30 julio 2012

Concentrador de grasas

PRETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES.

Descripción

Se trata de un equipo compacto (mecanismo concentrador y depósito) para la eliminación y evacuación de elementos en suspensión flotantes como grasas y espumas. Se fabrica en acero inoxidable. El concentrador de grasas que aparece a continuación es el que genere para una planta de pretratamiento con una capacidad de tratamiento de 12 m3/h



Funcionamiento


Las aguas a tratar entran por la tubería embridada situada en la parte superior del equipo. Estas aguas que vienen cargadas de grasas y espumas entran directamente al tanque y pasan a lo que se llama zona tranquilizadora. En esta zona es donde se produce el reparto uniformemente del fluido, existiendo un tiempo de retención.
Para favorecer la emulsión de los sólidos flotantes opcionalmente se pueden instalar unos soplantes con sus difusores en la parte inferior de la caja tranquilizadora. De esta forma el aire hace que las grasas y las espumas se eleven hacia la zona superior de la lámina de agua.
Después de esta fase el fluido pasa al cajón de retención donde se forma un manto de grasas y espumas en la zona superior. Es aquí cuando el sistema de barrido empezará a realizar su función.
El sistema de barrido es el encargado de barrer los flotantes, evacuarlos y separarlos de las aguas a tratar. Está formado por un sistema de cadenas y piñones, el cual es accionado por un motor-reductor.
Solidarios a las cadenas se encuentran los rascadores de barrido de flotantes los cuales van rotando junto con la cadena (realizan ciclo cerrado) y van desalojando las grasas, transportándolas hasta la rampa de salida. Dependiendo de la cantidad de grasas existente en el fluido, se le pueden colocar tantos rascadores como sea conveniente.

27 julio 2012

London 2012

Ingeniería estructural de vanguardia. Orbit Tower.



Hablamos por primera vez en el blog de estructuras, en este caso de la ArcelorMittal Orbit, creada para los juegos olímpicos que se están celebrando este verano en Londres. La estructura es de acero y fue diseñada por el escultor indio Anish Kapoor.



Diseño estructural.

El diseño orgánico de la órbita significa una cantidad extraordinaria de trabajo en la ingeniería estructural del diseño. La ingeniería estructural para la órbita se llevó a cabo por Arup, solo la ingeniería estructural constituyo dos tercios del presupuesto para el proyecto (el doble del porcentaje que se asigna normalmente a la ingeniería estructural en un proyecto de construcción).


Desde el punto de vista estructural, la órbita se compone de dos partes: 
  • el tronco - la torre más o menos vertical, que alberga los ascensores y las escaleras y apoya la plataforma de observación.
  • el rojo del tubo - una red abierta de acero de color rojo que rodea el tronco.


La altura de la torre es de 114,5 m. El tronco tiene un diámetro de base de 37 metros (121 pies), la reducción de hasta 5 metros (16 pies) en el camino, a continuación, ampliando de nuevo a 9,6 metros (31 pies) justo debajo de la plataforma de observación. El tronco se apoya y es estabilizado por el tubo, lo que da un carácter estructural de un trípode para toda la construcción. La integridad estructural adicional se da a la construcción por anillos de acero octogonales que rodean el tubo y el tronco, espaciados a 4 metros (13 pies) y unidos por dieciséis conectores de acero montados en diagonal.
Una parte especial de la construcción es la copa , la cónica forma que cuelga de la parte inferior del tronco. Originalmente planeada como una de fibra de vidrio compuesto de la construcción, los costos obligó a la utilización de acero para esta sección. Se actuó de manera especial para el diseño del cono de acero y se  realizo un diseño para construir un cono de 117 de acero en forma individual paneles con una superficie total de 586 metros cuadrados. El cono completo pesa 84 toneladas.



26 julio 2012

Nueva torre de control aeropuerto de San Franscisco


Será de 228 metros de altura y contará con un área de 650 pies cuadrados. La torre se asienta encima de tres pisos, 44,000 pies cuadrados de construcción de base, que albergará las oficinas administrativas, equipo de cómputo, un generador de respaldo y los corredores de seguros a través del cual los pasajeros pueden transitar entre los terminales. 

El diseño sísmico de la nueva torre permite a la estructura para soportar un terremoto de magnitud 8. La parte superior de la torre también ha sido diseñado para no influir en las cargas de viento para asegurar una mejor comodidad para los controladores.

Parte de esta iniciativa será la de proporcionar los paneles solares, la integración eco-amigables los sistemas mecánicos y técnicos siempre que sea posible, utilizar materiales de construcción sostenibles, y la construcción de las instalaciones de la manera más respetuosa del medio ambiente.

La construcción de la nueva torre está programada para ser completada en el otoño de 2014 y en pleno funcionamiento en el otoño de 2015.

