CHAPTER 1 Investigating Improvement in Gas Barrier Properties of
1.2. Different Coating Methods for Improving Barrier Properties
1.2.2. Multilayer Coating
a) Levantamiento topográfico
Inicialmente se realizó un reconocimiento del terreno, para tener un conocimiento más real del alcance del levantamiento. En el trabajo topográfico desarrollado en campo se inició con la ubicación de puntos base luego de ello la localización de una planicie para el aterrizaje y lanzamiento del avión no tripulado Dron eBee RTK. El levantamiento Topográfico se hizo con Dron (eBee RTK), equipo de última tecnología con sensores remotos y fotogrametría. Los parámetros del sector en estudio (temperatura, presión atmosférica, humedad relativa), fueron determinados y se concluyó que se podía realizar con el Dron (eBee RTK)
Tomando en cuenta la forma y el área de la zona de estudio, se realizó 6 vuelos con el avión no tripulado Dron (eBee RTK) en el cono de deyección y poblado de Pescadores.
Las características del levantamiento con Dron (eBee RTK) se muestran en el Cuadro 3.3.
Punto geodésico “PCR-3”
El punto geodésico fue adquirido del Instituto Geográfico Nacional (IGN), con código “PCR-3” de orden “B”, el cual se encuentra ubicado a 5 m del reservorio de agua potable del anexo de Pescadores, distrito de Ocoña, provincia de Camaná, departamento de Arequipa. La ficha técnica del punto geodésico “PCR-3” puede observarse en el Anexo A.1.
Las coordenadas UTM del punto geodésico “PCR-3” se muestran en el Cuadro 3.1
Cuadro 3.1: Coordenadas UTM del Punto Geodésico PCR3. Fuente (IGN, 2017)
PUNTO NORTE (m) ESTE (m) COTA (m.s.n.m)
37 Punto de control “PC-1” y “PC-2A”
Los puntos de control “PC-1” y “PC-2A” se ubicaron en el cono de deyección, estos valores se muestran en el Cuadro 3.2.
A partir del punto “PCR-3” de orden “B” del IGN se hizo el post-proceso para los puntos control “PC-1”, “PC-2A”.
Cuadro 3.2: Coordenadas resultantes del Post-Proceso. Fuente: Elaboración propia.
PUNTO NORTE (m) ESTE (m) COTA (m.s.n.m)
PC-1 8190018.00 685208.5 6 28.60 PC-2A 8188025.2 3 685524.5 8 16.94
Cuadro 3.3: Características del levantamiento con Dron (eBee RTK) Fuente: Elaboración propia.
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DEL CONO DE DEYECCIÓN PESCADORES Tipo de vuelo Vuelo de nave no tripulada Sensor de captura de imágenes digitales Cámara digital Sony RGB
Dron EBee RTK
Altura de vuelo sobre el terreno 211 m
Área cubierta 5.51 km2
Número de fotografías 657
b) Ejecución del levantamiento topográfico
A continuación, se detalla el procedimiento seguido en campo para el levantamiento topográfico.
- Primero, en conjunto con el ingeniero, se definió el área de vuelo del cual se realizó el levantamiento topográfico.
- Se ubicó el punto geodésico “PCR-3”, el cual se encontraba dentro del área de vuelo.
- Se definió los puntos de control “PC-1” y “PC-2A”, ubicados en el lugar de estudio, los cuales fue referenciados con el punto geodésico “PCR-3” del IGN. En la Figura 3.2 y Figura 3.3 se observa al topógrafo estacionando el GPS diferencial en los puntos de control “PC-1” y “PC-2A” respectivamente.
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Figura 3.2: GPS Diferencial en punto de control PC-1. Fuente: Elaboración propia.
Figura 3.3: GPS Diferencial en punto de control PC-2A. Fuente: Elaboración propia.
39 - Se importó el polígono general al programa de planeación de vuelo, propio del Dron (eBee RTK) y exclusivo de la marca SENSEFLY. En la Figura 3.4 se muestra la vista de los 6 vuelos.
Figura 3.4: Vista de los 6 vuelos. Fuente: (Pix4Dmapper)
- El levantamiento topográfico se realizó haciendo uso del equipo de fotogrametría Dron eBee RTK, el cual se observa en la Figura 3.5.
Figura 3.5: Equipo de fotogrametría (Dron eBee RTK). Fuente: Ficha Técnica de Dron eBee RTK.
