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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA COMUNIDAD CHAJCHUCUB Y PAVIMENTO RÍGIDO DE LA DIAGONAL
CINCO, ZONA SIETE, MUNICIPIO DE COBÁN, DEPARTAMENTO DE ALTA VERAPAZ
SHELLDER ALEXANDER CÓRDOVA CATALÁN
Asesorado por Ing. Juan Merck Cos
Guatemala, febrero de 2005
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA COMUNIDAD CHAJCHUCUB Y PAVIMENTO RÍGIDO DE LA DIAGONAL
CINCO, ZONA SIETE, MUNICIPIO DE COBÁN, DEPARTAMENTO DE ALTA VERAPAZ
TRABAJO DE GRADUACIÓN
PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
POR
SHELLDER ALEXANDER CÓRDOVA CATALÁN
ASESORADO POR: ING. JUAN MERCK COS
AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
Guatemala, febrero de 2005
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5
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
VOCAL I Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez
VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada
VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz
VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva
SECRETARIO Ing. Carlos Humberto Pérez Rodríguez
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
EXAMINADOR Ing. Juan Merck Cos
EXAMINADOR Ing. Angel Roberto Sic García
EXAMINADOR Ing. Carlos Salvador Gordillo García
SECRETARIO Ing. Carlos Humberto Pérez Rodríguez
6
7
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 DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA
COMUNIDAD CHAJCHUCUB Y PAVIMENTO RÍGIDO DE LA DIAGONAL CINCO, ZONA SIETE, MUNICIPIO DE COBÁN, DEPARTAMENTO
DE ALTA VERAPAZ
Tema que me fuera asignado por la Dirección de Escuela de Ingeniería Civil,
con fecha 4 de junio de 2003.
Shellder Alexander Córdova Catalán
8
9
AGRADECIMIENTOS Y DEDICATORIA A Dios Por haberme dado la vida y la dicha de lograr este triunfo y compartirlo con mis seres queridos.
Mis padres Francisco Córdova y Aura Marina de Córdova, por haber
depositado su confianza en mí, apoyarme en todo momento y darme las fuerzas para seguir adelante, gracias y este es mi regalo en agradecimiento a todos sus sacrificios.
Mis hermanos Exon Francisco y María Alejandra, por su cariño y apoyo.
Mis abuelos Por sus ejemplos y valores inculcados a lo largo de mi vida. Mi familia Con cariño y aprecio les dedico este triunfo. Mis amigos Por su amistad invaluable conmigo. Al ingeniero Juan Merck Cos, por su apoyo en el presente trabajo.
1
I
ÍNDICE GENERAL
Página
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES............................................................ VII GLOSARIO.......................................................................................... IX RESUMEN........................................................................................... XI OBJETIVOS........................................................................................ XII INTRODUCCIÓN................................................................................. XIII
1. FASE DE INVESTIGACIÓN...................................................... 1 1.1 Monografía del lugar.................................................................... 1
1.1.1 Reseña histórica ........................................................ 1
1.1.2 Etimología de su nombre............................................. 2
1.1.3 Primeros habitantes..................................................... 2
1.1.4 Hechos sobresalientes................................................. 2
1.1.5 Ubicación geográfica .................................................. 3
1.1.5.1 Límites............................................................. 3
1.1.5.2 Localización..................................................... 4
1.1.5.3 Hidrología........................................................ 4
1.1.6 Tipos de suelo............................................................... 4
1.1.7 Flora............................................................................. 5
1.1.8 Fauna........................................................................... 5
1.1.9 Topografía.................................................................... 5
1.1.10 Aspectos ambientales .................................................. 6
1.1.11 Aspecto cultural............................................................ 6
1.1.11.1 Organizaciones socio-culturales..................... 6
1.1.11.2 Celebraciones................................................. 6
1.1.11.3 Traje típico...................................................... 7
II
1.1.12 Tasa de natalidad......................................................... 7
1.1.13 Tasa de mortalidad....................................................... 7
1. 1.13.1 Tasa de mortalidad infantil............................ 7
1.1.14 Tasa de crecimiento vegetativo................................... 7
1.1.15 Religión ....................................................................... 8
1.1.16 Actividades sociales .................................................. 8
1.1.17 Idioma........................................................................... 8
1.1.18 Medios de comunicación y transporte.......................... 9
1.1.18.1 Transporte........................................................ 9
1.1.19 Servicios....................................................................... 9
1.1.19.1 Servicios de salud............................................. 9
1.1.19.1.1 Listado de hospitales
nacionales y privados.................... 9
1.1.19.2 Servicios básicos...................................... 10
1.1.19.3 Fuerzas de seguridad.................................... 10
1.1.20 Atractivos turísticos....................................................... 10
1.1.20.1 El estadio Verapaz ........................................ 11
1.1.20.2 El Calvario..................................................... 11
1.1.20.3 Iglesia Catedral............................................. 12
1.1.20.4 Convento Santo Domingo............................. 12
1.1.21 Listado de las diferentes aldeas.................................... 12
1.1.22 Economía...................................................................... 12
1.1.22.1 Fábricas........................................................ 12
1.1.22.2 Centros comerciales..................................... 13
1.1.23 Grupos de edad............................................................ 13
1.1.24 Grupos étnicos ............................................................. 13
1.1.25 Nivel de escolaridad..................................................... 13
1.1.26 Población económicamente activa ............................. 13
1.1.27 Producción................................................................... 14
III
1.1.28.1 Agrícola........................................................ 14
1.1.28.2 Ganadera...................................................... 14
1.1.28.3 Artesanal....................................................... 15
1.1.28 Vivienda....................................................................... 15
1.2 Investigación diagnóstica sobre necesidades de servicios
básicos e infraestructura en la comunidad de Chajchucub
y residenciales Imperial....................................................... 16
1.2.1 Descripción y priorización de las necesidades de la
comunidad de Chajchucub.............................................. 16
1.2.2 Descripción y priorización de las necesidades de
residenciales Imperial....................................................... 17
2. SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL................................................. 19 2.1 Diseño de sistema de abastecimiento de agua potable de la
comunidad de Chajchucub de la ciudad de Cobán.................... 19
2.1.1 Descripción del proyecto................................................. 19
2.1.2 Información de campo..................................................... 19
2.1.2.1 Fuentes de abastecimiento de agua................. 19
2.1.2.2 Caudal de la fuente de agua............................. 20
2.1.3 Calidad de agua.............................................................. 20
2.1.4 Levantamiento topográfico.............................................. 20
2.1.4.1 Planimetría........................................................ 21
2.1.4.2 Altimetría........................................................... 21
2.2 Diseño del sistema..................................................................... 22
2.2.1 Descripción del sistema.................................................. 22
2.2.2 Tipo de servicio............................................................... 22
2.2.3 Diseño hidráulico............................................................. 22
2.2.3.1 Período de diseño............................................. 22
2.2.3.2 Población de diseño.......................................... 23
2.2.3.3 Dotación............................................................ 24
IV
2.2.3.4 Factores de consumo........................................ 25
2.2.3.4.1 Factor día máximo......................... 25
2.2.3.4.2 Factor hora máxima....................... 26
2.2.3.4.3 Factor de gasto............................... 26
2.2.3.5 Caudales de diseño.......................................... 27
2.2.3.5.1 Caudal medio diario........................ 27
2.2.3.5.2 Caudal máximo diario..................... 27
2.2.3.5.3 Caudal máximo horario................... 28
2.2.3.5.4 Caudal de bombeo.......................... 28
2.2.3.6 Diseño de tuberías............................................ 31
2.2.3.6.1 Tipos de tuberías............................. 31
2.2.3.6.2 Diámetros de tuberías..................... 32
2.2.3.6.3 Coeficiente de fricción..................... 33
2.2.3.7 Línea de conducción............................................ 34
2.2.3.7.1 Presiones y velocidades....................... 34
2.2.3.8 Carga dinámica total ........................................ 35
2.2.3.9 Golpe de ariete.................................................. 38
2.2.3.10 Potencia de la bomba..................................... 40
2.2.3.11 Diseño de la red de distribución...................... 41
2.2.3.11.1 Presiones y velocidades en
la distribución................................. 42
2.2.4 Obras hidráulicas............................................................ 45
2.2.4.1 Tanque de distribución..................................... 45
2.2.4.2 Cajas rompepresión......................................... 47
2.2.5 Elaboración de planos..................................................... 48
2.2.6 Elaboración de presupuesto............................................ 48
2.3 Diseño: pavimento rígido de la diagonal 5 de la zona 7
del municipio de Cobán..................................................... 50
2.3.1 Descripción del proyecto................................................. 50
V
2.3.1.1 Estudios topográficos....................................... 50
2.3.1.1.1 Planimetría ....................................... 50
2.3.1.1.2 Altimetría ..........................................50
2.3.2 Estudio de suelos............................................................ 51
2.3.2.1 Toma de muestras............................................. 51
2.3.2.2 Ensayos para la clasificación de suelos............ 51
2.3.2.2.1 Análisis granulométrico.................... 52
2.3.2.2.2 Límites de consistencia.................... 52
2.3.2.3 Ensayo para determinar el control de la
construcción........................................................ 54
2.3.2.3.1 Determinación del contenido de
humedad.......................................... 54
2.3.2.3.2 Ensayo de equivalente de arena...... 55
2.3.2.3 Densidad máxima y humedad
óptima.................................................. 55
2.3.2.4 Ensayos para determinar la resistencia
del suelo........................................................... 56
2.3.2.4.1 Ensayo de valor soporte del suelo... 56
2.3.3 Resumen de resultados................................................... 59
2.3.4 Elementos estructurales de un pavimento rígido............ 61
2.3.4.1 Pavimento.......................................................... 61
2.3.4.2 Subrasante........................................................ 62
2.3.4.3 Sub-base........................................................... 62
2.3.4.4 Base.................................................................. 63
2.3.4.5 Juntas................................................................ 63
2.3.4.5.1 Juntas de contracción................... 64
2.3.4.5.2 Juntas de expansión..................... 64
2.3.4.5.3 Juntas de construcción................ 65
2.4 Diseño y dimensionamiento del pavimento................................. 65
VI
2.4.1 Diseño geométrico.......................................................... 65
2.4.1.1 Ancho de corona............................................... 66
2.4.1.2 Rasante............................................................. 66
2.4.1.3 Ancho de carril................................................... 66
2.4.1.4 Pendiente transversal........................................ 66
2.4.2 Diseño de losas para pavimento rígido........................... 67
2.4.2.1 Método de capacidad........................................ 67
2.4.2.2 Método simplificado........................................... 67
2.4.2.2.1 Diseño del espesor de losa.............. 70
2.4.3 Diseño de juntas............................................................. 76
2.4.3.1 Diseño de juntas transversales de
contracción.......................................................... 76
2.4.3.2 Diseño de juntas longitudinales de
construcción....................................................... 77
2.4.4 Elaboración de planos..................................................... 78
2.4.5 Elaboración de presupuesto............................................ 78
CONCLUSIONES.................................................................................. 80 RECOMENDACIONES.......................................................................... 82 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................... 83 ANEXOS ............................................................................................... 85
VII
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1. Caja rompepresión...................................................................... 47
2. Juntas oblicuas............................................................................. 76
3. Tipo de junta semicircular ............................................................. 77
4. Examen bacteriológico ................................................................. 86
5. Planta general de vivienda............................................................ 92
6. Planta general de diseño hidráulico............................................. 93
7. Línea de bombeo y línea de distribución 1.................................. 94
8. Línea de bombeo y línea de distribución 2................................... 95
9. Línea de distribución 1................................................................. 96
10. Línea de distribución 2.................................................................. 97
11. Línea de distribución 3.................................................................. 98
12. Planta perfil pavimento................................................................ 99
13. Secciones.................................................................................... 100
14. Secciones-detalles...................................................................... 101
VIII
TABLAS
I. Tabla de dotaciones....................................................................... 24
II. Diámetros de tubería de PVC........................................................ 33
III. Presupuesto................................................................................... 49
IV. Clasificación general....................................................................... 59
V. Resultados de laboratorio de mecánica......................................... 60
VI. Categoría de carga por eje............................................................. 73
VII. Relación de soporte de California................................................... 74
VIII. Tipos de suelos de subrasantes y valores de reacción K................ 75
IX. TPDC permisible, categoría 1 ......................................................... 75
X. Integración de costos...................................................................... 79
XI. Cálculo hidráulico de línea de conducción...................................... 88
XII. Cálculo de potencia motor-bomba.................................................. 89
XIII. Cálculo hidráulico de la red de distribución.................................... 90
IX
GLOSARIO
Aforo Acción de medir el caudal de una fuente.
Agua potable Agua sanitariamente segura para el consumo humano.
Altimetría Determina la diferencia de alturas en un terreno.
Caja
rompepresión Obra de arte que se utiliza en una línea de conducción para disipar
la energía del flujo que conduce la línea.
Coeficiente de
rugosidad Valor dado a la pérdida causada por el tipo de material del que
está conformada una tubería.
Conexión predial Nivel de servicio en una red de distribución que consta de un grifo
colocado en un punto del límite de un predio.
Dotación Estimación de la cantidad de agua que consume un individuo
para su supervivencia en un día, se expresa en litros/habitante/día.
Golpe de ariete Ondas generadas en una tubería por el cambio de velocidad o por
interrupción del flujo.
Nivel freático Es el nivel superior de la aguas contenidas en el suelo.
X
Planimetría Sirve para medir la longitud y orientación de una línea.
Presión estática Diferencia de alturas entre la superficie de una fuente de
abastecimiento y un punto determinado de acueducto no mas allá
de su descarga libre.
Presión
dinámica Altura que alcanzaría el agua en tubos piezométricos a partir del
eje central a lo largo de una tubería con agua a presión.
