Ingeniería Civil · 2015-08-14 · Revista No. 4, Febrero-Mayo de 2013 Facultad de Ingeniería Civil 5 las que se presentan con una compleja interrelación e influencia sobre el

Ingeniería CivilNo. 4, Febrero - Mayo 2013

Facultad de Ingeniería Civilhttp://www.fic.umich.mx

Universidad Michoacana deSan Nicolás de Hidalgo

F a c u l t a d a c r e d i t a d a p o r C A C E I , f e b r e r o 2 0 1 0 - 2 0 1 5

vCard F.I.C.

DIRECTORIO

Dr. Salvador Jara Guerrero Rector

Dr. Egberto Bedolla Becerril

Secretario General

Dr. José Gerardo Tinoco Ruiz Secretario Académico

Mtro. Carlos Salvador Rodríguez Camarena

Secretario Administrativo

Dr. Luis Manuel Villaseñor Cendejas Coordinador de la Investigación Científica

Dr. Medardo Serna González

Coordinador de Estudios de Posgrado

M.C. Joaquín Contreras López Director

M.I. Tarsicio Audifred Hurtado Solórzano Secretario Académico

M. A. Enrique Villalobos Velázquez Secretario Administrativo

Comité editorial de este número:

Dra. Bertha Alejandra Olmos Navarrete

Dr. Juan Antonio Chávez Vega

M.A. Ramiro Silva Orozco

Diseño: Ing. Jorge Leonel Angel Hurtado

EDITORIAL Difícil ha sido el inicio de este 2013 para la Universidad Michoacana, ya que vivió la huelga de empleados más larga que hasta el momento se haya registrado en la historia de la casa de Hidalgo; ni más ni menos que 48 días. Días donde hubo una pérdida irrecuperable de tiempo para las actividades académicas, de investigación, de divulgación y de extensión universitaria, actividades fundamentales de la vida Universitaria, todo ello, en detrimento directo del prestigio de nuestra querida Universidad. No obstante lo anterior, la comunidad académica de la Facultad de Ingeniería Civil, convencida de que el trabajo y producción académica es uno de los propulsores del desarrollo científico y tecnológico ha seguido trabajando de manera decidida para, entre otros logros, continuar de manera ininterrumpida con la publicación de este medio de divulgación académica. En esta 4ª edición de la “Revista de la Facultad de Ingeniería Civil”, se cuenta con la participación de cinco de los nueve Departamentos académicos de la Facultad. El departamento de Humanidades nos presenta una interesante propuesta de Formación de competencias en Ingeniería Civil mediante un sistema de proyectos integradores, donde se acreditan y certifican competencias, y no asignaturas, de acuerdo a estándares internacionales. Por su lado el departamento de Construcción presenta el proyecto constructivo de una importante obra vial que, para la ciudad de Morelia, resultaba urgente para tener una mejor comunicación con las comunidades vecinas del lado Este de la ciudad y detonar la actividad productiva de los comerciantes de la zona, nos referimos al “Distribuidor vial de la salida a Charo” En el área de Hidráulica, el Departamento del mismo nombre, describe la propuesta de una red de monitoreo útil para un estudio de evaluación del balance hídrico de un acuífero, denominada “Red de monitoreo para acuíferos”. El departamento de Ambiental, en conjunto con personal de la Secretaría de Urbanismo y Medio Ambiente de Michoacán, nos presenta el artículo “Rompiendo paradigmas. Bombeo directo a la red de agua potable, utilizando equipo electromecánico” con el que presentan una novedosa propuesta de bombeo directo a la red de distribución, del vital líquido, sin la necesidad de la construcción de un tanque de regularización elevado. Seguro estoy que al igual que en las ediciones anteriores nuestros lectores encontrarán útiles e interesantes los temas aquí presentados. Atentamente M.C. Joaquín Contreras López Director de la Facultad de Ingeniería Civil

Revista Facultad de Ingeniería Civil

Número 4, Febrero 2013

CONTENIDO

Formación de competencias en Ingeniería Civil mediante un sistema de proyectos integradores Juan Antonio Chávez Vega, Salvador F. Espinet Vázquez, Ma. Elena Sánchez Gutiérrez ........................................ 4 Distribuidor vial de la salida a Charo Ramiro Silva Orozco, Oscar Juárez Contreras, José Luis Flores Maza ................................................................. 9 Red de monitoreo para acuíferos Jorge Alfonso Almanza Campos, Sonia Tatiana Sánchez Quispe, Constantino Domínguez Sánchez ....................... 16 Rompiendo paradigmas. Bombeo directo a la red de agua potable, utilizando equipo electromecánico en régimen de velocidad variable Rafael Rodríguez Escarcega, Ricardo Ruiz Chávez ........................................................................................... 21 Influencia de encamisados de concreto en la probabilidad de falla de puentes de CR Humberto Tirípiti Zacarías, Bertha Alejandra Olmos Navarrete ......................................................................... 24 Información sobre el 4o Simposio Internacional de Diseño de Puentes ..................................................... 28

Revista No. 4, Febrero-Mayo de 2013 Facultad de Ingeniería Civil

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Formación de competencias en Ingeniería Civil mediante un sistema de proyectos integradores

Juan Antonio Chávez Vega1, Salvador F. Espinet Vázquez2, Ma. Elena Sánchez Gutiérrez2