Estructura Final

25 julio 2012

Los cimientos de un mundo sostenible

La mancomunidad del sureste de Gran Canaria.

por Roque Calero Pérez Doctor Ingeniero Industrial y Catedrático de Universidad en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.



La mancomunidad de municipios -Agüimes, Ingenio y Santa Lucía- de ciento cinco mil habitantes es considerada como la comarca de mayor crecimiento de Canarias (España), en la mayor zona de atracción de inmigrantes que acuden ante el efecto llamada de buenos servicios públicos y perspectivas de trabajo. Apostando por nuevos equipamientos, más formación y consiguiendo la transformación de la sociedad a través de la asunción de las riendas del futuro.
La Macomunidad del Sureste se ha convertido, en un referente mundial en el ámbito de la ejecución del ciclo completo de fabricación y reutilización del agua. Nació así un enorme complejo hidráulico, desde plantas desaladoras de agua de mar hasta plantas depuradoras incluyendo tratamientos terciarios, además de un entramado de cientos de kilómetros de redes de suministro de aguas, redes de depuración, depósitos de abasto, depósitos agrícolas, redes de riego, etc. Con el fin de abaratar los costos de energía, se apostó por la instalación de aerogeneradores que rentabilizaran los vientos alisios de la zona y en plantas fotovoltaicas.
Ha sido pionera en la instalación generalizada de contenedores de residuos soterrados, el reciclado de plásticos, latas, vidrio y papel. También en hacer funcionar una Unidad de Control de Vertidos, única en canarias, que vigila y chequea la red general de saneamiento para evitar vertidos incontrolado y los únicos en creas en Canarias una Unidad de Control Agrícola y Ganadero que asesora y controla el uso de pesticidas, eliminación de desechos agrícolas, etc.
La primera Comarca en adherirse a la carta de Aalborg y en poner en marcha la Agenda 21 local y por tanto en pertenecer a la Campaña Europea de Ciudades Sostenibles.
Todos estos logros han tenido importantes reconocimientos regionales, nacionales e internacionales, desde el premio César Manrique a las mejores prácticas medioambientales hasta distintos premiso auspiciados por la ONU, los Premios Livcom, Ciudad Sostenible que otorga el Forum Medioambiental español.
Se trata de un proyecto piloto para el estudio, la experimentación y la puesta en marcha de un caudal enorme de buenas prácticas que hace hincapié en una propuesta de desarrollo alternativo y sostenible par la conservación del territorio y la lucha contra el agotamiento de los recursos; en apostar por un nuevo diseño productivo que profundiza en el conocimiento, la investigación, las renovables, las nuevas tecnologías, las comunicaciones físicas y virtuales y la ruptura con la dependencia exterior de este archipiélago atlántico poniendo en valor nuestro potencial natural y humano.


"Para Yuri Rubio con el deseo de que se adhiera al proyecto de una Canarias Sostenible, que también necesita de grandes obras públicas...solo que en la dirección correcta."


22 julio 2012

Teledetección

Quadcopter con FPV "Vuelo en Primera Persona" llamado ELFO II, es un nuevo sistema de adquisición de datos desde el aire, de entre los denominados genéricamente "UAV, (Unmanned Aerial Vehicle)" que posee multiples aplicaciones para el campo de la ingeniería civil.

Sistema ELFO II.

Un sistema de adquisición de datos desde el aire, desarrollado por el equipo de RTM, tiene como base un chasis de fibra de carbono, y es utilizado para la toma de fotos y vídeos en alta resolución incluso más allá del alcance visual mediante vuelo FPV "First Person View". Un "quadcopter" compuesto de un multirrotor, 4 motores de alto rendimiento montado en X sobre un chasis de fibra de carbono dotado con un avanzado sistema de navegación inercial (GPS+IMU´), guiado remotamente a través de radioenlace y GPS. Una cámara estabilizada en alta resolución completa el conjunto con enlace vía radio, lo que permite volar sobre recorridos programados. el sistema cuenta con despegue y aterrizaje autónomos. Siendo la combinación de un aparato de vuelo teledirigido que con aplicaciones informáticas de CAD, GIS y tratamiento de imágenes, permite afrontar proyectos para la obtención de modelos 2D y 3D, a partir de técnicas fotogramétricas y una serie de aplicaciones de correlación de imágenes. El piloto recibe imágenes y controla el multirrotor tal como lo haría si estuviese dentro de la cabina de un avión. Las imágenes grabadas son de alta resolución y, simultáneamente, el operador observa la imagen en una resolución inferior a la tomada puesto que recibe en tiempo real en PAL. En el control y vigilancia de obras, así como en levantamientos topográficos discretos, la capacidad FPV unida a la programación de rutas utilizando coordenadas GPS, permite acceder a lugares y obtener fotos y videos desde alturas y posiciones imposibles de adquirir por otros procedimientos. Incluso en proyectos en los que habitualmente se utilizan helicópteros tripulados, y en muchos casos es posible sustituirlos con un ahorro considerable y con un mayor respeto con el medio ambiente, dado que utiliza motores eléctricos. Gracias a los giróscopios se consigue la máxima estabilidad, seguridad en el vuelo y capacidad para seguir rutas previamente programadas, obteniendo imágenes en alta definición altamente estables.

