

5 Ayudante Buzo Dia 0,98928 0,01 0,00989


0,08597


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,09 0,46637

2 Excavadora Hr 1,50747 0,09 0,13567



5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

6 Ponton Hr 3,76868 0,09 0,33918

0,97986

** MATERIALES

1 Filtro m3 0,44753 1 0,44753

0,44753


ANEXO L

167

ITEM : 6.1.1.1 DESC: Coraza Lado Mar CANTIDAD : 1

8,78 @ 14,64 Ton. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



4 Buzo Dia 3,39182 0,0065 0,02205

5 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0065 0,00643


0,05556


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,059 0,30573

2 Excavadora Hr 1,50747 0,059 0,08894

3 2 Garras Roquera Dia 5,65303 0,0065 0,03674

4 Camion Tolva (20 m³) Hr 0,56530 0,0125 0,00707

5 Grua 50 Ton Hr 3,53314 0,059 0,20846

0,64694

** MATERIALES

1 Coraza m3 1,21540 1 1,21540

1,21540


ANEXO L

168

ITEM : 6.1.2.1 DESC: Coraza Lado Mar CANTIDAD : 1

10,98 @ 18,30 Ton. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



4 Buzo Dia 3,39182 0,0065 0,02205

5 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,0065 0,00643


0,05556


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,059 0,30573

2 Excavadora Hr 1,50747 0,059 0,08894

3 2 Garras Roquera Dia 5,65303 0,0065 0,03674

4 Camion Tolva (20 m³) Hr 0,56530 0,0125 0,00707

5 Grua 50 Ton Hr 3,53314 0,059 0,20846

0,64694

** MATERIALES

1 Coraza m3 1,21540 1 1,21540

1,21540


ANEXO L

169

ITEM : 6.1.3.1 DESC: Coraza Lado Puerto CANTIDAD : 1

0,68 @ 1,15 Ton. UNIDAD : m3

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------



-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

** MANO DE OBRA



4 Buzo Dia 3,39182 0,022 0,07462

5 Ayudate Buzo Dia 0,98928 0,022 0,02176


0,18914


1 Grua 100 Ton. Hr 5,18194 0,2 1,03639

2 Excavadora Hr 1,50747 0,2 0,30149

3 Garra Roquera Dia 0,94217 0,022 0,02073

4 Camion Tolva (20 m³) Hr 0,56530 0,0125 0,00707

5 Cargador Hr 1,88434 0,003 0,00565

1,37133

** MATERIALES

1 Coraza m3 0,76316 1 0,76316

0,76316


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