Proctor Instrumento que se utiliza en el ensayo de densidad y humedad
óptima en el estudio de suelos.
Teodolito Instrumento que se utiliza en la topografía para identificar
orientación y ángulos verticales y horizontales.
Rasante Superficie final de una carretera.
Subrasante Superficie del terreno natural sobre el cual se realizará la
estructura para un pavimento
XI
RESUMEN
El presente trabajo de graduación es el resultado del Ejercicio
Profesional Supervisado realizado en la comunidad de Chajchucub y en la zona
7 del municipio de Cobán, del departamento de Alta Verapaz. Por medio de un
estudio monográfico y diagnóstico que se llevó a cabo con el apoyo de la
municipalidad y de los comités pertinentes, se logró identificar los problemas
principales que padecen, los cuales son: la falta de abastecimiento de agua
potable en la comunidad Chajchucub y el mal estado en que se encuentra la
diagonal 5 de la zona 7 de Cobán.
Después de haber identificado los problemas anteriores, se diseñaron
los proyectos a través de los cuales se brindarán los servicios necesarios a los
afectados, satisfaciendo sus necesidades.
El diseño del sistema de agua potable consta de la línea de conducción
desde un pozo mecánico hacia el tanque de distribución, por medio de bombeo,
y la red de distribución por medio de ramales abiertos y conexiones prediales.
El diseño de la pavimentación se realizó por medio del método
simplificado de la PCA, el cual se basa en el tránsito promedio diario sobre la
vía y en el valor soporte del suelo que conforma la subrasante, que se obtuvo
después de una serie de ensayos de laboratorio de suelos realizados a una
muestra obtenida a lo largo del tramo de la diagonal.
XII
OBJETIVOS
1. Realizar el diseño del sistema de abastecimiento de agua potable para la
aldea Chajchucub y de pavimentación de la diagonal 5, zona 7,
Residenciales Imperial del municipio de Cobán, del departamento de Alta
Verapaz.
2. Desarrollar una investigación diagnóstica y de necesidades de servicios
básicos e infraestructura de la población en estudio.
3. Capacitar al comité de la aldea Chajchucub, sobre la operación y
mantenimiento del sistema de agua potable.
XIII
INTRODUCCIÓN
El objetivo principal del presente trabajo de graduación es contribuir al
desarrollo de las comunidades de nuestro país, las cuales se encuentran
inmersas en la carencia de desarrollo económico y social. Por medio del
programa de Ejercicio Profesional Supervisado de la Facultad de Ingeniería de
la Universidad de San Carlos de Guatemala se pueden brindar soluciones a
las necesidades que crean el subdesarrollo en el que se encuentran.
En este caso se decidió apoyar a dos sectores del municipio de Cobán,
Alta Verapaz. El primero se trata de la comunidad de Chajchucub, con el diseño
del sistema de abastecimiento de agua potable, y el segundo es la
pavimentación de la diagonal 5 de la zona 7 de la cabecera de Cobán.
En el primer capítulo de este informe se encuentran detalladas las fases
de investigación monográfica y diagnóstica del municipio. Y el siguiente está
constituido por la fase de servicio técnico profesional conformado por el diseño
de los proyectos mencionados anteriormente, con los presupuestos, planos y
especificaciones, que confirman que los diseños realizados son factibles para
solucionar los problemas que afrontan los sectores estudiados.
1
1
1. FASE DE INVESTIGACIÓN 1.1 Monografía del lugar
Población 183,463 habitantes (año 2000)
Extensión territorial 9,568.8 km2
Densidad de la población 92 habitantes Por km2
Proyección de población 185,724 año 2003
196,150 año 2004
206,838 año 2005
1.1.1 Reseña histórica La ciudad de Cobán fue fundada por Fray Bartolomé de las Casas, bajo la
advocación de Santo Domingo de Guzmán, hoy patrono, el 4 de agosto de
1538. Figuran los misioneros dominicos Pedro de Angulo, Domingo de Vico y
Luis Cáncer entre los fundadores y continuadores de la conquista por la cruz y
no la espada de que fueron objeto nuestros q´ueqchíes por parte de la corona
española. Jamás vencidos por las guerras, sino convencidos por el catecismo y
abrazos de paz.
Hace años, un misionero dominico, Bernardo Patricio de Caballos,
nombró a la Verapaz, entonces “Tezulutlán”, “Visión de Paz de la Nueva
Jerusalén de las Indias”. El título que el religioso le diera entonces era
merecido, hoy lo es más, ya que con el transcurso del tiempo ha sido posible
penetrar hacia regiones antes no habitadas.
2
1.1.2 Etimología de su nombre La etimología del nombre de Cobán no se ha podido descifrar pero puede
tener dos significados: “Cob” que significa nublado y “An” que significa allá. Es
decir “allá en lo nublado” o “lugar nublado”. El otro significado proviene del
Q´eqchí “Coo” que significa hija consentida y el vocablo “Baan” que es bálsamo
o remedio que cura.
1.1.3 Primeros habitantes
Los pobladores que dieron origen a Cobán fueron indígenas traídos de
lugares montañosos. Por ejemplo, el barrio de Santo Domingo, en donde se
encuentra la catedral y el convento, se pobló con indígenas de las montañas
de Chichen y Xucaneb. El barrio de Santo Tomás Apóstol se fundó con
aborígenes lacandones del norte de Cobán; el Barrio de San Marcos se
integró con los indios de las montañas de Chisec. Fue así como hace más de
450 años, Cobán nació para la historia, conformándose en una sociedad de
origen cultural maya, catequizada por los religiosos dominicos, quienes para
convivir con los pobladores aprendieron el dialecto q´eqchí.
1.1.4 Hechos sobresalientes En el año 1599 fue creado el obispado de las Verapaces con sede en
Cobán. Fray Carlos de Angulo fue el primer obispo.
A mediados del año 1608 fue anexado a Guatemala, pero en 1935, fue
creado nuevamente y existe hasta la fecha.
La primera feria departamental fue celebrada en 1936.
3
El primer jefe político de Alta Verapaz fue el licenciado Manuel Rodríguez
Castillejo, y el último de la provincia de Verapaz fue el licenciado José Vega.
El 31 de mayo de 1877, se estableció la Administración de rentas
comunes y licores y se nombró como administrador a don Francisco Caballeros.
El templo de El Calvario fue construido durante el transcurso del año 1810
por iniciativa del indígena Francisco Pop.
El que dividió la ciudad de Cobán en cantones fue el ingeniero José
Morán, estos fueron: El Porvenir, El Progreso, La Libertad y La Independencia.
El monumento a García Granados, levantado en el Parque Central La Paz
de esta ciudad, fue iniciado por órdenes del general Enrique Arias y fue
terminado por el general Mariano Ponce.
1.1.5 Ubicación geográfica
1.1.5.1 Límites Al norte con Chisec, al este con San Pedro Carchá y San Juan Chamelco,
al poniente con Santa Cruz Verapaz y San Cristóbal Verapaz, al sur con Tactic,
Alta Verapaz.
4
1.1.5.2 Localización Latitud: 15° 28´ 23”
Longitud: 90° 22´ 37”
Altura: 1316 metros sobre el nivel del mar.
La distancia de la cabecera a la capital es de 219 kilómetros, por
carretera asfaltada.
1.1.5.3 Hidrografía
Se caracteriza esta zona por sus diversos ríos y lagos que bañan el suelo.
El río Chixoy, que es el más largo y que sirve de límite departamental con
Quiché, provee un gran futuro para la zona norte de la República, ya que en él
se encuentra instalada una hidroeléctrica que beneficia a gran parte del país.
Además tiene afluentes, como el río Icbolay y Salpa, que ayudan en gran parte
por su navegación, llamados Los Rápidos. Así mismo, la laguna Lachua,
localizada en la parte norte del municipio. Bañan a Cobán en la parte sur los
ríos Cahabón y Chió, que benefician mucho generando energía.
1.1.6 Tipos de suelo
La tierra es de tipo areno-arcillosa. Los suelos son heterogéneos,
sobre piedra caliza los hay muy profundos y poco profundos.
Zona sub-tropical, muy húmeda. El suelo es calcáreo según la
clasificación de Simons y Pinto. Suele tener variedad de suelos, como suelos
Amay, suelos Cobán, suelos Tamahú, suelos Chacalté y suelos Tzojá.
5
1.1.7 Flora
El municipio es bastante rico en cuanto a la flora y existen variedad de
plantas, como la palmera, chit, hate de exportación y otras.
También existe gran variedad de orquídeas, entre las que sobresale la
Monja Blanca, nuestra Flor Nacional; también se producen Azaleas, Dalias,
etc.
1.1.8 Fauna
La fauna es bastante númerosa, existen animales, como tigrillo, tigre,
jabalí, pizote, guacamalla, sulula, venado grande, venado cola blanca, ocelote,
cotuza, ardilla, senzontle, chachas, mapache, guardabarranco, cabros
tepezcuintle, loro, etc. Nuestra Ave Nacional, el Quetzal, es habitante de las
tierras de Cobán, especialmente en las tierras de Chamá, Xucaneb, Samac y
Seacte.
1.1.9 Topografía
La mayor parte del terreno es quebrado, con una ligera pendiente del
10%. Entre los principales accidentes hidrográficos del municipio se destacan
el río Cahabón, Sachichaj, Actela, Icbolay, Peyan y San Simón.
En años anteriores la fertilidad del suelo se debía a que la acción erosiva
era insignificante. Una lluvia suave, llamada “chipi-chipi”, mantenía la humedad
de la tierra a cualquier altura. Según la clasificación de Holdridge y la
adaptación realizada por el cobanero René de la Cruz, el municipio de Cobán
se consideró como bosque muy húmedo, sub-tropical y frío.
6
1.1.10 Aspectos ambientales
La región se caracteriza por presentar diversos problemas ambientales,
como un rápido crecimiento de la población, que causa problemas por la
indebida extensión del espacio agrícola a costa del suelo con vocación forestal;
la deforestación, que tiene sus causas en el avance de la frontera agrícola y un
mal manejo forestal. La erosión, por el uso inadecuado del suelo (tumba y
quema), mal uso de agroquímicos, de los que la mayoría son altamente tóxicos
con uso restringido o prohibido en los países del mundo desarrollado. Un caso
característico es la destrucción de las colmenas por el uso de insecticidas.
1.1.11 Aspecto cultural
1.1.11.1 Organizaciones socio-culturales
Club Rotario, Sociedad de Beneficencia, Casa de la Cultura, Cámara de
Comercio, Pastoral Social y Asociación Amigos de la Marimba.
1.1.11.2 Celebraciones
En el mes de mayo, todos los años, se lleva a cabo la Media Maratón
Internacional de Atletismo. Para este acontecimiento, se invita a atletas de
varios países, quienes envían a sus mejores representantes. En todos los
cantones, aldeas y caseríos celebran la cofradía de su respectivo patrono. En
el mes de julio de cada año se celebra el Festival Folklórico Nacional, que es
una fiesta de la raza indígena, cuyo propósito es enaltecer el espíritu de las
etnias y tratar de conocer sus tradiciones, costumbres y bellas artes.
7
1.1.11.3 Traje típico
El traje típico de la mujer casi no ha cambiado, consta de güipil de
“Kembil” o “Pikbil”, confeccionado en telares a mano; tienen la particularidad
de que el tejido conlleva en sí figuras de cantaritos, venados marquesotes o
bien la manta de tabaco.
La enagua es de color verde o blanco y rojo, a rayas anchas o pequeñas.
Las señoras lo llevan doblado en la sien como corona al peinado, que va atado
al clásico tupuy rojo que es símbolo de alta jerarquía y de fecundación.
1.1.12 Tasa de natalidad 40.25 cada mil habitantes.
1.1.13 Tasa de mortalidad
6.71 de cada mil habitantes.
1.1.13.1 Tasa de mortalidad infantil 41.12 de cada mil habitantes.
1.1.14 Tasa de crecimiento vegetativo
33.54 de cada mil habitantes.
8
1.1.15 Religión
En el municipio existen varias denominaciones evangélicas, alrededor de
10, pero la que predomina es la religión católica. También hay actividades en
la que participan la mayoría de los indígenas, tales como el Paabank y las
cofradías.
1.1.16 Actividades sociales
El complejo deportivo del Instituto Nacional de la Juventud Alta
Verapacense, INJAV, es la institución que promueve la recreación en los
municipios de todo el departamento. El parque nacional Las Victorias es una
reserva natural con una extensión de 84 hectáreas, es un lugar ideal para las
personas que práctican el atletismo o la caminata ya que cuenta con varios
senderos.
1.1.17 Idioma
Q´eqchí y Pocomchí; el número de habitantes de lenguas mayas según el
censo realizado en 1994 es:
K’iché 397
Kaqchikel 323
Mam 150
Q´eqchí 63,144
Otra lengua 825
9
1.1.18 Medios de comunicación y transporte En Cobán, los medios de comunicación son correos, teléfono, telégrafos,
discado automático y dos empresas de cable.
1.1.18.1 Transporte
La ciudad dispone de 6 vías de comunicación con todos los municipios del
departamento y el resto de la República, pues su carretera tiene ramificaciones
para las diferentes zonas. Este sistema de carreteras son transitables en
cualquier época del año, pues algunos aún siendo de terracería son de piso
sólido y más o menos parejo para el paso de vehículos. También cuenta con un
campo de aviación, cuya pista de aterrizaje se encuentra disponible.
El transporte extraurbano lo cubre en su mayoría Transportes Escobar
Monja Blanca, con categoría corriente y pullman modernos. Los transportes
urbanos cuentan con 68 líneas autorizadas.
1.1.19 Servicios
1.1.19.1 Servicios de salud
1.1.19.1.1 Listado de hospitales nacionales y privados
El municipio de Cobán cuenta con dos hospitales regionales y 8
hospitales o clínicas privadas.
10
1.1.19.2 Servicios básicos
Agua potable
Electricidad de corriente alterna 110 y 220 voltios
Servicios de basura (empresa privada y municipal)
Drenaje
Oficinas administrativas
1.1.19.3 Fuerzas de seguridad
Policía Nacional Civil
Zona militar No. 21
Privadas
1.1.20 Atractivos turísticos Toda la ciudad por su belleza es un sitio de recreación y cuenta con
lugares turísticos como:
Laguna Lachuá
Eco-Centro Setaña
Balneario Talpetate
Parque nacional Las Victorias
Balneario San José la Colonia
Finca Sacmoc
Finca Santa Margarita
Proyecto ecológico Quetzal
Vivero Verapaz
Vivero Las Orquídeas
11
El estadio Verapaz
Museo el Príncipe Maya
La Cascada del Río Sachichaj
Finca Chipantun
La Catedral
El Calvario
El Convento
Ermita de Santo Domingo de Guzmán
1.1.20.1 El estadio Verapaz Denominado estadio “José Angel Rossi”, es uno de los tantos paseos
placenteros que hay en Cobán. Se le conoce como el más bello de Guatemala y
posee también su tribuna denominada “Monja Blanca”, de singular belleza en
su interior como su exterior. Durante la celebración de la feria departamental,
sirve de tribuna y salón de baile.
1.1.20.2 El calvario
Se levanta en inmediaciones de la ciudad en un pequeño cerro. Este
templo se construyó a mediados de 1810 gracias a la subvención de Francisco
Pop siguiendo los dictados de su conciencia religiosa. Para llegar a la pequeña
iglesia, donde se respira solemnidad y místico respeto, es menester ascender
131 gradas con sus respectivos rellenos que se aferran en zigzag a la pequeña
colita que le sirve de base o bien puede bordearse para subir en vehículo, que
recorre una vereda lateral.
12
1.1.20.3 Iglesia catedral
Está ubicada en el centro de la ciudad y fue construida por Fray Melchor
de los Reyes en el año de 1543. Ha sido objeto de reconstrucciones en 1741,
1799 y 1965. En lo más alto de su fachada está grabado el escudo de la Orden
de los Dominicos, pues fueron ellos los fundadores de la ciudad imperial de
Carlos V.
1.1.20.4 Convento santo domingo
Construido en 1551 por Fray Francisco de Viana. Es un edificio de dos
niveles construido de madera, calicanto y teja, de trazo cuadrado y con
arquería en sus cuatro corredores interiores.
1.1.21 Diferentes aldeas
La región 1, en el norte de Cobán, está conformada por 124 aldeas.
La región 2, ubicada al sur de Cobán, está conformada por 76 aldeas.
La región 3, que está en el municipio está conformada por 27 aldeas.
La región 4, ubicada al oeste de Cobán está conformada por 15 aldeas.
1.1.22 Economía
1.1.22.1 Fábricas
Fábrica de municiones finca Chicoyoguito Cobán, Alta Verapaz
Fabrica de municiones km 218 Ruta a Chamelco Cobán, Alta Verapaz
Fabrica de té Chirrepec km 218 Ruta a Chamelco Cobán, Alta Verapaz
Fabrica de lazos Cobán, Alta Verapaz
13
1.1.22.2 Centros comerciales
En el municipio de Cobán existen aproximadamente 36 centros
comerciales.
1.1.23 Grupos de edad 00 – 06 21,681 habitantes
07 – 14 20,847
15 – 64 48,941
65 y más 2,614
1.1.24 Grupo étnico
Indígena 75,012
No Indígena 16,783
1.1.25 Nivel de escolaridad Ninguna 36,193
Pre – primaria 1,845
Primario 23,716
Media 8,840
Superior 1,358
1.1.26 Población económicamente activa
Hombres 22,344
Mujeres 5,313 (Fuente de Información: Instituto Nacional de Estadística)
14
1.1.28 Producción
1.1.28.1 Agrícola En el aspecto de la producción agrícola se puede detallar el café, fríjol,
pimienta y el famoso cardamomo, que ha tenido mucha aceptación en el
mercado internacional.
Por su suelo fértil, este municipio produce:
Café
Azúcar
Plátanos
Cardamomo
Maíz
Pimienta
Cacao
Fríjol
Té
Caña
1.1.28.2 Ganadera
Hay varias fincas o haciendas productoras de ganado en pequeña
escala.
15
1.1.28.3 Artesanal
Entre sus artesanías se destacan los tejidos, objetos de talabartería,
trabajos de madera, en especial muebles; máscaras, sombreros de palma,
pirotecnia y la orfebrería y platería como sobresalientes en el municipio.
1.1.29 Vivienda (Censo 1994) Total 18,878 Casa formal 12,854
Rancho 5,370
Improvisada 286
Palomar 361
Vivienda con agua 7,409
Vivienda con electricidad 5,193
Vivienda con drenaje 3,041
Otros 7
Total de hogares 17,107
16
1.2 Investigación diagnóstica sobre necesidades de servicios básicos e infraestructura en la comunidad de Chajchucub y residenciales Imperial
1.2.1 Descripción y priorización de las necesidades de la comunidad de Chajchucub
En lo que respecta a servicios básicos, la comunidad de Chajchucub
carece de un sistema de abastecimiento de agua potable, lo cual causa
problemas de salud a los residentes. Los habitantes actualmente recurren a
pozos artesianos y agua de lluvia. La larga manipulación del líquido y la falta de
control de calidad del mismo, son la causa principal del alto índice de
enfermedades gastrointestinales de los habitantes de la comunidad.
En el área de infraestructura, la comunidad cuenta con caminos de acceso
de terracería en muy buen estado, lo que permite la circulación de un buen
número de microbuses de transporte urbano, que brindan el servicio a la
comunidad.
También cuentan con una cancha polideportiva en buen estado.
En educación y salud, la comunidad tiene la ventaja de encontrarse a una
escasa distancia de aproximadamente un kilómetro y medio del hospital general
de Cobán, igualmente de las escuelas Gualom y Sighuaná.
De acuerdo con la información aportada por el presidente del comité de
desarrollo, por personalidades de la aldea y en las visitas de campo, las
necesidades más urgentes son las siguientes:
17
• Diseño y construcción del sistema de abastecimiento de agua potable
• Mejoramiento del sistema vial
1.2.2 Descripción y priorización de las necesidades de residenciales imperial
Este residencial, por encontrarse dentro del perímetro urbano de la ciudad
de Cobán, tiene de servicios básicos, infraestructura, saneamiento y educación
en un nivel muy aceptable; no así el sistema vial, aunque es un sector
importante dentro de la ciudad y dentro de sus límites se encuentra la diagonal
5, que es una vía principal dentro de la zona, carece de pavimento, lo cual en
época de invierno causa inconvenientes a los habitantes de la zona y a los que
transitan por esta vía, ya que ésta comunica al periférico sur con la zona 2 de la
ciudad de Cobán, y por supuesto atraviesa parte de la zona 7.
Otra necesidad que no ha sido atendida en esta área es la del tratamiento
de las orillas del río Cahabón por medio de dragados y obras de protección, ya
que esta zona delimita con el río a lo largo de aproximadamente 1 km. En
época de lluvias, causa erosión e inundaciones en las partes bajas de la zona.
De acuerdo con la información aportada por los integrantes de la unidad
técnica de la municipalidad y a través de visitas de campo, las necesidades más
urgentes son las siguientes:
• Pavimentación del sistema vial
• Dragado del río Cahabón
• Ampliación del sistema de drenajes
18
19
2. SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL 2.1 Diseño de sistema de abastecimiento de agua potable de la comunidad chajchucub del municipio de Cobán
2.1.1 Descripción del proyecto
El proyecto consistirá en un sistema por bombeo de 252 metros de línea
de conducción y 5,000 metros de red de distribución abierta, así como todos
los elementos que conforman un sistema de este tipo.
2.1.2 Información de campo En esta etapa se obtienen los datos que servirán para el diseño del
sistema. Se debe tener cuidado de verificar la información con la que se cuenta,
ya que la misma puede estar desactualizada, específicamente en lo que se
refiere a la población y caudal de las fuentes.
2.1.2.1 Fuentes de abastecimiento de agua En la comunidad de Chajchucub la fuente de abastecimiento es un pozo
mecánico, el cual consta de las siguientes características:
Profundidad del pozo: 700 pies
Diàmetro: 8 plg
Nivel estático: 200 pies
Nivel de bombeo: 650 pies
20
Producción: 15.75 lt/seg
Períodos de bombeo: 12 hrs
2.1.2.2 Caudal de la fuente de agua
El aforo de la fuente de Chajchucub fue realizado por la empresa que
perforó el pozo mecánico en octubre de 2000, y se obtiene un caudal de 252
gls/min.
2.1.3 Calidad del agua
Para garantizar agua sanitariamente segura y apta para el consumo
humano, se realizó un estudio bacteriológico, el cual demuestra con un
certificado que el agua es potable (ver anexo I).
2.1.4 Levantamiento topográfico Se utiliza para definir la línea de conducción y la red de distribución de
un sistema de abastecimiento de agua potable. Éste permite también encontrar
los puntos de ubicación de las diferentes obras de arte que componen el
acueducto. Los levantamientos topográficos para acueductos contienen las dos
acciones principales de la topografía, las cuales son la planimetría y la
altimetría.
La dimensión y tipo de proyecto, las características del terreno, los
aparatos por emplearse y los errores permisibles, son los factores que
determinan el tipo de levantamiento que se debe realizar. Los tipos de
levantamiento son de primer orden, segundo orden y tercer orden.
21
El levantamiento topográfico que se utilizó en este proyecto fue de
segundo orden.
2.1.4.1 Planimetría
La planimetría tiene por objeto determinar la longitud y la orientación
de las líneas de tubería que se van a realizar, localizar los accidentes
geográficos y todas aquellas características tanto naturales como no naturales
que pueden influir en el diseño del sistema. El método aplicado en planimetría
fue el de conservación de azimut. El equipo utilizado fue un teodolito Wild T-16,
dos plomadas, una cinta métrica con longitud de 75 metros y una estadia de
acero inoxidable de 3 metros.
Los resultados topográficos de planimetría se presentan en los planos
del anexo III.
2.1.4.2 Altimetría La nivelación se efectuó a través de un método indirecto, como el
taquimétrico el cual permite definir las cotas del terreno, tanto en los cambios de
pendiente más importantes como en los sitios donde posiblemente se ubicarían
obras complementarias. Este método es el más recomendable en acueductos,
dado que no es necesaria una nivelación muy detallada. Por la rapidez con la
que se realiza el diseño, ya que la información obtenida servirá para el manejo
de las precisiones, se utilizó el mismo equipo que sirvió en la planimetría.
Los resultados topográficos de altimetría se presentan en los planos del
anexo III.
22
2.2 Diseño del sistema
2.2.1 Descripción del sistema La solución propuesta consiste en el bombeo del agua a través de la
línea de conducción, que proviene de un pozo mecánico que ya está perforado
y que produce un caudal de 252 gls./min., hacia un tanque de distribución ya
construido, con una capacidad de 165 metros cúbicos que dotará a la
comunidad por redes abiertas a conexiones prediales.
2.2.2 Tipo de servicio
Para el presente estudio se optó por un servicio de conexiones prediales
por tratarse de un método económico y funcional. Este es intermedio entre los
diferentes niveles de servicio, consiste en colocar un grifo en el límite de cada
predio.
2.2.3 Diseño hidráulico
2.2.3.1 Período de diseño En el proyecto se adoptó un período de diseño de 20 años.
23
2.2.3.2 Población de diseño Para el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable, es
necesario tener datos confiables y suficientes de los habitantes de la localidad
para la cual se realiza el estudio. Se recomienda utilizar el método geométrico,
por ser considerado el más aproximado y real.
Método geométrico:
Pf = Pa (1+ r )n
Donde: Pf = Población futura
Pa = Población actual
r = Tasa de crecimiento
n = Período de diseño
Para el proyecto en estudio se cuenta con la siguiente información:
Población actual (Pa) = 2,500 hab.
Tasa de crecimiento (r) = 3%
Período de diseño (n) = 20 años
Pf = 2,500(1+0.03)(20)
Pf = 4,515
Se utilizó la tasa de crecimiento departamental de Alta Verapaz, la cual
es del 3%, según información proporcionada por el Instituto Nacional de
Estadística (INE).
24
2.2.3.3 Dotación La dotación debe cubrir las necesidades de consumo de la persona, para
que desarrolle sus actividades de la mejor manera posible y no repercuta en
una presión sicológica, que afecte su calidad de vida.
La dotación para una comunidad rural depende de las costumbres de la
población, clima, tipo y magnitud de la fuente, calidad del agua, actividad
productiva y medición del consumo.
A continuación se presenta una tabla de dotaciones, según el Manual
de diseño de abastecimientos rurales de agua potable del ingeniero Roberto
Mayorga Rouge.
TABLA I Dotaciones
DOTACIÓN (Lts./Hab./Día)
SISTEMA DE ABASTECIMIENTO
De 30 a 40 Pozo excavado y bomba manual
De 40 a 50 Llenacántaros en clima frío
De 50 a 60 Llenacántaros en clima cálido
De 60 a 80 Conexión predial en clima frío
De 80 a 100 Conexión predial en clima cálido
De 100 a 150 Conexión domiciliar en clima frío y en
zonas urbanas y marginales
De 150 a 200 Conexión domiciliar en clima cálido y
colonias no residenciales
De 200 a 250 Colonias residenciales
25
De acuerdo con la tabla anterior y tomando en cuenta las limitantes que se
tienen, los hábitos higiénicos, las condiciones climáticas y el desarrollo de la
aldea, se determinó una dotación de 80 lts/hab/día, que es un valor que se
ajusta a las necesidades de la comunidad.
2.2.3.4 Factores de consumo Son factores de seguridad, utilizados para garantizar el funcionamiento
adecuado del sistema en cualquier época del año; éstos varían en función de
las costumbres, condiciones climáticas y económicas propias de cada
comunidad.
2.2.3.4.1 Factor día máximo (FDM)
Compensa la variación en el consumo de agua por parte de la
comunidad en un período de tiempo determinado, se calcula tabulando los
datos de consumo durante el año. Cuando no se cuenta con datos de
consumo, se utiliza un factor para sistemas rurales; el FDM puede variar de
1.2 a 1.5.
Para poblaciones menores de 1,000 hab. un FDM de 1.4 a 1.5
Para poblaciones mayores de 1,000 hab. un FDM de 1.2 a 1.3
Para el proyecto realizado en la comunidad Chajchucub se adoptó un
FDM de 1.2
26
2.2.3.4.2 Factor hora máxima (FHM) Al igual que el anterior, depende de la población en estudio y de sus
costumbres. Sirve para compensar las variaciones en las horas de mayor
consumo; para poblaciones con información de consumo, este factor se
calcula tabulando datos de consumo horario. Para sistemas rurales que no
cuentan con estos datos, se puede calcular de la siguiente manera:
Para poblaciones menores de 1,000 hab. un FHM de 2.4 a 2.5
Para poblaciones mayores de 1,000 hab. un FHM de 2.0 a 2.3
Para el proyecto realizado en la comunidad Chajchucub se adoptó un
FHM de 2.0
2.2.3.4.3 Factor de gasto Es el consumo de agua estipulado por vivienda, que permite distribuir el
caudal de hora máxima en los tramos de tubería que componen los ramales de
distribución, de acuerdo con el número de viviendas que existen en dichos
tramos.
G = Qd/ # viviendas
G = 8.36/ 500
G = 0.0167
27
2.2.3.5 Caudales de diseño
2.2.3.5.1 Caudal medio diario Es la cantidad de agua consumida por la población, durante un día, la
cual se obtiene como promedio de los consumos diarios durante un año; pero
al no contar con estos datos se puede calcular en función de la población futura
y la dotación asignada en un día. El caudal medio diario para el proyecto en
estudio, se calculó así:
Qm = Población fut. * Dotación
86,400 seg./día
Qm = 4,515Hab. * 80 Lts./Hab./Día = 4.180 Lts./seg.
86,40 seg./día.
2.2.3.5.2 Caudal máximo diario
Es conocido como caudal de conducción, ya que se utiliza para diseñar
la línea de conducción del proyecto. Se define como el máximo consumo de
agua durante 24 horas, observado en el período de un año. Cuando no se
cuenta con información se puede calcular incrementándole un porcentaje
denominado factor día máximo.
Ejemplo:
Qc = Qm * FDM
Donde:
Qc = Consumo máximo diario o caudal de conducción
Qm = Consumo medio diario o caudal medio
FDM = Factor día máximo
Qc = 4.18 lts./seg. * 1.2 = 5.02 lts./seg.
28
2.2.3.5.3 Caudal máximo horario Conocido también como caudal de distribución, ya que es utilizado para
el diseño de la red de distribución. Se define como el máximo consumo de
agua observado durante una hora del día. Se determina multiplicando el
caudal medio diario por el factor de hora máximo.
Ejemplo:
Qd = Qm * FHM
Donde:
Qd = Consumo máximo horario o caudal de distribución
Qm = Consumo medio diario
FHM = Factor hora máximo
Qd = 4.18 lts./seg. * 2 = 8.36
2.2.3.5.4 Caudal de bombeo
Cuando el sistema es diseñado por bombeo, se requiere considerar un
caudal suficiente para abastecer el consumo máximo diario en un determinado
período de bombeo.
Para determinar el caudal de bombeo es importante definir antes el
período de bombeo, que varía de 8 a 12 horas. Éste se determina en función
del caudal que proporciona la fuente. El caudal de bombeo en el proyecto en
estudio se calculó de la manera siguiente:
Qb = Qc * 24 hrs
H
29
Donde:
Qb = Caudal de bombeo
Qc = Caudal de conducción
H = Horas de bombeo al día
Qb = 5.02 lts./seg * 24 hrs. = 10.03 lts./seg.
12 hrs.
Como se puede observar en los cálculos, el caudal de bombeo necesario
para abastecer a la población al final del período de diseño es de 10.03
Lts/seg; teniendo un período de bombeo de 12 horas, que puede fraccionarse
en etapas de bombeo.
BASES DE DISEÑO PROYECTO: INTRODUCCION DE AGUA POTABLE
LUGAR: ALDEA CHAJCHUCUB
MUNICIPIO: COBÁN
DEPARTAMENTO: ALTA VERAPAZ
FUENTE: POZO MECÁNICO
PRODUCCIÓN DEL POZO: 15.75 L/S
PERÍODO DE DISEÑO: 20 AÑOS
TIPO DE SERVICIO: PREDIAL
30
TIPO DE SISTEMA: BOMBEO Y GRAVEDAD
VIVIENDAS: 500
POBLACIÓN: 2,500 HAB.
TASA DE CRECIMIENTO: 3%
POBLACIÓN DE DISEÑO: 4,515 HAB.
DOTACIÓN: 80 LTS/HAB/DÍA
CAUDAL MEDIO O NECESARIO: 4.18 L/Seg
FACTOR DIA MÁXIMO: 1.20
CAUDAL DÍA MÁXIMO: 5.02 L/Seg
FACTOR HORA MÁXIMO: 2.00
CAUDAL HORA MÁXIMO: 8.36 L/Seg
HORAS DE BOMBEO: 12
CAUDAL DE BOMBEO: 10.03 L/Seg
31
2.2.3.6 Diseño de tuberías Para determinar la clase de tubería que se debe utilizar y los diámetros
adecuados, es necesario efectuar un cálculo hidráulico que garantice que el
sistema preste un servicio eficiente durante el período de diseño del mismo.
Para este caso se empleará la fórmula de Hazen & Williams.
Hf = 1743.811141 * L * Q 1.85
C1.85 * D4.87
(1/4..87)
D = 1743.811141 * L * Q1.85
Hf * C1.85
Donde:
Hf = Pérdida de carga (m)
Q = Caudal en la tubería (lts./seg.)
L = Longitud de tubería (m)
D = Diámetro (Plg.)
C = Coeficiente de rugosidad de la tubería
2.2.3.6.1 Tipos de tuberías Toda tubería tiene tres características: diámetro, clase y tipo. Respecto
del diámetro, se debe mencionar que comercialmente las tuberías se asignan
por un diámetro nominal, que difiere del diámetro interno del conducto. La
clase se refiere a la norma de su fabricación, íntimamente relacionada con la
presión de trabajo y la razón entre diámetro externo y espesor de la pared de la
tubería.
32
El tipo se refiere al material de que está hecha. Se puede indicar que los
materiales que se emplean actualmente son el hierro fundido, el acero, el
hierro galvanizado y el cloruro de polivinilo. En sistemas de acueductos, la
tubería más utilizada es la de cloruro de polivinilo rígido (PVC) y la de hierro
galvanizado (HG).
La tubería de PVC es el material que más se emplea actualmente. Es
económica, de fácil transportación y manejo, durable y no se corroe, pero
tiene el inconveniente de tener que ser protegida de la intemperie y ser frágil.
La tubería de PVC se fabrica según la norma ASTM D- 1785, bajo la
clasificación de cédulas 40, 80 y 120. De ellas, la que se emplea para sistemas
rurales de abastecimiento de agua es la cédula 40. La tubería HG es de acero,
recubierta de zinc en su interior y exterior. Es utilizada cuando la línea queda a
la intemperie, ya que no puede quedar enterrado por la corrosión. La tubería de
acero galvanizado debe cumplir con la norma ANSI/ASTM A 120- 79.
2.2.3.6.2 Diámetros de tuberías
Ya que el diámetro comercial difiere del diámetro interno del conducto, a
continuación se presenta una tabla con diámetros internos de la tubería de
PVC, que es la que va ser utilizada en el proyecto.
33
Tabla II. Diámetros internos de tubería de PVC
Diámetro comercial
Diámetro inferior 100 psi
Diámetro interior 125 psi
Diámetro interior 160
psi
Diámetro interior 250
psi
Diámetro interior 315 psi
1/2" 0.716
3/4" 0.926
1" 1.195 1.161
1 1/4" 1.532 1.464
1 1/2" 1.754 1.676
2" 2.193 2.095
2 1/2" 2.655 2.537
3" 3.284 3.23 3.088
4" 4.28 4.224 4.154 3.97
6" 6.301 6.217 6.115 5.845
8" 8.205 8.095 7.961 7.609
2.2.3.6.3 Coeficiente de fricción En PVC es utilizado generalmente un coeficiente de fricción C = 150.
Para tuberías de HG se puede utilizar un C = 100, que según fabricantes y
experiencia son conservadores.
Para el diseño de la red de distribución de este proyecto se tomó para la
tubería PVC un factor de rugosidad C = 140. Se adoptó este factor luego de
hacer las consultas correspondientes acerca de asignarle un valor de pérdida
por accesorios al diseño de la red, ya que no se cuenta con un valor específico
para éstos.
34
2.2.3.7 Línea de conducción Es el conjunto de tubería que inicia desde la o las obras de captación
hasta el tanque de distribución, tubería que está diseñada para trabajar a
presión.
La capacidad de la tubería de conducción debe ser suficiente para
transportar el caudal de día máximo, si se trata de un sistema por gravedad o
transportar su equivalente en un determinado período de bombeo.
2.2.3.7.1 Presiones y velocidades
Se recomienda que la presión hidrostática en la línea de conducción
esté por debajo de los 80 m.c.a. La presión hidrodinámica no debe ser mayor
de 60 m.c.a.
La velocidad en la línea de conducción debe estar entre los rangos de
0.6 y 3 ms./seg. en un sistema por gravedad. Para un sistema por bombeo
debe mantenerse entre 0.55 y 2.40 m/seg.
Se presenta el resumen del cálculo de la línea de conducción en el anexo II.
Luego de haberse determinado el caudal de bombeo en el inciso
2.2.2.3.5.4, se puede diseñar la tubería de conducción con la siguiente fórmula:
De = 1.8675 * Qb1/2
35
Donde:
De = Diámetro económico
Qb = Caudal de bombeo
1.8675 = Factor de conversión de metros a pulgadas, que contempla,
además, una velocidad mínima de flujo en la tubería.
De = 1.8675 * (10.03 lts./seg.)1/2
De = 5.91 pulgadas. Comprobando velocidades para 2 diámetros comerciales:
Para 4 plg. V = 1.974Q/ D2
= 0.97 m/seg.
Para 6 plg. V = 1.974Q/ D2
= 0.49 m/seg.
La velocidad chequea para el diámetro menor (4 plg.), por lo tanto, se
aplicó este diámetro en el diseño de la tubería de dicho tramo.
2.2.3.8 Carga dinámica total La carga dinámica total, CTD, es la presión real expresada en metros
columna de agua contra la cual debe operar una bomba para elevar el caudal
de agua hasta el nivel requerido.
El cálculo de la CTD se desarrolla a continuación:
CTD = hs + hfs + hfc + hfv + hfm
36
Donde:
hs = Diferencia de altura entre la bomba y el sello sanitario del pozo
hc = Diferencia de altura entre el sello sanitario y el tanque de
distribución
hfc = Pérdida de carga en la tubería de conducción
hfv = Pérdida de carga por velocidad en la tubería de conducción
hfm = Pérdidas menores de carga producidas por accesorios.
Altura (hs)
hs = 106 ms.
Pérdida de carga en la tubería de impulsión.
De la ecuación de Hazen & Williams se obtiene:
L = 106 m
Qb = 10.03 lts./seg. hfs = 2.74 m.c.a.
D = 4 pulgadas
C = 100
Altura (hc) = 200 m
Pérdida de presión en la conducción (hfc)
37
De la ecuación de Hazen & Williams
L = 252 m
Qb = 10.03 lts./seg. hfc = 3.45 m.c.a.
D = 4 pulgadas
C = 150
Pérdidas por velocidad (hfv)
V = 1.974 * Qb / D2
V = 1.974 * 10.03 / 42 = 1.23 m/seg.
hfv = V2 / (2*g)
hfv = 1.262 / (2*9.81) = 0.08 m.c.a.
Pérdidas menores (hfm)
hfm = 8.2 * hfm
hfm = 8.2 * 0.08 = 0.66 m.c.a.
Entonces:
CDT = hs + hfs + hc + hfc + hfv + hfm CDT = 106 + 2.74 + 200 + 3.45 +0.08 + 0.66
CDT = 312.93 m.c.a.
38
2.2.3.9 Golpe de ariete En general, las ondas de presión son cualquier desviación del estado
hidrostático normal.
Las ondas de presión, comúnmente llamadas golpe de ariete, son
generadas en un sistema de tubería por un cambio de velocidad en un líquido
en movimiento. Para conservar el momentum dentro del sistema, parte o toda
la energía cinética debe ser convertida en energía potencial y posteriormente
disipada a través de pérdidas por fricción o a través de la pared de la tubería.
Algunas de las causas del golpe de ariete son:
• El abrir y cerrar una válvula
• Encendido y apagado de una bomba
• Aire atrapado
La sobrepresión que se produce en la tubería se puede determinar como
sigue:
a = 1420 / (1+ k/E * Di/e)1/2
Donde:
a = celeridad de onda (m/seg.)
k = módulo de elasticidad volumétrica del agua (2.07*104 kg/cm2)
E = módulo de elasticidad del material de la tubería
(para PVC E = 3*104 kg/cm2)
Di = diámetro interno del tubo (mm)
e = espesor de las paredes del tubo (mm)
39
La sobrepresión expresada en metros columna de agua (m.c.a.) se
determina con la siguiente expresión:
Dp = a * V/g
Donde:
a = celeridad de onda (m/seg.)
V = velocidad del flujo en la tubería
g = aceleración de la gravedad (9.81 m/seg.2).
V = 1.974 * Qb / De2
V = 1.974 * 10.03/42 = 1.24 m/seg.
a = 1420 / (1 + (2.07*104 /3.0 *104) * (108.28/6.02))1/2
a = 300 m/seg.
Dp = 300 * 1.24/9.81
Dp = 37.92 m.c.a.
Ejemplo de selección de tubería
Por la acción del golpe de ariete, las pérdidas de carga y la diferencia de
cotas entre el lugar del pozo y el punto de construcción del tanque de
distribución, se debe utilizar un tipo de tubería capaz de soportar todas estas
acciones en el punto crítico que es la salida del pozo.
Los valores de pérdidas de carga que se toman en cuenta para
determinar el tipo de tubería adecuada para soportar la presión máxima, se
claculan con la siguiente fórmula:
40
PM = hc + hfc + hfv + hfm + cs + ci+ Dp Donde:
hc = Diferencia de altura entre el sello sanitario y el tanque de
distribución hfc = Pérdida de carga en la tubería de conducción
hfv = Pérdida de carga por velocidad en la tubería de conducción
hfm = Pérdidas menores de carga producidas por accesorios
Cs = Carga por succión
Ci = Carga por impulsión
Dp = sobrepresión por golpe de ariete
CDT = 340.58 m.c.a.
La presión máxima en la línea de conducción es de 319.55 m.c.a.; por lo
tanto, se optó por utilizar en la línea de conducción tubería de HG cédula 40,
para que pueda soportar la presión máxima. Otro factor por el que se decidió
este tipo de tubería es porque irá colocada superficialmente, puesto que el tipo
de suelo por donde se trazó la línea de conducción es rocoso, lo cual dificulta la
excavación.
2.2.3.10 Potencia de la bomba La potencia para hacer trabajar una bomba eficientemente depende del
caudal de bombeo, de la altura dinámica total y de la eficiencia de la bomba
que se va a emplear. La potencia de la bomba se puede determinar a través de
la siguiente expresión:
POT = δ * Qb *CDT
76 *ef
41
Donde:
δ = peso específico del agua (kg/m3)
Qb = caudal de bombeo (m3/seg.)
CDT = carga dinámica total (m)
ef = eficiencia de la bomba + eficiencia del motor
76 = constante para transformar lts.-m/seg. a HP
POT = 1000 * 0.01003 * 340.58
76* 0.7
POT = 64 HP
Cabe mencionar que al cotizar una bomba, el distribuidor ofrece por lo
regular una bomba con mayor potencia, ya sea por factores de seguridad o por
no contar con una bomba de la potencia determinada. La bomba comercial
recomendada fue de 65 HP.
2.2.3.11 Diseño de la red de distribución
La red de distribución es un sistema de tuberías unidas entre sí, que
conducen el agua desde el tanque de distribución hasta el consumidor final. Su
función es brindar un servicio continuo en aceptable cantidad y con calidad del
agua.
Por la forma y principio hidráulico de diseño, las redes pueden ser:
42
aaa))) Red ramificadora o abierta: ésta se construye en forma de árbol, es
recomendable cuando las casas están dispersas. En este tipo de red, los
ramales principales se colocan en las rutas de mayor importancia, de tal
manera que alimenten a otros secundarios.
bbb))) Red en forma de malla o de circuito cerrado: en ésta, las tuberías están en
forma de circuitos cerrados intercomunicados entre sí. Aquí la fórmula de
Hazen & Williams define la pérdida de carga, la cual es verificada por el
método de Hardy Cross; técnicamente este método funciona mejor , ya que
elimina los extremos muertos, permitiendo la circulación del agua.
Para el proyecto de la comunidad Chajchucub se adoptó el tipo de red
abierta, ya que las casas se encuentran dispersas, y se utilizó para su cálculo
la fórmula de Hazen & Williams.
2.2.3.11.1 Presiones y velocidades en la distribución
Los límites recomendables en la tubería de distribución que deben ser
verificados para su buen funcionamiento son la presión hidrostática, la presión
hidrodinámica y las velocidades máximas y mínimas.
La presión hidrostática no debe sobrepasar los 60 m.c.a. en situaciones
especiales podrá permitirse 70 m.c.a., ya que con presiones arriba de los 64
m.c.a. se corren riesgos de que no resistan los empaques de los chorros.
La presión hidrodinámica en la red de distribución debe mantenerse entre
40 m.c.a. y 10 m.c.a.; en casos extremos se permitirá una presión mínima de 6
m.c.a..
43
En cuanto a las velocidades, se recomienda mantener como máximo 3
m/seg y 0.60 m/seg.; como mínimo.
Ejemplo de cálculo entre las estaciones E-02 a la E-59.
E-02 CTo = 499.64
E-59 CTf = 497.98
Distancia horizontal = 144 m
Diferencia de cotas = 52.02
# de viviendas en el tramo = 18 viv.
Total de conexiones = 500.
Factor de gasto = Qd / # de viviendas
Factor de gasto = 8.36 / 500 = 0.0167
Caudal del tramo = FG * # de viviendas en el tramo
Caudal del tramo = 0.0167 * 18 = 0.30 lts/seg.
Diámetro de la tubería
Hf = 52.02
Q = 0.30
L = 144
C = 140
Aplicando la fórmula de Hazen & Williams, se obtiene:
D = 0.55
44
Este diámetro se aproxima al diámetro comercial inmediato superior, y
se procede a calcular la nueva pérdida; siendo este diámetro de ¾ y su
diámetro interno de 0.926.
D = 0.926
Q = 0.30
L = 144
C = 140
Aplicando la fórmula, se obtiene:
Hf = 4.19
Verificación de velocidad V = 1.974 * Q / D2
V = 0.69 m/seg.
Cota piezométrica inicial Cpo = Cpf de estación anterior E-02
Cpo = 549.17
Cota piezométrica Final Cpf = Cpo – Hf
Cpf = 549.17– 4.19 = 544.99
Presión hidrodinámica Phd = Cpf – Ctf
Phd = 544.99 – 497.98 = 47.01
45
Presión hidrostática Phs = Cpo E-2 – Ctf E-59 = 52.02
Los resultados completos del cálculo hidráulico se encuentran en la tabla
del anexo II.
2.2.4 Obras hidráulicas
2.2.4.1 Tanque de distribución
Es un depósito de agua, sus funciones principales son la de compensar
las variaciones de consumo, almacenar un volumen determinado como reserva
para contingencias o eventualidades, almacenar cierta cantidad de agua para
combatir incendios y regular presiones en la red de distribución.
El volumen necesario para compensar la variación de consumo puede ser
establecido mediante una curva de variaciones horarias de consumo de una
población con características similares a la localidad estudiada. Cuando no es
posible, pueden adoptarse criterios como los siguientes.
En poblaciones menores de 1,000 habitantes, del 25% al 35% del
consumo medio diario.
En poblaciones entre 1,000 y 5,000 habitantes, 35% del consumo medio
diario, más un 10% por eventualidades.
Para poblaciones mayores de 5,000 habitantes se usa el 40% del
consumo medio diario, más el 10% por eventualidades.
46
Para sistemas por bombeo, puede contemplarse del 40% al 60% del
consumo medio diario.
Para el proyecto en estudio se optó por un factor del 45% del consumo
medio diario, ya que este valor se ajusta a la capacidad del tanque de
distribución existente en esta comunidad; evitando con ello incurrir en gastos de
un tanque complementario.
Cálculo del volumen del tanque:
Vol = 45% *Qm * 86400 seg.
Vol = 45% * Dot. * Pf *86400
86400 seg./día
Vol = 45% * 80 lts./hab/día * 4515 hab * 86400 seg. Vol =162540
lts. 86400 seg./día
= 163 m3.
En conclusión el resultado es favorable puesto que el tanque existente sí
cumple con la capacidad de volumen requerido para este proyecto; el tanque
existente tiene un volumen de 170 m3 y sus dimensiones son: 10 * 10 * 1.70 m.
47
2.2.4.2 Cajas rompepresión
Esta estructura se utiliza para controlar la presión interna de la tubería
aliviando o rompiendo la presión en la línea de conducción o distribución. Con
ello se evita la falla de la tubería y los accesorios cuando la presión estática de
diseño iguala o supera a la presión de trabajo máximo de los mismos. La caja
disipa la presión cuando el agua tiene contacto con la atmósfera y disminuye
súbitamente su velocidad, al tener un cambio drástico de sección hidráulica.
Este tipo de estructuras se colocan antes que la presión estática
sobrepase los 80 m.c.a. en la línea de conducción y los 60 m.c.a. en la de
distribución.
Figura 1. Caja rompe presión
48
2.2.5 Elaboración de planos
Los planos que se elaboraron son los siguientes:
Planta de densidad de vivienda 1/7
Planta general del proyecto 2/7
Planta perfil de conducción 3/7
Planta perfil de distribución 4/7
Planta perfil de distribución 5/7
Planta perfil de distribución 6/7
2.2.6 Elaboración de presupuesto
Para la elaboración del presupuesto, se realizó la cuantificación de
materiales y la de mano de obra. Luego, para obtener los precios de los
materiales se cotizó en varias empresas de la cabecera municipal, como en la
ciudad capital.
Con respecto a la mano de obra, se tomaron como base los salarios que
aplica la municipalidad. Al integrar los conceptos anteriores se obtuvo el costo
directo.
Para obtener el costo indirecto se incluyeron los renglones de
administración, dirección, utilidad e imprevistos.
49
Tabla III. Presupuesto
PROYECTO: INSTRODUCCION DE AGUA POTABLE
ALDEA: Chajchucub
MUNICIPIO: COBÁN
DEPARTAMENTO : ALTA VERAPAZ
ELABRORÓ: SHELLDER
CÓRDOVA
TOTAL TOTAL
No. RENGLÓN UNIDAD CANT. M.O. MATERIALES TOTAL
1 LÍNEA Y EQUIPO DE BOMBEO ml 252.00 7,000.00 202,276.11 209,276.11
2 CAJA ROMPEPRESIÓN CON VF U 1.00 2,150.00 5,117.56 7,267.56
3 RED DE DISTRIBUCIÓN ml 5,328.00 74,500.00 87,231.77 161,731.77
4 CONEXIONES PREDIALES u 500.00 25,000.00 116,616.36 141,616.36
5 HIPOCLORADOR u 1.00 800.00 8,500.00 9,300.00
TOTAL DE MATERIALES Y MANO DE OBRA 109,450.00 419,741.80 529,191.80
FLETES GLOBAL 10,000.00
EQUIPO Y HERRAMIENTA GLOBAL 5,000.00
COSTO DIRECTO 544,191.80
Gastos administrativos 27,209.59
Dirección Técnica 70,744.93
Utilidad 54,419.18
Imprevistos 27,209.59
TOTAL COSTOS INDIRECTOS 179,583.29
COSTO TOTAL DEL PROYECTO 723,775.09
50
2.3 Diseño: pavimento rígido de la diagonal 5 de la zona 7 del municipio de Cobán
2.3.1 Descripción del proyecto El proyecto consiste en la pavimentación de un tramo de 520 metros de
longitud y una sección típica de 6 metros de ancho; con una capa de rodura
de 15 centímetros de espesor a base de concreto hidráulico.
2.3.1.1 Estudios topográficos
2.3.1.1.1 Planimetría
El levantamiento de planimetría se realizó por el método de
conservación de azimut; el equipo utilizado fue un teodolito Wild T-16, dos
plomadas, una cinta métrica con longitud de 75 metros y una estadia de acero
inoxidable de 3 metros.
Los resultados topográficos de planimetría se presentan en el anexo III.
2.3.1.1.2 Altimetría
Para el levantamiento de altimetría se aplicó una nivelación simple; el
equipo que se utilizó fue un nivel de precisión marca Nikon, 2 plomadas y una
estadia de 3 metros.
Los resultados se presentan en los planos topográficos del anexo III.
51
2.3.2 Estudio de suelos
El éxito de todo proyecto de ingeniería civil está en la información del
suelo. Por el estudio del suelo, mediante su exploración, es un prerrequisito
indispensable de toda obra de ingeniería, especialmente de carreteras.
Para garantizar el diseño de la pavimentación de la diagonal 5 de la zona
7 de la ciudad de Cobán, se realizó un estudio de mecánica de suelos en las
muestras tomadas de la subrasante. Los ensayos que se realizaron se resumen
en los tres grupos siguientes:
Para la clasificación general de los suelos.
Para el control de la construcción.
Para determinar la resistencia del suelo.
2.3.2.1 Toma de muestras
Se tomaron muestras en cuatro perforaciones prácticadas sobre la
subrasante a lo largo del tramo para obtener una muestra significativa, las
perforaciones se realizaron en las estaciones 0 + 000, 150 + 000, 300 + 000 y
500 +000.
2.3.2.2 Ensayos para la clasificación de suelos
Estos ensayos se utilizan para identificar los suelos de modo que puedan
ser descritos y clasificados adecuadamente. Dentro de estos ensayos, los
principales son el análisis granulométrico y los límites de consistencia.
52
2.3.2.2.1 Análisis granulométrico La información del análisis granulométrico del ensayo se presenta en la
tabla de resultados. Tomando en cuenta la clasificación de la AASHO, se puede
observar que el suelo que pasa el tamiz No. 200 es menor al 35%, clasificando
al suelo como limo arenoso del subgrupo A-1-B. El cual corresponde a un grupo
de calidad general para subrasantes de excelente a buena.