Sistema ELFO II

Plataformas UAV´s.

Poseen frente a otras técnicas y herramientas para toma de datos una gran cantidad de ventajas significativas, destacando:
  • Flexibilidad en el diseño de sensores e integración, adquisición de datos y patrones de vuelo (navegación, altura de vuelo). La elección de cámara de grabación puede optimizarse según requisitos del servicio o proyecto. Las alturas de vuelo pueden variar (desde 50 a 400 metros de vuelo) y, por tanto, variar la cobertura de imagen como la huella del pie (resolución del suelo). Existe la posibilidad de producción de imágenes verticales, oblicuas u horizontales desde una plataforma (dispositivo o cópter), y incluso durante un vuelo. Esto es lo más importante: la modelización de proyectos verdaderamente en 3D requiere imágenes de multigestión.
  • Aplicación en situaciones de alto riesgo debido a la ausencia de personas a bordo esto permite ejecuciones de riesgo elevado.
  • Vuelo cercano a objetos. Partes de objetos que de otra forma serían inalcanzables o bien constaría grandes esfuerzos, pueden ser grabados.
  • Rápido proceso de datos, descargas, capacidades on-time y en tiempo real. Típicamente, aunque no siempre, los proyectos UAV cubren zonas relativamente pequeñas con imágenes de formato pequeño o medio. Esto permite un proceso eficaz de datos y las correcciones de proyectos puede ser realizadas mientras todavía permanece in situ.
  • Calidad de los datos obtenidos. Con este sistema se puede controlar todo el proceso fotogramétrico en su totalidad y desde el terreno, pudiendo planificar todo el proyecto personalmente, ejecución de vuelo, proceso de datos, representación de resultados, etc. Para los ingenieros esa posibilidad representa un arma de gran interés y eficacia.

Pantalla de seguimiento

Otras características:
  • La estabilidad y precisión del aparato/imagen/toma de datos.
  • Reduce costes.
  • Control e inspección de perímetros.
  • Ahorra tiempo de ejecución en la toma de datos.
  • Accesibilidad, maniobrabilidad, tamaño/peso reducido.
  • Alcance que proporcionan las baterías entre 20 y 30 minutos de vuelo sin repostar, con radio de acción de más de un kilómetro.

Aplicaciones en ingeniería civil.

Las aplicaciones derivadas de la utilización en ingeniería son innumerables, y entre todas cabe destacar la capacidad para ejecutar levantamientos en 3D de zonas discretas siguiendo rutas programadas y de manera enteramente desasistidas, disponiendo para ello de un conjunto de herramientas de software y hardware que posibilitan dirigir el multirrotor sobre puntos de coordenadas (X,Y,Z) previamente programados, permitiendo al mismo tiempo reprogramar remotamente en tiempo real y modificar el recorrido (tracking) previo. A partir de las imágenes obtenidas se realizan levantamientos en 3D muy rápidos utilizando algunas aplicaciones gratuitas, como por ejemplo Autodesk 123D Catch con el cual obtenemos imágenes 3D de terrenos.
También podemos obtener modelos matemáticos TIN (Triangular Irregular Network) que una vez postprocesados se consiguen planos con curvas de nivel en tres dimensiones.

Foto modelizada

Triangulación del modelo

La página web de los creadores del sistema, más información en http://www.rtm.es/

21 julio 2012

Smart Cities

Los sistemas energéticos actuales cubren las necesidades de la población mundial con mayor o menor perjuicio y hasta el momento son capaces de realizar su función; el problema es que son insostenibles y perennes. A lo largo del transcurso de la historia las ciudades han sido planificadas en torno a los recursos disponibles y por tanto en algunos aspectos esta planificación a tendido a ser la errónea. Aparece el concepto "Smart City" que se encuentra en evolución y que por el momento se puede entender como ciudad que mejora la calidad de vida y la economía local, avanzando hacia un futuro bajo en emisiones de CO2. Ciudades que trabajan con una serie de directrices en sistemas locales que en el transcurso del tiempo deriven en la mejora en el sistema global.

Directrices como:

La ordenación inteligente del espacio de la ciudad. (procesos de diseño y planeamiento de la ciudad y sus infraestructuras, como la efectiva ocupación y aprovechamiento del espacio urbano).

Invertir en eficiencia energética y en energías renovables locales. (reducción en el consumo de energía fósil y de emisiones).

