Abstract
En este informe se detalla a fondo todo sobre el significado de la Bioingeniería, sus principales objetivos, su historia, y trabajos realizados. En al bioingeniería existen muchas ramas de la cuales explicaremos solo una, que es el cuidado y protección del medio ambiente.
Palabras clave – ingenieurbiologie, Laminar, Erosión, Creep.
Objetivos
Tener un significado claro sobre la Bioingeniería.
Saber cuál es el propósito principal por la cual existe la Bioingeniería
Examinar a fondo una de las ramas que abarca la Bioingeniería.
Marco Teórico
2.1 DEFINICIÓN DE LA BIOINGENIERÍA
La bioingeniería o también conocida como ingeniería biológica se lo define una solución para los problemas que existen en los medios naturales como por ejemplo las ciencias biológicas, ciencias médicas, la aparición de fenómenos, la inestabilidad de los suelos, etc. Todo esto acompañado de la ingeniería. [Fig.1]
Fig. 1. Tipos de trabajos relacionados a la Bioingeniería. [1]
2.1.1 TÉCNICAS DE LA BIOINGENIERÍA
La bioingeniería utiliza técnicas en la cual comprende el uso de un material vegetal el cual está vivo para elemento de construcción, en algunos casos el material va solo y en otros casos combinados con materiales inertes para la restauración ambiental se practica también en el ámbito de obra civil. El nombre en si proviene de un término alemán llamado INGENIEURBIOLOGIE esto traducido al castellano se lo conoce con tres nombres ingeniería biológica, ingeniería de paisaje o bioingeniería.
2.1.2 HISTORIA SOBRE LA BIOINGENIERÍA
La historia de la bioingeniería en todo Europa central como en Australia, Alemania, Suiza, Francia e Italia ya que en estos lugares existe una tradicional costumbre por el buen mantenimiento del medio ambiente y el objetivo principal que tienen es reparar todos los impactos que ha generado el calentamiento global el cual fue efecto de sus propios obras industriales con todos estos estudios que han realizado desde 1993 por SIECHTELN comprobaron que las plantas ayudan a proteger lo que es la superficie del suelo para evitar la erosión.
En este documento se estudiara a fondo una de las tantas ramas de la bioingeniería como es el cuidado al medio ambiente
la PROTECION DEL TALUD
Dentro del programa de la bioingeniería esta la protección y la estabilidad de ciertas zonas urbanas como laderas, cauces, y taludes. Que son los más vulnerables en este caso. Uno de los tantos programas institucionales correspondientes a la bioingeniería es la FOPAE de Bogotá que se encarga de la atención y prevención de emergencias como la reducción de muchos riesgos en movimiento de masas y erosión en ciertos lugares con más déficit de inestabilidad en el suelo la contribución de la FOPAE ha incrementado su apoyo y estudio con la presencia de la agresividad de los fenómenos en los últimos años entre ellos fenómenos que están asociados directamente a los bruscos cambios climáticos. Esta institución divulga mediante seminarios todos los procedimientos de la bioingeniería para ciertas importancias de protección ambiental y en sus criterios esta proteger, recuperar y controlar mediante el uso de plantas y materiales inertes para dar una mejor vista a ciertas áreas degradadas y embellecer de una forma u otra los paisajes en mal estado, además reduce el impacto que da en forma visual con respecto a la ingeniería en general en beneficios económicos, beneficios ecológicos en consideración con menor costo.
A continuación tenemos dos tablas con datos de técnicas utilizadas en la bioingeniería.
3.1.1 TABLA NÚMERO UNO
Detallan la forma en la que construyen o recuperan un sitio afectado por movimientos de masa, erosión, causes, etc. [Fig.2]
Fig. 2. Tabla # 1 tipos de construcción o recuperación. [1]
3.1.2 TABLA NÚMERO DOS
Detallan las aplicaciones de la bioingeniería en diferentes propósitos. [Fig.3]
Fig. 3. Tabla # 2 aplicaciones de la bioingeniería. [1]
4 PROPIEDADES DE LA VEGETACIÓN
Para entender los diferentes papeles de la vegetación en la ayuda, el control y la prevención de una erosión hay que comprender las propiedades que tiene la vegetación.
4.1 EROSIÒN
Es el desalojo y depósito de un suelo por viento, por medio del agua o en forma de hielo a esto se lo conoce como erosión hídrica. Existen dos tipos de erosión hídrica que se detallaran a continuación.
a) EROSIÓN PLUVIAL: Aquí se presentan procesos que inicia cuando el agua tiene contacto o cae sobre una superficie o suelo desprotegido, este proceso separan partículas que están sueltas en este proceso, a esto se lo llama como saltación pluvial o salpicadura, estas salpicaduras se transportan en cortas distancias por el flujo laminar. [Fig.4]
Fig. 4. Erosión Pluvial. [1]
b) EROSIÓN LAMINAR: Es la formación de los desplazamientos de salpicaduras en forma de erosión laminar, en ciertos terrenos de pendientes suaves, normalmente es conocido como erosión laminar.
[Fig.5]
Fig. 5. Erosión Laminar. [1]
Todo el incremento del agua se concentra en canales muy pequeños llamados flujos turbulentos y esto a su vez llega a formar surcos de erosión. [Fig.6]
Fig. 6. Formación de Surcos. [1]
A medida que va aumenta la velocidad de los surcos de erosión llegan a tener mayor fuerza formando cárcavas y hondonadas. [Fig.7]
Fig. 1. Formación de Cárcavas. [1]
La unión de todas estas cárcavas generalmente forman grandes eventos desencadenando la remoción o el movimiento en masas que final ente se lo define como deslave. [Fig.8]
Fig. 8. Formación de Deslaves. [1]
4.2 EFECTOS QUE TIENE LA EROSIÒN PLUVIAL
Entre todos los efectos provocados por la erosión pluvial existen efectos muy dañinos que se verán a continuación.
En principal causa pérdida de suelos lo cual afecta directamente a la capa donde produce la vegetación aquí produce ese daño directamente la erosión laminar.
La forma de canales discontinuas en el terreno o superficie que son provocadas al sedimento de las corrientes.
Los efectos directos causados a la vegetación en general ya sea en forma de cultivos, áreas verdes para ganadería que se ven afectadas por todos los casos anteriores causando grandes daños.
Los efectos indirectos que causan todos los efectos anteriores formando deslizamientos o removimiento de masas de la superficie llamados deslaves sobre todo afectando más a las laderas.
4.3 TUBIFICACIÓN
La ubicación se lo define a un daño interno o erosión interna la cual consiste en que el agua infiltra una superficie en ciertos suelos de un tipo de tierra arcillosa en el cual el agua está en un proceso de reposo a quieta causando suspensiones coloidales y a su vez causa el movimiento de la masa del suelo o superficie formando canales internos o desfogues en forma de tubos. [Fig.9], [Fig.10].
Fig. 9. Gráfica del primer ejemplo de tubificación. [1]
Fig. 10. Gráfica del segundo ejemplo de tubificación. [1]
4.4 MOVIMIENTOS EN MASA.
Al momento de masa se refiere al traslado de material perteneciente a la tierra que puede ser causada propiamente por la gravedad o por causas alternas, se han considerado en movimiento de masas cuatro tipos.
4.4 CREEP.
Este movimiento es un corte superficial de movimiento lento en laderas con una forma continua pueden darse tres casos.
1. ESTACIONAL: Se ve afectada por la gravedad o fenómenos causantes de la humedad y cambio en la temperatura en la parte interna de la superficie o del terreno.
2. CONTINUO: También conocido como profundo la gravedad también es una causa que forma una excelencia continua que genera resistencia.
3. PROGRESIVO: Aquí los taludes llegan al punto máximo que fallan formando movimientos en las masas. [Fig.11]
Fig. 11. Corte superficial causado por un movimiento. [1]
MOVIMIENTOS GRAVITACIONALES DE MASA.
a) Caída: Es el desprendimiento por aire, rebote o rodamiento de una roca perteneciente a un talud o ladera que forma una gran pendiente. [Fig.12]
Fig. 12. Ejemplo de caída de masa o de superficie. [1]
b) Volcamiento: Es el movimiento o desplazamiento en sentido a la pendiente más pronunciada de una masa o de una roca alrededor de un eje esto puede ser contribuida por la gravedad o por la fuerza formado por fenómenos. [Fig.13]
Fig. 13. Volcamiento de masa o de superficie. [1]
c) Deslizamiento: Es el movimiento lineal de rocas o masa que se forman en superficies ya sean de pendientes grandes o pequeñas se debe al filtrado del agua a la superficie ya sea en forma de reposo. [Fig.14]
Fig. 14. Ejemplo de deslizamientos de masa. [1]
d) Propagación lateral: El efecto principal es el hundimiento en el terreno que puede ser un movimiento lento o un movimiento rápido esto se debe a materiales blandos. [Fig.15]
Fig. 15. Ejemplo de una propagación lateral de masa. [1]
4.6 MOIMIENTOS HIDRO-GRAVITACIONALES
Son movimientos denominados de tipos viscosos que se debe a la condición que el sitio o masa estén húmedos, a continuación se detallan cuatro tipos.
1. Flujos de detritos: Estos son flujos de alta velocidad o rápidos considerados así en los deslaves que pueden llegar hasta 180m/h equivalente a 3m/min esta puede extender su rapidez hasta 5m/seg.
2. Flujos de tierras: Estos flujos se dan internamente por el estado del agua en forma de reposo en la parte interna de la masa llamada infiltración esto se da en suelos arcillosos su velocidad de desplazamiento se puede dar a 1.8m/h.
3. Movimiento de lodos: La velocidad que puede llegar a 3m/min y en forma extrema a 5m/seg es causada por el gran contenido de agua en el material o nada causando la plasticidad del 5%.
4. Avalanchas: La velocidad no se ha alcanzado a definir al 100% en si son rápidos con una velocidad desde hasta 5m/seg no son muy profundos pero se debe a grandes pendientes. [Fig.16]
Fig. 14. Ejemplo de movimientos Hidro-Gravitacionales. [1]
4.7 PREVENCION A LOS DIFERENTES MOVIMIENTOS DE LA MASA
La forma más adecuada para la prevención de los movimientos de masa se lo soluciona con la siembra de árboles para sostener más la superficie o masa, también con la distribución de malezas para mejorar la vegetación.
A) ENDURECIMIENTO DE LA MASA O SUELO MEDIANTE RAICES
Los rizomas y raíces de las plantas o arboles combinados con la superficie o suelo forman una elasticidad de resistencia llamada tensil. Hay muchas técnicas de armar las tierras o de reforzar la superficie. [Fig.17]
Fig. 17. Tipos de raíces. [1]
1. TIPO H: Es al máximo el desarrollo producido la raíz de una plata o árbol en cuanto a profundidad con el 80% desarrollada de la raíz en los 60 centímetros superiores.
2. TIPO R: En este caso la raíz llega a un desarrollo del 20% que se extiende cerca del 60%.
3. TIPO VH: Su desarrollo en si es discreto o inferior a las anteriores, pero laterales son fuertes y abundantes.
4. TIPO V: De igual forma el desarrollo de la raíz es muy moderado pero la destaca porque tiene la principal muy fuerte, con el defecto de q las raíces laterales son escasas y de muy poco alcance.
5. TIPO M: El desarrollo producido de esta raíz es muy profundo formando el 80% en los 30 centímetros ya desarrollados.
B) ALTERACIÓN DE LA HUMEDAD DE LA SUPERFICIE.
Para alterar la humedad del suelo, se debe mejorar la vegetación de ciertas superficies, para que absorba toda el agua infiltrada en la superficie, de preferencia o recomendable uno de tipo M según sea el caso del terreno, y también evitar el caso de la tala de árboles o deforestación.
C) APUNTALAMIENTO.
Este tipo de ayuda son arboles ubicados directamente en un talud, ya que los arboles están unidos formado arcos y de esta manera hace un reforzamiento del sitio. A continuación tenemos los diferentes casos. [Fig.18]
Fig. 17. Tipos de raíces con el porcentaje de crecimiento. [1]
Conclusiones
Se puede concluir que con la bioingeniería utilizando recursos naturales tales como plantas, de ellos la madera o implementación mediante sus raíces para fortalecer un sitio con humedad o peligro a algún tipo de movimiento de masa ya sea interno o externo del sitio.
Al tomar en cuenta que la bioingeniería puede utilizar materiales inertes como piedra, madera, tierra, etc. Puede sustituir tranquilamente al resto de las ingenierías.
En todas las ingenierías es la que más concientiza con la comunidad para ayudar mantener o reparar daños ambientales, que han sido producidos por las grandes industrias, de etsam manera llega a tener mayor solidaridad porque desarrolla tecnología para bien de la humanidad y de todos los seres vivos en el planeta.
Para un presupuesto necesita costos iniciales muy bajos en comparación a los presupuestos de las tradicionales técnicas utilizadas por otras ingenierías.
Un proyecto puede durar más tiempo en comparación a otras ingenierías, ya sea en mantenimiento o en cantidad de soluciones porqué utiliza en casi en su totalidad recursos o materiales pertenecientes a la vegetación.
Referencias
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Autor:
Wilson Xavier Jaramillo Ayavaca
Carrera: Ingenieria Electrónica