40 - La salida del dron se realizó por medio de un encendido manual, mediante la con la revisión constante de parámetros de vuelo en tiempo real como dirección y velocidad de vientos, temperatura de sensores, calidad de conexión entre computador y dron, consumo de batería, tiempo de vuelo, distancia a sitio de salida, altitud sobre el nivel del mar y altitud sobre la cota del sitio de despegue, coordenadas de ubicación, grados de inclinación y cantidad de fotos tomadas. En la Figura 3.6 se muestra el despegue del vuelo con Dron eBee RTK en el punto de control PC-1.
Figura 3.6: Despegue de vuelo con Dron eBee RTK ubicado en punto de control PC-1. Fuente: Elaboración propia.
- Una vez terminado el vuelo, el Dron eBee RTK aterrizó de manera autónoma según la configuración de planeamiento.
- Este procedimiento se realizó para los 6 vuelos que fueron necesarios para cubrir toda el área planteada. Los vuelos tuvieron una duración en promedio de 15 minutos cada una a una altura de 211 m sobre el nivel de terreno. En la Figura 3.7 se muestra el vuelo del Dron eBee RTK.
Figura 3.7: Vuelo de Dron eBee RTK Fuente: Elaboración propia.
41 - Finalmente, se tomaron los datos del punto geodésico “PCR-3”, a fin de georreferenciarlos con los puntos de control “PC-1” y “PC-2A”. En la Figura 3.8 se observa el punto geodésico “PCR-3”.
Figura 3.8: Punto geodésico IGN “ PCR-3”. Fuente: Elaboración propia.
3.1.4 TRABAJO DE GABINETE
Para procesar datos se utilizaron los siguientes programas:
- Los datos se procesaron en el programa AutoCAD Civil 3D 2016.
- La aerotriangulación y ortorectificación se procesaron en el programa Pix4D Mapper con la debida información del IGN y la información de GPS diferencial.
a) Trabajo de gabinete para la ortorectificación con el dron eBee RTK
Se procedió de la manera siguiente:
- Con la ayuda del programa Global Mapper se obtuvo la ortofoto, nube de puntos y el raster a 7cm de pixel.
- Con el programa AutoCAD Civil3D se importó las ortofotos y se elaboró las curvas de nivel con sus respectivas depuraciones, a fin de obtener la topografía del modelo digital del terreno.
- Finalmente se obtuvo el plano topográfico con sus respectivas curvas de nivel primarias y secundarias a cada 5 m y 1 m, respectivamente.
Los trabajos en gabinete en general han sido elaborados por los siguientes softwares:
- Pix4Dmapper. - Global Mapper.
42 El modelo digital del terreno se obtuvo a través de una depuración de puntos en base al modelo digital de elevaciones que se realizó en el programa Global Mapper. En el Cuadro 3.4 se puede observar un resumen del levantamiento topográfico.
Cuadro 3.4: Resumen del levantamiento topográfico. Fuente: Elaboración propia.
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DEL CONO DE DEYECCIÓN PESCADORES MODELO DE LA CÁMARA DSC-WX220_4.4_4896x3672 (RGB) RESOLUCIÓN DEL MDS Y ORTOMOSAICO 7.09 cm/pixel
ÁREA CUBIERTA 5.51 km2
PUNTOS Promedio de 57 676 puntos por imagen
IMÁGENES 657
IMÁGENES CALIBRADAS 655 NÚMERO DE PUNTOS 79 671 642
CURVAS DE NIVEL MAYORES 5.00 m CURVAS DE NIVEL MENORES 1.00 m
b) Resultados del levantamiento topográfico
Los resultados del levantamiento topográfico del terreno pueden visualizarse en el Cuadro 3.4:
Cuadro 3.5: Resultados del levantamiento topográfico. Fuente: Elaboración propia.
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO CONO DE DEYECCIÓN PESCADORES Ortomosaico Imagen georreferenciada
Plano topográfico Curvas de nivel mayores a 5.00 m Curvas de nivel menores a 1.00 m
El ortomosaico y la topografía del cono de deyección pueden observarse en la Figura 3.9 y la Figura 3.10 respectivamente.
Asimismo, para mayor detalle, el plano topográfico se encuentra en el Anexo F.1.
Se realizó el levantamiento topográfico del cono de deyección de la quebrada Pescadores con un área de 5.51 km2 con ayuda de un Dron eBee RTK y GPS
diferencial. Para lo cual se hizo referencia al punto geodésico PCR-3 de orden “B”.
El sistema de coordenadas utilizado fue elUniversal Transversal de Mercator (UTM).