Creación de sistemas inteligentes de transporte y conformación de verdaderos espacios híbridos y de transición.

El desarrollo de infraestructuras de banda ancha de alta velocidad.

Con todo ello lo que se persigue es tender a una Ciudad Policéntrica, interconexión recursos-ciudadanos.
System of System of System...

El siguiente link es un estudio técnico realizado por IDAE Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (abril 2012) en el que se desarrollan diferentes conceptos (smart people, smart building, e-democracy), iniciativas en Europa, proyectos singulares llevados a cabo en diferentes ciudades del mundo y además contiene referencias web de páginas y proyectos de este tipo.
http://www.idae.es/index.php/mod.documentos/mem.descarga?file=/documentos_Borrador_Smart_Cities_18_Abril_2012_b97f8b15.pdf



18 julio 2012

Actualidad en Mauritania

Mauritania busca socios para construir 5.000 kilómetros de vías.

El director general de Proyectos y Programas de Inversión del Gobierno de Mauritania, Mohamed Lemine Ould Dheby, ha presentado el ambicioso plan de infraestructuras públicas que tiene previsto realizar y que incluye más de 5000 kilómetros de carretera, 750 kilómetros de canalización de aguas hacia el interior y la preparación de más de 200.000 hectáreas como terreno cultivable.
Este plan supondrá ventajas económicas y grandes oportunidades de inversión para todos aquellos empresarios que estén interesados en colaborar. Oportunidades que ofrece el país, centradas en sectores tan diversos como la construcción, la alimentación, el agua, las energías renovables, la consultaría y el efecto arrastre que produce la industria petrolífera y la minería, entre otras.
La situación económica actual del país es muy buena, con un índice de crecimiento del 5,5% de media anual. Además, el déficit público es casi inexistente. Con una población superior a los tres millones de personas, Mauritania se presenta como un campo atractivo de inversiones empresariales, respaldadas por la presencia del Banco Mundial, el Banco de la Unión Europea y el Banco Africano de Desarollo, así como otras entidades financieras extranjeras asentadas en los últimos años en este país africano, que son una garantía económica para las empresas inversoras.
El Gobierno mauritano trabaja actualmente en potenciar una zona franca en Nuadibú y otra off-shore que permitan a las empresas extranjeras poder beneficiarse de deducciones fiscales si invierten en el país. Una modernización que irá acompañada de la mejora de la red de comunicaciones e infraestructuras, así como de una futura ampliación del puerto de Nuackchot, la capital mauritana, y la construcción de una central petrolífera tras el descubrimiento de un nuevo yacimiento de gas que está atrayendo a inversores americanos.

Nuackchot, capital de la República Islámica de Mauritania

17 julio 2012

Aplicación de mecánica

Estudio e instalación de transporte de piñas de plátanos en plantación de la Gomera, Islas Canarias, España.

por Daniel Morcillo Ingeniero Técnico Industrial, especialidad Mecánica.

El plátano canario es el cultivo más importante de las Islas Canarias, durante muchos años fue sustento de muchas familias en todas las islas del archipiélago, protagonista además del crecimiento económico.
Hoy en día el comercio del plátano está pasando una dura etapa de competencia comercial y el subsistir únicamente con la plantación de este cultivo está pasando una dura etapa de competencia comercial y el subsistir únicamente con la plantación de este cultivo está en decadencia, ya que se ha liberalizado el mercado europeo, el cual es su principal fuente de ingresos, teniendo que competir con plátanos traídos desde centroamérica en donde la mano de obra es más barata y no se lleva un control de calidad igual que en Canarias, propiciando ello un abaratamiento en el precio final del plátano.

Plantación

El proyecto realizado por este ingeniero esta basado en el estudio y la instalación de un sistema de transporte (cinta mecánica) en una plantación de plátanos; siendo su objetivo a grandes rasgos pasar de un tratamiento manual "tradicional" a uno mecanizado (mejoras en la gestión) provocando una mejora en el producto final, en los rendimientos y en la continuidad de la propia plantación. 
Entendido como un proyecto de instalación en sí pero llevando aparejado un estudio previo personalizado de la plantación para determinar cual es la ubicación más idónea de la cinta transportadora; en el caso de este proyecto, centrada y atravesando longitudinalmente toda la plantación facilitando el transporte de piñas de plátanos al lugar de recogida establecido por la cooperativa dentro de la propia plantación.
Destacable es como se ha dado solución al consumo energético adosando los consumos del mecanismo a la instalación energética actual de la plantación (bomba hidráulica del sistema de riego).
Los proyectos de instalaciones de cualquier índole tienen un peso importante dentro de la rama de ingeniería,  tener en cuenta que se esta hablando de un proyecto que podría ser tachado de agrícola o civil. Pudiendo afirmar entonces que las ingenierías se complementan y se crea trabajo multidisciplinar.

