Evaluación de la defensa ribereña mediante muros de contención de concreto reforzado con la adición de fibras de plástico reciclado contra inundaciones en el sector de Cuspanca y la quebrada Acopaya, Huarochirí – Lima

Abstract

El Perú es un país dotado de una gran diversidad de climas y también es afectado por el cambio climático originado por el calentamiento global. Por ello, varias regiones presentan condiciones atmosféricas y oceánicas que generan fenómenos como “El Niño”. En la zona estudiada en la presente tesis se produce un gran incremento de las lluvias originando inundaciones que destrozan viviendas, campos agrícolas y animales. Esto causa estragos en el bienestar de las comunidades que no poseen una defensa ingenieril adecuada que los proteja contra las inundaciones. Así mismo uno de los factores desencadenantes del constante calentamiento global es la contaminación ambiental por residuos de plástico que afectan mayormente el ecosistema marino y la escasa generación de ideas e implementación de reciclaje en las industrias. El objetivo de esta investigación es lograr reutilizar el plástico como un refuerzo para el concreto ciclópeo ayudando a mejorar las propiedades mecánicas para el diseño de muros como defensas ribereñas. Para ello, se ha recopilado información sobre los resultados obtenidos en otras investigaciones acerca de las características del concreto reforzado con fibras de plástico. Después, se ha analizado la información básica de la zona de estudio. Se han determinado los caudales de máximas avenidas y el nivel máximo usando los modelos HEC-HMS y HEC-RAS. Después de calcular el nivel de socavación se determinó la altura de diseño de los muros. Se formularon cuatro alternativas de protección: muro de gaviones, muro tablestacado, muro de concreto ciclópeo y muro de concreto ciclópeo reforzado con fibras de plástico. La comparación utilizando criterios técnico, económico, ambiental y social permite concluir que la mejor alternativa como defensa ribereña es el concreto ciclópeo reforzado con fibras de plástico reciclado.

Peru has a great diversity of climates currently being affected by the long-term heating of the earth. Several factors, such as environmental pollution caused by plastic waste and the lack of recycling procedures implemented by industries, can trigger global warming creating weather phenomena like “El niño,“ which occurs when the Pacific Ocean's waters get warmer than usual around the coast of Peru and Ecuador, generating several natural disasters. For this thesis, we have studied the Santa Eulalia basin, which in 2017 was affected by this phenomenon and saw an increase in rainfall, causing floods that destroyed homes, agricultural fields, and livestock. This has created havoc on communities with inadequate engineering defenses that protect them against flooding. Our research aims to reuse discarded plastic to reinforce cyclopean concrete, ultimately improving the mechanical properties of the walls we use for riverside defense. To achieve this, we used HEC-HMS and HEC-RAS models to calculate the river's maximum flow, the scour level to define the wall height, and the data obtained in other investigations about concrete reinforced with plastic fiber to determine which of our four protection alternatives will prevail: Gabion walls, sheet piling walls, cyclopean concrete walls with and without plastic fibers. Comparing technical, economic, environmental, and social criteria allows us to conclude that the best alternative as a river defense is cyclopean concrete reinforced with recycled plastic fibers.