El plan de vuelo fue programado tomando en cuenta diversos factores como: área cubierta, viento y batería, realizándose en total 6 vuelos.
Finalmente, se obtuvo el plano topográfico con curvas de nivel cada 1 metro, información que fue requerida para la ejecución del modelo. Además de los ortomosaicos que permitieron determinar los componentes del modelo.
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Figura 3.9: Ortomosaico del cono de deyección. Fuente: (Global Mapper)
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Figura 3.10: Topografía del cono de deyección. Fuente: Elaboración Propia.
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3.2 ESTUDIO GEOTÉCNICO
3.2.1 GEOMORFOLOGÍA DE LA CUENCA
a) Unidades geomorfológicas
Según (INGEMMET, 2000), las formas del terreno están condicionadas por diversos factores, siendo los fundamentales la tectónica antigua y la reciente, la litología, el clima y las pendientes del terreno.
Se han diferenciado las principales unidades geomorfológicas, tomando como criterio fundamental para separarlas, su forma en planta, pendiente y su génesis. La cuenca Pescadores Caravelí comprende las siguientes unidades geomorfológicas.
Valle cañón (VC)
Esta geoforma es característica de ríos juveniles y está constituida por depresiones profundas en forma de “V” con laderas verticales. En los valles de la cuenca Pescadores- Caravelí, los cañones son rectos y profundos, llegando hasta 800 m.
Conos de deyección (CD)
Esta unidad está conformada por los abanicos deyectivos de los ríos, de la vertiente occidental andina; se caracterizan por tener pendientes moderadas, superficie plana y se van ensanchando progresivamente adoptando una forma triangular.
Cordillera occidental
Unidad representada por una cadena montañosa de dirección noroeste-sureste. El relieve se caracteriza por presentar altas pendientes en sus flancos con cimas redondeadas y rugosas, las elevaciones están comprendidas entre 2 000 a 5 000 m.s.n.m. En esta unidad tienen su origen los principales ríos y quebradas que bajan hacia la Planicie Costanera disertando los terrenos hasta su desembocadura en el océano Pacífico.
b) Unidades litológicas
Las unidades litológicas de la cuenca Pescadores-Caravelí, tomando como base el Mapa Geológico a escala 1:500 000 de la Carta Geológica Nacional, se presentan a continuación:
Depósitos superficiales
Según (INGEMMET, 2000), los depósitos proluviales se localizan principalmente en los conos deyectivos de las quebradas periódicas y excepcionales, están formados por bolos, cantos y gravas angulosas a sub angulosas, en una matriz areno-limosa o areno-arcillosa, de granulometría heterométrica, mediana a bien consolidada, permeabilidad media, siendo producto de la acumulación de materiales de los huaycos, flujos de barro y aluviones.
46 Rocas intrusivas
Los afloramientos pertenecientes al Batolito de Atico-Camaná, están constituidos principalmente por monzogranitos rosáceos de grano grueso y en partes por granodioritas, conforma relieves moderadamente disecados, muy fracturados, de morfología moderada.
Rocas sedimentarias
Constituidas por lutitas, con intercalaciones de areniscas en capas delgadas, calizas, con intercalaciones de Iimo.
Estos tipos de roca son susceptibles principalmente a deslizamientos, desprendimientos de roca y derrumbes.
Rocas metamórficas
La susceptibilidad de este tipo de rocas a los fenómenos geodinámicos está rela- cionada a las condiciones estructurales, hidrológicas, sísmicas y geomecánicas del macizo rocoso. En la mayoría de los casos ocurren derrumbes, desprendimiento de rocas y flujo de detritos, ejemplo de ello tenemos derrumbes en la Carretera Panamericana Sur entre Ocoña y La Planchada.
3.2.2 MECÁNICA DE SUELOS
Los ensayos de mecánica de suelos que se realizaron a las muestras obtenidas en campo, tienen como objetivo determinar los parámetros reológicos del flujo hiperconcentrado, como son:
- Viscosidad
- Esfuerzo de cedencia
a) Toma de muestras de suelo
Para la toma de muestras de suelo se tuvo en cuenta lo siguiente; ya que, lo que se busca es caracterizar el flujo que es transportado durante el huayco, se asume que la mezcla más pura es la que se encuentra al final de la garganta de la quebrada, es decir, al inicio del cono de deyección.
Por ende, la menos representativa es la que se encuentra al final del cono de deyección.
Muestra 0
Se obtuvo del deslizamiento de la ladera izquierda al final de la garganta de la quebrada, con el fin de analizar el tipo de muestra que cae sobre el cauce de la quebrada Pescadores.
