Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil
DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y PAVIMENTACIÓN DE LA COLONIA VISTA AZUL-EL RANCHITO, ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA PINULA, GUATEMALA
JULIO DAVID GUERRA QUIJADA ASESORADO POR ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA
Guatemala, noviembre de 2005
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y PAVIMENTACIÓN DE LA COLONIA VISTA AZUL-EL RANCHITO, ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA PINULA, GUATEMALA
TRABAJO DE GRADUACIÓN PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA POR
JULIO DAVID GUERRA QUIJADA
ASESORADO POR: ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL GUATEMALA, NOVIEMBRE DE 2004
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA DECANO
Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL I VOCAL II
Lic. Amahán Sánchez Álvarez
VOCAL III
Ing. Julio David Galicia Celada
VOCAL IV
Br. Kenneth Isuur Estrada Ruiz
VOCAL V
Br. Elisa Yazminda Vides Leiva
SECRETARIA
Ing. Marcia Ivonne Véliz Vargas
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO
Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
EXAMINADOR
Ing. Oswaldo Romeo Escobar Álvarez
EXAMINADOR
Ing. Ángel Roberto Sic García
EXAMINADOR
Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta
SECRETARIA
Ing. Marcia Ivonne Véliz Vargas
HONORABLE COMITÉ EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación titulado:
DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y PAVIMENTACIÓN DE LA COLONIA VISTA AZUL-EL RANCHITO, ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA PINULA, GUATEMALA,
tema que me fue asignado por la Dirección de Escuela de Ingeniería Civil, con fecha 26 de julio de 2005
Julio David Guerra Quijada
DEDICATORIA A:
Dios,
Porque Él es único digno de toda gloria y todos mis logros son porque me da fuerzas para triunfar.
Mis padres,
Julio David y Lolita, porque son el apoyo que yo siempre necesito para seguir adelante y este logro es de ellos mas que mío y no hubiera sido posible sin su gran amor.
Mis hermanos,
Oscar Augusto, Pablo Josué y Lolly Anahí, porque son lo que me inspira a ser cada día mejor.
Marielos Padilla,
Porque ha creído en mi y me ha apoyado siempre en todo lo que yo emprendo. Te amo mucho y gracias por estar a mi lado.
Mis abuelos,
Oscar Augusto, Chilita y Engracita, por su cariño y comprensión en todo momento. gracias siempre por tus oraciones.
Engracita,
AGRADECIMIENTOS A:
La Universidad de San Carlos.
La Facultad de Ingeniería.
Ingeniero Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta,
Por su paciencia y colaboración en toda la elaboración de este trabajo.
Ingeniero Emilio López,
Por su apoyo y oraciones.
Personal de Constructora Guerra,
Por su colaboración y amistad.
La municipalidad de Santa Catarina Pinula,
En especial al Ingeniero Antonio Vásquez, Ingeniero Antonio Suruy y Mónica Pinto.
Mi tío Ingeniero Oscar Augusto Guerra,
Por abrirme las puertas de su empresa incondicionalmente.
ÍNIDICE GENERAL ÍNDICE DE TABLAS E ILUSTRACIONES LISTADO DE SÍMBOLOS GLOSARIO RESUMEN OBJETIVOS RESULTADOS ESPERADOS INTRODUCCIÓN
V VI IX XIII XV XVII XIX
1.
MONOGRAFÍA
1
1. Descripción del lugar
1
1.1. Ubicación geográfica
1
1.2. Límites y colindancias de la aldea El Carmen
1
1.3. Clima
2
1.4. Vías de acceso
2
1.5. Actividades socioeconómicas
2
1.6. Suelo
3
1.6.1. Suelos de la altiplanicie central
3
1.6.2. Clases misceláneas de terreno
3
1.6.2.1. Descripción de las áreas fragosas 1.6.3. Descripción de suelos de guatemala 1.6.3.1. Suelo de Guatemala (franco arcilloso) 1.6.4. Variaciones del suelo
4 4 5 6
1.7. Servicios públicos e infraestructura existente 1.7.1. Salud
7 7
1.7.1.1. Agua potable
7
1.7.1.2. Drenajes
7
1.7.1.3. Basura
7
1.7.2. Centros asistenciales 2. EVALUACIÓN DE MERCADO
7 9
2.1. Cantidad de Usuarios
9
2.2. Evaluación del Lugar
9
2.3. Tiempo del proyecto
9 I
2.4. Costo
9
2.5. Instrumento para el Estudio de Mercado
10
2.6. Evaluación de Resultados
10
3. DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO
11
3.1. Levantamiento topográfico
11
3.2. Descripción del proyecto
11
3.3. Período de diseño
12
3.4. Población futura
12
3.5. Factor de Hardmon
13
3.5.1.
Fórmula
13
3.6. Velocidad de diseño 3.6.1.
14
Velocidad de arrastre
14
3.7. Relaciones q/Q, d/D, V/V
15
3.8. Cotas Invert
17
3.9. Pozos de visita
18
3.10. Conexiones domiciliares
19
3.11. Elaboración de planos finales
22
3.12. Presupuesto
22
3.13. Obras de protección
25
4. DISEÑO DE DRENAJE PLUVIAL
27
4.1. Sistema de drenaje de agua pluvial
27
4.2. Método racional
28
4.2.1. Tiempo de concentración
29
4.2.2. Coeficiente de escorrentía
31
4.2.3. Intensidad de la precipitación
33
4.3. Desarrollo para el cálculo de alcantarillado
35
5. DISEÑO DE PAVIMENTACIÓN
37
5.1. Descripción del proyecto
37
5.1.1. Alcances del proyecto
37
5.1.2. Levantamiento topográfico
37
5.1.3. Planimetría y altimetría
37
II
5.2. Estudio de suelos
39
5.2.1. Ensayos de laboratorio
39
5.3. Análisis de resultados
41
5.4. Diseño del pavimento
42
5.4.1. Pavimento rígido
42
5.4.2. Componentes estructurales del pavimento
42
5.4.2.1. Capa de rodadura
42
5.4.2.2. Base
43
5.4.2.3. Sub – Rasante
43
5.4.2.4. Bombeo
43
5.4.3. Parámetros de diseño
44
5.4.3.1.
Período de diseño
45
5.4.3.2.
Diseño de la base
45
5.5.3.3.
Diseño de espesor del pavimento
46
5.5.3.4.
Estructura final del pavimento
49
5.5.3.5.
Diseño de mezcla de concreto
49
5.5.3.6.
Conformación y curado del pavimento
52
5.5.3.6.1. Curador de concreto
53
5.6. Estudio de impacto ambiental
53
5.7. Elaboración de planos finales
53
5.8. Obras de protección
53
5.9. Presupuesto
54
6. RIESGO Y VULNERABILIDAD DE PROYECTOS 6.1.
Evaluación de Impacto Ambiental
57 57
6.1.1. Concepto
57
6.1.2. Riesgo de contaminación del agua en las redes de agua
58
6.1.3. Amenazas naturales
60
6.1.3.1.
Desastre natural
61
6.1.4. Daños producidos por terremotos 6.2.
62
Vulnerabilidad de los proyectos
63
6.2.1. Concepto de vulnerabilidad
63
III
6.2.2. Calificación de la vulnerabilidad
63
6.2.3. Estimación de la vulnerabilidad
64
6.2.4. Identificación de la vulnerabilidad
65
6.2.5. Vulnerabilidad administrativa
65
6.2.6. Vulnerabilidad operativa
67
6.2.7. Vulnerabilidad física
67
6.3.
6.2.7.1.
Capacidad de respuesta del gobierno local
6.2.7.2.
Importancia de la concienciación y preparación
69
para emergencias a nivel local
70
Medidas de mitigación de los proyectos
70
6.3.1. Concepto
70
6.3.2. Mitigación de los efectos de los desastres naturales
72
CONCLUSIONES
73
RECOMENDACIONES
75
ANEXOS
77
IV
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES TABLAS I. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales
23
II. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales
24
III. Tipo de Superficie y factor “C”
33
IV. Presupuesto drenaje pluvial en quetzales.
36
V. Presupuesto drenaje pluvial en dólares.
36
VI. Resistencia del suelo
40
VII. Tipos de suelos de la sub-rasante y valores aproximados de “k”
41
VIII. Categorías de tránsito en función de cargas
45
IX. Relación de soporte California (C.B.R.)
47
X. Valores de k sobre bases granulares
47
XI. Determinación de espesores
48
XII. Determinación de estructura y asentamiento
49
XIII. Asentamiento de concreto
50
XIV. Relación agua-cemento
50
XV. Porcentaje de agregado
51
XVI. Diseño teórico de Mezcla (Proporción)
52
XVII. Presupuesto de pavimentación en quetzales
55
XVIII. Presupuesto de pavimentación en dólares
56
ILUSTRACIONES Figura 1. Diagrama de pozos de visita (cotas invert)
18
Figura 2. Pozo típico de visita
19
Figura 3. Conexiones domiciliares
21
Figura 4. Sección transversal típica
43
V
LISTADO DE SÍMBOLOS
km
Kilómetro (s)
m
Metro (s)
r.
Tasa de crecimiento de la población
%
Por ciento
v.
Velocidad del flujo en la alcantarilla
V.
Velocidad del flujo a sección llena
d.
Altura del tirante de agua en la alcantarilla
D.
Diámetro de la tubería
a.
Área que ocupa el tirante de agua en la drenaje.
A.
Área de la tubería (en caso a/A)
A.
Área de terreno (en el caso Q=CIA)
q.
Caudal de diseño
Q.
Caudal a sección llena de la tubería
v/V.
Relación de velocidades
d/D.
Relación de diámetros
a/A.
Relación de alturas
q/Q.
Relación de caudales
m/s.
Metros por segundo (velocidad)
I.
Intensidad de lluvia
C.
Coeficiente de escorrentía de una superficie
A.
Área
mm/h.
Milímetros por hora
FH.
Factor de Harmond
P.
Población
n.
Coeficiente de rugosidad
S.
Pendiente
Rh.
Radio Hidráulico
Min.
Mínima
Max.
Máxima VII
P.V.C.
Material fabricado a base de Cloruro de Polivinilo
Est.
Estación
P.O.
Punto Observado
Dist.
Distancia
Lts/hab/día.
Litros por habitante por día
M2
Metros cuadrados
M3
Metros cúbicos
hab
Habitantes
S%
Pendiente en porcentaje
P.V.
Pozo de visita
conex.
Conexión
domic.
Domiciliar
INFOM
Instituto de Fomento Municipal
VIII
GLOSARIO
Aguas de lluvia
Aguas provenientes de la precipitación pluvial.
Aguas negras
El agua que se desecha, después de haber servido para un fin. Puede ser doméstica, comercial o industrial.
Aguas servidas
Sinónimo de aguas negras.
Amenaza
La probabilidad de ocurrencia dentro de un tiempo y lugar
determinado,
de
un
fenómeno
natural
o
provocado por la actividad humana y que se torna peligroso
para
las
personas,
edificaciones,
instalaciones, sistemas y medio ambiente.
Anaeróbico
Condición en la cual hay ausencia de aire u oxígeno libre.
Análisis de Vulnerabilidad
Proceso para determinar los componentes críticos, débiles o susceptibles de daño o interrupción de edificaciones, instalaciones y sistemas o de grupos humanos y las medidas de emergencia a tomarse ante las amenazas.
Área tributaria
Superficie que drena hacia un punto determinado.
Candela
Receptáculo donde se reciben las aguas negras provenientes del interior de la vivienda y que conduce al sistema de drenaje.
IX
Canon de agua
Volumen de agua que se utiliza en un mes en una vivienda, establecido por la municipalidad.
Coeficiente de escorrentía
Relación que existe entre la escorrentía y la cantidad de agua de lluvia que cae en una determinada área. Depende del tipo de superficie.
Colector
Conjunto de tuberías, canales, pozos de visita y obras accesorias que sirven para el desalojo de aguas negras o aguas de lluvia, pluviales.
Componentes
Parte
discreta
del
sistema
capaz
de
operar
independientemente, pero diseñado, construido y operado como parte integral del sistema. Ejemplos de componentes individuales son los pozos de visita, las conexiones domiciliares, el colector, etc.
Confiabilidad
Seguridad de un componente o sistema para resistir amenazas.
Cota invert
Cota o altura de la parte inferior interior del tubo ya instalado.
Desastre natural
Ocurrencia de un fenómeno natural en un espacio y tiempo limitado que causa trastornos en los patronos normales de vida y ocasiona pérdidas humanas, materiales y económicas debido a su impacto sobre poblaciones, propiedades, instalaciones y ambiente.
X
Descarga
Lugar
a
donde
se
vierten
las
aguas
negras
provenientes de un colector, sean crudas o tratadas.
Desfogar
Salida del agua de desecho en un punto determinado.
Efluente del emisario
Caudal de aguas negras que salen de la alcantarilla.
Emergencia
Situación fuera de control que se presenta por el impacto de un desastre.
Excretas:
Residuos de alimento que, después de hecha la digestión, despide el cuerpo por el ano.
Fenómeno natural
Manifestación de las fuerzas de la naturaleza, como terremotos, huracanes, erupciones volcánicas, etc.
Medidas de mitigación
Conjunto de acciones y obras a implementar antes del impacto
de
las
amenazas,
para
disminuir
la
vulnerabilidad de los componentes y sistemas.
Monografía
Breve
descripción
de
las
características
físicas,
económicas, sociales y culturales de una región o pueblo o tratamiento específico de un tema.
Nivelación
Término general que se aplica a cualquiera de los diversos procedimientos altimétricos por medio de los cuales se determinan elevaciones o niveles de puntos determinados.
XI
Permeabilidad
Propiedad que tienen los suelos de dejar pasar el agua a través de sus poros.
Planimetría
Parte de la topografía que enseña a medir las proyecciones horizontales de una superficie.
Pozo de visita
Estructura subterránea que sirve para cambiar de dirección, pendiente, diámetro, unión de tuberías, para iniciar un tramo de drenaje y para limpieza de las tuberías.
Prevención
Acciones de preparación para disminuir el efecto del impacto de los desastres.
Riesgo
Resultado
de
una
evaluación,
generalmente
probabilística, de que las consecuencias o efectos de una determinada amenaza excedan valores prefijados.
Tirante
Altura de las aguas negras dentro de la alcantarilla.
Topografía
Ciencia y arte de determinar posiciones relativas de puntos situados encima de la superficie terrestre y debajo de la misma.
Vulnerabilidad
Grado de daño susceptible que experimentan las personas,
edificaciones,
sistemas,
cuando
están
expuestas a la ocurrencia de un fenómeno natural.
