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From Rigid Failure to Adaptive Resilience: A Replicable Analytic-Hierarchy Framework for Selecting Debris-Flow Retaining Structures in Andean-Coastal Gullies of Peru The Case of El Pedregal Gully, Chosica

Este artículo propone y valida un marco de Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) reproducible que, al integrar la dinámica específica del sitio con la toma de decisiones multicriterio, identifica un sistema híbrido de gaviones y muros de tierra reforzada con geosintéticos (MSE) como la alternativa superior a las estructuras rígidas de concreto tradicionales para mitigar los peligros de flujos de detritos en quebradas de la costa andina como El Pedregal, Perú.

Autores originales: PAUL RICARDO PRUDENCIO GALVEZ

Publicado 2026-07-07

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CC BY 4.0

Autores originales: PAUL RICARDO PRUDENCIO GALVEZ

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Imagina que vives en un vecindario construido al pie de una colina empinada y rocosa. Cada pocos años, un río masivo y rápido de lodo, rocas y agua (llamado huayco o flujo de detritos) baja a toda velocidad. Durante décadas, la solución del pueblo ha sido construir gigantes y súper rígidas paredes de concreto para detener el lodo. Pero estas paredes siguen agrietándose, volcándose o siendo destrozadas porque son demasiado rígidas para soportar el "golpe" del lodo en movimiento.

Este documento es como un nuevo libro de reglas para construir mejores muros. El autor, Paul Prudencio Gálvez, argumenta que, en lugar de simplemente adivinar o elegir el muro más barato, necesitamos un sistema inteligente y paso a paso para elegir el tipo de protección adecuado. Él probó este sistema en una quebrada específica llamada "El Pedregal", cerca de Lima, Perú.

Aquí está el desglose de su trabajo utilizando analogías simples:

1. El Problema: El "Puño de Concreto" vs. El "Tren en Movimiento"

Piensa en un flujo de detritos como un tren descontrolado hecho de lodo y rocas. No solo empuja; golpea con una fuerza masiva y pulsante.

La vieja forma: El pueblo seguía construyendo muros de concreto rígidos (como un puño gigante y tieso). Cuando el "tren" golpeaba, el muro no podía doblarse, así que se destrozaba.
La nueva idea: Necesitas un muro que pueda doblarse como un resorte o permitir que el agua drene, en lugar de luchar contra la fuerza de frente con pura rigidez.

2. La Solución: Una "Prueba de Sabor" para Muros

Para determinar qué muro es el mejor, el autor no solo adivinó. Utilizó un juego matemático llamado Proceso de Jerarquía Analítica (AHP).

La analogía: Imagina que eres un crítico gastronómico tratando de elegir el mejor sándwich. No solo dices "me gusta este". Creas una tarjeta de puntuación.
La tarjeta de puntuación: Él enumeró seis cosas que son más importantes para un muro:
1. ¿Puede sobrevivir a un golpe fuerte? (Lo más importante)
2. ¿Puede dejar que el agua drene para que no se vuelva pesado?
3. ¿Puede sacudirse sin romperse durante un terremoto?
4. ¿Se puede construir en una colina empinada y rocosa?
5. ¿Es asequible durante 25 años?
6. ¿Les gusta a los vecinos y al medio ambiente?

Luego comparó cinco tipos diferentes de "sándwiches" (diseños de muros) contra estas reglas:

Muro de Gravedad de Concreto Rígido: El bloque viejo, pesado y tieso.
Muro de Voladizo (Cantilever) de Concreto: Un muro de concreto alto y delgado.
Muro de Gaviones: Una cesta de alambre llena de rocas, con un drenaje especial en su interior.
Muro MSE: Un muro hecho de suelo reforzado con malla plástica (como un pastel de capas).
Red Flexible (Ring-Net): Una red gigante y fuerte que atrapa las rocas pero deja pasar el agua.

3. Los Resultados: El Ganador es un Muro "Inteligente"

Cuando procesó los números, los muros de concreto rígidos quedaron en último lugar. Eran demasiado rígidos y pesados.

El Ganador: El Muro de Gavión con Drenaje (cestas de alambre llenas de rocas) ocupó el primer lugar.
Los Finalistas: La Red Flexible y el Muro de Suelo Reforzado también obtuvieron puntuaciones muy altas.

