Nutrición en la playa

La nutrición en la playa es una tecnología de adaptación utilizada principalmente en respuesta a la erosión de la costa, aunque también pueden ocurrir beneficios para la reducción de inundaciones. Es un enfoque de ingeniería suave para la protección costera que implica la adición artificial de sedimentos de calidad adecuada a una zona de playa que tiene un déficit de sedimentos. La nutrición también se puede denominar recarga de playa, relleno de playa, reposición, re-nutrición y alimentación de playa. La descripción de esta tecnología se origina en Linham y Nicholls (2010).

Descripción

La adición de material de playa reconstruye y mantiene la playa a un ancho que ayuda a proporcionar protección contra tormentas. Este enfoque se utiliza principalmente en playas de arena, pero el término también puede referirse a la nutrición con guijarros o incluso adoquines. El objetivo, sin embargo, debe ser garantizar que el material de nutrición sea compatible con el material natural (o nativo) de playa existente (Reeve et al., 2004). La alimentación se usa a menudo junto con la creación artificial de dunas.

El beneficio de la nutrición en la playa proviene de la disipación de la energía de las olas; cuando las olas corren por una playa y se rompen, pierden energía. Diferentes formas de perfil de playa y gradientes interactúan con las olas en diferente medida. Por lo tanto, la forma de sección transversal de una playa afecta su capacidad para atenuar la energía de las olas. Una playa «disipativa», que disipa una energía de las olas considerable, es ancha y poco profunda, mientras que una playa «reflectante», que refleja la energía de las olas entrante en el mar, es empinada y estrecha y logra poca atenuación de la energía de las olas. La lógica detrás de la nutrición de la playa es convertir una playa erosionada y reflectante en una playa más amplia y disipativa, lo que aumenta la atenuación de la energía de las olas (French, 2001).

Además de ayudar a disipar la energía de las olas entrantes, la nutrición en la playa aborda un déficit de sedimentos: la causa subyacente de la erosión. Esto se logra introduciendo grandes cantidades de material de playa en el presupuesto de sedimentos costeros de una fuente de sedimentos externa, también conocida como sitio de préstamo. El término «presupuesto de sedimentos» se utiliza para describir el cuidadoso equilibrio que existe entre los sedimentos entrantes y salientes. Al igual que una cuenta bancaria, cuando se agrega más material que se elimina, se produce una acumulación y la costa se construye hacia el mar; por el contrario, cuando se elimina más material del que se deposita, se produce erosión (Morton, 2004). La alimentación aborda el déficit de sedimentos, la causa de la erosión, introduciendo grandes cantidades de material de playa en el sistema cercano a la costa. A su vez, esto puede hacer que la costa se construya hacia el mar.

Es importante tener en cuenta que la alimentación de la playa no detiene la erosión, sino que simplemente proporciona sedimentos de una fuente externa, sobre los cuales las fuerzas de erosión continuarán actuando. En este sentido, la alimentación de la playa proporciona un sacrificio, en lugar de una barrera fija contra la erosión costera.

La continuación de las fuerzas de erosión probablemente devolverá la playa a un estado en el que se requiere la nutrición. La Figura 1 muestra el volumen de playa en una playa nutrida en el Reino Unido, a lo largo del tiempo. Se puede ver que con el tiempo el volumen de la playa disminuye como resultado de la erosión natural. Cuando la playa se reduce a un volumen crítico, se debe proceder a la regeneración para evitar daños a la infraestructura costera.

Se pueden utilizar varios métodos de alimentación, incluida la colocación mediante dragas, camiones o cintas transportadoras. La arena se puede colocar para crear una extensión del ancho de la playa o como un depósito submarino que se moverá gradualmente en tierra bajo la acción normal de las olas, siguiendo la práctica actual en los Países Bajos (VanKoningsveld et al., 2008). La colocación como depósito submarino también sirve para fomentar la disipación de la energía de las olas, reduciendo así su impacto en la costa (Dean, 2002).

A menudo se favorece el suministro de material nutritivo mediante dragado en alta mar porque permite obtener grandes cantidades de material de una zona en la que su extracción y transporte en tierra no perjudica razonablemente a las comunidades costeras (Dean, 2002). Durante el dragado, se eliminan sedimentos del fondo marino junto con cantidades significativas de agua. La mezcla se denomina «purín» y sus características líquidas permiten transferirla a tierra por tuberías flotantes o sumergidas o por el «método arco iris» (véase la figura 2).