1. Profesor e Investigador Fac. Ing. Civil, UMSNH, [email protected]; 2. Profesor de carrera, Titular C. Instituto Tecnológico de

Chetumal

RESUMEN. Se propone un diseño curricular para la carrera de Ingeniería Civil, basado en Proyectos Integradores, configurados por objetos de transformación, según el campo y esferas de actuación profesional del ingeniero civil. En estos objetos de transformación, pudiera concretarse y verificarse la formación de las competencias requeridas según estándares internacionales, por ejemplo, las reconocidas por la Red Tuning para América Latina. Se consideró un Programa para la construcción de un Asentamiento Humano o Fraccionamiento, conformado con lo necesario para su funcionamiento como hábitat sustentable. Este Programa se compone de Proyectos Integradores, uno por cada semestre y cada disciplina aporta para formar las competencias previstas para cada objeto de transformación. La propuesta persigue que finalmente se acrediten y certifiquen competencias y no asignaturas o créditos basados en horas teóricas o prácticas. Para facilitar la instrumentación didáctica requerida en la posible aplicación de esta propuesta, se recomienda, que además de Departamentos Docentes y Academias por carrera, se contemple una organización intermedia de los docentes por disciplina, que ayudaría a realizar en equipos disciplinarios, el trabajo didáctico metodológico necesario para el seguimiento curricular. Palabras Claves: Diseño Curricular, Proyectos Integradores, Instrumentación Didáctica. Introducción Las estructuras adoptadas en el diseño curricular del Plan de Estudio de la carrera de Ingeniería Civil basadas en una retícula tradicional por asignaturas, no facilita la necesaria movilidad y la equivalencia de títulos y certificaciones que la globalización demanda. Bojalil (2009) expresa que “La educación por materias, por disciplinas, está en crisis; porque no desarrolla las capacidades de los individuos para la apropiación y uso de los conocimientos, es un aprendizaje receptivo que no puede enfrentar el futuro” (p. 26) Con el objetivo de colaborar para resolver esta situación, se propone un diseño curricular basado en Proyectos Integradores, configurados por objetos de transformación, según el campo y esferas de actuación profesional del ingeniero civil. En estos objetos de transformación, pudiera concretarse y verificarse la formación de las competencias requeridas según estándares internacionales, por ejemplo, las reconocidas por la Red Tuning para América Latina. Se considera un Programa para la construcción de un Asentamiento Humano o Fraccionamiento, conformado con lo necesario para su funcionamiento como hábitat sustentable. Este Programa se compone de Proyectos Integradores, uno por cada semestre o año académico y cada disciplina aporta para formar las competencias previstas para cada objeto de transformación. Se persigue que finalmente se acrediten y certifiquen competencias y no asignaturas o créditos basados en horas teóricas o prácticas.

Para facilitar la instrumentación didáctica requerida en la posible aplicación de esta propuesta, se recomienda, que además de Departamentos Docentes y Academias por carrera, se contemple una organización intermedia de los docentes por disciplina, que ayudaría a realizar en equipos disciplinarios, el trabajo didáctico metodológico necesario para el seguimiento curricular. Los proyectos integradores son un arreglo metodológico modular con enfoque de proyecto, con una estructura basada en objetos relevantes (objetos de transformación), cuya consecuencia es el aprendizaje a partir de problemas concretos y de la construcción de procesos indagativos. Se toma como referencia el sistema modular del Proyecto Educativo de la Universidad Autónoma Metropolitana – Xochimilco, donde según Rodríguez y Arozamena (2009) “La idea básica es generar situaciones de aprendizaje que son propiciadoras de conocimientos, información y estimulación de habilidades intelectuales y académicas, en las cuales los individuos logran estructurar un conocimiento integrado” (p. 2), en este caso una competencia específica. Análisis Considerando el concepto contemporáneo de Proyecto dado por Cleland & King (citado en Heredia, 1998) como: “Proyecto es la combinación de recursos humanos y no humanos reunidos en una organización temporal para conseguir un propósito determinado”, cada vez se hace más difícil encontrar alternativas viables, en términos de sustentabilidad, para los Proyectos de Inversión en Construcción, producto de la fuerte influencia de variables políticas, jurídicas, sociales, culturales, económicas, tecnológicas y medioambientales, provenientes del entorno,


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las que se presentan con una compleja interrelación e influencia sobre el proyecto. El egresado de la carrera de Ingeniería Civil debe ser preparado hoy para resolver Problemas de Proyecto. Los problemas de proyecto, como es el caso de los Proyectos de Construcción, son complejos e intervienen generalmente muchas disciplinas o especialidades. Cada una participa en la solución de un subproblema o subsistema, la mayoría tecnológicos. La solución de uno puede hacer variar el planteamiento o configuración de otro u otros con los que está relacionado. Es necesario dotar a los estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil de una metodología, que como herramienta potente, conduzca de forma ordenada a solucionar con acierto los Problemas de Proyecto que enfrentará en su ejercicio profesional. Figuras 1, 2, 3 y 4 Se propone como método general, considerar la configuración básica de un proyecto de construcción en las fases de su ciclo de vida, determinar los objetos de transformación y las tareas de la profesión a desarrollar en cada una. Definir cuáles serían las competencias específicas que se deben formar para crear la capacidad de desarrollar dichas tareas y luego el aporte de cada área del conocimiento o disciplina para formar dichas competencias específicas y contribuir a formar las competencias genérica Metodología para resolver problemas de proyecto en fase de concepción. Figura 1 Configuración de la fase de concepción, desagregación de tareas y objetos de transformación. Fuente: Elaborada por los autores.