Tipo de cinta transportadora elegida

A modo de conclusión remarcar que con una instalación adecuada y personalizada del tipo expuesto se quiere dar un paso de modernización y mecanización en el transporte de un producto agrícola, que redundará a medio plazo en un menor coste de explotación y no sólo a la de este proyecto sino que sirva de precedente para las demás plantaciones del mundo.





15 julio 2012

Documentos del proyecto: Pretratamiento y bombeo con emisario submarino, T.M. Igueste de San Andrés

Proyecto de emisario submarino

Los núcleos poblacionales tienen la necesidad de concentrar y evacuar sus aguas residuales para asegurar la salubridad de la población y la protección del medio ambiente. He subido a la red un proyecto en el que se detallan las obras necesarias para completar un pretratamiento y bombeo con emisario submarino. Se diseña una planta de pretratamiento debido a la necesidad de reducir las concentraciones de contaminantes antes de la entrega a medio receptor, un bombeo que ayude en la impulsión del efluente y el emisario submarino que realizará las funciones de transporte hasta un punto a una distancia y profundidad en el mar.

Problemática a resolver

Aquí os dejo el link para que podáis descargar el .rar que contiene memoria, planos, pliego y presupuesto del proyecto.


Instantánea tomada en la presentación del proyecto

En este mismo blog iré explicando al detalle más cosas sobre este proyecto.

14 julio 2012

Comportamiento de estructuras de hormigón

Introducción

La simulación numérica del comportamiento de una estructura frente a impactos y/o explosiones puede resultar una cuestión de gran interés, ya que permitiría racionalizar y ajustar el dimensionado de las estructuras o elementos que pudiesen ser susceptibles de soportar este tipo de situaciones, buscar sus puntos débiles, o, en el caso de estructuras o elementos ya construidos, prever su comportamiento.
El comportamiento del hormigón es diferente bajo carga estática que bajo carga dinámica. La resistencia frente a la rotura aumenta, tanto a tracción como a compresión, bajo la carga dinámica.

Bajo carga severa, cuando un proyectil o fragmento alcanza un objetivo de hormigón, éste se deformará y fisurará, produciéndose vibraciones en la estructura. La presión en la parte frontal de la punta del proyectil es varias veces superior a la resistencia estática uniaxial del hormigón y a la presión de confinamiento lateral, propagándose una onda de tensión desde la punta del proyectil que, además, producirá aplastamientos en los puntos de contacto.Como el hormigón es muy débil a tracción, la onda de tensión obtenida cuando la onda de compresión golpea la parte trasera de la pared puede provocar fisuraciones en dicha zona, y roturas en dirección lateral. En cuanto a la profundidad de penetración, los valores de las resistencias a compresión y a tracción del hormigón son parámetros de los que depende dicha profundidad. Indicar, a título de ejemplo, que el tamaño del cráter depende de la resistencia a tracción.

Comparando las tensiones producidas por cargas estáticas y dinámicas. Se observa un cambio de la geometría del plano de fractura. Con el aumento en la velocidad de la carga, la cantidad de áridos fracturados aumentó. Por otra parte, se observaron múltiples fracturas a velocidades de carga altas.

Estos mecanismos de fractura tienen una influencia directa sobre la relación tensión-deformación del hormigón bajo carga dinámica: la absorción de energía es mucho mayor con múltiples planos de fractura, la rigidez se incrementa, así como la tensión de rotura cuando existe una fuerte variación en la carga.

Comportamiento del hormigón bajo carga estática.

El hormigón habitualmente se caracteriza mediante la tensión uniaxial de compresión. Para tensiones axiales en el hormigón, la resistencia a tracción es inferior a la décima parte de la resistencia a compresión.

Sin embargo, las estructuras reales están sometidas a tensiones multiaxiales. Es conocido que la resistencia y la rigidez del hormigón aumentan cuando se encuentra confinado (compresión con distintos valores de presión lateral).

Cuando el hormigón está sometido a presiones muy altas, como en una situación de impacto, la presión lateral aumentará. Debajo del frente de contacto del proyectil o fragmento, el hormigón está expuesto a enormes presiones de confinamiento y se comporta plásticamente, disipando una gran cantidad de energía. La presión de confinamiento bajo la carga de impacto puede ser de varios cientos de MPa. En un ensayo estándar triaxial, la resistencia final del hormigón puede aumentar enormemente, con un hormigón de resistencia a compresión uniaxial de 46 MPa, mostraron aumentos de la resistencia a rotura de 800 MPa como máximo.

En cuanto a la resistencia a tracción, ya se comentó que es muy débil en el hormigón. Cuando el hormigón se fisura la resistencia a tracción ha alcanzado el máximo, disminuyendo después rápidamente (fenómeno de ablandamiento de tracción). La resistencia a tracción apenas se ve afectada por la compresión lateral.