Una alternativa al dragado en alta mar es la eliminación de sedimentos de playa de fuentes terrestres. A continuación, el sedimento se transporta al lugar de destino por camión. Solo un pequeño porcentaje de los alimentos se llevan a cabo de esta manera y el enfoque es más adecuado para operaciones de menor escala debido a la forma de transporte que requiere más mano de obra (Dean, 2002).

Una vez que el sedimento haya sido transportado a la playa de destino, deberá depositarse adecuadamente. Si se utilizan sitios de dragado en alta mar, el sedimento se puede verter como depósito submarino. Sin embargo, la alimentación suele traer sedimentos a tierra. Una vez en tierra, el sedimento se puede volver a trabajar para formar una playa plana. Si se desea, también se pueden crear dunas artificiales en la parte de la playa hacia tierra, mediante el uso de topadoras u otros medios.

Ventajas de la tecnología

Si se realiza bien, los beneficios de la nutrición son muchos y variados. Lo que es más importante, la alimentación de la playa reduce los impactos perjudiciales de la erosión costera al proporcionar sedimentos adicionales que satisfacen las fuerzas de erosión. La erosión de la costa seguirá ocurriendo, pero la playa ampliada y profundizada proporcionará un amortiguador para proteger la infraestructura costera y otros activos de los efectos de la erosión costera y los daños de las tormentas.

La nutrición de playa es una solución de gestión costera flexible, ya que es reversible. Esto es muy beneficioso, ya que permite que la gama más amplia de opciones de gestión costera se transfiera a la próxima generación.

La redistribución a lo largo de la costa del material agregado se producirá a través de un proceso conocido como deriva en la costa, bajo la acción de las olas, las mareas y el viento. La deriva en la costa es causada por olas que se acercan a la costa oblicuamente, transportando sedimentos de playa con ellas. Sin embargo, cuando las olas regresan al mar, el movimiento siempre es perpendicular a la orilla. Esto inicia un movimiento gradual de sedimentos a lo largo de la costa, como se muestra en la Figura 3. Como resultado de la redistribución de sedimentos por la deriva de la costa, es probable que la alimentación de las playas afecte positivamente a las áreas adyacentes que no se alimentaron directamente. Esto puede proporcionar beneficios más amplios, incluida la reducción de la erosión de playas y acantilados para toda la célula costera (una célula costera es un tramo de costa dentro del cual el movimiento de sedimentos es autónomo. El sedimento dentro de una célula costera no se transporta ni se comparte con células adyacentes).

La nutrición en la playa puede complementar las medidas de protección duras, como los malecones, que pueden seguir utilizándose como última línea de defensa. La existencia de una amplia playa de arena frente a estas estructuras reduce en gran medida la energía de las olas que llegan a ellas, proporcionando así una protección adicional.

La adición de sedimentos que se asemejan mucho al material nativo de la playa ayudará a retener el paisaje natural de la playa, al tiempo que proporciona una mayor capacidad para hacer frente a la erosión costera y las inundaciones. La apariencia natural de los proyectos de nutrición también significa que estos esquemas son estéticamente agradables.

El turismo costero depende en gran medida del «sol, el mar y la arena». Como resultado, la alimentación de la playa tiene el potencial de promover la recreación y el turismo a través de la ampliación de la playa (Nicholls et al., 2007b). Esto puede servir para mejorar el turismo preexistente o puede servir para atraer turistas a la zona, fomentando así el desarrollo.

También es posible proporcionar beneficios ecológicos a través de la nutrición en la playa. Se ha demostrado que los esquemas proporcionan mejores sitios de anidación para las tortugas marinas cuando se diseñan teniendo en cuenta las necesidades de estas criaturas (Dean, 2002). Esto, a su vez, puede servir para promover el «ecoturismo», con los consiguientes beneficios para el desarrollo.

Hoy en día, la nutrición es muy popular en los países desarrollados, pero también ha encontrado aplicación en los países en desarrollo, como Brasil (Vera-Cruz, 1972; Elfrink et al., 2008), Nigeria (Domingo & John, 2006), Corea (Kim et al., 2008), Ghana (Nairn et al., 1998) y Malasia (Brøgger & Jakobsen, 2008). La tecnología y los métodos involucrados están bien establecidos y muchos contratistas con experiencia en nutrición de playas están disponibles en todo el mundo para llevar a cabo dichos proyectos.