Metodología para resolver problemas de proyecto en fase de diseño Figura 2 Configuración de la fase de diseño, desagregación de tareas y objetos de transformación. Fuente: Elaborada por los autores Metodología para resolver problemas de proyecto en fase de ejecución u operación Figura 3 Configuración de la fase de ejecución u operación, desagregación de tareas y objetos de transformación. Fuente: Elaborada por los autores

Fase de Concepción

- Elaboración del Modelo Teórico para determinar variables extrínsecas e intrínsecas que determinan el sistema Proyecto y su Administración - Estudio sistémico de viabilidad -Identificación de riesgos

Ideas Conceptuales Variantes o Alternativas

Decisión de acometer el Proyecto Determina ción de Objetivos

Estrategia de Gestión de Riesgos

Equipo de Proyecto

Resultados de Estudios de Preinversión. Gestión de Licencias

Fase de Diseño

- Definir y Diseñar el Objeto de Proyecto Ingeniería del Valor Estudios de Constructibilidad u Operabilidad - Elaboración de Planes de Calidad del proceso de Proyecto

Documentación Técnica del Proyecto

Fase de Ejecu ción

-Definir métodos y técnicas de ejecución u operación para el Objeto de Proyecto - Estimación de necesidades de recursos. Presupuesto - Programación preliminar -Plan de supervisión

Prepara ción Técnica para la Ejecu ción u Opera ción


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Metodología para resolver problemas de proyecto en fase de desactivación Figura 4 Configuración de la fase de desactivación, desagregación de tareas y objetos de transformación. Fuente: Elaborada por los autores En la solución de un problema con este enfoque el ingeniero civil debe mostrar evidencias de poseer las competencias reconocidas para su perfil profesional, según estándares internacionales, por ejemplo las de la Red Tuning, para garantizar su certificación como requisito de movilidad laboral. A ningún empleador en cualquier entorno laboral, le interesará realmente la cantidad y nombre de asignaturas cursadas o los créditos acumulados en base a horas de clases o prácticas recibidas, para evaluar o seleccionar a un aspirante, en cambio si le interesará su competencia para resolver problemas profesionales con efectividad. Por tanto, diseñar Proyectos Integradores como objetos de aprendizaje, es una estrategia didáctica idónea para formar las competencias que demanda la globalización y resolver los problemas comunes y frecuentes de la profesión, que no requieren de especialización o formación posgraduada. Tomando como base el perfil de la carrera de ingeniería civil en México y otros países latinoamericanos, se diseñó un Programa (conjunto de proyectos interrelacionados), de interés social, como es el caso de un Asentamiento Humano o Fraccionamiento, conformado con lo necesario para su funcionamiento como hábitat sustentable.

Este Programa se compone de Proyectos Integradores, uno por cada semestre, aumentando su complejidad y cada disciplina aporta para formar las competencias previstas para cada objeto de transformación. En estos proyectos el estudiante deberá solucionar problemas comunes de la profesión, tales como, concebir obras de diferentes tipologías, sean obras viales, hidráulicas, arquitectónicas o urbanas, estudiar su viabilidad, diseñarlas estructuralmente, seleccionar tecnologías constructivas o de operación, incluyendo la administración del proceso del proyecto, etc. La propuesta fue diseñada bajo las siguientes premisas: Aplicación del enfoque sistémico al diseño curricular. El entorno inmediato del Sistema de Disciplinas está configurado por el Sistema de “Proyectos Integradores”. Las disciplinas deberán aportar los recursos (conocimientos y habilidades), para formar las competencias requeridas por los Proyectos Integradores. El Sistema Proyectos Integradores, tendrá a su vez un entorno que constituye su finalidad y estará configurado por el sistema de objetivos o competencias profesionales del Modelo o Perfil del Profesional. Los Proyectos Integradores por tanto, deberán aportar la formación de dichas competencias. La representación gráfica del diseño curricular con enfoque sistémico se muestra en la Figura 5

Fase de Desactiva ción

-Cierre del Proyecto y Planos según construido o puesto en operación - Recuperación del medioambiente. --Mitigación de afectaciones Planes de Conservación, evolución o crecimiento del Objeto de Proyecto - Evaluación del cumplimiento de los objetivos del Proyecto

