Demostración Experimental del Efecto de los Paneles Sumergidos en la Erosión Local de Pilas de Puentes Cuadradas

Resumen

El uso de paneles sumergidos ha sido validado experimentalmente como un método efectivo para controlar la erosión local y estabilizar estructuras fluviales. Este estudio evalúa la eficacia de los paneles sumergidos en la mitigación de la erosión local alrededor de una pila de puente cuadrada. Se realizaron cuatro experimentos bajo condiciones controladas en el canal de sedimentación del Laboratorio de la Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental de la Escuela Politécnica Nacional en Quito, Ecuador. Los paneles sumergidos de acrílico se instalaron aguas arriba de la pila con un ángulo de ataque de 15° respecto a la dirección del flujo, con el objetivo de modificar la distribución de velocidades y la dinámica del transporte de sedimentos. Los resultados experimentales mostraron que los paneles sumergidos redujeron la profundidad máxima de socavación en hasta un 60 % en comparación con las pruebas sin paneles, con una reducción promedio de aproximadamente 58 %. Esta reducción significativa se atribuyó a la generación de vórtices que redistribuyeron el sedimento, resultando en cavidades de socavación más someras y estables. Además, el transporte promedio de sedimentos aguas abajo disminuyó aproximadamente un 40 %, lo que valida aún más la eficiencia de los paneles en el control de los procesos erosivos. Los paneles demostraron una efectividad consistente frente a diferentes caudales y condiciones de sedimentación, subrayando su adaptabilidad práctica. Al modificar la dinámica del flujo y reducir las tensiones cortantes del lecho, los paneles proporcionaron una protección confiable contra la socavación, independientemente de las condiciones hidráulicas evaluadas. Este estudio destaca el potencial de los paneles sumergidos como una solución viable, económica e innovadora para proteger infraestructuras fluviales, particularmente pilas de puentes, contra fuerzas erosivas. Su escalabilidad y adaptabilidad a diferentes condiciones hidráulicas los hacen adecuados para mitigar la socavación en sistemas fluviales con alta actividad de transporte de sedimentos y para reacondicionar infraestructuras existentes, mejorando su estabilidad. Esta investigación contribuye al cuerpo de conocimiento sobre la mitigación de la socavación local al presentar una metodología experimental replicable y resaltar la aplicabilidad práctica de los paneles sumergidos.