Desventajas de la tecnología

Como ya se ha dicho, la alimentación no es una solución permanente a la erosión de la costa. Se necesitarán re-nutriciones periódicas, o «recargas», para mantener la eficacia de un esquema. Esto requerirá una reinversión periódica, pero puede considerarse como un costo de mantenimiento, como los asociados con estructuras de ingeniería dura.

Al igual que con cualquier tipo de obras de protección de la costa, la reducción del riesgo de inundaciones y erosión costeras dará como resultado una mayor sensación de seguridad. Hasta cierto punto, esto es deseable. Sin embargo, incluso en presencia de medidas de protección, la zona costera sigue siendo susceptible a inundaciones costeras extremas y fenómenos de erosión, y seguirá expuesta a desastres naturales con largos períodos de retorno. Si no se regulan cuidadosamente, las medidas de protección pueden promover un desarrollo poco prudente en estas zonas de riesgo como resultado de la mayor sensación de seguridad.

El depósito de sedimentos en las playas puede generar una serie de efectos ambientales negativos, incluido el entierro directo de animales y organismos que residen en la playa, dosis letales o perjudiciales de turbidez del agua – nubosidad causada por la agitación de los sedimentos – y composiciones de sedimentos alteradas que pueden afectar a los tipos de animales que habitan la zona (Dean, 2002). En consecuencia, los proyectos deben diseñarse teniendo en cuenta y teniendo en cuenta las posibles consecuencias adversas para el medio ambiente. Debe prestarse especial atención a los efectos sobre las especies importantes o raras que residen en la zona costera.

La colocación de material de relleno en la playa puede alterar los hábitats de la playa y del océano, como la anidación de aves y tortugas marinas, si los esquemas no están diseñados adecuadamente. Este es especialmente el caso si el tamaño/composición del grano de arena no coincide con los materiales nativos de la playa (COI, 2009).

Se espera que la aplicación de nutrientes de playa crezca en el futuro y, como resultado, puede haber una mayor demanda de sedimentos de alta calidad. La limitada disponibilidad de grandes contratistas, junto con un aumento de la demanda de proyectos de nutrición, ya han causado aumentos de costos para los proyectos de nutrición en los Países Bajos, donde se aplica ampliamente (Hillen et al., 2010). Es probable que esta tendencia al alza se observe en otros lugares en el futuro.

Necesidades y costes financieros

Linham et al. (2010) investigaron ampliamente los costos unitarios de la alimentación en la playa. Se demostró que los costos varían típicamente de US1 3 a 15 / m3 (a los niveles de precios de 2009) donde los sitios de dragado están disponibles localmente (Linham et al., 2010). El factor determinante más importante de los costos de alimentación parece ser la distancia de transporte del material de playa.

La mayor parte de estos datos se recopilaron en países desarrollados porque es aquí donde se produce la mayor parte de la nutrición en la actualidad. En los países en desarrollo, los costos serían, en general, similares o posiblemente superiores, debido a su industria de ingeniería costera menos desarrollada.

Se observan grandes variaciones en los costos entre los países y dentro de ellos. Esto es el resultado de los numerosos factores que se detallan a continuación (CIRIA, 1996; Linham et al., 2010):

• Tamaño del proyecto y economías de escala resultantes
• Distancia entre el sitio de dragado y el objetivo
• Número de viajes necesarios entre el sitio de dragado y el área de nutrición
• Forma del fondo marino en el sitio de préstamo: determinante del tamaño de la draga que se puede utilizar y, por lo tanto, afecta al número de viajes que se deben realizar
• Material de recarga – el material más grueso causa un mayor desgaste del equipo que es probable que los contratistas transmitan a los clientes
• Pérdidas de material estimadas
• Disponibilidad (y tamaño) de dragas
• Grado de exposición en el sitio: determina el tipo de draga que se utilizará y también puede acortar las horas de trabajo cuando un sitio está sujeto a vientos y olas energéticos
• Alcance de marea: los grandes rangos de marea proporcionan limitaciones de tiempo cuando las dragas pueden acercarse lo suficientemente cerca de la costa para depositar material. Esto a su vez puede afectar el tiempo requerido para completar un proyecto
• Requisitos de terceros

El pago a los contratistas generalmente se basa en el volumen de sedimento entregado. Esto normalmente requiere que los estudios de las secciones visibles y submarinas de la playa se completen antes y después de la nutrición.