Muestra 1
Se obtuvo del tramo final de la garganta (inicio de cono de deyección); esta fue la muestra representativa y a partir de la cual se obtuvo los parámetros reológicos.
47 Muestra 2
Se obtuvo del tramo intermedio del cauce, su localización fue arriba de la primera toma melliza, su recolección fue con fines comparativos.
Muestra 3
Se obtuvo de un montículo de arena, resultado de la acumulación de sedimentos de los frecuentes huaycos, está ubicado a un costado de la carretera Panamericana Sur.
Finalmente, en el Cuadro 3.6, se observa un resumen de las características de las muestras recolectadas.
Cuadro 3.6: Características de las muestras recolectadas. Fuente: Elaboración propia.
MUESTRA M-0 M-1 M-2 M-3 UBICACIÓN 685962.00 m E 8190537.00 m S 685695.00 m E 8190319.00 m S 685556.00 m E 8188390.00 m S 686037.00 m E 8187257.00 m S REFERENCIA En la ladera, al
inicio del cono de deyección.
En el cauce, al inicio del cono de
deyección.
En el centro del cauce, delante de
toma melliza.
Intersección de cauce con carretera,
a un costado del badén. DESCRIPCIÓN
DE MUESTRA
Arena Aspecto limoso Arena Arena
MATERIAL MAYOR A 3”
No No No No
COLOR Café claro Chocolatoso Gris oscuro Gris claro
OLOR No orgánico No orgánico No orgánico No orgánico
HUMEDAD Seco Húmedo Seco Húmedo
En la Figura 3.11, se puede observar la ubicación de las muestras de suelo recolectadas.
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Figura 3.11: Ubicación de muestras de suelo y calicata. Fuente: Elaboración Propia.
49 En la Figura 3.12, Figura 3.13, Figura 3.14 y Figura 3.15 se puede observar las zonas donde se realizó la recolección de las muestras M-0, M-1, M-2 y M-3, respectivamente.
Figura 3.12: Recolección y zona de extracción de muestra M-0. Fuente: Elaboración propia.
Figura 3.13: Recolección y zona de extracción de muestra M-1. Fuente: Elaboración propia.
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Figura 3.14: Recolección y zona de extracción de muestra M-2. Fuente: Elaboración propia.
Figura 3.15: Recolección y zona de extracción de muestra M-3. Fuente: Elaboración propia.
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b) Resultados de los ensayos de suelos
De cada muestra recolectada se realizaron los siguientes ensayos: - Descripción visual de la muestra.
- Granulometría por el método del tamizado. - Granulometría por el método del hidrómetro. - Límite Líquido.
- Límite Plástico.
- Clasificación de la granulometría según SUCS. - Gravedad Específica.
Cabe recordar que, para determinar el porcentaje de arcilla en relación al total de la muestra, se tomó en consideración la clasificación en función al tamaño de partículas según la American Association of State Highway and Transportation (AASHTO), valores que se muestran en el Cuadro 3.7.
Cuadro 3.7: Clasificación de suelos de acuerdo al tamaño de partículas . Fuente: (Das, 2001)
TAMAÑO DE PARTÍCULAS (mm) American Association of State Highway and
Transportation (AASHTO)
Grava Arena Limo Arcilla 76.20 a 2.00 2.00 a 0.075 0.075 a 0.002 < 0.004
En la Figura 3.16 se observa las muestras recolectadas en campo.
Figura 3.16: Muestras recolectadas en campo. Fuente: Elaboración propia.
Los deciles (D16, D50, D84) fueron obtenidos de la muestra pasante de la malla N°200.
A continuación, en el Cuadro 3.8 se presenta un resumen de los resultados de los ensayos realizados a las muestras M-0, M-1, M-2 y M-3. El procedimiento de cálculo se encuentra en el Anexo B.
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Cuadro 3.8: Resultados de los ensayos de suelos. Fuente: Elaboración propia.
MUESTRA M-0 M-1 M-2 M-3
CLASIFICACIÓN SUCS SP-SM ML SP SP DENOMINACIÓN Arena mal graduada-
Arena limosa Limo de baja plasticidad Arena mal graduada Arena mal graduada % PASANTE MALLA N°200 7.17 % 55.5 % 0.44 % 0.47% LL 21.66 40.41 - - LP 21.41 38.29 - - IP 0.25 2.11 - - GRAVEDAD ESPECÍFICA 2.68 2.54 2.69 2.67 c) Estudio de la calicata C-1
Adicional a los ensayos de suelos realizados anteriormente, se ejecutó una calicata con el fin de determinar la capacidad portante, valor necesario para realizar el predimensionamiento de la cimentación del puente Pescadores.