XII
RESUMEN
El presente trabajo de graduación consiste en un Diseño de drenaje sanitario, drenaje pluvial y pavimentación de la Colonia Vista Azul, El Ranchito, Aldea Cuchilla Del Carmen, del Municipio de Santa Catarina Pinula. Por medio de las visitas realizadas se observó que las condiciones sanitarias adecuadas para el desarrollo
de la comunidad.
no son las
Varias son las causas que
provocan tal situación, como lo es las condiciones topográficas del lugar, lo cual hace que la evacuación tanto de las aguas pluviales como las negras y que dan hacia las calles provoca que éstas siempre están en mal estado, además que no se cuenta con cunetas y sistemas de captación que reciban esta agua, agregándose la acumulación de basura y la falta de concientización de parte de los vecinos. . Se presenta a través de este trabajo la monografía del lugar con el fin de ubicar e identificar que clase de población que será beneficiada, el estudio de mercado que nos muestra la factibilidad, necesidad, tiempo de ejecución y costo del proyecto, la metodología a seguir para el diseño del drenaje sanitario así como también para el diseño de pavimentación y la vulnerabilidad de proyectos de ingeniería. Las soluciones propuestas están basadas en normas y especificaciones técnicas
contenidas en el Diseño Hidráulico del Drenaje
Sanitario y Pluvial y las Normas Técnicas para el Diseño de Pavimento Rígido, así como también basado en requerimientos y especificaciones Departamento
de parte del
de Ingeniería de la Municipalidad de Santa Catarina Pinula,
tomando en cuenta que éste ya tenía conocimiento de la gran necesidad de atender el problema.
XIII
OBJETIVOS ∗ General
Aportar para el desarrollo de de las comunidades del municipio de Santa Catarina Pinula, colaborando con la planificación y diseño de proyectos de infraestructura para beneficio de la población vecina. ∗ Específicos
1. Diseñar el sistema de drenajes sanitario y pluvial de la colonia
2. Diseñar el pavimento de la misma colonia.
3. Tratar de solucionar los problemas de infraestructura de la manera más económica a corto y largo plazo.
XV
RESULTADOS ESPERADOS
En lo que respecta a la pavimentación, se espera facilitar el acceso de los vecinos de esta colonia a sus viviendas y favorecerá la buena circulación vehicular dentro de la misma, apoyando, de esa manera, el mejoramiento y ampliación de vías de comunicación entre sectores marginados de la región.
Para ayudar a conservar el pavimento propuesto en el diseño y evitar las pozas o charcos producidos por las lluvias, se espera que el sistema de drenaje pluvial evacue con eficiencia las aguas sobre el área impermeabilizada.
La circulación de aguas negras a flor de tierra genera problemas de salud y con el sistema de drenaje sanitario se espera ayudar al saneamiento e higiene ambiental.
XVII
INTRODUCCIÓN
El presente informe servirá de guía para encontrar soluciones viables a los problemas que enfrentan las comunidades en el municipio de Santa Catarina Pinula; ya que, contiene propuestas para mejorar su saneamiento, accesibilidad y ornato.
La colonia Vista Azul, aldea Cuchilla del Carmen no cuenta con servicio de drenajes sanitarios ni pluviales ni calle pavimentada, lo cual genera que las aguas pluviales corran por la brecha balastada, causando inundaciones y baches. El anteproyecto consiste en diseño de estos trabajos que abarca desde la entrada a la colonia hasta las calles vecinas en donde se cubrirá la mayor parte de la población.
Es necesario recolectar y remover las diferentes clases de agua y aguas residuales provenientes de todo lugar habitado.
Además de cumplir con una
necesidad sanitaria e higiénica, este proceso contribuya a mantener una calidad de vida adecuada.
La recolección, disposición y tratamiento de las aguas representan un factor de costo que no responde a beneficios a corto plazo. Es comprensible que en los países en desarrollo, el drenaje de las aguas residuales resulten poco económicos y sólo pueden realizarse a un costo razonablemente bajo.
Sin
embargo, la disposición de aguas residuales es una condición previa para satisfacer las necesidades más elementales de una población y dar paso a la industrialización.
XIX
1. MONOGRAFÍA 1. Descripción del lugar
1.1. Ubicación geográfica
Colonia Vista Azul-El Ranchito, aldea Cuchilla del Carmen del municipio de Santa Catarina Pinula, del departamento de Guatemala que se encuentra ubicado al sureste del mismo departamento, con latitud 14°34’13” y longitud 90°29’45”.
EL RANCHITO
CUCHILLA EL CARMEN VISTA AZUL
10
1.2. Límites y colindancias de la aldea El Carmen • Al Norte con la ciudad de Guatemala • Al
Sur
con
Fraijanes
y
Villa
Canales,
municipios
del
departamento de Guatemala. • Al Este con San José Pinula y Fraijanes, municipios del departamento de Guatemala. • Al Oeste con Guatemala y Villa Canales, municipio del departamento de Guatemala.
1
1.3. Clima
La aldea El Ranchito está situada a una altura de 1850 metros sobre el nivel del mar, goza de un clima templado que favorece la agricultura del lugar. Su precipitación anual va desde los 1057 a los 1588 milímetros.
1.4. Vías de acceso
Existen dos vías de acceso al lugar del proyecto las cuales son: • Acceso a la aldea El Pueblito • Carretera de Boca del Monte hacia Santa Catarina Pinula
1.5. Actividades socioeconómicas
Santa Catarina Pinula en el sector productivo cuenta con una agricultura en la que los principales cultivos son maíz, fríjol, café y hortalizas, aunque en pequeña escala, pues su producción agrícola ha disminuido, en la medida que avanza la construcción de viviendas en su territorio, el cual se está convirtiendo en área residencial aledaña a la ciudad capital. En cuanto a la ganadería, se encuentran sólo pequeñas crianzas de bovinos y equinos, en tanto que la de porcinos, ha sido siempre muy productiva pues abastece algunos mercados de la capital, con productos como carne, chicharrones y embutidos que gozan de merecida fama. La avicultura, ha experimentado últimamente sensible desarrollo y se conserva aún en este tiempo en crianzas de aves para consumo familiar. incrementando
a
través
de
tiendas,
librerías,
supermercados, restaurantes, cafeterías, etc.
2
El comercio se ha ido centros
comerciales,
1.6. Suelo
Los suelos del departamento de Guatemala han sido divididos en 26 unidades que incluyen 18 series de suelos, 3 fases de suelos y 5 clases de terreno misceláneos. Estas han sido divididas en 3 amplias clases:
•
Suelos de la altiplanicie central
•
Suelo del declive del pacífico
•
Clases misceláneas de terreno.
1.6.1. Suelos de la altiplanicie central
Ha sido dividida en sub-grupos según la profundidad del suelo, la clase de material madre y altitud. A. Suelos profundos sobre materiales volcánicos, a gran altitud B. Suelos profundos sobre materiales volcánicos, a mediana altitud C. Suelos poco profundos sobre materiales volcánicos débilmente sementados. D. Suelos poco profundos sobre materiales volcánicos firmemente sementados. E. Suelos poco profundos sobre roca.
1.6.2. Clases misceláneas de terreno
Se dividen en áreas fragosas, cimas volcánicas, lava volcánica, suelos aluviales no diferenciados, suelos de los valles no diferenciados y Lagos. En el mapa del departamento de Guatemala, mostrando la localización de los diferentes grupos de suelos, podemos visualizar que el municipio de Santa Catarina Pinula abarca el fragosa, suelo Morán y suelo Guatemala.
3
Santa Catarina Pinula cuenta con áreas fragosas, suelo Guatemala y Suelo Morán los cuales se pueden visualizar claramente en el mapa de serie de suelos Simmons. Series que a continuación serán ampliamente descritas en forma independiente.
1.6.2.1.
Descripción de las áreas fragosas
Es un terreno quebrado grueso. Es una clase de terreno mapificado en la vecindad de la ciudad de Guatemala, donde los barrancos de laderas perpendiculares de casi 100 m. de profundidad han cortado la planicie de Guatemala y otras cercanas.
Las áreas de esta clase de terreno son, en su mayoría baldías, pero algunas incluyen partes de planicie que han sido cortadas del cuerpo principal por el avance de los barrancos que se han juntado, dejando aisladas e inaccesibles unas partea potencialmente arables. Algunas secciones de esta clase de terrenos están en los suelos de Guatemala.
1.6.3. Descripción de suelos de guatemala
Son profundos, y bien drenados, desarrollados sobre la ceniza volcánica débilmente cementada, en un ambiente húmedo seco. Ocupan un relieve casi plano a latitudes medianas en la parte Sur central de Guatemala, Están asociadas con los suelos Cauqué, Fraijanes y Morán, pero se distinguen de estos porque los suelos Guatemala se encuentran en planicies y los otros en relieve de ondulado a inclinado y además, porque Guatemala son más profundos que los Cauqué y Fraijanes y se encuentra a elevaciones más bajas que los Morán.
4
La profundidad del suelo varía según el grado de erosión al cual ha estado sujeto durante su desarrollo. Típicamente ocupa un valle o un bolsón intramontañoso que es casi plano pero algunas partes son de ondulada a suavemente onduladas.
1.6.3.1.
Suelo de Guatemala (franco arcilloso)
El suelo superficial, a una profundidad alrededor de 25 cm., es franco arcilloso café muy oscuro. Tiene un contenido alrededor del 4% de materia orgánica. La estructura granular está desarrollada en algunos lugares, pero en la mayor parte se ha destruido a causa del cultivo y la exposición al sol, de modo que se vuelve duro cuando está seco y es plástico cuando está húmedo. Grietas de 1 a 2 cm. de ancho y de más de 30 de profundidad, se desarrollan durante la estación seca. La relación es de mediana a ligeramente ácida, PH alrededor de 6.0.
El suelo adyacente al superficial, a una profundidad alrededor de 40 cm. es franco arcilloso o arcilla de café oscuro. El contenido de materia orgánica es bajo (0.8%). Los planos de cruce verticales son más definidos que los horizontales, dando apariencia de una macro-estructura prismática. Es duro cuando está seco y plástico cuando está húmedo. La reacción es ligeramente ácida, de PH de 6.0 a 6.5.
El subsuelo, a una profundidad alrededor de 1 m. es arcilla café rojiza. La
estructura
micro-cúbica
y
la
estructura
macro-prismática
están
desarrolladas hasta cierto grado. Es friable bajo condiciones óptimas, pero es dura cuando está seco y plástico cuando está húmedo. La reacción es ligeramente ácida PH de 6.0 a 6.5.
El subsuelo más profundo en la parte superior del substrato, es franco arcilloso o franco arcillo arenoso, café amarillento y cementado. Este material
5
es masivo en la mayoría de los lugares y se conoce localmente como talpetate, el cual se excava para usarlo como material de construcción. Es ceniza volcánica parcialmente intemperizada. La reacción es ligeramente ácida de PH de 6.0 a 6.5.
El substrato es pómez huesa cementada débilmente. Casi todos los fragmentos tienen un grueso alrededor de i cm. Se excava fácilmente y las paredes verticales se sostienen por años sin soporte alguno. Una separación en tamaño de partícula tuvo lugar, asumiéndose por esto, que estos valles fueron rellenados durante un período de actividad volcánica intensa, acompañada de fuertes lluvias, lo que dio por resultado la formación de una masa semifluida, pero lo suficiente consistente como para haber sido contenida en un área restringida.
1.6.4. Variaciones del suelo
Gran parte de la variación que se encuentra en los suelos Guatemala franco arcillosos ha resultado a causa de la erosión normal lenta, o geológica, que no permitió que se desarrollara un suelo profundo normal para la región. En ciertas partes la erosión recientemente ha provocado la remoción de todo o parte del suelo superficial y en algunos pocos lugares se penetra hasta el subsuelo. El espesor del subsuelo inferior varía de medio metro a 1 m. a un máximo de 2 m., pero el promedio es alrededor de 1 m. En la clasificación de reconocimiento de suelos, están incluidos terrenos muy quebrados,
que
consisten
en
barrancos
profundos
con
paredes
perpendiculares. Muchos de estos barrancos tienen una profundidad de casi 100 m. y solo 50 de ancho. También están incluidas áreas de suelos formados en superficies más antiguas, representadas por lomas de roca sedimentaria y volcánica.
6
1.7. Servicios públicos e infraestructura existente
1.7.1. Salud
1.7.1.1.
Agua potable
En la mayoría de las comunidades, no cuentan con un servicio de agua potable, la población cuenta con su propio pozo para abastecer sus necesidades y en algunos de los casos la municipalidad brinda el servicio.
1.7.1.2.
Drenajes
Las condiciones sanitarias no son adecuadas, mala evacuación de aguas residuales, que a flor de tierra corren en las calles, lo cual provoca los malos olores y contaminación, la mayoría de viviendas con causantes de la contaminación a causa de la mala disposición de sus aguas residuales.
1.7.1.3.
Basura
El manejo de los desechos sólidos no es el adecuado, no existen métodos eficientes para resolver este problema, lo cual provoca basureros clandestinos y que la población queme su propia basura.
1.7.2. Centros asistenciales
En materia de salud, existe un centro de salud y se inauguró recientemente un hospital, ambos en la cabecera municipal.
7
8
2. EVALUACIÓN DE MERCADO 2.1. Cantidad de usuarios
La cantidad de familias beneficiadas con el proyecto son cincuenta y dos familias, con un promedio de seis usuarios por familia, lo cual significa que son trescientos doce beneficiados.
2.2. Evaluación del lugar
Actualmente no se cuenta con drenajes sanitarios y pluviales, la carretera es de terracería lo que dificulta el acceso. Esto afecta directamente la salud y bienestar de los habitantes, lo que detiene el progreso de la comunidad.
2.3. Tiempo del proyecto
El proyecto está programado para un período de tiempo de mes y medio, con tres equipos de trabajo, trabajando 08 horas diarias de acuerdo al Programa de trabajo anexo al trabajo.
2.4. Costo
En base a trabajos realizados por la Municipalidad de Santa Catarina Pinula, se ha determinado un costo promedio por proyecto de:
Q 603,183.00
Pavimentación
Q 356,833.19
Drenaje Sanitario
Q 311,170.00
Drenaje Pluvial
Que genera un total de Q 1,271,186.19
9
Los datos presentados son un promedio en proyectos similares. 2.5. Instrumento para el Estudio de Mercado
El instrumento ha utilizar para recabar la información y los comentarios de la población es LA ENCUESTA, esta se le aplicará personalmente a una muestra del 50% de la población, 30 familias. Tiene como finalidad obtener la perspectiva del usuario del futuro proyecto, para determinar la factibilidad del mismo.