2.3.2.2.2 Límites de consistencia
Son ciertos límites arbitrarios en el contenido de humedad de los suelos
finos, para dividir los estados de consistencia de estos suelos. Así, para obtener
el límite líquido se sigue el procedimiento requerido.
Para efectuar este ensayo, se utiliza el material que pasa el tamiz No. 40,
mezclándolo con agua hasta formar una pasta suave. Se coloca en el platillo del
aparato de casa grande hasta llenarlo, aproximadamente 1/3 de su capacidad
formando una masa lisa. Se divide esta pasta en dos partes por medio del
ranurador especial. Se hace girar la manivela del aparato a razón de dos golpes
por segundo, contando el número de golpes necesarios para que el fondo del
surco se cierre en una longitud de 1/2 “ aproximadamente.
El número de golpes debe ser de 15 a 35. Luego, se toma la muestra y se
determina el contenido de humedad.
53
Para determinar el límite plástico se utiliza una porción de la misma
muestra preparada en el ensayo del límite líquido. Se tiene que dejar secar
hasta que posea una consistencia que no tenga adherencia a la palma de la
mano ; se hace rodar con la palma de la mano sobre una superficie lisa no
absorbente, formando cilindros de aproximadamente 1/8 ; por medio del
manipuleo de estos cilindros , se va reduciendo el contenido de humedad hasta
que el cilindro empiece a desmoronarse; en este instante se determina el
contenido de humedad y este valor del límite plástico.
El índice plástico o de plasticidad se obtiene como la diferencia del límite
líquido y el límite plástico.
El índice de grupo es un valor que indica la calidad de suelo como una
subrasante. Las subrasantes pueden clasificarse en función del índice de grupo
de la manera siguiente :
Excelente I = 0.
Buena I = 0 a 1.
Regular I = 2 a 4.
- Mala I = 5 a 9.
- Muy Mala I = 10 a 20.
El índice de grupo se calcula con la siguiente fórmula:
I = 0.2 a + 0.005 ac + 0.01 bd
a) Porcentaje de material que pasa por la malla # 200, menos 35. Si el
porcentaje que pasa por la malla # 200 es mayor de 75, se anotará 75; y
si es menor de 35, se anotará 0.
54
b) Porcentaje del material que pasa por la malla # 200, menos 15. Si el
porcentaje que pasa por la malla # 200 es mayor de 55, se anotará 55;
si es menor de 15, se anotará 0.
c) Valor del límite líquido menos 40. Si el límite líquido es mayor de 60, se
anotará 60; y si es menor de 40, se anotará 0.
d) Valor del índice de plasticidad menos 10. Si el índice de plasticidad es
mayor de 30, se anotará 30; y si es menor de 10, se anotará 0.
e)
Aplicando esta fórmula, según los resultados, se obtiene que el índice de
grupo para el material es igual a 0. En conclusión, el material se clasifica como
excelente para subrasante.
2.3.2.3 Ensayo para el control de la construcción
Estos ensayos se usan para asegurar que los suelos se compacten
adecuadamente durante la construcción y que se cumplan las condiciones
impuestas en el proyecto. Entre los ensayos de control de la construcción se
encuentran los siguientes:
Determinación del contenido de humedad.
Densidad máxima y humedad óptima.
Ensayo de equivalente de arena.
2.3.2.3.1 Determinación del contenido de humedad El contenido de humedad es la relación entre el peso del agua contenida
en la muestra y el peso de la muestra después de ser secada al horno y
expresada en tanto por ciento. En otras palabras no es nada más que el
porcentaje o cantidad de agua presente en el suelo.
55
Éste es el ensayo de compactación Proctor, el ensayo de valor soporte,
los límites de consistencia y las densidades de campo.
2.3.2.3.2 Ensayo de equivalente de arena Se hace con el fin de conocer el porcentaje relativo de finos plásticos que
contienen los suelos y los agregados pétreos.
Este ensayo consiste esencialmente en una serie de mediciones en la
suspensión del suelo, mediante una solución básica de agua con cloruro de
calcio mezclado con formaldehído y glicerina. Para un ensayo se necesitan 500
gramos de suelo que pase la malla No. 4. El procedimiento analítico se rige por
la norma AASTHO T – 176.
El ensayo se realiza, principalmente, cuando se trata de materiales que se
usarán para base, subbase y bancos de préstamo.
2.3.2.3.3 Densidad máxima y humedad óptima
El método usado es el dinámico, conocido como método “Proctor”, del
cual se utilizó el proctor modificado. El procedimiento para determinar la
densidad máxima y humedad óptima por medio del proctor modificado (AASHO
T – 180) es el siguiente: Se utilizó un molde cilíndrico de 6” y con su respectivo
collar en la parte superior. El molde se llenó con 5 capas, compactando cada
capa con 25 golpes, con un martinete de 10 libras de peso y con una altura de
caída de 18”, el cual proporciona una energía de 56,200 lbs/pie3 , comparable a
la que se obtiene con equipos de compactación más pesados en condiciones
favorables de trabajo.
56
Para realizar el ensayo se utilizó una porción de suelo que paso el tamiz
No. 4.
Realizando el ensayo de suelos Proctor se obtuvieron datos del contenido
de humedad (w) y del peso unitario seco (pus). Trazando una curva que
relaciona estos dos valores, se puede establecer por medio del punto mas alto
de la parábola la humedad óptima del suelo. La curva de compactación se
asemeja, generalmente, a una parábola. Cada suelo tendrá su propia curva de
compactación que es característica del material y distinta de otros suelos.
2.3.2.4 Ensayos para determinar la resistencia del suelo Estos ensayos se usan para determinar la capacidad de carga de los
suelos, y con base en éstos, determinar si son adecuados para usarlos en
construcción.
2.3.2.4.1 Ensayo de valor soporte del suelo ( CBR ) El ensayo de CBR mide la resistencia al corte de un suelo bajo
condiciones de humedad y densidad controladas.
El ensayo permite obtener un número de la relación de soporte. Sin
embargo, por las condiciones de humedad y densidad, es evidente que este
número no es constante para un suelo dado, sino que se aplica sólo al estado
en el cual se encontraba el suelo durante el ensayo.
57
El número CBR se obtiene como la relación de la carga unitaria
necesaria para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón de un
área de 19.4 cm2 entre la muestra compactada de suelo a un contenido de
humedad y densidad, respecto de una carga patrón requerida para obtener la
misma profundidad de penetración en una muestra estándar de material
triturado. Lo anterior se resume en la siguiente ecuación:
CBR = Carga unitaria del ensayo x 100%
Carga unitaria patrón
De esta ecuación se puede ver que el número CBR es un porcentaje de
la carga unitaria patrón. En la práctica, el símbolo de porcentaje se obvia y la
relación se presenta por el número entero, por ejemplo como 2.45 o 98.
El número CBR usualmente se basa en la relación de carga para una
penetración de 0.10 plg. Sin embargo, si el valor de penetración de 0.20 plg es
mayor, el ensayo debería repetirse. Si un segundo ensayo produce nuevamente
un valor de CBR mayor de 0.20 plg de penetración, dicho valor debe aceptarse
como valor final del ensayo.
El CBR se expresa como un porcentaje del esfuerzo requerido para
hacer penetrar un pistón en el suelo que se ensaya en relación con el esfuerzo
requerido para hacer penetrar el mismo pistón hasta la misma profundidad de
una muestra patrón de piedra triturada bien graduada.
Para determinar el CBR se tomó como material de compactación o
patrón a la piedra triturada, a la que se le asignó un CBR de 100 por ciento.
58
El ensayo de CBR comprende, además, la determinación de las
propiedades expansivas del material.
Se debe hacer el CBR sobre muestras a diferentes grados de
compactación a la humedad óptima. Después, se elabora un diagrama de CBR
contra densidad, de donde se puede determinar el valor de CBR a la densidad
deseada, según la especificación de construcción que deba cumplir el material.
Sin embargo, el CBR también puede hacerse sobre una muestra compactada
con el contenido de humedad óptimo, para un suelo específico, utilizando un
ensayo de compactación Proctor, ya sea estándar o modificado.
En el laboratorio, ordinariamente, deberían compactarse dos moldes de
suelo, uno para penetración inmediata y otro para después de dejarlo saturar en
agua por un período de 96 horas o más, bajo una carga, aproximadamente,
igual al peso del pavimento que se utilizará en el campo, pero en ningún caso
menor que 4.5 kg. Es durante este Período cuando se toman registros de
expansión para instantes escogidos arbitrariamente. Al final del Período de
saturación se hace la penetración para obtener el valor de CBR para el suelo en
condiciones de saturación completa.
El ensayo con la muestra saturada cumple con dos propósitos:
Dar información sobre la expansión esperada en el suelo bajo la
estructura del pavimento cuando el suelo se satura.
Dar indicación de la pérdida de resistencia debida a la saturación en
el campo.
59
El valor final del CBR se utiliza para establecer una relación entre el
comportamiento de los suelos, principalmente, con fines de utilización de bases
y subrasante bajo pavimentos de carreteras o aeropistas.
Tabla IV. Clasificación general
Número de CBR Clasificación general Usos
0 – 3 muy pobre subrasante
3 – 7 pobre a regular subrasante
7 – 20 regular sub-base
20 – 50 bueno sub-base, base
50 o mas excelente base
Finalmente, el CBR es el factor que determinara el diseño de espesores
de capas de pavimento. Usualmente, el valor CBR se convierte en módulo de
valor soporte del suelo. El procedimiento para el CBR deberá realizarse como lo
indica la norma AASHTO T – 193.
Los valores CBR de los ensayos realizados se presentan en la tabla de
resultados. Mediante éstos se pudo establecer la clasificación del suelo, según
la tabla anterior descrita, como un material excelente, que se puede utilizar
como base.
El resultado CBR para el suelo ensayado fue de 72%.
2.3.3 Resumen de resultados
Los resultados obtenidos de los ensayos de laboratorio se detallan en la
tabla presentada a continuación.
60
Tabla V. Resultados de laboratorio de mecánica de suelos
ANÁLISIS RESULTADO
Compactación Proctor
libras/pie3 T-180
132.4
% de humedad óptima 7.7
% de CBR a 95% de
compactación, T 193
72.0
% de hinchamiento 0.00
% límite líquido
T 89 No líquido
% de índice de plasticidad
T 90 No plástico
% pasa tamiz No. 200
T 11 17.7
% equivalente de arena
T 176 50.8
Índice de grupo 0
Clasificación A-1-b
61
2.3.4 Elementos estructurales de un pavimento rígido
2.3.4.1 Pavimento
Pavimento es toda la estructura que descansa sobre el terreno de
fundación o subrasante, formada por las diferentes capas de subbase, base y
carpeta de rodadura. Tiene el objetivo de distribuir las cargas del tránsito sobre
el suelo, proporcionando una superficie de rodadura suave para los vehículos y
proteger al suelo de los efectos adversos del clima, los cuales afectan su
resistencia al soporte estable del mismo. Debido a la rigidez y alto módulo de
elasticidad del hormigón, los pavimentos rígidos basan su capacidad portante
en la losa de hormigón más que en la capacidad de la subrasante. Los
pavimentos rígidos pueden dividirse en tres tipos:
Hormigón simple
Hormigón armado con juntas
Hormigón armado continuo
El pavimento de hormigón simple no contiene armadura en la losa y el
espaciamiento entre juntas es pequeño ( entre 3.7 a 9.1 metros). Las juntas
pueden tener o no dispositivos de transferencia de cargas.
Los pavimentos de hormigón armado con juntas tienen espaciamientos
mayores entre juntas ( entre 6.1 a 36.6) y llevan armadura distribuida en la losa
para controlar y mantener cerradas la fisuras de contracción.
62
Los pavimentos de hormigón armado continuo tienen armadura continua
longitudinal y no tienen juntas transversales, excepto juntas de construcción. La
armadura transversal es opcional en este caso. Estos pavimentos tienen más
armadura que los de hormigón armado con juntas y el objetivo de estas
armaduras es mantener un espaciamiento adecuado entre fisuras y que éstas
permanezcan cerradas.
En este trabajo de graduación se propondrá un pavimento de hormigón
simple, por el tipo de calle a pavimentar, la cual se demuestra más adelante.
2.3.4.2 Subrasante
Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura del
pavimento y que se extiende hasta la profundidad en que no le afecte la carga
de diseño que corresponde al tráfico previsto. La subrasante tiene como función
servir para la fundación del pavimento después de haber sido terminado el
movimiento de tierras y, que una vez compactada y afinada, tiene las secciones
transversales y pendientes especificadas en los planos de diseño.
2.3.4.3 Sub-base
Es la capa de la estructura del pavimento destinada fundamentalmente a
soportar, transmitir y distribuir con uniformidad las cargas del tránsito, de tal
manera que el suelo de subrasante las pueda soportar, absorbiendo las
variaciones inherentes a dicho suelo que puedan afectar la base.
63
La subbase está constituida de cantidades y variedades de suelos, ya
sea en su estado natural o mejorado. Una de sus funciones fundamentales es la
de romper la capilaridad de la terracería y drenar el agua proveniente de la
base, controlando o eliminando los cambios de volumen, elasticidad o
plasticidad perjudiciales que pudiera tener el material de la subrasante.
Un pavimento rígido puede prescindir de esta capa.
2.3.4.4 Base
Es la capa formada por la combinación de piedras y grava con arena y
suelo clasificados en su estado natural y, con trituración parcial para construir
una base integrante de un pavimento.
La base está constituida de materiales seleccionados, granulometría y
espesor determinado, cuya función primordial es la de ser resistente a los
cambios de temperatura, humedad y desintegración por abrasión producidos
por el tránsito y tener mayor capacidad de soporte que las subbases. Al incluir
una base en el diseño de un pavimento rígido se obtiene la ventaja de reducir
el espesor de la losa.
2.3.4.5 Juntas
Son los espacios entre las losas de un pavimento, las cuales permiten los
movimientos de contracción y expansión del mismo. Para construir una junta
que funcione en forma apropiada es necesario entender el propósito que con
ellas se busca. Se han elaborado varios tipos de juntas, cada una de los
cuales intenta cumplir una función especial en el pavimento.
64
Existen tres tipos de juntas:
2.3.4.5.1 Juntas de contracción
El pavimento de hormigón normal se encoge al endurecerse y secarse,
por lo tanto, nunca tendrá la misma longitud, ni ocupará el mismo volumen que
recién construido.
Otros factores que provocan liberación de tensiones en el pavimento son
la temperatura, humedad y fricción, los cuales causan agrietamiento, en
particular, agrietamiento transversal por los largos carriles de pavimentación
que se usan normalmente.
Las juntas de contracción son planos que se debilitan a propósito para
predeterminar los sitios de ocurrencia de las grietas transversales y asegurar
así que se formen según líneas rectas. Los planos debilitados pueden formarse
en el hormigón plástico por medio de herramientas especiales, con insertos
removibles o permanentes, o aserrarse con cuchillas de diamante.
2.3.4.5.2 Juntas de expansión
Consisten de elementos compresibles verticales insertados en toda la
profundidad del pavimento para separar sus movimientos de las estructuras
fijas, por ejemplo, como losas de acercamiento a puentes o paredes de
hormigón.
65
2.3.4.5.3 Juntas de construcción
Son las que se colocan al final del día de trabajo o para traslape de juntas
frías entre diferentes losas. Estas juntas pueden ser transversales o
longitudinales (entre carriles).
2.4 Diseño y dimensionamiento del pavimento
El diseño del pavimento estará basado en los resultados obtenidos en las
pruebas de laboratorio del suelo, para determinar su dimensionamiento.
2.4.1 Diseño geométrico
El diseño geométrico de una carretera depende de los criterios del
diseñador, que se basarán en la intensidad y tipo del tránsito futuro, así como la
velocidad de diseño. Determinada la vía y fijando los criterios de diseño
geométrico, se debe buscar una combinación de alineamientos rectos y curvos
que se adapten al terreno en planimetría y altimetría. También que cumplan con
los requisitos establecidos.
Una carretera debe proporcionar apoyo a los vehículos todo el tiempo,
facilitar el drenaje del agua superficial, permitir la adherencia friccional para la
aceleración, desaceleración y cambio de dirección y, por medio del diseño
geométrico de la anchura, las intersecciones, las sobreelevaciones, los drenajes
y las distancias de visibilidad, permitir el movimiento y el rebase con seguridad
a niveles de servicio establecidos.
66
2.4.1.1 Ancho de corona
Es la superficie de la carretera que queda comprendida entre las aristas
del terreno y los interiores de las cunetas. Esta superficie es el espacio
fundamental del diseño transversal del pavimento, pues en ella se sitúan los
elementos mas importantes para la construcción de una carretera en el sentido
transversal. Los elementos que definen el ancho de corona son la rasante,
ancho de calzada, pendiente transversal y los hombros o bordillos, en su caso.
2.4.1.2 Rasante
Es la línea que se obtiene al proyectar sobre un plano vertical el desarrollo
de la corona en la parte superior del pavimento. Este elemento es fundamental
para el diseño que indica el nivel final de la carretera. La diferencia fundamental
de la rasante respecto de la subrasante es el lecho de apoyo de las diferentes
capas de pavimento, aunque todo diseño final siempre debe estar de acuerdo
con el nivel de la rasante.
2.4.1.3 Ancho de carril
El ancho del carril es parte del ancho de corona, destinada a la circulación
de vehículos. Está constituido por uno o más carriles, entendiéndose por carril a
la superficie de rodamiento que tiene el ancho suficiente para permitir la
circulación de una hilera de vehículos.
2.4.1.4 Pendiente transversal
Es la pendiente que se le da a la corona en el eje perpendicular al de la
carretera con el objetivo de facilitar el escurrimiento superficial del agua.
67
Un bombeo apropiado permite un drenaje correcto de la corona, con la
mínima pendiente para que el conductor no experimente incomodidad o
inseguridad en condiciones normales de operación.
2.4.2 Diseño de losas para pavimento rígido
La PCA (Asociación del Cemento Portland) ha desarrollado dos métodos
para determinar el espesor de la losa adecuada para soportar las cargas de
tránsito en las calles y carreteras.
2.4.2.1 Método de capacidad
Es el método de diseño aplicado cuando hay posibilidades de obtener
datos de distribución carga-eje del tránsito.
2.4.2.2 Método simplificado
Procedimiento de diseño sin posibilidades de obtener datos de carga-eje.
Para el diseño y dimensionamiento del espesor del pavimento rígido de la
diagonal 5, zona 7, de la ciudad de Cobán se empleará el método simplificado.
Específicamente no es posible obtener datos de carga-eje, ya que no se
encuentran datos detallados de tránsito para este sector.
Para este método de diseño, la PCA ha elaborado tablas de diseño
simples basadas en distribuciones compuestas de carga de eje que representan
diferentes categorías de carreteras y tipos de calles.
Los datos de las tablas para las cuatro categorías de tránsito, ver tabla VI,
están diseñadas para un período de diseño de 20 años.
68
Estas tablas contemplan el valor de carga estática por eje, ya que los
esfuerzos producidos por un eje en movimiento son menores que los
ocasionados cuando el mismo eje está detenido y hacen falta períodos
considerables de tiempo para que el esfuerzo producido por un eje estático
alcance su máximo valor.
El factor de seguridad (FS) por el cual deben multiplicarse las cargas
nominales de ejes son 1.0, 1.1, 1.2 y 1.3 respectivamente, para las cuatro
categorías de eje de carga, 1, 2, 3 y 4.
Para determinar el espesor de la losa, son necesarios los esfuerzos
combinados de la subrasante y subbase (ver tabla VII) ya que mejoran la
estructura de un pavimento. El aumento en mayor grado de la resistencia
estructural del pavimento, se obtiene de las bases suelo – cemento en relación
con las bases granulares.
El valor aproximado de k (módulo de reacción) cuando se usan bases
granulares y bases de suelo-cemento, respectivamente, se muestran en la tabla
VIII.
En ausencia de los valores de los ensayos de laboratorio, puede utilizarse
la relación aproximada entre k y el CBR o valor soporte de California para
diferentes tipos de suelos ( esto cuando no se conoce su respectivo CBR ).
Tránsito El número de y los pesos de carga por eje pesados, durante la vida de
diseño, son las variables en el diseño del pavimento de concreto. Estos son
derivados de las estimaciones siguientes.
69
TPD = Tránsito promedio diario en ambas direcciones de todos los vehículos.
TPDC = Tránsito promedio diario de camiones en ambas direcciones, carga por
eje de camiones.
En el procedimiento de diseño es necesario el TPDC, el que puede ser
expresado como un porcentaje de un TPC. La información del TPD se obtiene
de contadores especiales de tránsito o cualquier otro método de conteo de
tránsito. El tránsito futuro tiene considerable influencia en el diseño, por lo que
la razón de crecimiento es afectada por factores como el tránsito desarrollado;
todos estos factores pueden causar razones de crecimiento anual del 2 al 6 % ,
que corresponden a factores de proyección de tránsito a 20 años de 1.2 a 1.8 .
El uso de razones altas de crecimiento para calles residenciales no son
aplicables, ya que estas llevan poco tránsito, generalmente originado en ellas
mismas o el que es ocasionado por vehículos de reparto, por lo que las tasas
de crecimiento podrían estar debajo del 2% por año (factor de proyección 1.1 a
1.3). Las tablas se encuentran especificadas para un período de 20 años con
su respectivo tránsito de promedio de camiones en ambas direcciones ( TPDC).
Para otros períodos de diseño, las estimaciones de tránsito TPDC se multiplican
por un factor apropiado para tener un valor ajustado para usar las tablas. Por
ejemplo. Si se decide utilizar un período de diseño de 30 años en lugar de 20
años, la estimación del valor del TPDC permisible es multiplicado por 30/20.
El módulo de ruptura del concreto
Debido al paso de vehículos sobre las losas de concreto, se producen
esfuerzos de flexión y compresión. Los esfuerzos de compresión son tan
mínimos que no influyen en el grosor de la losa.
70
En cambio los promedios de esfuerzos de flexión son mucho mayores. Por
eso estos valores son usados para el diseño de espesores de los pavimentos
rígidos.
La fuerza de flexión está determinada por el módulo de ruptura del
concreto (MR), el cual está definido como el esfuerzo máximo de tensión en la
fibra extrema de una viga de concreto.
La resistencia de la tensión del concreto es relativamente baja. Una buena
aproximación para la resistencia a la tensión será dentro de un diez a un veinte
por ciento de su resistencia a la compresión. Es más difícil medir la resistencia
a la tensión que la resistencia a la compresión, debido a los problemas de
agarre de las máquinas de prueba.
El módulo de ruptura se mide llevando a la falla vigas de concreto simple
de 6 plg, con un claro de 18 plg y cargadas en sus dos tercios de claro. El
proceso para determinar el módulo de ruptura será llevado a cabo según norma
ASTM C – 78.
2.4.2.2.1 Diseño del espesor de losa Utilizando el método simplificado, propuesto por la PCA para pavimentos
rígidos.
71
1. Determinar la categoría de la vía que se va a pavimentar del municipio.
Para determinar la categoría de la vía se debe contar con datos del
tránsito promedio. Como no se cuenta con datos de conteo de tránsito vehicular
para el proyecto, se recurrió a la tabla para identificar dicha diagonal según sus
características físicas y geográficas dentro de la ciudad. Entonces en la tabla VI
la diagonal 5 se clasifica en la categoría No. 1, definida como calles
residenciales, carreteras rurales y secundarias.
2. Determinar el tipo de junta para el pavimento.
La junta seleccionada es de trabe por agregados, tipo macho y hembra,
por la ventaja de transmisión de cargas y la sujeción entre las losas.
3. Decidir si incluir o excluir hombros o bordillos para disminuir el espesor
de la losa de concreto.
En este caso se decidió incluir bordillos.
4. Determinar el módulo de ruptura del concreto.
El módulo de ruptura se calculó como el 15 por ciento de la resistencia a
compresión del concreto, f’c. Por eso el valor aproximado se tomó como 0.15 x
4000 psi = 600 psi.
72
5. Determinar el módulo de reacción k de la subrasante.
El módulo de reacción de la subrasante conservadoramente se determinó
tomando en cuenta un factor de seguridad por error en los ensayos de
laboratorio de suelos, obteniéndose un CBR de la subrasante de 72.0.
Con el valor anterior se localiza el valor del módulo de reacción de la
subrasante en la tabla VII el cual equivale a un módulo de reacción de 650 lb /
plg3.
6. Determinar si se utilizará base.
Con los valores obtenidos de los ensayos realizados al suelo de la
subrasante, se define que es un material excelente para base. Por lo tanto, se
procederá a trabajar sobre la subrasante y sus valores.
7. Determinar el valor soporte del suelo.
Con el dato del módulo de reacción de 650 lb / plg3, se localiza en el rango
de valores en la tabla VIII la cual determina a este soporte como muy alto,
catalogando al tipo de suelo entre el rango de sub-bases tratadas.
8. Determinar el espesor de la losa de concreto, según la tabla de diseño con
los parámetros siguientes.
73
Para una vía de categoría 1 con juntas de trabe por agregados y bordillos,
la tabla a utilizar es la IX. Se busca en lado derecho, por incluir bordillo, el
espesor de la losa. El soporte subrasante tiene un carácter alto al buscar en el
sector correspondiente a un módulo de ruptura de 650 psi y el valor que
contenga el tránsito promedio diario de camiones 330, el espesor que dicta la
tabla corresponde a 5 plg. (12.7 cm). Por facilidad de construcción y seguridad
se propuso un espesor de 15 cm.
Tabla VI. Categorías de carga por eje
Tráfico
TPDC
Máxima carga por ejes en KIPS
Carga por eje
categoría A
Descripción TPD
% Por día Eje
sencillo Eje
tandem
1 Calles residenciales,
carreteras y
secundarias(bajo a medio)
200 a 800 1
a
3
Arriba
de
25
22 36
2 Calles colectoras, carreteras
rurales y secundarias (altas),
carreteras primarias y calles
arteriales (bajo)
700 a 500 5
a
18
De 40 a
1000
26 44
3 Calles arteriales y carreteras
primaria (medio),
supercarreteras o
interestatales urbanas y
rurales (bajo a medio)
3000 a
12000 2
carriles.
30000 a
50000 4
carriles o
más.
8
a
30
De 500
a 5000
30 52
4 Calles arteriales, carreteras,
carreteras primarias,
supercarreteras (altas)
Interestatales urbanas y
rurales (medio a alto)
8
a
30
De
1500 a
8000
34 60
74
Tabla VII. Interrelación aproximada de las clasificaciones de suelos y los valores de soporte.
75
Tabla VIII. Tipos de suelos de subrasante y valores aproximados de k
Tipos de suelos
Soporte
Rango de valores K
Suelo de grano fino, en el cual el tamaño de partícula de limo y arcilla predominan.
Bajo
75 – 120
Arenas y mezclas de arena con grava, con una cantidad considerada.
Medio
130 – 170
Arenas y mezclas de arena con grava, relativamente libre de finos
Alto
180 – 220
Subbases tratadas con cemento
Muy alto
250 - 400
Tabla IX. TPDC permisible, carga por eje categoría 1 pavimentos con junta De trabe por agregados (no necesita dovela) Sin hombros de concreto o bordillo Con hombros de concreto o bordillo
Espesor de losa Pulg.
Soporte Subrasante-subbase BAJO MEDIO ALTO
Espesor de losa en pulgadas
Soporte Subrasante – Subbase BAJO MEDIO ALTO
4.5
0.1
4 4.5
0.2 0.1 2 8 25
5 5.5
0.1 0.8 3 3 15 45
5 5.5
30 130 330 320
MR
= 6
50
psi
6 6.5
40 160 430 330
5 5.5
0.1 0.4 0.5 3 9
4 4.5
0.1 0.2 1 5
6 6.5
8 36 99 76 300 760
5 5.5
6 27 75 73 290 730
MR
= 6
00
psi
7 520
6
5.5
0.1 0.3 1
4.5
0.2 0.6
6 6.5
1 6 18 13 60 160
5 5.5
0.8 4 13 13 57 150
MR
=
550
ps
i 7 7.5
110 400 620
6 130 480
76
2.4.3 Diseño de juntas
En el diseño de juntas está comprendida la determinación del
espaciamiento de juntas longitudinales y transversales, transferencia de cargas,
construcción de las juntas y materiales de sellado.
2.4.3.1 Diseño de juntas transversales de contracción
Las juntas de contracción se realizarán por medio de aserrado con una
anchura de corte no superior a 4 mm y una profundidad no inferior a ¼ del
espesor de la losa. Se proyectarán dichas juntas, en este caso, sin pasadores y
a una distancia no mayor a 4 m y sesgadas con respecto al eje central del
tramo con un esviaje que se medirá en contra de las agujas del reloj con
respecto a la dirección del tránsito. Este esviaje debe calcularse con una
relación de 6:1 con respecto al eje de la calle, pero no debe ser menor de 0.60.
El objetivo de estas juntas oblicuas es minimizar el efecto de fallas de juntas, ya
que reciben alternadamente la carga de una u otra rueda y no las dos
simultáneamente. De esta manera, se logra mejorar la calidad del pavimento.
Figura 2. Juntas oblicuas
0.60
3.00 m
77
2.4.3.2 Diseño de juntas longitudinales de construcción En este proyecto se diseñó una junta de construcción a todo lo largo del
eje longitudinal o eje central del tramo, el cual divide la sección completa del
tramo en dos secciones de 3 m, lo que facilitará la colocación del concreto, ya
que queda en el centro de la sección separando los dos carriles de tránsito, lo
que facilita el control de la construcción, como la nivelación de la rasante donde
se fundará la losa, que tendrá un desnivel del 3% desde el centro hacia los
extremos. Estas juntas serán de trabe por agregados, tipo hembra y macho,
para lograr una trasferencia de cargas eficiente entre las diferentes losas. En
este caso se utilizó la junta de tipo semicircular que se describe a continuación.
Estas juntas también serán aserradas para posteriormente aplicarle de manera
eficiente el sellador, evitando la filtración de agua proveniente de la superficie.
Figura 3. Tipo de junta semicircular
78
2.4.4 Elaboración de planos
Los planos que se elaboraron son los siguientes:
Planta perfil 1/3
Secciones 1/2
Secciones – detalles 1/3
(Ver anexo III)
2.4.5 Elaboración del presupuesto
Para la integración del presupuesto se aplicaron los mismos criterios que
los del sistema de abastecimiento de agua potable, con la diferencia que en el
proyecto de pavimento se incluye la utilización de maquinaria para la mayoría
de renglones de trabajo. Por lo tanto, la integración de este costo se realiza con
base en una estimación de producción del equipo.
El resultado del proceso descrito del presupuesto por renglones para la
pavimentación de la diagonal 5 de la zona 7 del municipio de Cobán aparece en
la tabla X.
79
Tabla X. Integración del costo total
PROYECTO PAVIMENTACIÓN
DIAGONAL 5 ZONA 7, COBÁN
INTEGRACIÓN DEL COSTO TOTAL
UNIDAD CANTIDAD PRECIO MONTO DESCRIPCIÓN DE MEDIDA UNITARIO EN Q
EXCAVACION NO CLASIFICADA M3 306.67 30 9,199.98
ACONDICIONAMIENTO DE SUB-RASANTE M2 3,324.13 3.10 10,304.80
CAPA DE BASE GRANULAR DE 20 CM M3 235.35 121.44 28,581.27
M2 3,324.13 187.20 622,277.14CAPA DE RODADURA DE 15.00 CM CONCRETO TIPO 3,000.00 PSI
TRANSPORTE DE MAQUINARIA GLOBAL 1.00 18,048.65 18,048.65
BORDILLO DE 30 * 10 CM ML 1,072.00 50.00 53,600.00
CORTE Y RELLENO DE JUNTAS ML 1,366.00 9.00 12,294.00
Sub TOTAL 754,305.84
MANO DE OBRA NO CALIFICADA GLOBAL 1.00 5,000.00 5,000.00
TOTAL 759,305.84
80
CONCLUSIONES
1. La comunidad de Chajchucub carece de un adecuado abastecimiento de
agua potable, lo que hace que sus habitantes, estén expuestos a
padecer un gran número de enfermedades causadas por el consumo de
agua contaminada.
2. La diagonal 5 de la zona 7 de la ciudad de Cobán es considerada una
arteria principal en dicha zona, ya que une al centro de la ciudad con el
periférico sur de la misma. Por lo tanto, es de suma importancia el
mejoramiento vial de este sector para facilitar el transporte urbano.
3. El Ejercicio Profesional Supervisado es una gran ayuda para poner en
práctica toda la teoría que se obtuvo durante los años de formación
académica en una situación de la vida real; además, ayuda a obtener
experiencia para enfrentarse con problemas que se pueden presentar
dentro del campo de la ingeniería civil.
4. La incorporación de juntas transversales oblicuas dentro del diseño de
pavimentos rígidos ofrecen las siguientes ventajas:
• Mejor funcionabilidad de la estructura
• Garantía de la vida útil de la obra
81
5. De acuerdo con los costos de ambos proyectos, agua potable y
pavimento rígido, se considera que son factibles para que la
municipalidad los impulse, ya sea con fondos propios o bien gestionando
el financiamiento ante instituciones gubernamentales. Esto representa
beneficios para la población, por cuanto tienden a mejorar el nivel y
calidad de vida de la misma.
82
RECOMENDACIONES
A la municipalidad de la ciudad de Cobán, del departamento de Alta Verapaz, y al comité de desarrollo local.
1. Construir el proyecto de abastecimiento de agua potable para la
comunidad de Chajchucub en el menor tiempo posible para evitar el uso
de fuentes contaminadas por los pobladores.
2. Realizar campañas en las cuales se eduque a los usuarios del sistema
de agua potable sobre la necesidad del cuidado del recurso hídrico y la
protección del medio ambiente.
3. Para futuros proyectos de pavimentos rígidos, incorporar las juntas de
contracción oblicuas, por las ventajas que éstas presentan en cuanto a
funcionabilidad y garantía de la obra.
83
BIBLIOGRAFÍA
1. American Asocciation of State Highway and Transportation Officials.
Estándar specifications for transportation materials and methods of sampling and testing (part I specifications and part II tests), 16a edición 1993
2. American Concrete Institute. Reglamento de las construcciones de
concreto reforzado (ACI 318-83). Traducido por el Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto. 2ª edición. México: Editorial Noriega Limusa. 1988
3. Hay, William W. Ingeniería de transporte. Primera edición. México:
Editorial Limusa, 1983
4. León Medrano, David Israel. Planificación y diseño del sistema de abastecimiento de agua potable para la aldea Yichwitz Chonó, San Pedro Soloma, Huehuetenango. Tesis Ing. Civ. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de ingeniería, 2000. 79 pp
5. Merritt, Federick S., M. Kent Loftin, Jonathan T. Ricketts, Manual del
ingeniero civil, 4ª edición, Editorial McGraw Hill 6. Tetzaguic Car, Carlos Encarnación. Diseño del sistema de agua potable
para los caseríos El Rosario y La Granadilla Conguaco, Jutiapa. Tesis Ing. Civ. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de ingeniería, 2000
84
85
ANEXO I
ANÁLISIS DE AGUA
86
Figura 4. Informe bacteriológico de agua
87
ANEXO II
CÁLCULOS HIDRÁULICOS
88
Tabla XI. Cálculo hidráulico de línea de conducción
PROYECTO: INTRODUCCIÓN DE AGUA POTABLELUGAR: ALDEA CHAJCHUCUBMUNICIPIO: COBANDEPARTAMENTO: ALTA VERAPAZELABORÓ: SHELLDER CORDOVAFECHA: MARZO DE 2,003
1CALCULO DE POBLACION FUTURA:
Fórmula por Crecimiento Geométrico:
Donde: P = Población esperada a la fechaP = P1 ( R + 1) (̂t - t1) R = Tasa de crecimiento en %.
t = tiempo esperado al año X.
Población Tasa de Tiempo Población Tiempo Población POBLACIONActual CrecimientoEsperadoEsperada Esperado Esperada ESTIMADA
(año: 2001) (%) (años) (año: 2011)(año: 2021)(año: 2021) (habitantes)
2,500.00 3.00 10.00 3,359.79 20.00 4,515 4,515
Densidad= 5 hab/viv.
2CALCULO DEL CAUDAL DE BOMBEO:
Dotación: 80 lts/hab./día
Caudal medio diario: Dotación * Número de habitantes que se estimen al final del período de diseño /86400
Q(medio) = 4.18 lts/seg.Factor día máximo= 1.2AlternativaNúmero de Dotación Horas CAUDAL (lts/seg)
Habitantes(lts/hab/día)Bombeo medio Día Máx. Bombeo 3) ALTURA DE IMPULSION Y PERDIDAS DE CARGA POR IMPULSION: hf & H(en base a las horas y caudal de bombeo)
1 4515 80 8 4.18 5.02 15.052 4515 80 10 4.18 5.02 12.043 4515 80 12 4.18 5.02 10.03 Tanque de distribución4 4515 80 14 4.18 5.02 8.605 4515 80 16 4.18 5.02 7.536 4515 80 18 4.18 5.02 6.69 Longitud de impulsión=252.00 M7 4515 80 20 4.18 5.02 6.028 4515 80 22 4.18 5.02 5.479 4515 80 24 4.18 5.02 5.02
H=103.61 M.
CASETA DE BOMBEO
POZO
NIVEL DINÁMICO 650 PIES
TanquedeSucció
L1 =200D1=4"
L2=252.00D2= 4"
89
Tipo d
e Lon
gitud d
eDiám
etro
Diáme
tro C
oeficie
nteCa
udal m
edio
Cauda
l día
Tiemp
o de C
audal d
eAre
a de
Veloc
idad
HfHf
HfHf
Carga
por
Carga
por
Sobre
-presi
ónC.D
.T.Po
tencia
Alt
ern.
Tuber
íaTu
bería
Nomin
alRe
alRu
gosida
ddia
rioMá
ximo
Bomb
eoBo
mbeo
seccio
nTu
bería
succio
nimp
ulsión
por ve
loc.m
enores
H-imp
ulsion
H-succ
ióno
Bomb
a(m
ts)(pu
lg)(pu
lg)"C"
(lts/se
g)(lts
/seg)
(horas
)(lts
/seg)
(m2)
(m/se
g)(m
ts)(m
ts)(m
ts)(m
ts)(m
ts)(m
ts)Go
lpe de
Ariete
(mts)
(HP)
PSI
3HG
2523.9
74.5
1004.1
85.0
212
10.03
0.0102
61.2
45.8
07.3
00.0
80.6
4106
20037.
92319
.8265
26.67
224.90
9262
.83CD
T PSI
346.49
CD
T MCA
CALC
ULO D
E LA P
OTEN
CIA DE
LA BO
MBA R
EQUE
RIDA:
HP
Eficie
ncia d
el siste
ma mo
tor-bo
mba:
0.7
Altern
ativa:
eQd
mHo
ras
Qbom
beoC.D
.T.H.P
.H.P
.(lts
/seg)
Bomb
eo(lts
/seg)
(m)
Calcu
lada
Come
rcial
30.7
5.02
1210.
03346
.4965
65
Tabla XII. Cálculo de potencia motor-bomba
90
ESTA
CION
DISTA
NCIA
COTA
DIST.
DISTA
NCIA
No. T
UBOS
COTA
T.I.
COTA
T.F.
CAUD
ALDIA
METR
OCO
NSTA
NTE
HfCO
TA P.
I.CO
TA P.
F.VE
LOCID
ADPR
ESIÓN
PR
ESIÓN
PRES
IONCL
ASE
EST
PO1.0
3%RE
ALme
tros
metro
slitr
os/se
g.pu
lgada
sK'
metro
sme
tros
metro
sme
tros/s
egES
TATIC
ADIN
AMICA
PSI
TUBO
10
603.6
11
A60
.0057
2.00
62.00
60.00
10.00
603.6
157
2.00
8.36
2.50
2.14
6.53
603.2
159
6.68
2.64
31.61
24.68
160
PVC
ACR
P30
.0055
0.00
31.00
30.00
5.00
572.0
055
0.00
8.36
1.50
25.76
39.27
596.6
855
7.41
7.33
53.61
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1.25
62.59
0.22
543.3
154
3.09
0.19
15.29
8.38
160
PVC
Tabla XIII. Diseño hidráulico red de distribución
91
ANEXO III
PLANOS DE LOS PROYECTOS
92
Figura 5. Planta general de vivienda
93
Figura 6. Planta general de diseño hidráulico
94
Figura 7. Línea de bombeo y línea de distribución 1
95
Figura 8. Línea de bombeo y línea de distribución 2
96
Figura 9. Línea de distribución 1
97
Figura 10. Línea de distribución 2
98
Figura 11. Línea de distribución 3
99
Figura 12. Planta perfil pavimento
100
Figura 13. Secciones
101
Figura 14 Secciones-detalles
