¿Cómo mitigar la erosión de nuestras playas?

Las Coloradas, San Crisanto, Chelem y Chuburná, algunas de las zonas más afectadas por el fenómeno de erosión de playa en la costa norte de Yucatán, recuperaron entre cinco y ocho metros de playa en los últimos dos años gracias a la aplicación de sistemas de geotubos instalados por la empresa Axis, Ingeniería y Medio Ambiente y evaluados por el Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), con el apoyo del Programa de Estímulos a la Innovación (PEI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

En 2012, la empresa de origen yucateco Axis, Ingeniería y Medio Ambiente inició un proyecto de reconstrucción de playas erosionadas en la costa norte de Yucatán a través de la instalación de geotubos, materiales tubulares elaborados a base de polímeros, cuya longitud puede tener de seis a 10 metros, y su diámetro abarca de uno a 1.5 metros.

Carlos Rolando Ríos Soberanis, profesor investigador adscrito al CICY, describió en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt que las costas de Yucatán presentan una topografía marina que permite la fácil aplicación de los geotubos, pues la dinámica de corrientes del golfo de México tiene un efecto en dirección diagonal sobre el sedimento arenoso. “La dinámica es prácticamente de corriente diagonal, no está perpendicular a la orilla y tampoco es paralela, sino que tenemos un ángulo”.

Funcionamiento de los geotubos

Los geotubos se instalan a través de un proceso de dragado en el que se extrae arena del fondo marino. Usualmente, los vientos del norte llegan con mayor energía a partir del mediodía. Al chocar con la cresta de los geotubos (la parte superior), su energía disminuye y solo una parte de las olas pasa hacia el otro lado, donde depositan una carga de partículas sólidas (arena).

Cuando la ola llega hasta la orilla de la playa, la energía que tiene no es la suficiente como para arrastrar las partículas hacia el mar nuevamente. “Esta dinámica aumenta la deposición y disminuye el arrastre”, apuntó el investigador.

Los geotubos se colocan generalmente de uno a tres metros de distancia de la orilla, tomando en cuenta los estudios locales existentes en torno al daño ocasionado por la erosión.

Eventualmente, los geotubos se llenan entre 80 y 90 por ciento (nunca al 100 por ciento) con la finalidad de que su forma adquiera un aspecto ovalado y pueda funcionar como un rompeolas.

Geotextiles, arquitectura y geometría

Los geotubos están diseñados con textiles (o geotextiles) elaborados a base de fibras naturales (algodón, paja, fibra de coco) y polímeros (polipropileno, polietileno, poliamidas), pero lo más importante de ellos es su arquitectura o geometría. “Esto es la manera en que los hilos, filamentos o mechas están entrelazados. Lo que sería el entretejido (interwaving) o la forma en que están cocidos, en términos coloquiales”.

Cada arquitectura o geometría afecta las propiedades mecánicas del textil. La tecnología de la industria textil actual ha permitido que se puedan manufacturar materiales textiles con arquitecturas extremadamente complejas, incluso existen algunos de “carácter tridimensional”, debido a que son capaces de reforzar tres ejes en un mismo material.

Los geotextiles se denominan también geosintéticos, ya que son diseñados y manufacturados para aplicaciones en contacto directo con alguna ciencia de la Tierra, por ejemplo, ecología, transportes, agronomía, construcción, geotecnia, ingeniería civil, sanitaria, química, industrial y de textiles, área de especialidad de los investigadores del CICY.

Evaluación del comportamiento mecánico

De acuerdo con el doctor Ríos Soberanis, la principal problemática que presentan los geotubos es la dificultad de evaluar la duración y resistencia de los geotextiles que se adquieren comercialmente.

“Se ha observado que al llenar los geotubos, inmediatamente se forman esfuerzos externos de tensión. El material eventualmente se estira y se tensa. Tiene una resistencia limitada, si se excede esa resistencia, el material se va a reventar y se abre”, apuntó.

Esto se conjunta con el efecto de la corrosión marina, es decir, el deterioro de los materiales a consecuencia de su interacción con cloruro de sodio —más conocido como sal—  y el efecto negativo de la luz ultravioleta sobre los plásticos, por lo que la resistencia inicial del material puede disminuir con el paso del tiempo.

“Esto es lo que conocemos en ciencia de materiales como el comportamiento mecánico, que está basado en las propiedades mecánicas tales como la resistencia y la capacidad de deformación. Es necesario establecer los parámetros de tenacidad en una dirección u orientación específica del textil, así como evaluar los efectos negativos ocasionados por el ambiente de la corrosión marina y de la luz ultravioleta (radiación solar)”, indicó.

Con este interés, la empresa Axis, Ingeniería y Medio Ambiente se aproximó a la Unidad de Materiales del CICY, que cuenta con expertos en evaluación del comportamiento mecánico de textiles, y desarrollaron una simbiosis exitosa a través del financiamiento del PEI.