2.6. Evaluación de Resultados
Los resultados de la encuesta se presentarán en una gráfica de barras, para realizar un análisis en base a los comentarios y necesidades de los habitantes de la comunidad. Por medio de este método de podrá comprobar la factibilidad y necesidad de éste proyecto.
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3. DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO 3.1. Descripción del proyecto
El proyecto consistirá en diseñar el sistema de drenaje sanitario para la aldea Ranchito de la aldea Cuchilla del Carmen.
Actualmente, la aldea
cuenta con servicios sanitarios y las aguas de pila y cocina son expulsadas a las calles. Se diseñará la tubería principal y secundaria, también pozos de visita y conexiones domiciliares.
3.2. Levantamiento topográfico
En un levantamiento topográfico nunca es tomada en consideración la curvatura de la esfera terrestre, desde este principio se efectúan todos los trazos topográficos. La planimetría se utiliza para localizar la red de drenaje dentro de las calles, ubicar los pozos de visita y todos aquellos puntos de importancia para el diseño.
Para el levantamiento planimétrico se utilizó el método de
conservación del azimut, con una poligonal cerrada, y con el uso del siguiente equipo:
Un teodolito marca Wild T-16 Una estadia Una cinta métrica de 30 metros de largo Una plomada Estacas
Los resultados obtenidos son mostrados en la sección de anexos del trabajo de graduación.
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La altimetría tiene por objeto determinar las diferencias de alturas entre los puntos del terreno. Las alturas de los puntos se toman sobre planos de comparación diversos, el más común de estos es el nivel del mar. A estas alturas, los puntos sobre esos planos de comparación se llaman cotas, elevaciones o alturas y, a veces, niveles. Para el levantamiento altimétrico se trabajó con el método compuesto y con el siguiente equipo:
Un nivel de precisión marca Wild Una estadia Una cinta métrica de 30 metros de largo Estacas
Los resultados obtenidos son mostrados en la sección de anexos del trabajo de graduación.
3.3. Período de diseño
El período de diseño de un sistema de drenaje es el tiempo durante el cual el sistema dará un servicio con una eficiencia aceptable. Este período varía de acuerdo con el crecimiento de la población, capacidad de la administración operación y mantenimiento, criterio de instituciones como el Instituto de Fomento Municipal INFOM, EMPAGUA, y el Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia UNICEF, quienes recomiendan que los drenajes se diseñen para un período de 30 a 40 años. Para el diseño de este proyecto se adoptó un período de 40 años.
3.4. Población futura
El estudio de la población se efectúa con el objeto de estimar la población futura, para la cual se hace necesario determinar el período de diseño y hacer un análisis de los censos existentes.
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El crecimiento de la población es afectado por factores como nacimientos, anexiones, muertes y migración. Para obtener la proyección del crecimiento de la población se pueden utilizar distintos métodos, y dicha proyección se hace según los datos estadísticos de censos de población, realizados en el pasado.
Para el este proyecto se optó por el método de incremento
geométrico, este método se seleccionó por ser el que más se adapta a la realidad del crecimiento poblacional en el medio, para el efecto se aplicó una tasa de crecimiento de 4% fuente INE.
− Incremento geométrico:
Pf = Pa + (1+ t )
n
Pf = 1498 habitantes Donde:
Pf
= población futura
Pa = población actual (312) n
= período de diseño (40)
t
= tasa de crecimiento (4%)
3.5. Factor de Hardmon
El factor de Hardmon o factor de flujo instantáneo, es un factor de seguridad que involucra a la población para servir en un tramo determinado, actúa en las horas pico o de mayor utilización del drenaje.
3.5.1.
Fórmula
La fórmula del factor de Hardmon es adimensional y viene dada por:
F.H. =
18 + (p / 1000) 4 + (p / 1000)
Donde “p” es la población del tramo que se va a servir, se expresa en miles de habitantes.
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El factor de Hardmon se encuentra entre los valores de 1.5 a 4.5, según sea el tamaño de la población a la que se piensa atender.
3.6. Velocidad de diseño
La velocidad de diseño está dada por la pendiente del terreno y el diámetro de la tubería que se utiliza. La velocidad del flujo se determina por la fórmula de Manning y las relaciones hidráulicas, de v/V, donde v es la velocidad del flujo y V es la velocidad a sección llena. Según la norma ASTM 3034, las velocidades mínimas y máximas dependen del tipo de tubería, éstas son: • Para tubería de P.V.C. la v mín. = 0.40 m/seg. y V máx. = 5.0 m/seg. • Para tubería de concreto la v mín. = 0.60 m/seg. y V máx. = 3.0 m/seg.
3.6.1.
Velocidad de arrastre
La velocidad de arrastre es la que asegura un buen funcionamiento del sistema, cuando éste funciona en su límite más bajo, es decir, cuando el tirante es de 0.10.
Por norma, la velocidad de arrastre deberá ser la mínima velocidad, con que el flujo que está compuesto de sólidos y líquidos, evita que los sólidos se sedimenten y por lo tanto obstruyan el sistema; la velocidad de arrastre es 0.40 para la tubería PVC.
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3.7. Relaciones q/Q, d/D, V/V
Al realizar el cálculo de las tuberías que trabajan en una sección parcialmente llena y para agilizar de alguna manera los resultados de la velocidad, área y caudal, perímetro mojado y radio hidráulico.
Se relacionaron los términos de la sección totalmente llena con los de la sección parcialmente llena, de los resultados obtenidos se construyó el gráfico y tablas, para esto se utilizó la fórmula de Manning.
Se deberán determinar los valores de la velocidad y caudal de la sección llena, por medio de las ecuaciones ya establecidas, se procederá a obtener la relación de caudales (q/Q), caudal de diseño entre caudal de sección llena. El resultado obtenido se busca en la gráfica, en el eje de la abscisas, desde allí se levanta una vertical hasta la curva de relaciones de caudales; el valor de la relación (d/D), se obtiene en la intersección de la curva vertical, leyendo sobre el eje de las ordenadas; la profundidad de flujo (tirante) se obtiene al multiplicar el valor por el diámetro de la tubería.
Para el valor de la relación (v/V), velocidad parcial entre velocidad a sección llena, ubicar el punto de intersección entre la vertical y la curva de relación de caudales que se estableció anteriormente, se traza una horizontal hasta llegar a interceptar la gráfica de velocidades. En éste nuevo punto se traza una vertical hacia el eje de las abscisas y se toma la lectura de la relación de velocidades, la cual se multiplica por la velocidad de la sección parcial; de igual manera, se calculan las otras características de la sección.
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Para utilizar las tablas, primero se determina, la relación (q/Q), el valor se busca en las tablas y si no esta el valor exacto, se busca uno que sea aproximado; en la columna de la izquierda se ubica la relación (v/V), y de la misma forma se debe multiplicar el valor obtenido por la velocidad en una sección llena y así obtener la velocidad de la sección parcial.
Se debe considerar las siguientes especificaciones hidráulicas: Que Q diseño < Q lleno
La velocidad debe estar comprendida entre:
0.40 m/seg < v
para que existan fuerzas de tracción y arrastre de
los sólidos, para PVC.
V< 5.00 m/seg
Para evitar deterioro de tubería debido a la fricción
producida por la velocidad y la superficie de la tubería PVC.
0.60 m/seg < V
para que existan fuerzas de tracción y arrastre de
los sólidos, para tubería de concreto.
V < 3.00 m/seg
para evitar deterioro de la tubería debido a la
fricción producida por la velocidad y la superficie de la tubería de concreto.
El tirante debe de estar entre:
0.10< d/D<0.80
Con los anteriores parámetros se evita que la tubería trabaje a presión.
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3.8. Cotas Invert
La cota invert es la distancia que existe entre el nivel de la rasante del suelo y el nivel inferior interior de la tubería, se debe verificar que la cota invert sea, al menos, igual al recubrimiento mínimo necesario de la tubería. Las cotas invert se calculan con base a la pendiente del terreno y la distancia entre un pozo y otro. Se deben seguir las siguientes reglas para el cálculo de cotas invert:
La cota invert de salida de un pozo se coloca, al menos, tres centímetros más baja que la cota invert de llegada de la tubería más baja. Cuando el diámetro de la tubería que sale, la cota invert de salida estará, debajo de la tubería de entrada al menos, a una altura igual al diámetro de la tubería que entra.
Las cotas invert se calculan de la siguiente manera: CISalidaPZV1 CIEntradaPZV2 CISalidaPZV2
= CTerreno – HPZV1
⎛ S % tub * DH ⎞ = CISalidaPZV1 – ⎜ ⎟ 100 ⎝ ⎠ = CIEntradaPZV2 – 3 cm.
Donde: CISalidaPZV1
= Cota invert de salida de pozo de visita 1 (CIS)
CTerreno
= Cota de terreno (CT)
HPZV1
= Altura de pozo de visita 1
CIEntradaPZV2
= Cota invert entrada pozo de visita 2 (CIE)
CISalidaPZV2
= Cota invert salida pozo de visita 2 (CIS)
S % tub
= pendiente del tubo
DH
= distancia horizontal entre pozos
17
Figura 1. Diagrama de pozos de visita (cotas invert)
3.9. Pozos de visita
Forman parte del sistema de drenaje, proporcionan acceso a éste, con el fin de realizar trabajos de inspección y limpieza. Están construidos de concreto o mampostería.
Se colocarán pozos de visita en los siguientes puntos: • En el inicio de cualquier ramal. • En intersecciones de dos o más tuberías. • Donde exista cambio de diámetro. • En distancias no mayores de 100 metros. • En las curvas de colectores, a no más de 30 metros. • Alivio o cambio de pendiente.
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Figura 2. Pozo típico de visita
3.10.
Conexiones domiciliares
Tienen la finalidad de descargar las aguas provenientes de las casa o edificios llevarlas al colector central.
Se plantearán dos tipos de
acometidas: individuales y conjuntas.
Acomedidas Individuales:
Las acomedidas individuales o conexiones
domiciliares, tienen como finalidad transportar las aguas residuales originadas en las viviendas al drenaje secundario o cualquier otro drenaje, excepto a otra acometida domiciliar. Normalmente, se construye una caja de inspección para acometida, ésta tendrá una tapa removible a nivel de
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la superficie con el objetivo de facilitar las labores de mantenimiento en la conexión.
Acomedidas conjuntas:
En el caso de viviendas unifamiliares, cuyo
frente sea de seis metros o cuando las condiciones económicas lo requieran, se podrá construir una sola caja de empalme para cada dos viviendas, con el fin de tener una sola acometida a la red principal.
Las conexiones domiciliares constan de las siguientes partes: • Caja o candela:
La conexión se realiza por medio de una caja de
inspección, construida de mampostería o con tubos de concreto colocados verticalmente.
El lado menor de la caja será de 45
pulgadas. Estos deben estar impermeabilizados por dentro y tener una tapadera para realizar inspecciones.
20
Figura 3. Conexiones domiciliares
Tubería de concreto de 12”
21
3.11.
Elaboración de planos finales
Al seguir el proceso de diseño del proyecto se llega a la elaboración de los planos finales, luego del replanteo topográfico, para obtener una visión más clara de los que se va a lograr, y de esta manera obtener el diseño final del proyecto. Ver anexos.
3.12.
Presupuesto
La cuantificación de los materiales y mano de obra para los trabajos se realizó de acuerdo a lo siguiente: • La cantidad de ladrillo tayuyo para los pozos de visita se calculó por unidad. • La cantidad de arena de río y piedrín, se calculó por metro cúbico por pozo de visita. • La cantidad de hierro se calculó mediante quintal por pozo de visita. • El alambre de amarre se calculó según libras por pozo de visita. • El cemento se calculó por saco por pozo de visita y por conexión domiciliar. • Se calcularon los materiales de la conexión domiciliar y colector general para cada elemento en forma unitaria, así como la mano de obra calificada. • La totalidad de materiales tiene precios de fletes incluidos y otros gastos. • La cuantificación de la mano de obra se tomó con base a la experiencia de proyectos de drenaje ejecutados por la municipalidad; la mano de obra no calificada se tomó como aporte comunitario.
Los salarios de la mano de obra, se tomaron según los que se manejan en la dirección de planificación de la municipalidad.
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Los precios de los materiales fueron tomados de acuerdo con cotizaciones realizadas en diferentes empresas dedicadas a la materia en el lugar.