Los resultados de los ensayos de suelos de la calicata, se muestran en el siguiente cuadro.
Cuadro 3.9: Resultados de la calicata C-1. Fuente: Elaboración propia.
MUESTRA C-1
PROFUNDIDAD 2.00 m CLASIFICACIÓN SUCS GP
DENOMINACIÓN Grava pobremente graduada % PASANTE MALLA N°200 0.32%
LL -
LP -
IP -
GRAVEDAD ESPECÍFICA 2.70
La ubicación de la calicata se realizó en el punto en el cual se propone el puente, esta ubicación puede visualizarse en la Figura 3.11. En el siguiente cuadro se detalla la ubicación de la calicata C-1.
Cuadro 3.10: Ubicación de la calicata C-1. Fuente: Elaboración propia.
N° Calicata
Coordenadas Sistema UTM
WGS84 ZONA Referencia
Carretera Panamericana Sur Sur Este
1 C-01 8187258 686035 18K Km 756+400
53 A continuación, se muestran fotografías que detallan la ejecución de la calicata, la cual se realizó a una profundidad de 2.00 m.
Figura 3.17: Ejecución de la calicata. Fuente: Elaboración propia.
Figura 3.18: Calicata C-1. Fuente: Elaboración propia.
Del presente ítem se concluye:
La muestra que mejor representa las características del flujo que se intenta modelar es la M-1, por ser la que se recolecto al inicio del cono de deyección.
Los ensayos que se realizaron fueron: granulometría por el método del tamizado y del hidrómetro, límite líquido, límite plástico y gravedad específica.
La muestra representativa M-1, de acuerdo a la clasificación SUCS es ML (limo de baja plasticidad), con un porcentaje pasante de la malla N°200 de 55.5 %, un límite líquido de 40.41, límite plástico de 38.29 y gravedad específica 2.54.
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Se obtuvieron los deciles (D16, D50, D84) cuyos valores correspondientes son: 0.011, 0.034, 0.059 de la muestra M-1 pasante de la malla N°200.
Del estudio realizado a la calicata se concluye que su clasificación SUCS, corresponde a “GP” grava pobremente graduada.
3.3 ESTUDIO HIDROLÓGICO
El clima de la cuenca Caravelí-Pescadores es muy variable, dentro de la cuenca se ubica la estación meteorológica Caravelí, la cual está en funcionamiento y es de tipo climático. El clima del anexo de Pescadores es considerado desértico y no se registran precipitaciones a lo largo del año.
De acuerdo al estudio “Diagnóstico de la calidad del agua de la vertiente del Pacífico” desarrollado por INRENA, el río Caravelí, perteneciente al sistema hidrográfico del Pacífico, tiene su origen en la laguna Azulcocha, a una altura de 4500 m.s.n.m., alimentando sus cursos de agua con el recurso de agua proveniente de las escasas precipitaciones que se suceden en su cuenca alta.
La cuenca del río Caravelí tiene una extensión aproximada de 1953 km2, de la cual el
50% corresponde a la cuenca imbrífera o húmeda.
El curso del río Caravelí es poco sinuoso, adoptando desde su origen, como río, una dirección en general Norte-Sur, aunque con ciertas variantes en pequeños sectores. El río Caravelí forma dos valles; uno denominado valle Caravelí a 1780 m.s.n.m. de tipo interandino con características subtropicales y otro conocido como valle Pescadores cerca de la desembocadura del río en el mar.
El relieve general de la cuenca es el mismo que caracteriza a casi todos los ríos de la costa, es decir el de una hoya hidrográfica escarpada y alargada, de fondo profundo y quebrado, con fuertes pendientes; encontrándose limitada por cadenas de cerros que en dirección del Océano Pacifico muestran un descenso sostenido y rápido del nivel de cumbre.
El río Caravelí tiene su origen en una serie de quebradas que se originan en la parte alta de la cuenca, estas originan a su vez en su confluencia al río Caravelí, cambiando de nombre a quebrada Pescadores en las cercanías de su desembocadura en el Océano Pacífico.
Sus afluentes principales, por la margen derecha son las quebradas: - La Yesera.
- Los Molles. Por la margen izquierda:
- Honda. - Las piedras. - Chuicane. - Huarocanqui.
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