La ingeniería hidráulica de los Incas (Parte III)


Las Fuentes

Cada fuente es única en su diseño particular, aunque todas tienen la misma forma general, función y disposición. El canal entrega el agua en el cuenco receptor y el chorro de agua sale por un orificio rectangular que cae en otro cuenco desde donde sale por un orificio de descarga de unos 4 cm de diámetro que envía el agua a la siguiente fuente. Para garantizar la privacidad, cada fuente está rodeada de un muro de 1,2 m de altura... ¡todo perfectamente tallado en piedra! cada fuente regula un caudal de 0,4 l/s. No se usaban para baño o lavado de ropa. Solo el emperador disponía de una sala de baño privada que desaguaba en el drenaje principal. El canal agrícola dispone de vertederos laterales para evacuar avenidas, mientras que el agua que no puede salir por los orificios de las fuentes, se desliza por el lecho y muros de piedra hasta infiltrarse al drenaje de las terrazas permeables.
Se han descubierto fuentes adicionales en zonas no desbrozadas.

Fuente

Vertederos laterales

Utilización de aguas subalveas

La infiltración en la zona no es fácil de controlar: casi 2000 mm de aportación anual en una cuenca de gran pendiente y muy difícil de trabajar con las herramientas de hace 500 años. Aunque aún no sabemos cómo lo hicieron (es posible que nunca sepa), sí podemos admirar y medir lo que hicieron y celebrar su perfecto estado de conservación. En la zona agrícola, 5 hectáreas de terrazas curvas, defendidas por perfectos muros de piedra, con aporte de tierra vegetal, arena gruesa con diferentes granulometrías estratificadas para favorecer la infiltración. En el fondo, grandes piedras sueltas, unidas por piedra fragmentada para asegurar la presencia de caminos preferenciales para el agua drenada, formando una completa red de drenaje escalonada, con canales ajustados a las laderas. No hay erosión severa, después de mas de 400 años de abandono.

En la zona urbana, con casi 9 hectáreas utilizadas  y más de 170 edificaciones cubiertas con techos de paja, se realizó una interconexión a base de escaleras y senderos que cubren la red de drenaje que discurre por debajo. Todo un ejemplo para nuestro urbanismo actual, en el que las redes de drenaje pluvial son ineficientes en muchos casos, con las secuelas de todos conocidas al producirse episodios intensos de precipitación. Más del 60% del trabajo constructivo de Machu Picchu (preparación del terreno, drenaje y cimentaciones), está enterrado y no se ve. Gracias a esto, aún podemos admirar el 40% restante.

El drenaje de las terrazas agrícolas aportaba 7400 m3/ha al año, mientras que el de la zona urbana producía 13.400. Por eso, cerca del 90% de la aportación anual de agua a la zona agrícola procedía del subsuelo y solo el 10% era debido a la escorrectía siperficial. En la urbana, los porcentajes eran respectivamente 40-60, debido a la impermeabilidad de los techos de paja y a los suelos urbanos compactos.

Sistema de drenaje 

Conclusión

A diferencia de los mesoamericanos precolombinos, los habitantes andinos del Perú carecían de un sistema de escritura, lo que ha impedido que lleguen hasta nosotros fielmente episodios de su historia, al no haber literatura anterior a la conquista.

A pesar de ello, disponemos de una riquísima información sobre su civilización, la que muestra su arquitectura, sus realizaciones artísticas, sus templos y ciudades, sus terrazas agrícolas, sus trabajos de irrigación y sus huesos y restos momificados. Gracias a ella, los arqueólogos han podido reconstruir la prehistoria de la Sudamérica andina.

Pero también disponían de un sistema mnemónico de ayuda a la memoria llamado "quipu" que se usaban para conservar registros históricos de dinastías y de personas, contenidos de almacenes y pagos de tributos y consistían en cuerdas con nudos de varios colores dispuestos en un orden particular. Y el problema es que solo el que lo hizo, podía interpretarlo.

Todavía quedan por aclarar muchos aspectos de la ubicación de Machu Picchu. No fue construida en un cruce de caminos ni en un lugar de encuentro. Solo está en un lugar donde es fácil rendir culto a los espíritus de la montaña, con numerosos afloramientos de rocas sagradas, alineadas y talladas para imitar los contornos de las grandes montañas andinas. El agua cae del cielo a la cuenca recolectora y es conducida por un complejo sistema de canales a las fuentes urbanas y a la zona agrícola, llegando finalmente al río Urubamba, al Amazonas y al océano donde comienza de nuevo el ciclo.

Machu Picchu fue el lugar donde el emperador podía comunicarse con sus deidades y participar en el gran ciclo de la vida, la tierra y el agua, manteniendo el equilibrio entre el mundo real y el sobrenatural, entre la biología y la cultura que nos completan como seres humano.

La contribucción de la ingeniería civil fue crucial para su construcción y ha permitido que 500 años más tarde, podamos aún disfrutar de su presencia casi intacta, fruto de una obra bien hecha. 





La ingeniería hidráulica de los Incas (Parte II)

Hidrología

La cuenca vertiente tiene un desnivel de 592 m, con una superficie de 0,16 Km2, dividida en dos por el tramo final del camino del Inca. Los datos históricos de precipitación proceden del núcleo de hielo del casquete del glaciar Quelccaya que aporta luz sobre la climatología de la zona desde el siglo XV. Las muestras extraídas determinan los períodos de grandes lluvias y de sequía y aportan valiosa información sobre la llamada " pequeña edad del hielo" que abarcó los siglos XV y XVI. La precipitación medio anual durante la ocupación de la ciudadela (1445.1540) tiene un pico de 2220 mm en la década 1500-1510 y un mínimo de 1770 mm en la de 1450-60 y 1480-90. La medida en pluviómetros entre 1964 y 1977, nos da una aportación media anual de 1960 mm. Los suelos están cubiertos de vegetación de bosque tropical. La evapotranspiración es de 1760 mm/año y el caudal de 40.000 m3/año. Los investigadores pudieron demostrar que con una evapotranspiración media de 4,82 mm y suponiendo que la fuente aportaba caudal siempre, su alimentación no solo procedía de la escorrentía superficial de la cuenca, sino también de la aportación de agua subterránea infiltrada, cuyo acuífero duplicaba la superficie de la cuenca vertiente. Esta investigación refuta la teoría de que la ciudadela fue abandonada a causa de un episodio prolongado de sequía, ya que el núcleo del glaciar no aporta datos de sequía en esa época, perteneciente a la "pequeña edad del hielo".

Precipitaciones

Meteorología inca

Hidráulica

Wright y Valencia, mediante excavaciones arqueológicas, investigaron cómo se había conseguido abastecer la ciudadela. La población servida fue de entre 300 y 1000 personas durante un siglo y el caudal que naturalmente llegaba a la primera fuente, mediante un canal de 750 metros de largo, 12 centímetros de fondo y 15 centímetros de ancho, con una pendiente media del 3%. Esta fuente está junto a la residencia del inca Pachacuti. Por lo tanto, él era el primero en usar el agua. Después se hicieron 16 fuentes, donde todos ya podían captarla y transportarla en aríbalos, o cántaros de arcilla que transportaban en sus espaldas las mujeres.
El caudal de la primera fuente iba siendo incrementado en las sucesivas mediante un innovador y bien estructurado sistema de recolección de arroyos de muros y acequias de piedra tallada, que aún funciona. Muros de piedra permeables aplacan las laderas de la colina permitiendo que el agua drenada se recoja en acequias rectangulares de 0,8 x 0,6 m2 de sección. Aguas abajo de la ciudadela, un canal de menor sección transportaba el agua a la zona agrícola.

La alimentación del sistema se lograba con el agua superficial de escorrentía pluvial que circulaba por los arroyos en época húmeda y el agua subterránea que fluye a la superficie unos meses más tarde, cuando los caudales superficiales bajan o desaparecen. Y siempre quedaba como último recurso, bajar al río, descendiendo los 500 m de desnivel existentes. con un coeficiente de rugosidad de 0,02, el canal doméstico podía transportar un caudal máximo de 5 l/s, suficiente para integrar las aportaciones medias del arroyo (entre 0,4 y 2,5 l/s) y para aceptar sin problemas tanto los caudales de avenidas no extremas como las aportaciones de los afluentes que se iban incorporando aguas abajo.

El perfecto ajuste de la manpostería evitaba filtraciones, estimadas en un máximo del 10 % del caudal transportado. Para evitar afecciones por grandes avenidas, se construyeron zanjas drenantes y una red secundaria de drenaje superficial que evitaba que el flujo extremo entrase en el canal principal. Este cana era en realidad un acueducto que discurría por encima del drenaje principal.

La plaza es un ejemplo de pavimento drenante: bajo la hierba, colocaron cientos de miles de trozos de piedra y grava. El agua que circulaba sobre la hierba se iba infiltrando a través d ela piedra triturada. Y ese es el secreto del éxito de la ciudadela. Sin un sistema eficiente de drenaje, el agua se hubiera estancado y los muros y la ciudad se hubieran deslizado cerro abajo. Por eso, el milagro de la supervivencia en el tiempo de la ciudadela de MachuPicchu reside en lo que no se ve, al estar debajo de la tierra: la red de drenaje pluvial.

Una gran escalera recorre la ciudadela, y paralela a ella se situaron 16 fuentes de agua

Con este sistema de fuentes se abastecía a la ciudadela

Técnicas constructivas: Ingeniería sanitaria

¿Cómo hicieron los incas para construir esos muros perfectos para asegurar las terrazas, esos canales de gran longitud y pendiente justa? Muros que han resistido terremotos.