Tabla I. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales
PRESUPUESTODRENAJE SANITARIOALDEAEL RANCHITO, CUCHILLADEL CARMEN DESCRIPCIÓN CANTIDAD
UNIDAD
BODEGA TRAZOY ESTAQUEADO COLECTOR Tubería P.V.C 6"
1 495 541.7 90
global ml ml tubos
POZODE VISITA Ladrillo tayuyo Cal Arena Amarilla Arena de Río Piedrín Cemento Portland Hierro No.5 grado 40 Hierro No.4 grado 40 Hierro No.3 grado 40 Hierro No.2 grado 40 Alambre de amarre TOTAL
8 10 8 2 10 5 128 2.63 10.49 1.66 0.83 22
unidad millar sacos 3 m 3 m 3 m sacos qq qq qq qq libras
CONEXIÓN DOMICILIAR Tubería concreto 12" Tubería P.V.C 4" Cemento Portland Arena de Río Piedrín Hierro No. 2 Alambre de amarre Pegamento Tangit TOTAL EXCAVACIÓN
52 104 29 51 3 3 1 5 5
tubos tubos sacos 3 m 3 m qq libras galones
576.43
m
432.32 562.02
m 3 m
57.643
m
RELLENO Material Selecto TOTAL LIMPIEZA GRAN TOTAL
COSTOMATERIALES MATERIAL P.U. Total Q 5,000.00 Q 5,000.00
Q
825.17 Q
COSTOMANO DE OBRA MANODE OBRA P.U. Total Q
11.00 Q
74,499.10 Q
108.00 Q
Q 2,500.00 Q Q 3,500.00 Q Q 31.20 Q Q 110.00 Q Q 130.00 Q Q 160.00 Q Q 40.00 Q Q 300.00 Q Q 300.00 Q Q 300.00 Q Q 300.00 Q Q 6.00 Q Q
35,000.00 249.60 220.00 1,300.00 800.00 5,120.00 789.00 3,147.00 498.00 249.00 132.00 47,504.60
Q Q 1,250.00 Q
Q Q Q Q Q Q Q Q
36.00 175.00 48.00 130.00 160.00 300.00 6.00 650.00
Q Q Q Q Q Q Q Q Q
3,744.00 5,075.00 2,448.00 390.00 480.00 300.00 30.00 3,250.00 15,717.00
3 3
Q
75.00 Q Q Q
23
184,872.20
Q 5,445.00 Q
5,000.00 5,445.00
9,750.60 Q
84,249.70
20,000.00
20,000.00 Q
Q 70.00 Q
65,000.00 Q 40,350.10 Q
Q
60.00 Q
25,939.20
Q
Q 95.00 Q
25,939.20 Q 5,476.09 Q
Q
67,504.60
65,000.00
Q 42,151.50 42,151.50
3
TOTAL
171,960.99
80,717.00 40,350.10
68,090.70 5,476.09
Q 356,833.19
Tabla II. Presupuesto drenaje sanitario en dólares
PRESUPUESTO DRENAJE SANITARIO ALDEA EL RANCHITO, CUCHILLA DEL CARMEN COSTO MATERIALES COSTO MANO DE OBRA CANTIDAD UNIDAD MATERIAL MANO DE OBRA P.U. Total P.U. Total BODEGA 1 global $ 651.04 $ 651.04 $ TRAZO Y ESTAQUEADO 495 ml $ 1.43 $ 708.98 $ COLECTOR 541.7 ml Tubería P.V.C 6" 90 tubos $ 107.44 $ 9,700.40 $ 14.06 $ 1,269.61 $ POZO DE VISITA 8 unidad $ 325.52 $ 2,604.17 Ladrillo tayuyo 10 millar $ 455.73 $ 4,557.29 Cal 8 sacos $ 4.06 $ 32.50 3 m Arena Amarilla 2 $ 14.32 $ 28.65 3 m $ 16.93 $ 169.27 Arena de Río 10 3 m $ 20.83 $ 104.17 Piedrín 5 Cemento Portland 128 sacos $ 5.21 $ 666.67 Hierro No.5 grado 40 2.63 qq $ 39.06 $ 102.73 Hierro No.4 grado 40 10.49 qq $ 39.06 $ 409.77 Hierro No.3 grado 40 1.66 qq $ 39.06 $ 64.84 Hierro No.2 grado 40 0.83 qq $ 39.06 $ 32.42 Alambre de amarre 22 libras $ 0.78 $ 17.19 TOTAL $ 6,185.50 $ 2,604.17 $ CONEXIÓN DOMICILIAR 52 $ 162.76 $ 8,463.54 Tubería concreto 12" 104 tubos $ 4.69 $ 487.50 Tubería P.V.C 4" 29 tubos $ 22.79 $ 660.81 Cemento Portland 51 sacos $ 6.25 $ 318.75 3 m $ 16.93 $ 50.78 Arena de Río 3 3 m $ 20.83 $ 62.50 Piedrín 3 Hierro No. 2 1 qq $ 39.06 $ 39.06 Alambre de amarre 5 libras $ 0.78 $ 3.91 Pegamento Tangit 5 galones $ 84.64 $ 423.18 TOTAL $ 2,046.49 $ 8,463.54 $ 3 m EXCAVACIÓN 576.43 $ 9.11 $ 5,253.92 $ 3 m RELLENO 432.32 $ 7.81 $ 3,377.50 3 m Material Selecto 562.02 $ 9.77 $ 5,488.48 TOTAL $ 5,488.48 $ 3,377.50 $ 3 m $ 12.37 $ 713.03 $ LIMPIEZA 57.643 DESCRIPCIÓN
GRAN TOTAL
$ 24,071.91
• Tipo de cambio: Q7.68 por un $1.00
24
$ 22,390.75
TOTAL 651.04 708.98 10,970.01
8,789.67
10,510.03 5,253.92
8,865.98 713.03
$ 46,462.66
3.13.
Obras de protección
Estas obras de protección no son más que estructuras auxiliares de las partes constituyentes del sistema, ya estipuladas en los planos finales. Estas estructuras según la finalidad de las mismas, serán de diversas formas y tamaños.
Para un sistema de drenaje sanitario existen varias obras de protección, entre las cuales se puede mencionar: • Conexiones domiciliares • Escaleras para pozo de visita • Tapadera de pozo de visita • Tapadera de conexión domiciliar
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4. DISEÑO DE DRENAJE PLUVIAL 4.1. Sistema de drenaje de agua pluvial
Para evacuar las aguas de lluvia en una localidad se hace necesario diseñar y extender una red de colectores para aguas de lluvia, alterna al alcantarillado de aguas residuales.
En el diseño de un sistema de drenaje de agua pluvial, el principal objetivo que se persigue es la determinación, lo más exacta posible de los caudales máximos que provocarán las lluvias y que el sistema deberá desalojar con eficiencia del área drenada.
Estos caudales depende de
muchos factores, tanto físicos, geográficos, meteorológicos, etc., que en la práctica presentan gran dificultad para su evaluación debido a su variabilidad.
Los métodos de cálculo de caudales de escorrentía todavía son imprecisos, debido a la falta de información Hidrológica que permita correlacionar las diferentes variables, la escorrentía, la topografía, la permeabilidad del suelo etcétera.
La determinación de los caudales a tener en cuenta en el proyecto de las redes de alcantarillado pluvial puede realizarse por cualquiera de los métodos siguientes:
4. Fórmulas empíricas 5. El método de la hidrografía (cuenca) 6. El método racional 7. Estudio de correlación entre lluvia y escorrentía 8. El uso de modelos matemáticos en computadoras
De estos el método racional es el más utilizado.
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4.2. Método racional
Este método establece que el caudal proveniente de una precipitación es función directa de la intensidad de la precipitación, del área tributaria y de un coeficiente de escorrentía, el cual depende a su vez de la pendiente del terreno y de su permeabilidad.
Q=C*i*A
Donde: Q: caudal de aguas de lluvia en litros por segundo C: coeficiente de escorrentía i: intensidad de precipitación en litros por segundo A: área tributaria en hectáreas
El área tributaria en cualquier punto en consideración para un sistema de alcantarillado pluvial puede ser medida precisamente, siendo el único elemento del método racional sujeto a determinación precisa.
Los límites del área de drenaje pueden establecerse por medio de levantamientos topográficos o por medio de mapas apropiados.
El total del área a drenar es subdividida en pequeñas partes, cada área tributaria al punto de entrada. Esto requiere preliminarmente un trazo del sistema y la localización tentativa de puntos de entrada.
La información del área a drenar debería incluir lo siguiente: • El uso de tierra, presente y predicción futura. • Características del suelo y cubiertas, que puede afectar al coeficiente de escorrentía
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• La magnitud general de la pendiente de la superficie, la cual conjuntamente con los aspectos anteriores, pueden afectar el tiempo de concentración.
4.2.1. Tiempo de concentración
El tiempo de concentración es el tiempo requerido para que la escorrentía llegue a ser establecida y fluya desde la parte más remota del área drenada, hasta el punto en consideración. Esta suposición se refiere a la parte más remota, en tiempo, no necesariamente en distancia.
Este tiempo está dado por el tiempo de entrada y el tiempo recorrido en la tubería. TC = Te + Tt Donde: TC = tiempo de concentración en minutos Te = tiempo de entrada ó tiempo de recorrido en el terreno en minutos Tt = tiempo de recorrido en la tubería en minutos Para el cálculo del tiempo de entrada se usará la expresión de diseño de drenaje de aeropuertos.
(Agencia de aviación, departamento de
transporte de los Estados Unidos).
[ 0.702 (1.1 - I) L1/2 ] Te =
Pt
1/ 3
Te = tiempo de entrada ó tiempo de recorrido en el terreno en minutos I
= coeficiente de impermeabilidad
L = distancia del punta más alejado en metros Pt = pendiente promedio entre el punto más alejado y el alcantarillado en decimales 29
El tiempo de tránsito en la tubería se calcula mediante la expresión:
⎛ 1 ⎞ ⎛ L ⎟ + ⎜⎜ ⎝ 60 ⎠ ⎝ Vn
Tt = ⎜
⎞ ⎟⎟ ⎠
Donde,
Tt = tiempo de transito en la tubería en minutos. L = longitud del tramo en metros medidos en escala sobre el plano Vn = velocidad real en metros sobre segundos Como en el proceso de cálculo la velocidad real es lo último que se determina, entonces al iniciar el diseño se asume una velocidad real. Se encuentra en el tiempo de tránsito y el tiempo de concentración mediante las expresiones anteriores, además se calcula el caudal; con el caudal encontrado se calcula el tiempo de tránsito real, el cual deberá estar en un rango de ±10% del tiempo de tránsito asumido. Si no se cumple con tal condición, se asume otra velocidad y se determina nuevamente el tiempo de tránsito y de concentración; hasta que la condición anterior se cumpla.
La Dirección General de Obras Públicas, en sus normas generales para el diseño de redes de alcantarillado, hace la observación que el tiempo de concentración en minutos, será determinado de la siguiente manera:
En tramos iniciales, el tiempo de concentración será igual al tiempo de entrada y se estimará en 12 minutos.
En tramos consecutivos el tiempo de concentración se estimará por la fórmula siguiente:
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⎛L ⎞ t n =t n −1 +⎜ *Vn −1 ⎟ ⎝ 60 ⎠
Donde;
tn
= tiempo de concentración hasta el tramo considerado, en minutos,
tn-1
= tiempo de concentración hasta el tiempo anterior, en minutos,
L
= longitud del tramo anterior, en metros,
Vn-1 = velocidad a sección llena en el tramo anterior, en m/s. Cuando en un punto sean concurrentes dos o más ramales, tn-1 se tomará igual al del tramo que tenga mayor tiempo de concentración.
El tiempo de concentración no será en ningún caso inferior a 3 minutos, ni superior a 20 minutos.
4.2.2. Coeficiente de escorrentía
El coeficiente de escorrentía (C), es la variable del método racional menos susceptible a determinación precisa. Su uso en la fórmula implica una relación de arreglo para cualquier área de drenaje dada, considerando que en realidad el coeficiente explica la abstracción o pérdidas entre lluvia y escorrentía, los cuales pueden variar para un área de drenaje dada, siendo influenciada por las diferencias climatológicas y las condiciones estacionales.
El coeficiente de escorrentía se determinara mediante la expresión
C = 0.14 + 0.65 I + 0.05 P Donde; I
: coeficiente de impermeabilidad
31
P : pendiente promedio del área tributaria, en decimales
Coeficiente de impermeabilidad
Tipos de superficie • Techos
0.90
• Comercial o industrial
0.90
• Residencial con casas antiguas, predominio zonas impermeables
0.75
• Residencial multifamiliar con bloque contiguos y zonas impermeables
0.75
• Residencial unifamiliar con casas contiguas predominio de jardines.
0.55
• Residencial con casas salteadas de jardines y multifamiliar espaciablemente separadas.
0.45
• Residencial con predominio de zonas verdes, cementerio tipo jardín.
0.30
• Laderas desprotegidas de vegetación
0.60
• Laderas protegidas de vegetación
0.30
La Dirección General de Obras Públicas en sus normas generales para el diseño de redes de alcantarillado hace la observación que el porcentaje de escorrentía se determinará de acuerdo con la siguiente fórmula:
C =
∑(c * a ) ∑A
Donde; C: coeficiente de escorrentía promedio por área a drenar, C: coeficiente de escorrentía de cada una de las áreas parciales,
32
a: área parcial (ha) A: área total (ha)
Tabla III. Tipo de supervicie y factor “C” -
TIPO DE SUPERFICIE Superficies impermeables de techos Pavimentos de asfalto en buen estado Pavimentos de concreto en buen estado Pavimento de piedra o ladrillo con buenas juntas Pavimentos de piedra o ladrillo con junas permeables Superficies sin pavimentos patios y lotes sin construir Parques, prados, jardines, canchas, etc., Suelos impermeables con pendiantes del 1% al 2% Suelos impermeables con césped y pendiantes del 1% al 2% Suelos ligeramente permeables con pendientes del 1% al 2% Suelos ligeramente permeables con césped y pendientes del 1% al 2% Suelos moderadamente permeables con pendientes del 1% al 2% Suelos moderadamente permeables con césped y pendientes del 1% al 2% Bosques y tierras cultivadas
FACTOR "C" 0.75 a 0.95 0.85 a 0.95 0.70 a 0.90 0.75 a 0.85 0.40 a 0.70 0.10 a 0.30 0.05 a 0.25 0.40 a 0.65 0.30 a 0.55 0.15 a 0.40 0.10 a 0.30 0.05 a 0.20 0.01 a 0.10 0.01 a 0.20
4.2.3. Intensidad de la precipitación
La intensidad y duración de las lluvias durante fuertes tormentas son elementos esenciales para el diseño de alcantarillas pluviales, debiendo estos determinarse en la forma más exacta posible con el fin de obtener los caudales de diseño con un grado de aproximación aceptable.
La intensidad media de una tormenta, calculada dividiendo la cantidad total de agua precipitada entre la duración de la lluvia, no da la información necesaria para el diseño.
Es necesario hacer un estudio de datos
pluviográficos existentes para determinar la intensidad de diseño, en relación con la frecuencia de ocurrimiento de la misma.
Los registros pluviográficos son comúnmente deficientes en localidades pequeñas, pudiendo en este caso hacerse uso de información de localidades vecinas o de similares características.
33
Las tormentas demasiado intensas son muy raras, pero tormentas fuertes no usuales se presentan con una frecuencia de 5 a 10 años en promedio.
La intensidad para la cual se diseña el sistema de drenajes, debe escogerse con mucho cuidado, pues es en realidad la base en que se fundamenta todo el diseño.
Para esto debe contarse con curvas de
intensidad de lluvias versus tiempo de duración, para diferentes frecuencias probables de ocurrimiento, pues se deberá escoger una intensidad de una frecuencia tal, que el proyecto resulte de esta estimación tenga un costo que compense los daños que provocaría una lluvia de la intensidad adaptada al fallar el sistema.
En el medio se ha adoptado como norma general para alcantarillado de localidades interior de la república, diseñar los sistemas para una intensidad que se vea igualada o excedida una vez cada 5 años en promedio.
La intensidad de lluvia será calculada por la fórmula:
i=
a (t + b )
Donde; i
: intensidad de lluvia promedio sobre el área drenada (mm/hr)
t
: tiempo de concentración, en minutos,
a y b : son constantes que dependen de la localidad y de la frecuencia de tormenta para la cual se diseñe.
34
4.3. Desarrollo para el cálculo de alcantarillado
El procedimiento a seguir en el proyecto de redes de alcantarillado para aguas pluviales es similar al empleado en el de redes para aguas residuales que ha sido descrito anteriormente, solo se mencionaran las características del proyecto que son diferentes.