Elabora ción de: -Informe Final -Documen tación para la presenta ción

Entrega a Cliente o Usuarios


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Representación gráfica del sistema de disciplinas y su entorno para el diseño curricular por competencias de la carrera de ingeniería civil Figura 5 Desagregación del Sistema de Disciplinas en subsistemas y su entorno formado por los proyectos integradores- A su vez el entorno de los proyectos integradores formado por los objetivos y competencias del modelo o perfil profesional de la carrera de ingeniería civil. Fuente: Elaborada por los autores El ciclo de proyectos integradores propuesto se muestra en la Figura 6. Configuran un programa para la construcción de un Fraccionamiento (Asentamiento Humano). Se seleccionó este

programa por ser frecuente la participación de los ingenieros civiles en su desarrollo y por dar la posibilidad de considerar muchas variantes o alternativas de objetos de obra en los diferentes subsistemas que lo forman, sean edificaciones como las viviendas y otros edificios de oficina, salud, comercio, gastronomía, hotelería, recreación, etc., todos también clasificados como obras de arquitectura. Obras viales como calles urbanas, carreteras de conexión con otros asentamientos o poblados, vías férreas, obras hidráulicas, sean redes o plantas de tratamiento, acueductos o alcantarillados, obras marítimas o portuarias, etc., también conocidas como obras de ingeniería o las llamadas obras industriales o parques tecnológicos, con plantas industriales, fábricas, talleres y centros de producción, o los recintos feriales parques y zonas de esparcimiento.

Figura 6. Muestra el ciclo de proyectos integradores, uno por semestre, para formar competencias en la carrera de ingeniería civil Fuente: elaborada por los autores

ENTORNO MODELO O PERFIL

SUBSISTEMA

DISCIPLINA

CIENCIAS BÁSICAS

SUBSISTEMA

DISCIPLI NA

INGENIE RÍA VIAL

SUBSIS TEMA

DISCIPLINA

INGENIERÍA

HIDRÁULICA

SUBSIS TEMAS

DE OTRAS

DISCIPLINAS

SUBSISTEMA

DISCIPLI

NA TECNO LOGÍA

SUBSISTEMA

DISCIPLINA

INGENIERÍA

ESTRUC TURAL

SISTEMA DE

DISCIPLI NAS

ENTORNO PROYECTOS


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Ejemplo: PI- 1 Proyecto de concepción de un fraccionamiento (asentamiento humano) Objeto de Proyecto: Fraccionamiento (Asentamiento Humano). Configuración y Alcance del Proyecto: Concebir un fraccionamiento según los indicadores de los programas de desarrollo aprobados para dichos fraccionamientos y en microlocalizaciones definidas por las instancias territoriales de Desarrollo Urbano. Para este proyecto integrador, en la Figura 7 se muestra un ejemplo de algunas relaciones entre disciplinas y asignaturas de la retícula de la carrera de Ingeniería Civil del SNEST. Estas relaciones se dan aportando los recursos de conocimientos y habilidades requeridas para desarrollar los objetos de transformación, que configuran el proyecto integrador, para formar las competencias específicas y apoyar las genéricas previstas en el perfil o modelo del profesional. Se requiere el trabajo didáctico metodológico en equipos multidisciplinarios para definir el aporte de cada disciplina a los objetos de transformación de cada proyecto integrador. Ejemplo de algunas relaciones de disciplina/asignatura con los objetos de transformación de un proyecto integrador.

Figura7 Muestra un ejemplo de algunas relaciones entre disciplinas y asignaturas de la retícula de la carrera de ingeniería civil en el SNEST, aportando recursos para desarrollar objetos de transformación en el PI-1. Fuente: elaborada por los autores

Conclusiones

1. Para facilitar la movilidad requerida por la globalización es preferible certificar competencias más que créditos en base a horas de clases teóricas o prácticas o asignaturas. Evidencias de que se poseen estas competencias es lo que necesitan valorar los empleadores de egresados o titulados de la carrera de ingeniería civil.

2. Un sistema de proyectos integradores basados en objetos de transformación es una estrategia didáctica recomendable para formar las competencias específicas y reforzar las genéricas contempladas en el plan de estudio de la carrera.

3. El enfoque sistémico de la propuesta de diseño curricular para la formación de competencias mediante proyectos integradores, demanda que las disciplinas o áreas del conocimiento se estructuren para proveer los recursos (conocimientos y habilidades) requeridos por los objetos de transformación.

Bibliografía 1.- Bojalil, L.F. (2009). Sistemas modulares y modernización académica. Reencuentro, Núm.56, diciembre 2009, 24-27. Extraído el 26 de marzo del 2012 desde: http://redalyc.uaemex.mx/src/inicio/ArtPdfRed.jsp?iCve=34011860005 2.- Heredia, R. (1998). Dirección Integrada de Proyecto. Sección de Publicaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid. 3.- Rodríguez, M. E y Arozamena, C. (2009). Una visión creativa para el sistema modular. Extraído el 26 de marzo del 2012 desde: http://dcsh.xoc.uam.mx/congresodcsh/ponencias_fin/1oct/ConsejopmAlumnos/Una_visi_creativa_para_el_Sistema_Modular.pdf


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Distribuidor vial de la salida a Charo

Ramiro Silva Orozco1, Oscar Juárez Contreras2, José Luis Flores Maza3

1Profesor-investigador, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Ciudad Universitaria, Avenida Francisco J. Mujica S/N, C.P. 58030, Morelia, Michoacán, México

2Subdirector de Planeación y Servicios Técnicos, CMCO S.A. de C.V. 3Auxiliar de Dirección General, CMCO S.A. de C.V.

E-mail: [email protected] RESUMEN. La ciudad de Morelia es una Urbe en continuo crecimiento y su infraestructura vial está quedando bastante reducida, provocando con ello embotellamientos y mucho tiempo de espera en los cruceros. Ya era urgente contar con un Distribuidor Vial como el de la Salida a Charo el cual es el primero de cuatro que se construirán próximamente. Este Distribuidor permitirá a la ciudad de Morelia tener una mejor comunicación con las comunidades vecinas lo cual detonará la actividad productiva de los comerciantes del lugar, mejorando además la calidad de vida de los comercios aledaños y la de las personas que utilizan esta obra. Por otro lado, al hacer menos tiempo de recorrido con la utilización del Distribuidor Vial, se ha logrado mitigar la contaminación ambiental en esa parte de la Ciudad, por la disminución de emisiones a la atmosfera de monóxido de carbono (CO), ya que a últimas fechas el uso del automóvil se ha incrementado notablemente, contribuyendo a incrementar los problemas de contaminación atmosférica como consecuencia de los gases contaminantes que se emiten por los tubos de escape. Luego de que fue inaugurado el “Distribuidor Vial de la Salida a Charo”, residentes de Morelia y de municipios aledaños como Charo, Tarímbaro, así como los transportistas, comerciantes y productores, coincidieron en destacar los beneficios de esta importante obra que por varios años fue solicitada, ya que se han reducido los embotellamientos y el riesgo de accidentes es menor. Palabras claves: bóveda, distribuidor vial, dovela, pilote, trabe. Introducción La administración del Gobierno Federal por medio de la Secretaría de Comunicaciones y Transporte (SCT) a través de su Centro Michoacán, se propuso mejorar la movilidad urbana implementando proyectos como el Distribuidor Vial de la Salida a Charo, destinados a crear alternativas de solución a la saturación vehicular, para lograr con esto mejorar la calidad del aire. Los trabajos relativos a la Construcción del Distribuidor Vial de la Salida a Charo, incluyeron: terracerías; obras de drenaje; pavimentación; señalamiento; iluminación; obras complementarias; túneles para el paso subterráneo del Libramiento de Morelia; viaducto para el paso superior de la calzada Madero-salida a Charo y sus accesos; glorieta a nivel para vueltas izquierdas, pasos peatonales, plantación de especies vegetales; en el km. 10+490.502 origen Morelia, de la carretera Morelia-Atlacomulco, en el Estado de Michoacán. Créditos de la Obra: Centro SCT, del Estado de Michoacán/ CMCO, S.A. DE C.V./Caxcan, S.A. DE C.V. /Freyssinet, S.A. DE C.V.

Fotografía 1 – Distribuidor Vial de la Salida a Charo Memoria descriptiva Esta obra consisten en la construcción de un túnel falso (primer nivel) para permitir la circulación en forma continua por la parte inferior del libramiento en dirección Camelinas–Central de Abastos, el cual está formado por dos bóvedas paralelas tipo Techspan®, construidas a base de dovelas prefabricadas; de concreto armado, cada una de las bóvedas cuenta con tres carriles de circulación para cada sentido, con una longitud total cada una de 204.00 m.


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Fotografía 2 – Túnel falso formado con dovelas tipo Techspan® Los accesos al túnel se formaron con la construcción de dos líneas de pilotes tangenciales; de 1.20 m de diámetro y longitudes variables de 6.00 m hasta 14.00 m, dependiendo de la profundidad de la rasante del libramiento; se excavaron y se colaron en sitio utilizando el sistema “Tremie”. La separación entre ejes de las líneas de pilotes fue de 24.77 m en los que se alojaron los seis carriles y un camellón central de 3.77 m de ancho. Posteriormente al colado de los pilotes se procedió con la excavación del material existente entre las dos líneas de pilotes. Las longitudes de los accesos son de 240.00 m del lado de camelinas (acceso 1) y de 296.00 m del lado de la central de abastos (acceso 2).

Fotografía 3 – Accesos a túnel formados con pilotes tangenciales continuos y discontinuos Para el paso superior continuo de la calzada Francisco I. Madero-salida a Charo, se construyó un viaducto elevado (tercer nivel), con una longitud total de 326 metros, con una superestructura formada por diez tramos de losa de concreto reforzado, colocadas sobre once trabes de concreto

presforzado (110 trabes en total), de 32.60 m de longitud y 17.80 m de ancho total, para alojar cuatro carriles de circulación, (dos por sentido) una barrera central separadora y dos acotamientos de 1.00 m cada uno, guarniciones y parapetos para calzada, para una carga móvil de diseño de T3S2R4 Tipo I, vehículo con tractocamión de tres ejes, semirremolque de dos ejes y remolque de cuatro ejes (9 ejes en total). La subestructura está formada por dos apoyos extremos, cargadores 1 y 11, de concreto reforzado, y diez apoyos intermedios, pilas de la 2 a la 10, cada una con cinco pilastrones colados en sitio de 1.20 m de diámetro y longitudes de 11.44 a 17.34 m. Los accesos al viaducto son de una longitud de 123.25 m y altura de 0.00 a 5.00 m, en el acceso 1 (lado centro-catedral) y de 131.34 m y altura de 0.00 a 4.00 m en el acceso 2 (lado Charo-Ciudad Industrial).

Fotografía 4 – Viaducto sobre la calzada Francisco I. Madero En el nivel intermedio (segundo nivel) y para dar solución a las vueltas izquierdas, retornos, incorporaciones a la derecha y paso peatonal, se construyó una glorieta de forma elíptica con tres carriles de circulación, con radio mayor de 95.50 m y radio menor de 50.0 m. cuenta además con calles laterales de dos carriles de circulación, tanto en el periférico como en la Avenida Madero-salida a Charo.


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Fotografía 5 – Glorieta y calles laterales El proyecto es integral y contempló la construcción de terracerías, obras de drenaje, pavimentación con concreto hidráulico y concreto asfáltico, señalamiento, estructuras y sus accesos, banquetas para el cruce peatonal, pasos peatonales a desnivel, iluminación del túnel y alumbrado del viaducto, glorieta y calles laterales, jardinería, plantación de especies vegetales y obras complementarias, además de obras inducidas relacionadas con la infraestructura de la zona, urbana y de servicios, como agua potable, drenaje sanitario y pluvial, telefonía (fibra óptica), energía eléctrica y alumbrado público, transporte urbano, suburbano y foráneo (paraderos) y semaforización. El desarrollo de las actividades de construcción se realizó con la aplicación de procedimientos propios de la Empresa, apegándose a lo estipulado en el Contrato, en las Especificaciones Particulares, a lo indicado en los Planos de Proyecto, en las Normas y Procedimientos de la SCT y demás documentos contractuales. En la ejecución de este Distribuidor Vial, se utilizó mano de obra calificada, herramientas suficientes, equipo de construcción adecuado y en condiciones óptimas de operación, materiales de buena calidad, lo anterior para realizar una obra de calidad desde su inicio hasta su terminación. Se abrieron varios frentes de trabajo para atacar en forma simultánea a los accesos del túnel iniciando con la perforación para la construcción de los pilotes, extracción del material, construcción de los muros laterales, excavación para los pilotes del Paso Superior Vehicular entre los ejes 5 y 6, fabricación de trabes, construcción de dovelas, etc. Durante el período de ejecución de los trabajos y en el sitio de los mismos CMCO, S.A. DE C.V. contó con los servicios de un Laboratorio especializado con personal calificado y equipo necesario para llevar el control de la calidad de los materiales de construcción y de la obra, para la verificación de las

compactaciones de las Terracerías, calidad de los asfaltos y la calidad del concreto hidráulico, entre otros aspectos de su competencia. Retos y limitantes en la ejecución de la obra Durante la construcción del Distribuidor Vial, hubo necesidad de enfrentar varios retos como fueron: La inconformidad de los vecinos, así como la de los comerciantes establecidos en la periferia, los cuales se sintieron afectados por los trabajos de construcción, manifestándose en varias ocasiones para presentar sus inconformidades, habiendo tenido que sostener continuos diálogos durante la construcción del Distribuidor. Los frecuentes desvíos del tráfico buscando rutas alternas para no entorpecer la circulación, ya que siempre se procuró mantenerla en forma continua, tratando de afectar en lo menos posible a los automovilistas que transitaban por las áreas en construcción. Las obras inducidas como líneas de energía eléctrica, las de telefonía, los drenajes y tomas domiciliarias de agua potable, las líneas de fibra óptica, etc. Por otro lado existieron un sin número de modificaciones del proyecto durante la ejecución de los trabajos constructivos que repercutieron en el avance de la obra. No obstante y a pesar de los contratiempos enunciados, los trabajos de construcción del Distribuidor Vial se realizaron con la oportunidad requerida, ya que se aplicaron para ello estrategias de logística y operativas para cumplir con este objetivo. Innovación en el tema de la accesibilidad La construcción del Túnel del Distribuidor Vial Salida a Charo se pensó para que se mantenga la accesibilidad al mismo, hasta en las condiciones más adversas y se pretendió que aún en las temporadas de lluvia la vialidad no tenga problemas operativos La modernización de esta zona permitirá a la ciudad de Morelia tener una mayor accesibilidad, modernidad y también una mejor comunicación, acción que beneficiará a más de 250 mil personas. Esta obra permitirá el no depender de un crucero con semáforos como estuvo durante varios años y permitirá una fluidez vehicular para el acceso a la ciudad por la avenida Madero que era una de las más congestionadas y complicadas en su operación. La accesibilidad de este distribuidor es de las más modernas y funcionales ya que tiene acceso por el libramiento


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“Revolución” en sus dos sentidos: por la avenida camelinas y por la central de abastos, en sentido Este-Oeste. Por la salida a Charo y por la Avenida Madero también es sus dos sentidos de Norte a Sur. También tiene acceso por la salida a Charo a la Avenida Camelinas en sus dos sentidos y acceso desde la Avenida Madero a la Central de Abastos también en sus dos sentidos.

Fotografía 6 – Accesibilidad a través de los tres niveles de construcción del Distribuidor Vial Innovación en la construcción En la construcción de todas las vialidades que conforman al Distribuidor Vial, incluyendo los accesos del túnel y en el mismo desplante de la cimentación de este, se utilizó un producto innovador de origen Holandés, denominado RoadCem™®, el cual está especialmente desarrollado para que en combinación con el cemento se aplique en la construcción y estabilización de vialidades, caminos y carreteras. El cemento a granel, se utilizó siempre en combinación con este producto para reemplazar la base y la subbase hidráulica por una sola capa estabilizada de alta resistencia e impermeabilidad, empleando el mismo suelo existente, habiendo mejorado la resistencia y la flexibilidad de los materiales que se utilizaron en la construcción de las vialidades. Las características únicas de este producto que en combinación con el cemento permiten la construcción rápida y económica de alta calidad, ya sea que se trate de caminos en sus diversas categorías o bien la estabilización efectiva de tierra para diversas aplicaciones tales como diques, taludes y otras construcciones de apoyo. Lo anterior redunda en un ahorro significativo de costos para la construcción de caminos y una mayor protección del ambiente.

Fotografía 7 –Base estabilizada construida con material limo arenoso – cemento - RoadCem™® Técnicas de vanguardia Construcción del Túnel Para la construcción del Túnel de este Distribuidor Vial, se aplicaron técnicas de vanguardia con las cuales se garantizó la confiabilidad de la construcción, con la aplicación de nuevas tecnologías, como fueron el sistema de arco prefabricado triarticulado Techspan®. Este sistema provee todos los beneficios de las estructuras de concreto prefabricado, más un sinnúmero de ventajas sobre los sistemas convencionales para la fabricación de túneles.

Fotografía 8 – Prefabricado de dovelas tipo Techspan® A diferencia de otros sistemas de arco prefabricado, cada estructura Techspan® se diseñó estructural y geométricamente para cada caso, basándose en las características específicas del proyecto, como fueron la longitud del claro, tipo del suelo y los requerimientos en la secuencia de construcción. En este proyecto la forma de la bóveda se optimizó por el departamento de proyectos, desde de un punto de vista


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técnico y económico que cumplieron los requisitos geométricos especificados. Una vez terminada la fase de diseño las dovelas de concreto se formaron de acuerdo a una geometría definida por medio de sofisticadas técnicas de prefabricado diseñadas en Europa y Norte América. Se fabricarán 208 dovelas con ancho estándar de 2.40 m, 36 dovelas en ancho estándar de 2.20 m, y 136 dovelas especiales con ancho variable en 40 medidas diferentes, todas de concreto reforzado con una resistencia de f’c=300 kg/cm2 y tiempo de fraguado a 72 hr. La bóveda Techspan® se montó combinando dovelas de concreto armado prefabricado. Cada elemento constó de una sección de medio arco. La base de cada elemento se colocó sobre una zapata de cimentación "in situ" y los elementos se soportan entre sí ejerciendo presión entre ellos en la clave. Cada una de las bóvedas cuenta con tres carriles de circulación, para cada sentido, con una longitud total cada una, de 204.00 m (longitud total de los dos túneles 408.00 m). Este proceso permitió un montaje dinámico, y no se requirió el apuntalamiento de los elementos que conformaron el Túnel. Los claros sobrepasaron los 10.00 m y las alturas de relleno sobre la clave no fueron mayores a los 4.00 m.

Fotografía 9 – Montaje de dovelas tipo Techspan® Construcción de Pilotes en los accesos del Túnel Esta fue una de las actividades más importantes que se realizaron durante la construcción del Distribuidor, ya que permitió la excavación sin problemas de los accesos siendo su función principal la de servir como muros de contención para la retención del material al momento de efectuar la excavación, ya que en caso contrario habría necesidad de formar taludes con un ángulo casi vertical lo cual hubiera podido provocar deslizamientos que entorpecieran el proceso constructivo.

Fotografía 10 – Perforación de pilotes Los accesos al túnel se formaron con la construcción de dos líneas de pilotes tangenciales; de 1.20 m de diámetro y longitudes variables de 6.00 m hasta 14.0 m, dependiendo de la profundidad de la rasante del libramiento; se excavaron con la utilización de una perforadora con un barreno de 1.20 m de diámetro. Una vez que la perforación alcanza la profundidad especificada, se introduce el armado de acero y se cuelan en sitio utilizando el sistema “Tremie”. La separación entre ejes de las líneas de pilotes fue de 24.77 m en los que se alojaron los seis carriles y un camellón central de 3.77 m de ancho. Una vez terminada la construcción de los pilotes se procede a la extracción del material existente entre las dos líneas de pilotes.

Fotografía 11 – Colado de pilotes mediante el sistema “Tremie” Prefabricado de Trabes Las TRABES AASHTO son elementos estructurales en concreto presforzado, diseñados para soportar cargas de puentes en claros variables. Estos elementos son ideales para la construcción de puentes con una reducción de costos de


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construcción y programa de ejecución del mismo, mejorando la calidad, limpieza y estética de los mismos.

Fotografía 12 – Colado de trabe AASHTO tipo IV Como una estrategia de trabajo, la prefabricación de Trabes Tipo AASHTO IV de 32.60 metros de largo para la construcción del Puente del Distribuidor, se realizó desde el inicio de las actividades de construcción siguiendo el procedimiento constructivo correspondiente, habiéndose seleccionado una área cercana al sitio de los trabajos en la que se instalaron dos mesas de tensado (cama de presfuerzo) incluyendo dos moldes tipo AASHTO IV para iniciar los colados respectivos con concreto de f’c=450 kg/cm2 y tiempo de fraguado a 24 hr. Una vez coladas y fraguadas las trabes se descimbraron y se extrajeron de los moldes mediante la utilización de grúas de la capacidad suficiente, trasladándose a un patio de almacenamiento previamente seleccionado, para su posterior envío y montaje para la construcción del Puente.

Fotografía 13 – Montaje de trabes AASHTO tipo IV

Sistema de Iluminación En el Distribuidor Vial se instaló un sistema de iluminación a base de lámparas de Vapor de Sodio de Alta Presión (V.S.A.P.), las cuales son una de las fuentes de iluminación más eficientes, ya que generan mayor cantidad de lúmenes por vatio. El color de la luz que producen es amarilla brillante. La lámpara de vapor de sodio a alta presión es una de las más utilizadas en el alumbrado público ya que tiene un alto rendimiento y la reproducción de los colores se mejora considerablemente aunque no al nivel que pueda iluminar anuncios espectaculares o algo que requiera excelente reproducción cromática. Su uso se destina principalmente al alumbrado de grandes avenidas, autopistas, calles, parques y donde la reproducción de los colores no sea un factor importante. Este sistema de iluminación se diseñó tomando en cuenta los puntos de mayor importancia requeridos para obtener la máxima seguridad y eficiencia para los usuarios: a) Evitar el uso de luminarias con refractores los cuales producen deslumbramiento y la mayor parte del flujo luminoso emitido por las lámparas se pierde en el espacio. b) Colocar las luminarias fuera del ángulo visual del conductor a una distancia interpostal de 35.00 m. c) Tener el Nivel de Iluminación que permita ver los posibles obstáculos sobre la superficie de rodamiento a 200 m de distancia de los mismos, así como tener la visibilidad suficiente en tiempos de lluvia y niebla utilizando lámparas de vapor de sodio de alta presión. El puente quedó iluminado con postes de 20.00 m de altura provistos de escalera marina y corona de 6 luminarias. En el viaducto y calles laterales, las luminarias están colocadas en postes metálicos de 14.00 m de altura fuera del ángulo visual del conductor, evitando al máximo el deslumbramiento.


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Fotografía 14 – Sistema de iluminación del Distribuidor Vial de la Salida a Charo Conclusiones Uno de los objetivos básicos en el diseño del Distribuidor Vial fue el de establecer las estrategias de mitigación del medio ambiente y rehabilitación del área forestal, ya que durante el desarrollo de la construcción no se eliminó ninguno de los árboles y arbustos que existían en el área por construir, sino que fueron trasplantados a zonas aledañas logrando salvar más del 80% de estas especies. Además de que el proyecto incluyó la plantación de varias especies vegetales en diferentes partes de la obra. La construcción del “Distribuidor Vial Salida a Charo” vino a resolver un problema muy añejo en unos de los principales cruceros de la ciudad, ya que se encuentra ubicado en un punto neurálgico donde el tránsito vehicular del Periférico confluye con el que viene de la Ciudad Industrial, además de ser una de las entradas al centro de la Ciudad. La ciudad de Morelia en general se benefició con la construcción de este Distribuidor Vial toda vez que es el primero de dos distribuidores que existen y que ya es referente de la Ciudad y sobre todo que los usuarios de esta obra coinciden en señalar que es una vialidad que detonará la actividad productiva de los comerciantes del lugar. La calidad de vida de las personas que utilizan esta obra mejoró sustancialmente al hacer mucho menos tiempo de recorrido a sus trabajos o a sus hogares ya que donde se hacían 30 minutos de recorrido, ahora solo se hacen 10 minutos, por no tener que hacer alto en este crucero, ya que es de circulación continua por haberse suprimido los semáforos. Con lo que los automovilistas que hacen uso del Distribuidor Vial se han beneficiado al hacer menos tiempo de recorrido, menos consumo de combustible y al haberse disminuido notablemente el índice de accidentes. Las autoridades siguen asignando una parte importante de los recursos públicos a obras que buscan “agilizar la circulación

vehicular”, como la construcción de este Distribuidor Vial con su puente vehicular y túnel, perpetuándose las obras que facilitan el uso del automóvil. Bibliografía 1. SCT. Estudio de costo beneficio para la construcción del Distribuidor Vial de la Salida a Charo. 2. SCT. Bases de la licitación pública nacional no. 00009066-024-08 para la “Construcción del entronque “Charo”, que incluye: terracerías; obras de drenaje; pavimentación; señalamiento; iluminación; obras complementarias; túneles para el paso subterráneo del libramiento de Morelia; viaducto para el paso superior de la calzada Madero-salida a Charo, y sus accesos; y glorieta a nivel para vueltas izquierdas; en el km 10+490.502 origen Morelia, de la carretera Morelia-Atlacomulco, en el Estado de Michoacán”. 3. CMCO S.A. de C.V. Archivo técnico de la Subdirección de Planeación y Servicios Técnicos. 4. Caxcan S.A. de C.V. Proyecto ejecutivo para la Construcción del Distribuidor Vial de la Salida a Charo. 5. Freyssinet de México S.A. de C.V. Proyecto ejecutivo para la Construcción del Túnel del Distribuidor Vial de la Salida a Charo. 6. Pert y López Asociados, S.A. de C.V. Proyecto de iluminación para el Distribuidor Charo. 7. PowerCem Technologies. Ficha técnica del estabilizador RoadCem™®.


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Red de monitoreo para acuíferos

Jorge Alfonso Almanza Campos1, Sonia Tatiana Sánchez Quispe1,2, