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Medidas de protección

Métodos para la mitigación del riesgo derivado de aludes de nieve. Aplicación Spider AVA en la explotación minera de Los Bronces

Roberto Luis Fonseca1, Dr. Ing. Caminos, Canales y Puertos; Carles Raïmat Quintana1, Geólogo MSc; Germán Fischer Díaz2, Ing. Civil, MSc; Ignacio Pérez Silva2, Nivólogo; Reinaldo Bareyns2, Ing. Mecánico. 1Geobrugg Ibérica, SA (España) 2 Geobrugg Andina, SA (Chile)18/04/2015
El manto nivoso es un cuerpo heterogéneo, con acumulación discontinua de capas de espesor diverso, separadas por superficies definidas, no necesariamente paralelas. Sobre la superficie de un momento determinado se puede formar escarcha, que puede ser enterrada por la siguiente nevada. Puede también sufrir una sublimación parcial o ser re-transportada por viento y gravedad. Desde el momento de su primer depósito, hasta su desaparición por fusión, la nieve sufre transformaciones con continuas modificaciones en las propiedades. Las transformaciones son de tipo mecánico, de tipo térmico (en nieve seca) y en nieve húmeda. En nieve húmeda se pueden producir procesos de fusión-recristalización en superficie (costras), transporte de agua líquida en profundidad, y formación de capas de hielo, sobre el suelo o en la masa de hielo. El agua puede ser proporcionada por la superficie del manto nivoso (temperatura atmosférica y radiación solar) o por lluvia. Un poco de agua líquida puede incrementar la estabilidad del manto. Un incremento de agua líquida disminuye el rozamiento y favorece el flujo. El resultado final es un manto nivoso cuyas propiedades internas pueden ser muy heterogéneas, que tiene una evolución rápida y que está asentado sobre superficies más o menos pendientes, sobre este manto actúa la gravedad.

Desencadenamiento de aludes

A partir de la interacción entre pendiente y manto nival se puede producir situaciones de estabilidad e inestabilidad. En el segundo caso se produce el alud. En ocasiones, el límite entre ambas situaciones es muy estrecho. En un alud se distinguen tres zonas. Partida, transición y parada.

  • La partida puede ser puntual o lineal (placa). Puede desencadenarse de forma espontánea o artificial. Sobre el suelo (alud de fondo) o sobre una discontinuidad dentro del manto.
  • La zona de movimiento puede ser abierta o canalizada.
  • La zona de llegada, generalmente por disminución de pendiente o aumento de rugosidad (natural o artificial), puede variar en función de las dimensiones del alud. Por ejemplo, en aludes de corredor, con periodo de retorno anual o menor, la distancia que alcanza el depósito es diferente en cada caída dependiendo de diversos factores.
Desencadenamiento de avalanchas y deposición de nieve
Desencadenamiento de avalanchas y deposición de nieve.

Las avalanchas son masas de nieve que se desprenden y deslizan por una ladera incluyendo rocas, tierra, árboles y hielo, que afectan directamente a la población causándole daños materiales, pérdidas humanas o bien limitando la actividad industrial o agraria cotidiana, generando restricciones en la circulación. Los sectores afectados son en general: El transporte, donde las avalanchas causan la interrupción circulatoria en carreteras y ferrocarriles en zonas de montaña, con un consiguiente coste de vidas humanas, de reparación y mantenimiento. La construcción, donde las avalanchas destruyen edificaciones en poblaciones, zonas invernales y estaciones de esquí. En estos sitios y a partir del conocimiento de la normativa existente se debió considerar la posibilidad de peligro, en el momento del diseño y la protección para zonas proclives a las avalanchas. El turismo, como fuente de ingresos primordial en las zonas de alta montaña, ocupa invernalmente como zonas lúdicas y recreativas áreas anteriormente sólo destinadas a la ganadería. La limitación en las vías de comunicación, el riesgo por la exposición a las zonas de avalanchas o el temor a sufrirlas pueden suponer una reducción o pérdida de ingresos.

El término riesgo de avalancha se refiere a la exposición de personas y propiedades a los efectos destructivos que estas pueden ocasionar. El riesgo de avalancha está directamente relacionado con el número de personas y el tiempo que dichas personas están expuestas. Por esta razón zonas de comunicación viaria, nuevas zonas residenciales o estaciones de esquí y montaña, áreas que anteriormente no tenían prácticamente exposición en la época invernal, en este momento concentran multitud de personas y bienes con la consiguiente exposición y por lo tanto incrementando el riesgo por avalancha. El número de muertes en montaña pudiera ir aumentando rápidamente debido a la exposición si no fuera por los programas de educación sobre prevención de avalanchas y los servicios especializados de predicción.

De forma breve indicar que se han localizado, en todo el territorio español, 335 accidentes por alud, durante el siglo XX. En ellos hay involucradas 1.085 personas de las cuales 257 mueren y 170 presentan heridas de diversa consideración, el resto queda ileso. Es muy difícil conocer, debido a la dispersión de la información de los costes de reparación de los daños materiales. Se observa un incremento sustancial de accidentes a partir de finales de 1980 hasta la fecha, tal vez por dos motivos: una mejor recogida de datos de los accidentes y por otro al incremento de frecuentación de la montaña.

Características del material arrastrado

El alud transporta un volumen de material que, según los casos, puede oscilar en muchos órdenes de magnitud. La nieve puede ser seca o húmeda. Puede transportar hielo, rocas, restos de árboles, etc. Se puede incorporar, por erosión, más material a lo largo del recorrido o simplemente mantener o incluso perder el material movilizado en la zona de partida antes de detenerse. Una parte del material del alud puede transportarse en forma de aerosol. En el caso contrario, todo el material se desliza sobre el suelo. La forma de los depósitos puede variar desde bolas y bloques prismáticos de dimensiones métricas a simples acumulaciones de polvo. En ocasiones no es fácil diferenciar un depósito de nieve polvo de un depósito atmosférico.

Tipos de aludes

Existen varios criterios de clasificación. De forma genérica se definen tres tipos:

Aludes de nieve reciente (o de nieve polvo): Son los que se producen durante la nevada o poco después. Cuando la inclinación y la longitud son suficientes, la nieve seca, ligera y poco coherente se desplaza en forma de aerosol (mezcla de la nieve y aire) a velocidades que pueden superar los 200 km/h. El desencadenamiento se produce por sobrecarga o por aumento de temperatura durante la nevada o poco después. Los daños se producen por la sobrepresión (onda de viento) que precede a la masa de nieve y por el impacto de ésta en las estructuras. Puede arrasar bosques, casas, remontar laderas y originar la muerte por asfixia. Son muy destructivos.

Aludes de placa: Son los de nieve antigua, constituidos por nieve compacta y con buena cohesión interna pero débilmente adheridas a la subcapa o a la superficie del terreno sobre las que reposan. El espesor de las capas desprendidas puede ser de varios metros y el fenómeno desencadenante puede ser la sobrecarga debida al peso de la nieve fresca o al paso de un esquiador o de un montañero. La velocidad de desplazamiento puede superar los 100 km/h. En áreas determinadas estas placas se forman por la acción del viento con velocidades superiores a 25 km/h.

Aludes de fusión: Son los producidos a finales de invierno y en primavera cuando aumenta el contenido de agua del manto nival. Son de nieve pesada y húmeda. Su trayectoria se adapta al relieve del terreno y son muy erosivos arrastrando cuanto encuentran a su paso, a velocidades de hasta 60 km/h. Cuando se desliza todo el espesor del manto hasta el suelo, arrastrando consigo tierra, lodo, rocas, árboles, etc. se denominan aludes de fondo.

Diferentes tipos de aludes, en polvo y en placa
Diferentes tipos de aludes, en polvo y en placa.

Naturaleza de los factores generadores de las avalanchas

Todos los datos sobre la estabilidad de la nieve resultan potencialmente útiles pero algunos son más importantes que otros. Su utilidad está relacionada con la importancia que tengan los datos sobre el fallo de placas y su facilidad de interpretación. Se podrían diferenciar los factores en tres grupos:

  1. Meteorológicos, que incluyen la precipitación, el viento, la temperatura y la radiación solar.
  2. Del manto nivoso, que incluyen la debilidad del manto y las cargas que actúan sobre él.
  3. De estabilidad, tales como la relación entre la componente de una carga paralela a la pendiente que actúa en una zona débil y la resistencia.

El conocimiento de estos factores deja menor margen a la incertidumbre y permite una predicción útil para la habitabilidad de las zonas expuestas al riesgo de avalanchas.

Las actividades que ocupan estas zonas de exposición a las avalanchas son importantes fuentes de ingresos en el período invernal, pero tienen que soportar cada vez más los costes propios de los daños a la propiedad, los costes por gastos de protección, los estudios de viabilidad conectados a la planificación del uso de la tierra, las crecientes tarifas de los seguros de riesgo para las compañías que operan con helicópteros, aparatos de montaña, zonas residenciales, y áreas de esquí. Además hay que sumarle los costes que suponen los largos bloqueos en carreteras, ferrocarriles y estaciones de esquí durante periodos de alto riesgo o durante operaciones de control de avalanchas. La incertidumbre y la complejidad de los pronósticos y de los mecanismos de control, son a veces responsables de cierres que pueden durar días. Además todavía existen mecanismos de control que incluyen el uso de explosivos, tendente a desaparecer para uso cotidiano pero muy habitual en las estaciones invernales, y que generan un riesgo no controlado en cuanto a dimensión de la zona de afección, ampliación del riesgo a áreas de riesgo menor colindantes, y un coste y riesgo por habilitación de polvorines donde albergar los explosivos en las estaciones

Defensa temporal activa contra aludes

Este tipo de soluciones empleadas en la prevención de los aludes consisten en favorecer el desencadenamiento artificial de forma ‘controlada’, habría que hablar más del término ‘intencionada’, más que controlada, pero se hace mención de esta terminología bibliográficamente documentada, antes de que se pueda dar de forma natural e imprevisible. Se trata, de producir pequeños aludes intencionados en momentos de pre-riesgo, evitando la gran acumulación de nieve que pudiera dar problemas mayores, y por tanto evitando un alto riesgo (siempre desde el punto de vista de la cantidad).

Se puede clasificar la protección temporal activa en dos grupos:

Desencadenamiento directo

  • Desencadenamiento a pie: consiste en provocar una sobrecarga en la supuesta zona de salida del alud con el paso de un esquiador. Lógicamente, este método no es aconsejable, ya que corre un grave peligro la vida del esquiador, a pesar de ser muy económico.
  • Tiro directo de explosivos: donde un artificiero debe poder acceder a la zona de desencadenamiento del alud y desde este punto, generar una explosión. También es un método económico pero poco aconsejado, ya que también supone grave peligro para la vida del artificiero.
  • Tiro de explosivos desde un helicóptero: hay que lanzar un proyectil apuntando a la zona de salida del alud. El inconveniente es que se depende mucho de las condiciones meteorológicas. Método indicado para operaciones excepcionales.

Desencadenamientos a distancia

  • Cable transportador de explosivos o Catex

Se trata de un cable del que cuelgan una o más cargas explosivas, que son transportadas como en un teleférico, hasta la zona de salida del alud que se quiere desencadenar.

Un Catex implica una estación de salida, con el motor que haga avanzar o retroceder el cable, una estación de control, una serie de pilares con poleas que soporten y / o que orienten el cable y un sistema de tensión del cable. La estación de salida del Catex se instala en una zona accesible para los artificieros ya una distancia prudente del punto de explosión, que dependerá de la longitud del cable, pero que es necesario que garantice su seguridad y evite cualquier riesgo. Se puede utilizar en condiciones meteorológicas desfavorables, con baja o nula visibilidad, de manera que las pequeñas aludes se pueden desencadenar en cualquier momento, sin ser necesario esperar periodos de buen tiempo. Como inconvenientes, el coste de la inversión es muy elevado, aunque depende de la longitud, pero varía en un orden de cientos de miles de euros. Otros inconvenientes del Catex, es su sensibilidad a la escarcha y que constituye un riesgo potencial para la navegación aérea, por lo tanto debe estar informada la aviación civil.

  • Cañón explosivo de gas Gaz-Ex

Técnica ampliamente utilizada que emplea una mezcla de oxígeno y gas propano en el interior de un cañón, y que se ha lanzado hacia la hipotética zona de salida del alud. Es eficaz en un radio de acción de 50 m alrededor del punto de calor en nieve pesada y de 100 m en nieve polvo o nieve fresca. Con esta técnica se consigue una mejor distribución por la superficie, con un efecto del 60%, mientras que con el cable transportador Catex, el efecto es del 30%. Por lo tanto, las ventajas son la baja inversión, la no utilización de explosivos, el bajo mantenimiento (hay que hacer en helicóptero la reposición de botellas), el tiempo de intervención es corto y tiene una buena integración al paisaje. El inconveniente es que es complicado proyectarlo y optimizarlo en según qué emplazamientos. El uso en canales bien marcadas es práctico.

  • Dispositivo para la generación artificial de aludes DaisyBell

Complemento del sistema Gaz-Ex, aparece como una alternativa al explosivo a mano para tratar los pasillos que no están equipados con sistemas de desencadenamiento a distancia permanente. Manejado por helicóptero por encima de la zona que se debe tratar, el sistema consiste en hacer explotar, entre 3 y 5 metros por encima del mantel de nieve, una mezcla de hidrógeno/oxígeno contenido en un cono metálico.

Todas las operaciones se pilotean desde la cabina del helicóptero. Se necesita menos de diez segundos desde el orden de disparo hasta el encendido y no hay tiempo de espera entre dos disparos. La estructura es de acero reforzado de una altura de 2,5 m y un diámetro de 1,5 m con un peso total de 560 kg. El cono de explosión, está hecho con acero de alta resistencia, que permite contener la mezcla de gases a la ignición y dirigir la explosión hacia el lugar deseado. Está sujeto al helicóptero por un cable de 25 m. El sistema es controlado a distancia por radio, desde la cabina del helicóptero. La unidad de control permite saber en todo momento, el nivel de reservas de gas y la distancia entre el dispositivo y el suelo. La explosión de la mezcla de gases tiene 2 efectos: Un impulso directo a la cubierta de nieve gracias a la forma cónica que dirige la explosión principal hacia el suelo. Y una onda de choque que produce una sobrepresión y una presión negativa de 25 mbar en un radio de 30 m, por encima de la cubierta de nieve.

Este sistema está libre de restricciones, en materia de almacenamiento, transporte y uso de explosivos.

  • Cañón neumático lanza-proyectiles Avalancheur

Es un cañón de aire comprimido que lanza proyectiles de 2,5 m a gran distancia y que llevan incorporada una mezcla de gas que explosiona al impactar con el suelo. Es una técnica que puede fallar a menudo si no entra en contacto con el suelo, aunque queda inerte a las 48 h. Presenta un radio de acción de 1.000 m. El Avalancheur sólo es útil para terreno rocoso, con fuertes pendientes y con poca nieve. No se puede utilizar en condiciones de mala visibilidad. Es necesario disponer de una persona adiestrada dedicada a esta tarea.

  • Dispositivo Avalhex

Se basa en una explosión de gas de entre 3 y 4 m3 de hidrógeno (32,5%) y aire. Esta mezcla está confinada en un globo de látex que explosiones con una activación eléctrica. Esto causa una onda expansiva que genera el alud. Tiene como ventajas que no se necesitan explosivos, todo por control remoto, se gestiona informáticamente, la obra civil de instalación es limitada, el impacto ambiental es mínimo y se helitransportable en una pieza. El sistema ofrece costes más bajos que el sistema Gaz-Ex y tiene una capacidad de 17 a 26 tiros antes de tener que recargar. El hidrógeno, siendo más ligero que el propano, se disipa más fácilmente en la atmósfera en caso de avería.

Conclusión general básica sobre el desencadenamiento

En general, para los desencadenamientos artificiales hay que tener en cuenta que son más favorables en ciertas condiciones como:

  • Zonas de salidas estrechas y empinadas
  • Nieve fresca y ligera (pendiente norte y altitud elevada)
  • Riesgo de aludes más ligado a las fuertes precipitaciones que no al recalentamiento de temperatura.

El hecho de generar aludes implica que habrá que cortar caminos, carreteras, pistas de esquí mucho más a menudo de lo que se desea, a pesar de ser de corta duración (horas máximo algún día). Hay que tener en cuenta, que al generar una avalancha de forma intencionada, se está dejando la nieve del lado en unas condiciones desfavorables, que pueden generar un nuevo alud en cualquier momento y por tanto un nuevo riesgo.

Medidas de protección. Falsos túneles o galerías

Estos tipos de protecciones son muy fiables pero muy caras y es básicamente por este motivo que no se utilizan de forma generalizada. Hay que definir con mucha claridad esa zona imprescindible de protección. Estos sistemas permiten la circulación por encima del techo de la estructura de la avalancha en su trayectoria. Este sistema en general funciona muy bien para proteger zonas contra aludes de nieve densa pues la nieve circula por la máxima pendiente a poca velocidad (como un fluido viscoso). Por el contrario su resultado es controvertido cuando se trata de proteger la carretera frente a aludes de nieve polvo pues el ancho de la avalancha puede ser muy grande (más que la zona protegida) y la energía de un potencial impacto contra el techo de la protección es muy grande.

La foto de la maqueta siguiente ilustra el aspecto de este tipo de protecciones emplazadas en un ambiente absolutamente invernal. El objetivo es garantizar el tráfico de vehículos a la vez que permite el paso de los aludes.

Maqueta y vista aérea de una estructura de protección
Maqueta y vista aérea de una estructura de protección.

Este tipo de protecciones permiten evitar la exposición a la trayectoria y efecto del impacto del alud. El funcionamiento de este sistema no depende de la calidad de la nieve y tipo de alud posible. Este tipo de protección permite también detener y conducir desprendimientos de piedras asociados a la fusión de la nieve durante la primavera y caídas de bloques en verano. El diseño de este tipo de estructuras a un precio aceptable supone un cálculo detallado de todos los parámetros que afectan en el desarrollo del alud, volumen o masa de potencial móvil, pendiente por donde discurre, velocidad y finalmente energía de un posible impacto sobre la estructura construida. Las componentes derivadas de este impacto, carga dinámica y carga estática por acumulación requieren de un estudio cuidadoso.

Medidas de control o estabilización

Para evitar la generación de los aludes, en los casos posibles, se realiza la estabilización del manto nivoso en la coronación del monte, para ello se emplean las siguientes soluciones tipo: puentes, rastrillos y barreras flexibles de acero.

Soluciones tipo
Soluciones tipo.
Puentes metálicos y de madera
Puentes metálicos y de madera.

Existen además unos dispositivos de esta misma familia denominados Snowgrippers, que en general se disponen en forma de tresbolillo. Estos dispositivos pueden utilizarse por solos o en combinación con los sistemas tradicionales de protección de aludes. Cuando se utilizan solos, tienen la tarea del incremento de la seguridad en las tareas de reforestación de áreas protegidas y la protección de zonas de riesgo de aludes.

Cuando se utiliza en combinación con las barreras tradicionales de prevención (puentes de nieve de acero y las redes de acero) ayudan a evitar los indeseados rellenos entre las filas de las estructuras. Ayudan además a suavizar el impacto de la nieve en las zonas críticas periféricas. Esto significa que la función de protección de las redes de hacer, puede ser mejorada y ampliada.

El objetivo de todas es la fijación del manto nivoso en cualquier condición invernal, impidiendo que se desencadene el alud. Por lo tanto, se colocan en la zona de generación, generalmente en la parte alta de las laderas.

Sistema modular de anclaje único

Son sistemas formados principalmente por una estructura de acero cruzada en acero galvanizado, semejantes a una pirámide acostada sobre el terreno con su base orientada aguas abajo de la pendiente. Estas estructuras son similares a las barreras flexibles, aunque de flexibilidad más limitada. Según sea la empresa fabricante, la estructura suele llamarse Ombrello o Vela (aunque ya existen varios nombres comerciales). Se conforman de cuatro partes principales: perfiles de acero, red de interposición, soporte o puntal y anclaje. Se le suele atribuir la ventaja de requerir sólo un anclaje por unidad estructural, lo cual es también su principal limitación.

Aspecto de la solución durante el verano e invierno
Aspecto de la solución durante el verano e invierno.

Spider AVA. Barreras flexibles para el control de aludes de Geobrugg

La única norma existente en Europa para el diseño de barreras flexibles antialud es la suiza ‘Defense structures in avalanche starting zone. Technical Guideline’. WSL/BAFU Bern (2007), por lo tanto, debe seguirse rigurosamente para lograr una protección eficiente. Se trata de una protección construida en diferentes hileras consecutivas, iniciando en la parte más alta y en sentido descendente de cota hasta cubrir la totalidad de la zona de arranque del alud, evitando que se genere el alud. El sistema es flexible y transmite la carga/peso de la nieve parcialmente de forma compresiva sobre el terreno con micropilotes (o similar) y la componente a tracción la transmite mediante anclajes flexibles de cable. Son sistemas de bajo mantenimiento, gran fiabilidad y altamente probados. Este tipo de protecciones permite contener el manto nivoso desde las primeras nevadas de otoño hasta las últimas y densas nieves de primavera, sin depender su funcionamiento de la calidad de la nieve y tipo de alud, aunque sí debe haberse dimensionado considerando las características nivosas extremas.

Los sistemas formados a partir de redes de cable espiral Spider permiten la contención del manto nivoso en la zona de generación y suponen un control permanente. Esta solución permite reducir el riesgo en todos sus aspectos puesto que el alud no llega a generarse e incrementamos el nivel de seguridad de las infraestructuras o instalaciones. El sistema Geobrugg va más allá de otros mecanismos de desviación o frenado, que presentan un grado de incertidumbre muy importante ante cada avalancha y donde la seguridad queda en entredicho cuando la masa de la avalancha es mayor de la esperada y afecta áreas colindantes. En general los sistemas de contención han evolucionado notablemente durante la segunda mitad del siglo XX, pasando de estructuras rígidas de madera, hormigón, y barras metálicas hasta llegar a las barreras flexibles formadas por cables de acero desarrolladas por Geobrugg y que suponen actualmente la tecnología más avanzada en la prevención de aludes. Estas estructuras previenen la generación de avalanchas en las zonas de comienzo, evitan la propagación de la fractura y el volumen de la nieve, produciendo una discontinuidad en la cobertura nivosa, a la vez que posibilitan detener pequeñas avalanchas impidiendo que vayan ganando dimensiones.

Se construyen en hileras continuas sobre la totalidad del ancho generador y la longitud de la zona de comienzo de las avalanchas. La distancia entre filas o hileras está en función de la inclinación de la ladera y de la profundidad de la nieve. Estas estructuras deben tener una altura al menos igual al espesor de nieve esperado para un período de retorno de 100 años. Este valor se estima no supera los 5 m.

Esfuerzos del manto de nieve sobre la estructura

Los esfuerzos provocados sobre estructuras producto de la interrupción de la reptación y deslizamiento dependen de las condiciones del manto, la interfaz entre la nieve y el terreno, y también la inclinación de la pendiente. Una expresión ampliamente utilizada hasta la fecha en el diseño de estructuras (rígidas) es la recomendada por la norma suiza (FOEN/ WSL, 2007) en la ecuación:

SN = ρ. g. ½. D2. K. N

donde SN es el esfuerzo paralelo al terreno sobre estructura (kN/m); ρ es la densidad del manto (kg/m3); g es la aceleración de gravedad (m/s2); D es la altura de la nieve medida verticalmente (m); y K y N son los factores de reptación y deslizamiento, respectivamente (adimensionales).

Esfuerzos paralelos y normales a la pendiente, sobre un obstáculo

Esfuerzos paralelos y normales a la pendiente, sobre un obstáculo.

El valor del factor de reptación K se obtiene en función de la densidad del manto de nieve y la inclinación de la pendiente del terreno. El valor del factor de deslizamiento N depende de las condiciones de rugosidad del terreno y la exposición solar geográfica de la pendiente.

En el caso del cálculo de presiones sobre una estructura flexible (red espiral de acero), ésta se puede estimar mediante la ecuación:

SN = DK2. N. fc. fs

donde DK es la altura de la estructura medida verticalmente (m); fc es el factor de altitud (s.n.m. adimensional) y fs es el factor reductor de presiones (adimensional).

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Espesor de nieve (Dk) es posiblemente el elemento más complicado para dimensionar el sistema de barreras, ya que normalmente no se cuenta con observaciones a largo plazo. Como consecuencia hay que recurrir a la experiencia de otros emplazamientos y su interpolación para el proyecto en cuestión.

Exposición, tipo de terreno. La situación de la ladera permite realizar la previsión de comportamiento ante el efecto de la fusión y metamorfosis de la nieve. Los parámetros sobre la exposición y fundación condicionan un valor N.

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Factor de altura (fc) es un término que se refiere a la diferencia de densidad de la nieve por el efecto de la altura. Según Normativa este factor es para alturas de 2.000 m de 1,1.

Inclinación de la ladera (φ): En general resulta ser desigual, importante su estimación utilizando para los cálculos valores medios, casi nunca superiores a los 55°.

Densidad de la nieve muy variable en un mismo emplazamiento y complejo de estimar, dependiente de las condiciones atmosféricas puntuales, los valores medios suelen estar sobre las 3 kN/m³.

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Espaciado de líneas. Se denomina espaciado (L) a la distancia medida sobre el terreno entre dos líneas de protección inmediatas. Este espaciado será según normativa y considerando los datos Dk, N, inclinación y tg φ (ver gráfico). En el caso en que la irregularidad del terreno obligue al seccionamiento de la línea de protección, la distancia entre tramos contiguos no deberá ser superior a 2 m, en caso contrario se consideraran dos tramos de barrera independientes con sus consecuentes condicionantes y consideraciones desmontaje que deberá conocer y aplicar el instalador.

La estructura modular ligera de los sistemas antialudes Geobrugg permite su aplicación en cualquier ambiente natural, puesto que su aspecto, aún y sin la presencia de la nieve, es totalmente discreto e inofensivo para el medio ambiente.

La fabricación estandarizada permite un diseño de aplicación cómodo para el proyectista conocedor de los factores de estabilidad. El montaje modular permite alcanzar una muy alta eficiencia en el proceso de montaje (sencillez, rapidez y comodidad), incluso en áreas de compleja accesibilidad, mediante un dispositivo diseñado para el transporte mediante helicóptero y un detallado manual de montaje a partir del suministro aéreo.

Componentes principales. El sistema está constituido por una infraestructura de postes y cables de acero, cerrada por redes de cable de acero espiral Spider net. Los cables unen las redes y las soportan a los postes, a la vez que garantizan la transmisión de las cargas mediante los anclajes al terreno.

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Proyecto en el Área Los Bronces, trabajo conjunto de Geobrugg en Chile.

Desde hace varias décadas se han implementado en Chile diversas medidas para contener el manto nivoso, principalmente en instalaciones mineras. Se podría decir que sólo desde la década de los 80 se ha ido introduciendo sistemas modernos de prevención de avalanchas como aquellas estructuras flexibles de fabricación europea, llegando a incorporarse este tema en la normativa fiscal por primera vez a comienzos del año 2000 (MOP, 2002). La oportuna y sistemática aplicación de medidas de control de avalanchas en el último tiempo, especialmente en la industria minera ha llevado a una considerable reducción de daños y víctimas desde 1990 a la fecha, en comparación con la primera mitad del siglo pasado, según los datos presentados por Ramírez y Mery (2007). Entre las estructuras implementadas se cuentan las del tipo puentes (rígidas) y redes (flexibles), cuyas primeras instalaciones corresponderían a elaboraciones nacionales sin mayores estándares de diseño. En la actualidad se ha optado por estructuras flexibles conforme a exigentes estándares europeos. En cuanto a técnicas para estabilizar el manto, también se ha recurrido a ejecución de terrazas. En Chile, los puentes han sido construidos fundamentalmente en madera, acero y railes de ferrocarriles. En cuanto a las estructuras flexibles, en un principio se componían de mallas de nylon, para luego ser elaboradas en acero galvanizado, tal como se realiza en la actualidad (MOP, 2002).

El área Los Bronces se emplaza en la zona cordillerana de la Región Metropolitana (Provincia de Santiago y Comuna de Lo Barnechea) y de la V Región de Valparaíso (Provincia y Comuna de Los Andes). En el sector Los Bronces se ubican el rajo principal de la mina, las instalaciones de chancado y molienda de mineral, los depósitos de estériles, dos plantas de extracción por solventes y electro-obtención (SX-EW) para la producción de cátodos, y obras e infraestructura de apoyo (talleres, líneas eléctricas, instalaciones para alimentación y alojamiento del personal, entre otras). El acceso es a través del camino Santiago – Farellones (Ruta G-21) hasta aproximadamente el kilómetro 17, donde comienza el camino que conduce hacia la mina Los Bronces (Ruta G-245).