Si se desea proyectar una red de aguas de lluvia para una determinada comunidad, lo pasos para desarrollarlo son:
I. Se trazan los colectores de planta, teniendo en cuanta la topografía del lugar. a. Se coloca una flecha en cada colector indicando la dirección del flujo.
Por lo general, los colectores se conforman a las
pendientes de las calles o avenidas. b. En algunas localidades, se deja que el agua de los tejados caigua al suelo y escurra sobre la superficie hasta los sumideros o tragantes que se encuentran en las puntos bajos de los calles o avenidas; con esto se logra economía. II. Se sitúan los pozos de inspección dándosele a cada una su identificación. Normalmente éstos se sitúan en cada curva o ángulo, en todos los empalmes de colectores para aguas pluviales, en todas las puntas en que se produzcan cambios de sección o pendiente y en puntos intermedios donde la sección excede en 100 metros. III. Se dibujan los perfiles del terreno. IV. Se establecen los límites de las cuencas, vertientes tributarias a cada pozo de inspección. V. Se obtiene la superficie de cada área individual con el planímetro mediante fórmulas geométricas. VI. Se resumen los criterios básicos del diseño. VII. Se elabora una tabla de cálculos.
35
Tabla IV. Presupuesto drenaje pluvial en quetzales.
Descripción
Cantidad Unidad
Trazo y estaqueado
1.00
Global
Costo Unitario
Precio
Q 5,000.00
Q
5,000.00
Excavación
200.00
m³
Q
40.00
Q
8,000.00
Relleno y compactación con material selecto.
260.00
m³
Q
170.00
Q
44,200.00
Tubería PVC novaloc de O 12"
265.00
ml
Q
370.00
Q
98,050.00
Caja de registro con tapadera.
4.00
Q 1,880.00
Q
7,520.00
Q
Q
148,400.00
Canal con rejilla
265.00
unidad ml
560.00
TOTAL
Q 311,170.00
Tabla V. Presupuesto drenaje pluvial en dólares.
Descripción
Costo Unitario
Cantidad Unidad
Trazo y estaqueado
1.00
Precio
Global
$
651.04
$
651.04
Excavación
200.00
m³
$
5.21
$
1,041.67
Relleno y compactación con material selecto.
260.00
m³
$
22.14
$
5,755.21
Tubería PVC novaloc de O 12"
265.00
ml
$
48.18
$
12,766.93
Caja de registro con tapadera.
4.00
unidad
$
244.79
$
979.17
ml
$
72.92
$
19,322.92
$
40,516.94
Canal con rejilla
265.00
TOTAL
36
5. DISEÑO DE PAVIMENTACIÓN
5.1. Descripción del proyecto
5.1.1.
Alcances del proyecto
El proyecto consiste en el diseño del pavimento rígido de la aldea Cuchilla del Carmen, se considera pavimentar un tramo de 365 metros de la calle principal, con un ancho de 5 metros, con bordillo y cuneta. Se realizan los estudios topográficos, toma de muestra de suelos, ensayos de laboratorio, planos y presupuestos.
5.1.2.
Levantamiento topográfico
Consistió en obtener la información necesaria para diseñar la calle que se va a pavimentar; esto es la planimetría y altimetría, que son bases fundamentales para todo proyecto vial, su aplicación es determinante para obtener la libreta de campo y planos que reflejan la conformación real del lugar en donde se realizará el proyecto de pavimentación.
5.1.3.
Planimetría y altimetría
La planimetría se utiliza para determinar el ancho de la calle, la longitud a pavimentar y todos aquellos puntos de importancia. Para el levantamiento planimetrito se utilizo el método de conservación del azimut, con la poligonal cerrada, y con el uso del siguiente equipo.
37
Un teodolito marca Wild T-16 Una estadía Una cinta métrica de 50 metros Un plomada Estacas
La altimetría tiene por objeto determinar las diferencias de alturas entre los puntos del terreno. Para el levantamiento altimétrico se trabajó con el método compuesto y con el siguiente equipo.
Un nivel de precisión marca Wild Una estadía Una cinta métrica de 50 metros Estacas
38
5.2. Estudio de suelos
5.2.1.
Ensayos de laboratorio
Los ensayos que se realizaron fueron: • Límites de consistencia (límites de Atteberg) • Ensayo de compactación (Proctor) • Valor soporte del suelo (CBR) • Granulometría
Para determinar el diseño de pavimento y diseño de las estructuras que intervienen en ella, se hace necesario conocer las características del suelo. En este caso, se realizó un toma de muestra de pozo a cielo abierto en el cual se hizo una perforación de un metro de diámetro y, aproximadamente, unos cincuenta centímetros de profundidad, se extrajeron cerca de 100 kilogramos de suelo, para realizar los ensayos correspondientes.
La perforación se realizó en la estación 0 + 132 m. • Límites de consistencia (limites de Atterberg) Los límites de consistencia son los límites de contenido de humedad para que un suelo pueda deformarse sin romperse. Se clasificaron en cuatro estados de consistencia, líquido, plástico, semi-plástico y sólido. • Ensayo de compactación (PROCTOR MODIFICADO) Con este ensayo se determina el peso volumétrico de un suelo que ha sido compactado con diferentes niveles de humedad, también se determina la humedad óptima del material para un compactación idónea.
39
• Ensayo valor soporte del suelo Este ensayo es conocido como California Bearing Ratio (C. B. R.), por sus iniciales en inglés, sirve para determinar la capacidad soporte que tiene un cuerpo compactado a su densidad máxima en las peores condiciones de humedad que pueda tener en el futuro. Éste se expresa en el porcentaje del esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistón estándar en la muestra de suelo, comparado con el patrón de piedra triturada de propiedades conocidas. • Ensayo de granulometría La granulometría sirve para conocer la variedad en el tamaño de las partículas del suelo, para clasificarlas; el procedimiento más expedido es el del tamizado. El empleo que se le puede dar al suelo se puede ver en la tabla siguiente:
Tabla VI. Resistencia del suelo
0 a 5 SUB-RASANTE MUY MALA 5 a 10 SUB-RASANTE MALA 10 a 20 SUB-RASANTE REGULAR A BUENA 20 a 30 SUB-RASANTE MUY BUENA 30 a 50 SUB-BASE BUENA 50 a 80 BASE BUENA 80 a 100 BASE MUY BUENA
40
5.3. Análisis de resultados
El suelo de la calle de la escuela al tanque de distribución en la aldea Cuchilla del Carmen se clasifica como un limo arcilloso color café. Por su C. B. R. bajo es considerado un suelo no apropiado para sub-rasante.
El resumen de los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio se detalla a continuación: Descripción:
Limo arcilloso color café
Límite líquido:
49%
Límite plástico:
34.20%
Índice plástico
15%
C. B. R.:
89% al 100.23%
% de grava:
0
% de arena:
12
% de finos:
88
Tabla VII. Tipos de suelos de la sub-rasante y valores aproximados de “k” TIPO DE SUELOS
SOPORTE
RANGO DE VALORES DE K PCI
Suelos de grano fino en que el tamaño de partículas de limo y arcilla predominan
Bajo
75 - 120
Medio
130 – 170
Alto
180 – 220
Muy alto
250 - 400
Arenas y mezclas de arena con grava,
con
una
cantidad
considerada de limo y arcilla. Arenas y mezclas de arena con grava relativamente libre de suelos finos.
Sub-base tratada con cemento.
41
Se concluye que el material no satisface los requisitos para se utilizados como una sub-rasante, ya que los resultados demuestran un límite líquido menos de 50%, y el valor soporte (C.B.R.) es mayor del 89% al 100% de compactación, se clasifica como medio para sub-rasante.
5.4. Diseño del pavimento
5.4.1. Pavimento rígido
Es una losa de concreto hidráulico que descansa sobre el suelo de fundación o sub-rasante, su objetivo principal es transmitir las cargar que genera el tránsito sobre ella de una manera proporcional sobre el suelo. También protege al suelo de los efectos del clima y cargas. El diseño del pavimento rígido estará basado en los resultados de los ensayos de laboratorio de suelos, así como en la cantidad de vehículos que circulan por esta calle.
5.4.2. Componentes estructurales del pavimento
Los pavimentos están constituidos por diferentes componentes, los que a continuación se mencionan:
5.4.2.1.
Capa de rodadura
También llamada carpeta de rodadura, esta capa es la receptora directa de la carga aplicada por los vehículos, es la parte superior de la estructura de un pavimento y tiene como objetivo principal dar mayor soporte y proteger las estructuras o capas inferiores, para evitar su deterioro.
42
5.4.2.2.
Base
Sobre ésta se coloca la carpeta de rodadura, las cargas transmitidas directamente de la capa de revestimiento, son distribuidas a las capas inferiores con menor intensidad.
5.4.2.3.
Sub - Rasante
Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura del pavimento y que se extiende hasta un profundidad en que no le afecte la carga de diseño que corresponde a la estructura prevista.
5.4.2.4.
Bombeo
El bombeo transversal es la pendiente necesaria para evacuar el agua hacia las orillas de la carretera y llevarla hacia los tragantes o cunetas. La pendiente de bombeo en este caso será del 3% hacia un lado.
Figura 4. Sección transversal típica
43
5.4.3. Parámetros de diseño
La Asociación del Cemento Pórtland (P.C.A.) proporciona dos métodos de diseño para determinar el espesor de losas que resistan las cargas de tránsito para calles y carreteras con pavimentos rígidos. Estos métodos son: • Método de capacidad, es el método de diseño en el cual se utilizan datos de carga-eje, obtenido por medio de estaciones de control vehicular para conocer el peso de los vehículos que por el lugar circulan. • Método simplificado, es un procedimiento de diseño en el cual no se utilizan estaciones de control vehicular y se pueden diseñar losas con y sin bordillos.
Para el diseño del espesor y dimensionamiento del pavimento rígido de la Aldea Cuchilla del Carmen, se utilizó el método simplificado, por no ser posible encontrar datos reales de tránsito.
Para la aplicación del método simplificado, la P.C.A. ha elaborado tablas, en las cuales señala diferentes categorías, que dependen principalmente del tipo de tránsito al cual será sometido el pavimento.
44
Tabla VIII. Categorías de tránsito en función de cargas por eje
Categorías de tránsito en función de cargas por eje TRÁNSITO Categoría de ejes Cargados
1
2
3 4
TPDA %
TPPD Por día
Calles residenciales, caminos rurales y 200-800 1 AL 3 1 a 25 secundarios (de bajo a medio) Calles colectoras, caminos rurales y 700-5000 5 AL 18 40 a 1000 secundarios (arterias principales) Caminos Primerios, arterias principales y calle 3000-12000 8 AL 30 500 a 1000 urbanas rurales Arterias principales carreteras principales y 3000-20000 8 AL 30 1500 a 8000 vías urbanas
5.4.3.1.
Carga máxima por eje Eje Sencillo Eje doble 22
36
26
44
30
52
34
60
Período de diseño
El período de diseño utilizado en la pavimentación de la calle principal de la aldea el ranchito será de 20 años, por considerar que aproximadamente la vida útil de los materiales empleados es de 20 años.
5.4.3.2.
Diseño de la base
Para la base se consideraron los resultados de los ensayos realizados en el laboratorio y se determinó que el suelo tiene un valor medio para utilizarlo como sub-rasante, por lo tanto se determinará el espesor de la base según las especificación correspondientes.
45
5.5.3.3.
Diseño de espesor del pavimento
Para el diseño del espesor del pavimento se deben seguir los siguientes pasos: • Determinación de la categoría de la vía
Como se determinó anteriormente, la tabla de categorías depende del tránsito y del lugar de la carretera, se determinó utilizar la categoría 2, ya que pertenece a calles colectoras, caminos rurales y secundarios. • Determinar el tipo de junta para el pavimento
La junta longitudinal que llena mejor las necesidades es la dovelada, tipo macho-hembra, se seleccionó este tipo de junta que es la mejor transmite los esfuerzos de un carril a otro. • Determinar el módulo de ruptura del concreto
El paso de vehículos sobre las losas de concreto produce esfuerzos de flexión y compresión.
Los esfuerzos de compresión son mínimos y no
influyen en el grosor de la losa, pero los de flexión se determinan por módulo de ruptura. Una buena aproximación del módulo de ruptura es dentro de 10 y 20 por ciento de la resistencia a compresión.
La resistencia de compresión utilizada para este tramo es de 3000 psi, se determinó un 20 por ciento el módulo de ruptura es decir, 3000 psi * 0.20 = 600 psi.
46
Tabla IX. Relación de soporte de California (C.B.R.) MODULO DE REACCIÓN DE LA SUBRASANTE - k Lbs./plg3 150 200 250 300 400 500 600
100
700
VALOR SOPORTE Lbs./plg3 10
20
30
40
50
60
RELACIÓN SOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.) 2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
20
25
30
40
50
60
70
80
90
Tabla X. Valores de k para diseño sobre bases granulares (de PCA)
VALOR DE K SOBRE LA BASE LB/PULG
3
VALOR DE K DE LA SUBRASAN 3 TE LB/PLG
Espesor
Espesor
Espesor
Espesor
10 cm.
15 cm.
20 cm.
30 cm.
50
65
75
85
110
100
130
140
160
190
200
220
230
270
320
300
320
330
370
430
• Determinar el módulo de reacción “K” de la sub-rasante
Con los datos de laboratorio se obtuvo un C.B.R. de 89 al 100% de compactación, con este valor, se busca en la tabla de relación de soporte California y el módulo de reacción de la sub-rasante y observa que es el de 150 lb/pulg3.
47
• Valor soporte del suelo
El valor soporte del suelo se considera como medio según los estudios de laboratorio realizados. • Determinar el espesor de losa de concreto
Por considerarse una calle de categoría 2 y con bordillo incorporado, se busca al lado derecho de la tabla de determinación de espesor, el soporte de la sub-rasante y la base, alineándolo con el sector que corresponde a un módulo de ruptura de 600 psi.
Tabla XI. Determinación de espesores Determinación de espesores de pavimentos con pasajuntas (juna tipo dovela) Sin hombros de concreto o bordillo Con hombros de concreto o bordillos Espesor de losa en cm.
MR= 46 Kg/cm
MR= 42 Kg/cm
MR= 39 Kg/cm
2
2
2
14 15 16.5 18 19 20 15 16.5 18 19 20 22 16.5 17.8 19 20 22 23
Soporte de terreno o subrasante Bajo
9 80 490 2500
15 110 590 2700
19 120 560 2400
Espesor de losa en cm.