¿Por qué? Porque estos muros actúan como un amortiguador. Pueden balancearse un poco cuando el lodo los golpea y permiten que el agua drene, de modo que la presión no se acumula y los rompe.

4. La Estrategia de las "Tres Zonas"

El autor se dio cuenta de que no se puede usar el mismo tipo de muro para toda la colina. Propuso un sistema "híbrido", como usar diferentes zapatos para distintas partes de una caminata:

Parte alta de la colina (Empinada): Usar Presas de Control Abiertas (como una cerca con espacios). Estas atrapan las rocas grandes pero dejan que el agua y el lodo pequeño fluyan a través de ellas para que la presa no se obstruya.
Parte media de la colina: Usar el Muro de Gavión (el ganador). Esto reduce la velocidad del flujo y drena el agua.
Parte baja de la colina (La ciudad): Usar el Muro de Suelo Reforzado. Es lo suficientemente fuerte para proteger las casas pero lo suficientemente flexible para manejar el movimiento del suelo.

5. La "Receta Secreta": Transparencia

La parte más importante de este documento no es solo la respuesta, sino cómo llegó a ella.

La analogía: Normalmente, los ingenieros dicen: "Confíen en mí, este muro funciona". Este documento dice: "Aquí está mi receta, aquí están mis ingredientes y aquí está la matemática. Ustedes pueden cocinarlo ustedes mismos y ver si obtienen el mismo resultado".
Él publicó cada número, cada comparación, e incluso probó qué pasaría si cambiaba ligeramente de opinión (análisis de sensibilidad). El resultado siguió siendo el mismo: Los muros flexibles y con drenaje son mejores que los rígidos.

Resumen

El documento nos dice que para detener los deslizamientos de lodo peligrosos en Perú, debemos dejar de construir muros de concreto rígidos que se rompen fácilmente. En su lugar, debemos construir muros "inteligentes" hechos de cestas de roca, suelo reforzado o redes flexibles que puedan doblarse y respirar. El autor proporcionó una receta clara y repetible para que otros pueblos la sigan para realizar este cambio de manera segura.

Resumen Técnico: Un Marco de Jerarquía Analítica Replicable para Estructuras de Retención de Flujos de Detritos en Perú

Planteamiento del Problema
Los flujos de detritos (conocidos localmente como huaycos) se encuentran entre los peligros geodinámicos más destructivos en la vertiente occidental de los Andes peruanos. En el distrito de Lurigancho-Chosica, Lima, las estrategias de contención históricas han dependido fuertemente de muros de concreto rígidos, ya sea por gravedad o en voladizo. Estas estructuras son seleccionadas típicamente basándose en precedentes empíricos y costo unitario, en lugar del régimen de carga dinámica y pulsante característico de los flujos de detritos. Consecuentemente, se han documentado fallas estructurales repetidas durante eventos de lluvias intensas. El problema central identificado es una desconexión entre la práctica geotécnica peruana actual —que a menudo aplica teorías de presión de tierra estáticas (Rankine/Coulomb) y carece de coeficientes específicos de impacto dinámico para flujos de detritos— y la realidad física de la dinámica de flujos hiperconcentrados. Esta brecha persiste a pesar de los avances internacionales en los Alpes europeos, Japón y América del Norte, donde los marcos de diseño incorporan explícitamente la carga de impacto dinámico y requisitos de drenaje activo.

Metodología
El estudio emplea un marco de decisión multicriterio transparente y reproducible utilizando el Proceso de Jerarquía Analítica (AHP) para seleccionar tipologías óptimas de estructuras de retención para la quebrada El Pedregal. La metodología se estructura de la siguiente manera:

Caracterización del Sitio: La quebrada El Pedregal se caracteriza como una cuenca de tipo andino-costero, empinada y en forma de V (9–12 km²), con una cobertura coluvial/aluvial no consolidada (gravas limosas/arenas) y alta sismicidad (Zona 4). Se adoptan parámetros representativos para flujos hiperconcentrados de la literatura (densidad $\rho$ = 1.8–2.2 t/m³; velocidad pico $v$ = 8–15 m/s), lo que arroja una presión de impacto de diseño estimada ( $P_d = \alpha\rho v^2$ ) de 115–280 kPa.
Construcción del Marco AHP:
- Criterios: Se definieron seis criterios de evaluación: (C1) Resistencia al impacto dinámico/abrasión, (C2) Capacidad de drenaje/alivio de la presión de poros, (C3) Compatibilidad sísmica, (C4) Adaptabilidad topográfica, (C5) Costo del ciclo de vida y (C6) Aceptación ambiental/social.
- Comparación por Pares: Se construyó una matriz utilizando la escala 1–9 de Saaty, priorizando la resistencia dinámica y el drenaje sobre el costo y los factores sociales. Los pesos se derivaron mediante el método de la media geométrica.
- Verificación de Consistencia: La matriz arrojó una Razón de Consistencia (CR) de 0.015 ( $\lambda_{max}$ = 6.096), muy por debajo del umbral de 0.10, confirmando la coherencia de los juicios de los expertos.
Evaluación de Alternativas: Cinco tipologías estructurales fueron calificadas (escala 1–5) frente a los criterios:
- A1: Muro de gravedad de concreto
- A2: Muro de concreto armado en voladizo
- A3: Muro de gaviones con núcleo de drenaje integrado
- A4: Muro de Tierra Estabilizada Mecánicamente (MSE) con geosintéticos
- A5: Barrera flexible de red de anillos
Análisis de Sensibilidad: Se aplicó una perturbación de $\pm$ 20% al peso del criterio dominante (C1) para probar la estabilidad del ranking.
Benchmarking: Los resultados se validaron cualitativamente contra seis marcos normativos internacionales (Eurocódigo 7/ONR 24800, estándares Sabo de Japón, FHWA/AASHTO de EE. UU., AS/NZS, prácticas de wadis del Medio Oriente y la experiencia andina sudamericana).

Resultados Clave

Ranking: El muro de gaviones con núcleo de drenaje (A3) alcanzó la puntuación compuesta más alta (4.28/5), seguido por la barrera flexible de red de anillos (A5) (3.99) y el muro MSE (A4) (3.80).
Estructuras Rígidas: Los muros convencionales de gravedad (A1) y de voladizo (A2) ocuparon los últimos lugares (2.05 y 2.47, respectivamente).
Robustez: El orden del ranking (A3 > A5 > A4 > A2 > A1) permaneció sin cambios bajo el análisis de sensibilidad, con variaciones en la puntuación compuesta menores a 0.03 puntos. Esto confirma que la preferencia por sistemas drenados, flexibles o de suelo reforzado no es un artefacto de la asignación específica de pesos.
Propuesta de Sistema Híbrido: Basándose en los resultados del AHP y la zonificación hidráulica de la quebrada, se propone un sistema híbrido escalonado:
- Cuenca Superior: Presas de control de acero de tipo abierto para interceptar detritos gruesos.
- Tramo de Transición: Un muro de gaviones drenado para disipar la energía y aliviar la presión de poros.
- Abanico Urbano: Un muro MSE para contener y canalizar el flujo residual, acomodando la deformación.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo enmarca explícitamente su principal contribución como transparencia metodológica y reproducibilidad, más que como un diseño de ingeniería definitivo y validado en sitio.

Reproducibilidad: A diferencia de aplicaciones previas de métodos multicriterio en los Andes, que a menudo omiten los datos subyacentes, este trabajo publica la matriz de comparación por pares completa, los cálculos de consistencia y las pruebas de sensibilidad, permitiendo la verificación independiente de cada resultado numérico.
Marco sobre el Resultado: El estudio proporciona un flujo de trabajo de seis pasos (caracterización del sitio, panel AHP, estimación de impacto, benchmarking, diseño zonificado, monitoreo) destinado a ser replicado en otras cuencas peruanas con geomorfología similar.
Implicaciones de Política: Los autores señalan que las normas peruanas actuales (NTE E.050; Manual de Carreteras del MTC) carecen de coeficientes explícitos de impacto dinámico para flujos de detritos. El estudio sugiere que la adopción de marcos como el austriaco ONR 24800 podría proporcionar la base regulatoria para los métodos de selección basados en AHP, moviendo la práctica lejos de los supuestos de presión de tierra estática.
Limitaciones: Los autores mantienen una postura modesta, reconociendo que los parámetros geotécnicos y las puntuaciones AHP utilizados son rangos ilustrativos informados por la literatura, en lugar de mediciones específicas del sitio o resultados de un panel de expertos multidisciplinario en vivo. Por consiguiente, los resultados sirven como una demostación de la utilidad del marco, requiriendo futuras campañas de campo y simulaciones numéricas antes de su aplicación directa en la construcción.