A más de 3.500 m.s.n.m. se suele poner a prueba la teoría, las estimaciones realizadas a partir de algoritmos incluidos en software, incluso muchas soluciones que se creen estándar y probadas.

La compañía minera Anglo-American contactó a Geobrugg para dar solución a un problema de máxima prioridad: instalar una barrera flexible de control de avalanchas, con capacidad de soportar impacto de bloques sobre el talud adyacente a los depósitos de almacenamiento de agua de la división, combinada con dos líneas de barreras existentes de protección contra desprendimiento de rocas en la zona superior y una barrera de contención de flujos de derrubios, junto al pie del talud, justo antes de la línea de base de los depósitos.

Vista general de emplazamiento antes de la colocación de las líneas de barrera de nieve
Vista general de emplazamiento antes de la colocación de las líneas de barrera de nieve.

El primer desafío fue la calidad del terreno, que llevó a contar in situ con el experimentado equipo humano y técnico de instalación español Geobrugg Ibérica para realizar esta tarea.

Tareas de perforación y colocación de los anclajes
Tareas de perforación y colocación de los anclajes.

El segundo fue la altitud y condiciones de vuelo. El sector específico de la obra está entre los 3.200 y 3.400 m.s.n.m. en una condición de especial de vientos por ser un vértice entre dos cajones, lo que hacía complejo el transporte de las barreras, vía helicóptero. En Europa este tipo de barreras, de casi 1.250 kg por módulo, suelen instalarse bajo los 2.700 m.s.n.m. Hacerlo a casi 3.500 m.s.n.m. es un desafío mayor en términos de traslado de materiales y trabajo coordinado con helicóptero, transformándose en una operación realmente crítica, para lo cual es preciso contar con el equipo humano, poseedor del know-how necesario.

Ensayo a escala natural con un bloque de masa 3.200 kg lanzado a una velocidad de 17,7m/s
Ensayo a escala natural con un bloque de masa 3.200 kg lanzado a una velocidad de 17,7m/s.

Tras un detallado análisis particular e ingeniería en terreno, se diseñó un sistema especial de modo de reducir la carga transportable a solo 350 kg por vuelo. Así, en noviembre de 2014 Geobrugg entregó una barrera modelo Spider Ava Dk=4,5 de postes reforzados de 350 metros de longitud total (dividida en tres segmentos). La característica más destacada de este modelo es que pese a ser una barrera de control de avalanchas (carga cuasi-estática/ estática) tiene un excelente comportamiento frente a la caídas de rocas (cargas dinámicas) que ha sido testeada exitosamente frente a eventos de hasta 500 kJ en escala real.

Ésta es la barrera en su tipo, instalada a mayor altitud en el mundo, un hito para la minera asegurando su depósito de agua, pero también para Geobrugg por la complejidad del trabajo.

Vista general y detallada de la instalación
Vista general y detallada de la instalación.

Referencias

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  • Buwal (2005).Typenliste lawinenverbauungen. Davos, Suiza
  • Foen / WSL (2007) Defense structures in avalanche starting zone. Technical Guideline. Bern, Suiza
  • Gerber, Werner. (2001). Guideline for the approval of rockfall protection kits. Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (Saefl) and the Swiss federal Research Institute. WSL. Berne
  • Gubler, H. (2000) Remote avalanche warning-, alarm- and control systems, fundamentals, applications and experience. Davos. Switzerland.
  • Gerber, Werner. (2001). Guideline for the approval of rockfall protection kits. Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (Saefl) and the Swiss Federal Research Institute. WSL. Berne
  • López Jimeno, C. (2008) actuaciones preventivas y protocolo de actuaciones en las carrereras de los pirineos aragoneses. Ministerio de Fomento.
  • Raïmat, C. y Luis Fonseca, R. (2008) Protecciones activas de contención mediante barreras antialudes flexibles, en la cabecera del torrente de Estiviellas, en el monte denominado ‘Los Arañones’ en el término municipal de Canfranc.
  • WSL (1988-2007) Estudios de campo. Instituto Federal de Investigaciones de Bosques, Nieves y Paisajes, Suiza.

Empresas o entidades relacionadas

Geobrugg Ibérica, S.A.U.

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