Soporte de terreno o subrasante
Medio
Alto
Muy Alto
4 43 320 1900
12 120 840
5 59 490 3100
13 14 15 16.5 18
9 96 710 4200
8 70 440 2300
24 190 110
11 110 750
13 14 15 16.5 18
1 19 160 1000
8 84 620 3600
19 150 890
14 15 16.5 18 19
3 29 210 1110
14 120 770 4000
11 84 470 2200
4 34 230 1200
48
Bajo
Medio
Alto
Muy Alto
3 42 380 2600
9 120 970
42 450 3400
1 23 220 1500
8 98 810 5200
3 41 320 1900 4000
17 160 1100
5.5.3.4.
Estructura final del pavimento
C.B.R. = 5.5 módulo de reacción del suelo a partir del C.B.R. K = 150 lb/pulg3 Se diseña para 20 años • No se tienen datos de circulación de vehículos en el sector • Según el tipo de suelo, es un suelo con soporte medio • Tomando los valores de la tabla según el valor de la sub-rasante da como resultado espesor de base igual a 25 cm. • De la tabla tomando un concreto de resistencia de 600 psi el espesor de la losa con hombros de concreto o bordillos es de 16.5 cm.
La pista será de concreto con una losa de 16.5 cm. De espesor y una base de 25 cm.
5.5.3.5.
Diseño de mezcla de concreto
El diseño de la mezcla se basa en las siguientes especificaciones:
Tabla XII. Determinación de estructura y asentamiento
TIPO DE ESTRUCTURA
ASENTAMIENTO
Cimientos, muros reforzados, vigas Paredes reforzadas y columnas
10 cm.
Pavimentos y losas
8 cm.
Concreto masivo
5 cm.
49
Según la tabla, se especifica para pavimentos un asentamiento de 8 cm. Se necesita un concreto de un f ‘c = 210 Kg/cm2, con un agregado de una pulgada.
Tabla XIII. Asentamiento de concreto
Cantidad de agua L/m
3
Asentamientos en centímetros
3/8"
1/2"
3/4"
1"
1 1/2"
3a5
205
200
185
180
175
8 a 10
225
215
200
195
180
15 a 18
240
230
210
205
200
Al conocer los datos anteriores de asentamiento y tamaño de agregado se obtiene la cantidad de agua que es 195 L/m3. Con la resistencia de 210 Kg/cm2, se busca en la tabla siguiente la relación A/C (Agua-Cemento).
Tabla XIV. Relación agua-cemento
Resistencia Kg/cm
Relación
2
A/C
246
0.47
210
0.50
176
0.54
Y se determina que A/C = 0.50
50
Con estos datos se encuentran las cantidades de materiales, Cantidad de cemento = Agua/0.50 Cemento = 195 / 0.50 Cemento = 390 Kg/cm3 El peso de concreto es de 2,400 Kg/m3 Peso de agragados = peso de concreto – peso (agua + cemento) = 2,400 – (390 + 195) Peso de agregados = 1815 Kg
De la tabla de porcentajes de agregados, se obtiene el porcentaje de arena, al conocer el agregado grueso de 1”.
Tabla XV. Porcentaje de agregado
Tamaño máximo agregado grueso
Porcentaje de arena sobre agregado Total
Porcentaje de piedrín sobre agregado Total
3/8"
48
52
1/2"
46
54
3/4"
44
56
1"
42
58
1 1/2"
40
60
Porcentaje de arena total = 42% Porcentaje de piedrín total = 58% Entonces: Arena = 1815 Kg. * 42% = 762.3 Kg. Piedrín = 1815 Kg. * 58% = 1052.7 Kg. En resumen:
Agua
= 195 Kg.
Cemento
= 390 Kg.
Arena
= 792.3 Kg.
51
Piedrín
= 1052.7 Kg.
Tabla XVI. Diseño teórico de mezcla (Proporción):
5.5.3.6.
CEMENTO
ARENA
PIEDRÍN
1
2
3
Conformación y curado del pavimento
El pavimento rígido está constituido por cemento, agregado fino, agregado grueso, aire y agua, también puede estar constituido por aditivos.
La mezcla en estado plástico se coloca en la base humedecida y luego se hace vibrar para no dejar espacios de aire (ratoneras) dentro del concreto que puedan producir fallas no deseadas.
Se coloca un arrastre, ya sea manual o mecánico, para dejar lista la rasante anteriormente diseñada, luego de aplicar el arrastre se raya el concreto de forma normal a la línea de eje central de la calle, para luego aplicar un curador de concreto, cuya función es mantener el pavimento fresco para que no libere vapor y no pierda resistencia dentro de las primeras 24 horas críticas del pavimento.
Se deja descansar el pavimento por 28 días en los cuales llegará a la resistencia requerida del concreto y luego se da paso libre a vehículos.
52
5.5.3.6.1. Curador de concreto
− Compuesto concentrado color rojo o blanco, en forma líquida que se aplica sobre la superficie del concreto recién colocado. Producto elaborado bajo la norma ASTM C-309.
− El modo de empleo es directo a la superficie acabada por medio de un aspersor con el objeto de cubrir toda la superficie con una película uniforme y economizar material.
− Rendimiento, un litro de curado cubre aproximadamente de 4 a 6 metros cuadrados en una mano de aplicación.
5.6.
Estudio de impacto ambiental
El impacto social será positivo en este proyecto, puesto que se aumentará la plusvalía del lugar, se mejorará el ornato de la aldea, los niños no tendrán problemas para asistir a la esuela y las calles tendrán un tratamiento adecuado para evitar enfermedades pulmonares causadas por el polvo.
5.7.
Elaboración de planos finales
Al seguir el proceso de diseño del proyecto se llega la elaboración de los planos finales, luego del replanteo topográfico, para obtener una visión más clara de lo que se va a lograr.
5.8.
Obras de protección
Estas obras de protección no son más que estructuras auxiliares de las partes constituyentes del sistema, ya estipuladas en los planos finales. Estas estructuras dependiendo de la finalidad de las mismas serán de diversas
53
formas y tamaños. Para una pavimentación, las obras de protección son las siguientes:
− Bordillos − Cunetas − Juntas de dilatación 5.9.
Presupuesto
La cuantificación de materiales y mano de obra para los trabajos de pavimentación de la aldea El Ranchito se realizó de acuerdo a los siguientes datos:
− Corte
de
terreno
se
calculó
por
metro
lineal,
al
reacondicionamiento de la base se calculo en metros lineales por su espesor y ancho.
− El concreto se calculó por metro lineal por su espesor y ancho. − La cuantificación de mano de obra se realizó por metro lineal. Todos los renglones se calcularon por metro lineal, para poder tener una relación directa entre costo y metro lineal.
54
Tabla XVII. Presupuesto de pavimentación en quetzales.
COSTO DE PAVIMENTO DE CONCRETO m2
DESCRIPCIÓN Limpieza de calle
Q
Corte de subrasante
Q
40.00
Preparación de subrasante
Q
30.00
Concreto
Q
170.00
Q
255.25
TOTAL
15.25
COSTO DE CUNETA REVESTIDA DESCRIPCIÓN
COSTO (Q/ML)
Concreto premezclado
Q
53.90
Colocación de concreto
Q
49.00
Formaleta de madera
Q
1.40
Curador
Q
0.70
Q
105.00
TOTAL
COSTO DE BORDILLO DESCRIPCIÓN
COSTO (Q/ML)
Concreto premezclado
Q
11.20
Colocación de concreto
Q
16.80
Formaleta de madera
Q
2.80
Curador
Q
0.70
Q
31.50
TOTAL RESUMEN DESCRIPCIÓN
COSTO UNITARIO
UNIDAD
CANTIDAD
COSTO
PAVIMENTO DE CONCRETO
Q
255.25
M2
2100 Q
536,025.00
CUNETA REVESTIDA
Q
105.00
ML
492 Q
51,660.00
BORDILLO
Q
31.50
ML
492 Q
15,498.00
Q
603,183.00
TOTAL
55
Tabla XVIII.
Presupuesto de pavimentación en dólares.
COSTO DE PAVIMENTO DE CONCRETO m2
DESCRIPCIÓN Limpieza de calle
$1.99
Corte de subrasante
$5.21
Preparación de subrasante
$3.91
Concreto
$22.14 TOTAL
$33.24
COSTO DE CUNETA REVESTIDA DESCRIPCIÓN
COSTO ($/ML)
Concreto premezclado
$7.02
Colocación de concreto
$6.38
Formaleta de madera
$0.18
Curador
$0.09 TOTAL
$13.67
COSTO DE BORDILLO DESCRIPCIÓN
COSTO ($/ML)
Concreto premezclado
$1.46
Colocación de concreto
$2.19
Formaleta de madera
$0.36
Curador
$0.09 TOTAL
$4.10
RESUMEN DESCRIPCIÓN
COSTO UNITARIO
UNIDAD
CANTIDAD
COSTO
PAVIMENTO DE CONCRETO
$33.24
M2
$2,100.00
CUNETA REVESTIDA
$13.67
ML
$492.00
$6,726.56
$4.10
ML
$492.00
$2,017.97
BORDILLO
TOTAL
* tipo de cambio: Q.7.68 por $1.00
56
$69,794.92
$78,539.45
6. RIESGO Y VULNERABILIDAD DE PROYECTOS 6.1. Evaluación de Impacto Ambiental
6.1.1. Concepto
La evaluación del peligro de esta zona o región es esencial para estimar la vulnerabilidad y los daños posibles de los componentes de riesgo, tomando en cuenta que la geología representa un factor que ilustra el potencial del deslizamiento de taludes.
En el ámbito regional, la regional controla los aspectos genéricos del relieve y la topografía de un área, lo cual permite estimar su susceptibilidad al movimiento. En general, los deslizamientos pueden ocurrir en cualquier tipo de relieve si las condiciones están dadas. Sin embargo, la experiencia de trabajar y observar distintos tipos de terreno ha demostrado que los deslizamientos son más comunes en ciertos tipos de geografía y menos comunes en otros. Las zonas inicialmente estables pueden volverse inestables con la construcción de infraestructura, la deforestación u otras razones.
La mayoría de impactos en la infraestructura del sistema de alcantarillado y de los pavimentos en lugares susceptibles a inundaciones se deben a los excedentes de lluvia que se extienden por largos periodos del invierno.
Los más importantes son los siguientes: •
Hinchamiento del pavimento
•
Deslizamiento de las capas
•
Derrumbes
57
•
Colapso de colectores por residuos sólidos
•
Daño en los elementos del sistema por recarga de acuíferos
•
Arrastre de tubería y cámaras debido al empuje de aguas subterráneas
•
Rebosamiento y arrastre de letrinas y de pozos sépticos
•
Desbordamiento de lagunas de estabilización
Desde luego, el colapso de los elementos del sistema (letrinas, pozos sépticos, colectores de aguas negras, lagunas de oxidación, etcétera) tiene efectos sobre la salud al producir nuevas amenazas, como la generación de focos de contaminación. Igual situación ocurre con la red de alcantarillado para el drenaje de las aguas pluviales. En algunos casos se detectan intercambios entre los sistemas de drenaje y los de alcantarillado sanitario, el que origina una contaminación incontrolada. La obstrucción de la infraestructura por las inundaciones, el taponamiento por sedimentos, etcétera, hacen colapsar varios sistemas y producen anegamientos que afectan sectores de las poblaciones involucradas.
6.1.2. Riesgo de alteración del agua en las redes de agua.
Existe riesgo de alteración del sistema hídrico cuando se rompen simultáneamente las tuberías de las redes de agua potable y las de alcantarillado sanitario, porque es posible que algo de las aguas servidas se mezcle o penetre a la red de agua potable. Ello se debe a que usualmente las tuberías de agua potable y alcantarillado sanitario se construyen en forma paralela, por las mismas calles y a pocos metros entre sus ejes.
Así, puede haber roturas cercanas en ambas tuberías que posibiliten la entrada de aguas servidas a la red de agua potable, especialmente si es considerable el volumen de aguas servidas vertidas al terreno.
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En algunas oportunidades existen aguas subterráneas superficiales que cubren las redes de agua potable y de alcantarillado. Si el sismo produce roturas y fugas en la red de alcantarillado, se contaminara la capa freática. Por su parte, esa capa superficial puede contaminar el agua potable de la red a través de roturas en la misma o por infiltración hacia la red de agua potable por juntas no herméticas si en esa red se producen presiones negativas.
Todas las infraestructuras son proyectadas tomando en consideración las amenazas naturales de tipo geológico, meteorológico y características del área en el cual se encuentra ubicado el sistema.
Muchos de los problemas relativos a los sistemas se deben a fenómenos naturales que no se consideraron en la etapa de concepción, diseño, construcción y operación del sistema. Por esta razón, es de gran importancia para evaluar la vulnerabilidad de los sistemas existentes y por construir.
Los planes de emergencia se fundamentan en el mejor conocimiento posible de la vulnerabilidad del sistema, en cuando a las deficiencias en la capacidad de prestación de servicios u operatividad, debilidades físicas de los componentes ante las solicitaciones externas y debilidades de organización ante las eventuales emergencias que se puedan ocasionar.
De una manera general, a la identificación y cuantificación de estas debilidades se le denomina Análisis de Vulnerabilidad, y es el proceso mediante el cual se determina el comportamiento esperado del sistema y sus componentes, para resistir en forma adecuada los efectos debidos a un desastre. Se identifican también las fortalezas del sistema y de su organización, por ejemplo, el personal con experiencia en operación, mantenimiento, diseño y construcción, para atender emergencias.
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6.1.3. Amenazas naturales
Las amenazas naturales son de tipo geológico o de tipo meteorológico. En esta región las principales amenazas son de tipo geológico (sismos, erupciones volcánicas) y muy remotamente de tipo meteorológico (huracanes, marejadas, ciclones tropicales, vientos fuertes, otras tormentas severas, tornados, inundaciones), otras. Como incendios forestales y las humaredas resultantes, sequías e infestaciones.
Las amenazas pueden estar interrelacionadas y sus efectos, magnificados. Por ejemplo, los vientos huracanados provocan lluvias internas, las cuales pueden ocasionar inundaciones; asimismo provocan deslizamientos, los cuales pueden ocasionar refregamiento de ríos e inundaciones progresivas y la rotura de las represas, que causan inundaciones turbulentas y crecidas.
El fin primordial es conocer la vulnerabilidad del alcantarillado sanitario y sus componentes, en los aspectos físico, operativo, administrativo y organizativo, ya que el funcionamiento ideal de este sistema depende tanto del diseño y de la calidad de los componentes físicos, como de la forma en que es operada, teniendo una constante supervisión, un mantenimiento apropiado y una buena administración en la que se aprovechen al máximo los recursos, a manera de cubrir en forma organizada la mayor parte de la población.
El impacto de las amenazas es directo con los componentes físicos del sistema e indirecto con los aspectos organizativos, administrativos y capacidad de operación. Es directo con los componentes físicos, ya que están expuestos a cualquier amenaza
60
natural y es indirecto, porque la capacidad de operación se ve reducida. Si no se cuenta con los suficientes recursos, deberá solicitarse algún tipo de ayuda externa para llevar a cabo la reparación.
En lo que respecta a sismos y huracanes, se utilizan datos estadísticos para dar a conocer la tolerancia al riesgo, tomando, para el efecto, medidas de alto valor técnico para reducir dicho riesgo.
6.1.3.1.
Desastre natural
Un desastre natural sucede cuando la ocurrencia de un fenómeno natural afecta a un sistema vulnerable. Los fenómenos naturales en si no provocan necesariamente desastres. Es solo su interacción con el sistema y su entorno lo que genera impactos que pueden llegar a tener dimensiones catastróficas, dependiendo de la vulnerabilidad de la zona.
Aunque el mundo siempre ha estado expuesto a los desastres naturales, sus efectos se están volviendo cada vez más severos.
Esta
tendencia
mundial
esta
directamente
vinculada
a
otros
fenómenos, como la creciente pobreza, el mayor crecimiento demográfico, el deterioro ambiental y el cambio climático. Puesto que la vulnerabilidad a los desastres es el resultado de las acciones humanas, es posible modificarlas para reducir la vulnerabilidad y, con ella, las perdidas humanas y materiales.
Según su magnitud, los terremotos pueden producir fallas en las rocas y en el subsuelo, hundimientos de
la superficie del terreno, derrumbes,
deslizamientos de tierras y avalanchas de todo; pueden asimismo reblandecer los suelos saturados (debido a la vibración); reducen la capacidad de sustentación de fenómenos combinados con la ondulación del
61
suelo; producen destrucción y otros daños directos en cualquier parte de los sistemas de abastecimiento de agua, ubicados dentro del área afectada por el sismo.
Entre los principales efectos producidos por los terremotos se puede mencionar: •
Destrucción
parcial
o
total
de
estructuras
recolectoras,
tratamiento, etc. •
Ruptura de las tuberías, además de daños en las uniones, con la consiguiente filtración de aguas negras al suelo
•
Interrupción de la corriente eléctrica, de las comunidades y de las vías de acceso.
6.1.4. Daños producidos por terremotos
El sismo actúa con fuerzas de inercia sobre las construcciones que se levantan sobre el nivel del suelo; en cambio las estructuras enterradas (tuberías) se mueven con el suelo y experimentan deformaciones que pueden provocar daños en sus componentes; para las estructuras aéreas se dan deformaciones sin llegar a la ruptura, gracias a las juntas flexibles y los tensores. Los terremotos ocasionan daños en las tuberías y/o en sus uniones rígidas; esto implica que se pueden esperar menores daños en las tuberías relativamente más flexibles como el PVC, y mayores en las tuberías rígidas, como las de mortero comprimido, hormigón, hierro fundido, asbesto y cemento, especialmente si tiene uniones rígidas.
Los daños en las tuberías de agua potable y drenaje sanitario producen, por lo común, afloramiento de agua en zonas cercanas a la roturas de tubos o uniones; para determinar su magnitud y alcance y poder hacer las reparaciones habrá que excavar y poner al descubierto las tuberías rotas.
62
Sin embargo, es posible que la alta permeabilidad del suelo en que se produjeron las roturas o la presión baja del agua oculte zonas de roturas que tal vez se podrían detectar posteriormente.
El análisis de las estadísticas disponibles sobre las amenazas y sus consecuencias conduce a establecer una marcada diferencia entre dos grupos de problemas. El primero es la peligrosidad e intensidad de las acciones esperadas; y el segundo, la vulnerabilidad de las obras hechas por el hombre para soportar, con daños tolerables, tales acciones.
6.2.
Vulnerabilidad de los proyectos
6.2.1. Concepto de vulnerabilidad
Se entiende por vulnerabilidad, la susceptibilidad a la pérdida de un elemento o conjunto de elementos como resultado de la ocurrencia de un desastre. Indica el grado en que un sistema está expuesto o protegido de las amenazas naturales.
Esto depende del estado de los asentamientos
humanos su infraestructura, la manera en que la administración pública y las políticas manejan la gestión del riesgo, y el nivel de información y educación de que dispone una sociedad sobre los riesgos existentes y cómo debe de enfrentarlos.
6.2.2. Calificación de la vulnerabilidad
La vulnerabilidad de un determinado componente o sistema, se expresa como la probabilidad de alcanzar un determinado estado, dado que ocurra Ai, se expresa como: P(Ej/Ai)
63
Los estados Ej son previamente definidos a conveniencia y descritos en forma explicita. En lo que se refiere a daños y operatividad de equipos es frecuente adoptar los cuatro estados de daño siguientes:
E1 = no daños E2 = daños leves; equipos operativo E3 = daños reparables; equipo no operativo E4 = daños graves o ruina; equipo fuera de servicio
Sea:
P = Probabilidad Ej = Sistema Ai = Amenaza
Debe realizarse un estudio de análisis de vulnerabilidad de aquellas instalaciones y obras de infraestructura cuyo mal funcionamiento o ruina (debido a los efectos de los desastres considerados pueda generar situaciones de emergencia o demandas que excedan la capacidad de atención.
6.2.3. Estimación de la vulnerabilidad
En diversos trabajos, la vulnerabilidad de sistemas de tuberías a las acciones sísmicas ese expresa por el numero esperado de fallas por kilómetro
de
longitud.
Tomando
en
consideración
las
estadísticas
disponibles, resulta ventajoso emplear como referencia el número de fallas por sismo en tuberías de PVC, para diferentes grados de la intensidad de Mercalli.
64
6.2.4. Identificación de la vulnerabilidad
El análisis de los sistemas de agua y alcantarillado es realizado por un equipo de profesionales expertos en la evaluación de peligros naturales, salud ambiental e ingeniería civil, en conjunto con el personal de la empresa de servicio de agua encargado del funcionamiento y mantenimiento del mismo. Ese equipo centra su atención en el funcionamiento y mantenimiento, la administración y los impactos potenciales sobre el servicio, tal como se señala a continuación.
6.2.5. Vulnerabilidad administrativa
Con el fin de tratar de manera integral los problemas que afectan a los aspectos administrativos / funcionales se recomienda analizar los aspectos que tengan relación en la administración de los sistemas (vulnerabilidad administrativa) por separado de aquellos que tengan referencia con los aspectos operativos de los mismos (vulnerabilidad operativa).
El Departamento de Servicios Públicos de la municipalidad, que es la sección encargada de supervisar el funcionamiento del sistema de agua potable y drenajes sanitarios, y el coordinador de la oficina municipal de planificación, que se encarga de la operación directa del sistema, están alertas constantemente respecto de cada una de las situaciones que se pudieran suscitar en torno a alguna falla o desperfecto que ocasione la suspensión del servicio. Su función radica principalmente en corregir fallas menores, tales como la reparación del equipo y la infraestructura física. Toda reparación mayor o cambio en la distribución física debe ser estudiado y aprobado por el Consejo Municipal.
65
Los principales factores de vulnerabilidad administrativa tienen relación en el nivel de capacitación en los temas referentes a las amenazas naturales, la capacidad del personal administrativo para desempeñar sus obligaciones y con las debilidades de la organización institucional.
Algunos indicadores de vulnerabilidad administrativa son: falta de capacitación del personal, altos porcentajes de morosidad de los usuarios en el pago de cuotas, saldos contables negativos, ausencia de comunicación con los usuarios, ausencia de fondos de capitalización y de herramientas para la operación del sistema.
La coordinación interinstitucional es fundamental en la atención de emergencias y desastres, porque si no hay coordinación, el resultado es un caos que afectara a los clientes del sistema y a la capacidad de rehabilitación.
En el nivel de la organización institucional, las debilidades son: escasa o nula comunicación entre los niveles organizacionales, ausencia de coordinación,
información,
incumplimiento
de
responsabilidades
e
incertidumbre en las competencias de las acciones.
El objetivo del estudio de la vulnerabilidad administrativa es identificar las debilidades de la organización institucional y de la administración local que impiden contar con una buena gestión para disponer de recursos humanos capacitados, recursos materiales y económicos suficientes, así como de una correcta organización del trabajo para el funcionamiento del sistema en condiciones normales, la implementación de medidas de mitigación y la repuesta oportuna en caso de impacto de un fenómeno natural.
66
La capacitación de las personas encargadas de la operación de la línea de conducción es indispensable, ya que las fallas pueden ser de diferentes índoles. Debido a un descontrol en la organización y designación del personal capacitado para realizar dichas tareas, se ha incurrido en el atraso de la realización de estas, por la falta de información, asignación de mas personal y falta de transporte, pues la extensión a cubrir es muy grande. La falta de fondos asignados para mejorar el servicio, también ha sido una causa muy grande, por lo que los sistemas sufren fallas, y al no ser corregidas su deterioro es indudable.
6.2.6. Vulnerabilidad operativa
Los principales factores de vulnerabilidad operativa tienen relación con la cantidad, calidad y continuidad, las rutinas de operación, mantenimiento y la capacitación del operador para el cumplimiento de sus funciones.
Algunos indicadores de vulnerabilidad operativa son la poca o ninguna capacitación del operador, mal estado de equipos, herramientas, operación y mantenimiento defectuoso, ausencia de registros de caudales, del monitoreo de la calidad de agua, tratamientos defectuosos del agua.
El objetivo del estudio de la vulnerabilidad operativa es identificar las debilidades que ocasionan deficiencias en la prestación del servicio en cuanto a cantidad, continuidad y calidad del agua, por rutinas de operación de mantenimiento y por capacidad del personal, durante la operación normal.
6.2.7. Vulnerabilidad física
Los factores de vulnerabilidad física tienen relación con las condiciones desfavorables actuales de los componentes y del sistema en su conjunto, de acuerdo a su ubicación en relación con las amenazas naturales;
67
luego, la vulnerabilidad física puede presentarse por condición y/o por ubicación.
Para identificar las condiciones favorables del estado actual se deben inspeccionar los elementos, equipos y accesorios de cada componentes y señalar su estado, su conformidad con las normas de diseño, su utilidad dentro del funcionamiento del sistema y su necesidad. Este proceso es el que permite determinar los elementos y componentes deficientes para el funcionamiento normal del sistema.
Para estimar los daños potenciales provocados por los fenómenos naturales, se debe primero identificar las amenazas: se prioriza para comenzar su análisis, con base en la recurrencia y magnitud de los efectos esperados. Luego se cuantifican los efectos, se puede utilizar el parámetro denominado factor de daño o cualquier otro procedimiento disponible, como la utilización de los daños observados por el impacto de amenazas ocurridas en el pasado.
Llegar a valores numéricos de los efectos solo se justifica
cuando el riesgo del sistema es muy alto.
La población guatemalteca es susceptible a sufrir daños a su salud debido a que al ocurrir este tipo de catástrofes, existe el riesgo de contaminación del agua, por lo que aumenta la tasa e incidencia de enfermedades como la diarrea, el cólera, las infecciones respiratorias, las enfermedades infecto-contagiosas, entre otras.
La vulnerabilidad física ante huracanes y sismos es evidente, porque los componentes están expuestos directamente al medio, por lo que según sea la intensidad del huracán o sismo, podrán sufrir daños graves o destrucción total.
68
Los daños esperados por el impacto de este tipo de amenazas, deben ser tomados en cuenta en el momento en que ocurra otro siniestro; para ello se toman las debilidades que provocan daños físicos en los sistemas en relación con las siguientes amenazas: •
Por sismo: prácticamente todos los componentes de los sistemas pueden sufrir las consecuencias directas del impacto de un sismo. Las estructuras
de
concreto
sufren,
en
mayor
o
menor
grado,
agrietamiento y fallas estructurales que las inutilizan; las cajas, pozos de visita, planta de tratamiento, fallan en las uniones rígidas del concreto con las tuberías; las tuberías rígidas fallan en cortante y las de juntas flexibles se desacoplan. •
Por huracanes: Para los componentes ubicados en pasos expuestos en los causes de los ríos, quebradas y terrazas inundadles existe el riesgo de rotura y daños de las tapas en los tanques o pozos de visita, y falla de estructuras por asentamientos del terreno por inundaciones.
6.2.7.1.
Capacidad de respuesta del gobierno local
En el ámbito de gobierno municipal, en caso de bienes y servicios para reparar, rehabilitar, reconstruir y remplazar elementos de infraestructura por la ocurrencia de un fenómeno natural, se recurre a maquinaria y empleados de instituciones públicas o empresas privadas locales. Sin embargo se considera que, como en el caso de infraestructura vial, las autoridades no se restringen
a
mencionar
aquellos
elementos
que
solo
pueden
ser
suministrados a nivel del gobierno central.
El municipio de Santa Catarina Pinula cuenta con personal técnico capacitado, maquinaria y materiales para llevar adelante las tareas de reparación, rehabilitación, reconstrucción y reemplazo de componentes
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esenciales de la red de alcantarillado; y requiere, en cambio, ayuda financiera externa cuando las tareas son de gran magnitud.
6.2.7.2.
Importancia de la concienciación y preparación para emergencias a nivel local
La vulnerabilidad no solamente representa un asunto geográfico; también es causada por la falta de preparación de los individuos para reaccionar cuando algo anormal esta sucediendo.
Es muy probable que aquellas comunidades que si están conscientes de los peligros, y que suben como responder ante los mismos, surjan menos pérdidas humanas y daños a la propiedad. La coordinación mas efectiva de los servicios de respuesta también contribuye a reducir la vulnerabilidad es decir, el mejoramiento en la preparación de los especialistas. Todo esto es obvio, pero no siempre se refleja en la realidad.
Todas las personas
relacionadas con las respuestas de emergencias deben obedecer a una sola orden, guiarse por procedimientos comunes y mantener una comunicación transparente.
Las acciones de respuesta deben practicarse de vez en cuando para confirmar que funcionaran en la práctica y no solamente cuando están plasmadas en el papel.
6.3. Medidas de mitigación de los proyectos
6.3.1. Concepto
La reducción de desastres es la suma de todas las acciones que pueden aplicarse para reducir la vulnerabilidad de un sistema a las amenazas naturales.
70
Estas soluciones incluyen el correcto ordenamiento territorial, con el desarrollo de mapas de riesgo, para asegurar que la gente se asiente donde es seguro; así como la adopción de códigos de construcción apropiados y técnicas de ingeniería que respondan a evaluaciones locales de riesgo.
Algunas de las medidas a tomar para reducir la vulnerabilidad, es realizar obras para mitigar los impactos de los fenómenos naturales a la infraestructura y servicios básicos; planes de contingencia por medio de mapas de vulnerabilidad y planes de contingencia específicos del sector o los planes generales de instituciones a cargo del manejo integral de emergencias.
Como medida para la reducción de desastres, en otros lugares, debido a la carencia de información acerca de las zonas vulnerables, al inicio de la época de invierno se mantiene un sistema de alerta mediante inspecciones y equipos para tener presencia en las zonas afectadas en menos de una hora.
Gracias a un mapa de vulnerabilidad se podrían economizar recursos para responder a emergencias. Así mismo, es necesario elaborar un estudio profundo de las necesidades y prioridades de obras de ingeniería necesarias para reducir la vulnerabilidad de los servicios básicos y las carreteras. La posibilidad de ofrecer y recibir asistencia técnica en materia de reducción de vulnerabilidad también corresponde a una medida fundamental.
Es necesario subrayar la importancia de contar con perfiles de vulnerabilidad de infraestructura y servicios básicos de otros lugares que cuenten con las características semejantes a la del lugar en cuestión.
71
6.3.2. Mitigación de los efectos de los desastres naturales
Los sistemas de alcantarillado de las áreas urbanas y rurales son especialmente vulnerables a los peligros naturales. Estos sistemas son extensos y pueden hallarse en mal estado. Cuando el agua potable se contamina como resultado de un desastre o colapso en el sistema de alcantarillado, el riesgo de que la población contraiga enfermedades aumenta y la higiene se deteriora rápidamente. A menudo, resulta difícil valorar las consecuencias indirectas para la salud y el costo de la reparación del sistema es, en general, muy elevado.
Las autoridades encargadas del funcionamiento y mantenimiento de los sistemas de alcantarillado deben contar con estrategias para reducir la vulnerabilidad de estos sistemas a los desastres naturales y con procedimientos para restablecer rápida y eficazmente el servicio en tales casos. Al igual que para los establecimientos de salud, el análisis de vulnerabilidad es el primer paso para identificar y cuantificar el impacto potencial de los desastres sobre el rendimiento y los componentes del sistema.
El proceso es complicado porque los sistemas de alcantarillado se extienden a lo largo de zonas muy amplias, están compuestos por una variedad de materiales y expuestos a diversos tipos de desastres, tales como aludes, inundaciones, vientos fuertes, erupciones volcánicas o terremotos.
72
CONCLUSIONES
1. Una de las mejores maneras para adquirir conocimiento de campo es el Ejercicio Profesional Supervisado y, también, es una forma de ayudar a las comunidades que más lo necesitan.
2. En la aldea El Ranchito es urgente que se realice la construcción de un sistema de drenaje sanitario
para
reducir
el
riesgo
de
enfermedades producidas por el desfogue de aguas servidas hacia las calles, la proliferación de insectos, el mal olor y el ornato de la aldea.
3. En la aldea El Ranchito es necesario el tratamiento adecuado de la calle, pues, en tiempo de invierno el paso se hace imposible por el lodo que se forma con las lluvias y, en tiempo de verano, el exceso de polvo puede provocar daños pulmonares a la población.
4. La mejor manera de poder conservar el pavimento rígido es mediante un diseño de drenaje pluvial, el cual evitará la penetración del agua hacia la base del pavimento, causando de esta manera la falla del mismo.
73
74
RECOMENDACIONES
1. En el proyecto de drenaje sanitario es muy importante el mantenimiento porque, de esta manera, se podrá brindar un servicio eficiente durante su período de diseño y, así, mantener un mejor nivel de vida para los habitantes de la aldea.
2. Para mantener la vida útil del proyecto, debe de haber supervisión correcta en el proyecto de pavimentación de la aldea El Ranchito, así, también, como brindar mantenimiento de limpieza y bacheo, para lograr con esto su buen desempeño.
3. Tomar en cuenta la incidencia de los desastres en los proyectos, por que de esta manera se podrá tener un parámetro de los diversos daños que pueden sufrir, por lo tanto es ideal estableces planes para la
reducción
a
la
vulnerabilidad
y
procedimientos
para
el
reestablecimiento y funcionamiento lo más rápido posible.
4. Deben de darse cursos de emergencia y capacitación al personal de manteamiento de proyectos, logrando, así, un mejor y más rápido servicio a los vecinos.
75
76
BIBLIOGRAFÍA
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Contreras Barrientos, Walter Giovanni. Aplicaciones de Microsoft Excel al diseño, cálculo y estimación de costos de sistemas de alcantarillado en la República de Guatemala. Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 2000.
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Carrera Rípiele, Ricardo Antonio. Apuntes de Ingeniería Sanitaria 2. Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 1989. 135 pp.
77
78
ANEXOS
79
80
CÁLCULO DE DRENAJE SANITARIO 1
2
De P.V.
A P.V.
3 4 Cotas Terreno Inicio Final
5
6
D.H.
S% Terreno
7
8 No. Casas Local Acumulada
9 10 Habitantes a Servir Actual Futuro
P-1C3 P-1C2 P-1C1
P-1C2 P-1C1 P-1
101.1652 100.698 99.6822
100.698 99.6822 90.393
47.02 0.99361974 66.045 1.53804224 66.045 14.0649557
6 12 12
6 18 30
36 108 180
172.836743 518.510228 864.183713
P-1A2 P-1A1
P-1A1 P-1
98.422 94.0118
94.0118 90.393
79.3209 5.559947 78.8492 4.58952025
6 6
36 42
36 72
172.836743 345.673485
P-1B2 P-1B1 P-1
P-1B1 P-1 DESFOGUE
97.244 95.0057 90.393
95.0057 90.393 80
52.205 4.28752035 52.205 8.8357437 100 10.393
4 4 2
46 50 52
24 48 312
115.224495 230.44899 1497.91844
16 Diametro (pulgadas)
17 S% Tubo
18
11
12
Actual
Futuro
13 Fqm l/s/hab
4.3414988 4.23427703 4.16436808
4.17047912 3.9660536 3.83997848
0.0035 0.0035 0.0035
0.54702885 1.60055672 2.62355189
2.52284209 7.19753774 11.614564
6 6 6
2 2 14
1.60121623 1.60121623 4.23641994
4.3414988 4.27997274
4.17047912 4.05147842
0.0035 0.0035
0.54702885 1.07855313
2.52284209 4.90171033
6 6
6 5
4.36949983 4.31825186 4.07113881
4.22621728 4.12496441 3.67999272
0.0035 0.0035 0.0035
0.36703799 0.72546631 4.44568358
1.70437313 3.32707859 19.2931513
6 6 6
5 9 11
22
23
24
F.H.
Rel v/V
14 15 Q Diseño (lit/seg) Actual Futuro
25 Vel 0.4 -3 Actual Futura
26 27 Rel d/D 0.1 - 0.75 Actual Futura
19 Sec. Llena Vel. (m/s) Q (l/s)
20
21 Rel q/Q
Actual
Futura
29.2081055 29.2081055 77.2773834
0.01872867 0.05479837 0.0339498
0.08637473 0.24642262 0.15029707
2.77338786 2.53174515
50.5899227 46.1820697
0.010813 0.02335437
0.04986847 0.10613882
2.53174515 3.39669256 3.75518492
46.1820697 61.9597483 68.4990791
0.00794763 0.01170867 0.06490136
0.03690552 0.05369742 0.28165563
28
29 Cota Invert Inicio Final
30 31 Profundidad del Pozo Inicio Final
32 Volumen de Excavacion
Actual
Futura
0.381 0.533 0.463
0.605 0.817 0.716
0.61006338 0.85344825 1.96146243
0.96873582 1.30819366 3.03327667
0.0925 0.1575 0.125
0.195 0.33 0.26
99.9652 98.9948 97.6439
99.0248 97.6739 88.3976
1.2 1.7032 2.0383
1.6732 2.0083 1.9954
40.5 73.5 79.9
0.327 0.414
0.517 0.644
0.90689783 1.04814249
1.43384152 1.63044388
0.0725 0.105
0.15 0.215
97.222 92.432746
92.462746 88.490286
1.2 1.579054
1.549054 1.902714
65.4 82.4
0.297 0.334 0.56
0.473 0.528 0.856
0.75192831 1.13449532 2.10290355
1.19751546 1.79345367 3.21443829
0.0625 0.075 0.17
0.13 0.155 0.36
96.044 93.40375 88.3676
93.43375 88.7053 77.3676
1.2 1.60195 2.0254
1.57195 1.6877 2.6324
43.4 51.5 139.7
81
82
83
84
ESTUDIO DE MERCADO PROYECTO DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y PAVIMENTACION COLONIA VISTA AZUL – EL RANCHITO – ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
ENCUESTA
1. ¿Cuántos habitantes hay en su familia, que sean residentes de ésta comunidad? 2. ¿Qué medio de transporte utiliza para circular dentro y fuera de su comunidad? 3. ¿Considera usted, que la falta de drenajes afecta la salud de la comunidad? 4. ¿Qué tipo de enfermedades son las más comunes debido a la falta de drenajes? 5. En época de invierno, ¿Afecta el tránsito por la carretera, debido a las lluvias? ¿cómo? 6. ¿Tiene problemas de inundación en su vivienda en época de invierno? 7. ¿Posee conexión de drenaje Sanitario o fosa séptica? 8. ¿Le gustaría ser un colaborador en la realización de este proyecto? 9. ¿Considera usted necesario y funcional este proyecto? 10. ¿En qué le beneficiaria este proyecto?
Datos de encuestado: Nombre: __________________________________________________________ Edad: ____________________ Tiempo de Vivir en la comunidad: ____________ Fecha:____________________
85
EST.
P.O.
DISTANCIA
AZIMUT
1A
2.76
1
1B
2.54
180° 21' 00"
1
2
67.35
90° 45' 37"
2
2A
3.06
6° 15' 34"
2
2B
2.65
180°51'20"
2
3
127.91
93°14'30"
3
3A
3.84
312°31'27"
3
3B
3.88
332°6'35"
3
3C
3.35
40°6'7"
3
3D
2.66
178°47'32"
3
4
111.60
94°52'21"
4
4A
2.96
34°2'43"
4
4B
5.13
83°18'12"
4
4C
4.16
177°12'53"
1
0° 21 0"
4
4D
3.05
202°59'17"
4
5
131.94
183°55'28"
5
5A
3.40
328°6'33"
5
5B
5.22
130°57'14"
5
5C
5.19
158°44'52"
5
6
43.45
282°50'3"
6
6A
2.81
336°47'17"
6
6B
4.22
15°48'58"
6
6C
8.81
111°40'52"
6
6D
2.29
211°56'30"
10.00
ESCALA GRÁFICA 0.00
30.00 20.00
50.00 40.00
70.00 60.00
90.00 80.00
100.00
PLANTA TOPOGRAFICA SECTOR EL RANCHITO
86
10.00
ESCALA GRÁFICA 0.00
30.00 20.00
50.00 40.00
70.00 60.00
90.00 80.00
100.00
PLANTA DE PAVIMENTACIÓN SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
87
10.00
ESCALA GRÁFICA 0.00
30.00 20.00
50.00 40.00
70.00 60.00
90.00 80.00
100.00
PLANTA DE CAMINAMIENTO SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
88
SECCION TIPICA DE PAVIMENTO DE ASFALTO SIN ESCALA
50
ESCALA GRÁFICA
0.00
100
PLANTA EJE - B SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN PLANTA EJE - A SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
PERFIL EJE A SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
PERFIL EJE B SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
89
10.00
ESCALA GRÁFICA 0.00
30.00 20.00
50.00 40.00
70.00 60.00
90.00 80.00
100.00
EST. P-1
P.O. P-1A1
P-1A1 P-A2
AZIMUT
78.85
273°45'0.00"
79.3209
272°20'2.25
P-1B1
52.205
94°48'0.00"
P-1B1 P-1B2
52.205
94°48'0.00"
P-1C1
66.045
3°18'59.19"
P-1 P-1
P-1C1 P-1C2
66.045
3°59'28.64"
P-1C2 P-1C3
47.02
101°36'25.25"
PLANTA TOPOGRAFICA DRENAJE SANITARIO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
90
DISTANCIA
10.00
ESCALA GRÁFICA 0.00
30.00 20.00
50.00 40.00
70.00 60.00
90.00 80.00
100.00
PLANTA DE CAMINAMIENTO SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN 91
10.00
ESCALA GRÁFICA 0.00
30.00 20.00
50.00 40.00
70.00 60.00
90.00 80.00
100.00
PLANTA DE PAVIMENTACIÓN SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN 92
C.T.=90.393
DIST.79.3209m ==>
EJE A PVC 6" S=5% DIST.78.85m ==>
PLANTA Y PERFIL EJE "A" ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
93
S=11%
PVC 6" S=6%
<==PVC 6"
C.T.=94.012 H.P.=1.58m C.I.E.=92.46 C.I.S.=92.43
DESFOGUE
C.T.=98.422 H.P.=1.2m C.I.S.=97.22
H.P.=2.03m C.I.E.1=88.49 C.I.E.2=88.71 C.I.E.3=88.40 C.I.S.=98.30
C.T.=95.006
C.T.=97.244
H.P.=1.60m C.I.E.=93.43 C.I.S.=93.40
H.P.=1.20m C.I.E.=96.04
<==PVC 6"
EJE A
S=9% DIST.52.205m
10.00
ESCALA GRÁFICA 0.00
<==PVC 6" S=5% DIST.52.205m
30.00 20.00
50.00 40.00
70.00 60.00
90.00 80.00
100.00
10.00
ESCALA GRÁFICA 0.00
30.00 20.00
50.00 40.00
70.00 60.00
90.00 80.00
100.00
PLANTA DENSIDAD DE VIVIENDA ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
94
DESFOGUE
%
C.T.=99.682
C.T.=100.70
H.P.=2.04m C.I.E.=97.67 C.I.S.=97.64
H.P.=1.70m C.I.E.=99.03 C.I.S.=99.00
EJE B <==PVC 6" S=2
<==PVC 6" S=14 C.T.=90.393
% DIST.66.045m
% DIST.66.045m
<== P V C 6" S =2 % DIST .47.0 EJE B 2m
H.P.=2.03m C.I.E.1=88.49 C.I.E.2=88.71 C.I.E.3=88.40 C.I.S.=98.30
PLANTA Y PERFIL EJE "B" ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN
95
C.T.=101.17 H.P.=1.20m C.I.E.=99.97