El coste continuo de la vigilancia debe tenerse en cuenta al considerar el coste total de la alimentación. Es probable que los costos de supervisión varíen con los costos de mano de obra local y, como tales, podrían variar significativamente de un país a otro (Mason, pers. comm.).

Requisitos institucionales y organizativos

Los grandes establecimientos de alimentación de playa suelen requerir amplios estudios de ingeniería y conocimientos y equipos especializados. Esto puede incluir dragas y tuberías que deben contratarse a un contratista especializado. Sin embargo, también es posible llevar a cabo la nutrición en una escala más pequeña. Los sedimentos de playa pueden transferirse de fuentes terrestres o de zonas de deposición a zonas erosionadas por transporte en camión. Debido a la naturaleza de menor escala de este enfoque y a que se podría utilizar equipo fácilmente disponible, la alimentación por camión puede ser más practicable a nivel local.

Una vez que se ha llevado a cabo la nutrición, se necesita un monitoreo continuo de la playa para evaluar el éxito de la nutrición y determinar cuándo se requerirá la nutrición. Con la capacitación y la tecnología adecuadas, la vigilancia debería ser posible a nivel local o comunitario. Sin embargo, los planes de alimentación deben evaluarse en su conjunto, lo que puede requerir la participación de múltiples comunidades si la alimentación se lleva a cabo a gran escala.

Barreras para la implementación

La alimentación en la playa requiere que se identifique una fuente adecuada de sedimentos lo suficientemente cerca del lugar de la alimentación. Esto garantiza que los costes se mantengan a un nivel razonable. La disponibilidad de sedimentos es muy variable en todo el mundo y es posible que no sea fácil encontrar fuentes adecuadas. Por lo tanto, la creciente popularidad de la alimentación de playa en todo el mundo puede causar problemas de disponibilidad de sedimentos a medida que aumenta la demanda. Este problema ya se está experimentando en entornos de islas pequeñas donde la arena se transporta con frecuencia a grandes distancias para proyectos de nutrición.

La alimentación en la playa requiere equipo y conocimientos altamente especializados, incluidas dragas y tuberías, que deberán contratarse a un contratista especializado. Hillen et al. (2010) han señalado el limitado número de grandes contratistas disponibles y también han destacado el aumento de los costos asociado debido a la alta demanda. Las características del sitio local también influirán en el tipo y el tamaño de la draga que se puede usar, lo que puede limitar aún más la disponibilidad de dragas.

La conciencia pública sobre cómo funcionan los planes de nutrición en la playa también puede representar una barrera. Este es especialmente el caso cuando se utiliza alimento para la cara costera o deposición de sedimentos bajo el agua. Usando estas técnicas, las ventajas de la alimentación pueden no ser notorias de inmediato y, a menos que se eduque al público sobre cómo funciona el plan, puede dudar de los beneficios de la alimentación y oponerse a tales proyectos. El público también debe ser consciente de que la alimentación no es una solución permanente y que será necesario volver a alimentarse. Si esto no se comunica, el público puede volver a creer que el plan ha fracasado y resientir el gasto adicional en nutrición. Este será especialmente el caso si la financiación pública se utiliza para cubrir los costes de alimentación.

Oportunidades de implementación

La alimentación de playa puede actuar como una opción de eliminación rentable para el dragado de mantenimiento de puertos y canales. El uso de material de dragado también combate la posible falta de sedimentos adecuados en alta mar. Sin embargo, se debe tener cuidado al utilizar material de dragado, ya que las dragas portuarias pueden contener altos niveles de contaminantes que deben monitorizarse cuidadosamente.

La nutrición en la playa también se puede emplear junto con otras tecnologías de adaptación y puede ayudar a abordar los inconvenientes de estas tecnologías duras, que incluyen el descenso de playas y la inanición de sedimentos hacia abajo.

Si la nutrición proporciona beneficios ecológicos, también puede servir para fomentar el ecoturismo y proporcionar una fuente de ingresos para la economía local.

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Afiliaciones de autores

• Matthew M. Linham, Escuela de Ingeniería Civil y Medio Ambiente, Universidad de Southampton, Reino Unido
• Robert J. Nicholls, Escuela de Ingeniería Civil y Medio Ambiente y Centro Tyndall para la Investigación del Cambio Climático, Universidad de Southampton, Reino Unido