No hay documentos que lo expliquen, se supone que trabajando con cariño, lentamente, con dedicación y ternura. Para tallar la roca, usaron otras más duras que el granito, que conseguían en el río. Y para que la piedra quedara suave la lijaban con arena.

No hubo retretes, ni por supuesto red de evacuación sanitaria, aunque los vertidos fecales se aprovechaban como abono en la zona agrícola y en ningún caso podían entrar en el canal de abastecimiento. No se ha logrado averiguar cómo, pero lo cierto es que aprendieron de sus antepasados las reglas fundamentales para proteger el agua.

Muro de roca tallada 


La ingeniería hidráulica de los Incas (Parte I)

El predio real del Inca Pachacuti

Este paraje mágico es llamado, la ciudad perdida de los incas, cuyo encanto fascina a los visitantes por ser además el sitio arqueológico más importante de América del Sur. Además, fue designado en 2006 " Hito internacional de la ingeniería civil" por los peruanos. En él pueden admirarse muchas maravillas evidentes de la arquitectura, metalurgia e industria textil de la cultura prehispánica para cualquier tipo de visitante, aunque para los profesionales de la ingeniería, son destacables los logros en materia hidrológica e hidráulica, realizados por una sociedad que no tuvo nunca un lenguaje escrito.

Vista aérea

Su construcción se inicio en el año 1450 y su declive culminó al colapsar el imperio inca hacia 1540. El incendio de 1562 le dio la puntilla, quedando completamente abandonado 10 años más tarde. Sorprende al visitante la escarpada orografía del terreno con elevadísimas, a veces verticales, pendientes, con suelos muy húmedos y resbaladizos sustentados en una placa de granito blanco muy resistente, lo que pone de manifiesto la dificultad de la construcción de la ciudadela y el riesgo enorme para la integridad física de los que participaron en ella. Las características del granito predominante, han permitido conservar hasta hoy la ciudadela, realizada con manpuestos con juntas verticales, de perfilado perfecto a pesar de no haber utilizado los canteros hierro ni acero.

Situada a 1400 Km al sur de la línea del Ecuador, en la vertiente oriental de los Andes y en la cuenca del Amazonas, el predio se extiende como una alfombra de 40 Km2 de superficie en la cúspide de un cerro de 500 m de pared vertical sobre el fondo del valle del río Urubamba, que rodea se perímetro por 3 de sus 4 lados. El cerro está vigilado desde arriba por dos prominentes cimas, Macchu Pichu (Pico Viejo en que chua), de 2.335 m de altura y Huayna Picchu (Pico Joven en quechua), de 2.667m de altura. Al otro lado del río se alza el imponente cerro Putucusi a cuya convexa cumbre aún rinden culto los descendientes del Inca. La línea del cielo está definida por dos picos andinos de nieves perpetuas: verónica (5.850 m) y Salcantay (6.257 m)

Mapa de ubicación

La abundancia de fallas provoca una gran fracturación de la roca madre. La cuña formada por el cruce de las dos fallas de mayor ángulo, conforma un bloque estructural deprimido en el que se ubicó la ciudadela. De una de las fallas brota el arroyo de Machu Picchu que recoge las filtraciones de la lluvia través de la tupida red de micro fallas existente, garantizando así un abastecimiento continuo de agua a la ciudadela. ¿De dónde venía el agua a la ciudadela? De la lluvia, claro.
Eso encontraron los incas: el agua que se filtraba. Y luego procedieron a canalizarla.

Mapa de situación

La construcción de la ciudadela

Tras el desbroce del terreno, se comprobó que era factible definir dos áreas diferenciadas, una urbana, que contendría los templos mayores y la residencia real, y otra agrícola. Una muralla externa adaptada a la orografía defendería ambas áreas de ataques del exterior y otra interna, abrigaría a los habitantes de la ciudadela. Una única puerta franquearía el acceso y la salida de la ciudadela a todos los que transitaran por el camino del Inca, que venía de Cuzco, la capital de un imperio que se extendía en 4.700 Km.

La base de toda esta planificación era la disponibilidad continua de agua, sin esto, no habría nada que hacer. Y fue el arroyo perenne que bajaba del cerro Machu Picchu, el encargado de bastecer el área por gravedad, siempre y cuando el canal a construir tuviera el diseño adecuado y la pendiente adecuados. El final del canal coincidiría con una serie de 16 fuentes, situadas en la paralela al trazado de la gran escalera que recorría la ciudadela. Como es lógico pensar, la residencia real y el templo del Sol estaban situados muy cerca de la primera fuente, para garantizar la máxima pureza del agua y su máximo caudal circulante.

Planificación basada en la disponibilidad continua de agua

Vista de la ciudadela


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