La empresa ha trabajado con proveedores de geotextiles de Taiwán, Estados Unidos y recientemente Alemania. En el CICY, los investigadores se encargan de evaluar su durabilidad con la colaboración de estudiantes de maestría y doctorado. “Trabajamos desde dimensionar e identificar la topografía y la superficie del textil. Una vez que la identificamos, realizamos diferentes pruebas que nos permitan conocer la resistencia del material”, indicó el doctor Ríos Soberanis.

Los investigadores realizan la caracterización global del comportamiento mecánico de los materiales, lo que permite determinar las geometrías que presentan mejores propiedades para su aplicación como geotubos, con el fin de seleccionar a los proveedores adecuados. Las pruebas técnicas se realizan en diferentes ejes u orientaciones, y entre más homogénea sea la resistencia del geotextil, resulta una mejor opción.

Evaluación mecánica por emisión acústica

Una técnica sobresaliente que se realiza en el CICY es la evaluación por emisión acústica. Mediante un equipo de tecnología avanzada, esta técnica permite ondas elásticas que los materiales emiten a frecuencias muy altas y que los oídos humanos no alcanzan a escuchar.

“Estos ultrasonidos se generan cuando el material tiene una fractura, entonces nosotros podemos identificar, a través del proceso mecánico, cómo el material se rompe o se fractura de acuerdo con el proceso de daño. Es la mecánica de fractura y nos sirve para identificar la frecuencia del proceso de daño”, explicó el investigador.

La técnica permite conocer las partes de una sección de filamentos en el textil donde hay una posible concentración de esfuerzos y donde puede generarse una microgrieta. “Esta microgrieta va a crecer, se va a unir o coalescer con una microgrieta cercana y se va a formar una grieta significativa. Eventualmente, otra y otra hasta que el material se fracture por completo”.

Los investigadores del CICY colaboran con la Universidad Metropolitana de Tokio, encargada de la evaluación mecánica a través de emisión acústica, así como con el Departamento de Oceanografía del Instituto Tecnológico de la India y la Universidad Anáhuac Mayab.

Fenómeno de erosión costera

De acuerdo con el doctor Ríos Soberanis, la arena es considerada un material no consolidado por la dispersión de sus partículas, a diferencia de una roca, material donde las partículas forman un todo consolidado. Esto produce que el sedimento pueda removerse fácilmente por el movimiento continuo de las olas, fenómenos naturales como tormentas y huracanes y, por consecuencia, de eventos antropogénicos, como la construcción de casas, hoteles y brechas.

“La erosión es la remoción del sedimento en una locación particular. ¿De qué sedimentos se está hablando? De las arenillas, las playas, todo lo que esté enfrente de la costa, por acción del viento y del agua, si hablamos de la parte natural, y también por las actividades humanas”, apuntó.

Existen dos tipos de estrategias para proteger las playas de la erosión: las de ingeniería dura y las de ingeniería suave. Las primeras involucran acciones de ingeniería muy costosas, implican una cantidad elevada de materiales como cemento, roca y cerámica, y generalmente afectan los procesos naturales de la costa.

Las estrategias de ingeniería suave implican menores costos y se basan en los procesos naturales del ecosistema. El uso de los geotubos forma parte de las estrategias de ingeniería suave.

Cuando la corrosión nos alcance…

En la actualidad, una gran cantidad de casas construidas a orillas de la playa son abandonadas por sus propietarios debido a que sus sedimentos se ven afectados por la corrosión, lo que incluso puede provocar el derrumbe de la propiedad.

La Constitución Federal de los Estados Unidos Mexicanos señala que las playas son de carácter federal, es decir, propiedad de todos los mexicanos, por lo que los propietarios privados de las casas que quedan en la orilla de las playas erosionadas pueden presentar dos problemáticas graves: que los impuestos sobre la propiedad se eleven, o bien que se puedan expropiar.

“Construiste tu casa a 10 metros de la playa, pero debido a la corrosión, eventualmente tu propiedad ya está dentro de esa zona federal, entonces ingresas a un problema legal, y el otro problema es que se puede derruir la propiedad debido a la acción corrosiva”, describió el investigador.

Una respuesta de la población costera fue la instalación de trozos de madera de bajo costo y sencilla aplicación conocidos como espolones, pero debido a los efectos negativos que provocaron en los terrenos aledaños, las instituciones gubernamentales locales y estatales prohibieron el uso de espolones en las playas y promovieron la instalación de geotubos.

A más de dos años de su implementación en algunas playas de la costa norte de Yucatán, los geotubos han demostrado ser compatibles con el ecosistema marino sin generar contaminación y tienen una expectativa de vida mayor a 10 años gracias a la calidad de sus materiales.

Fuente: CONACYT.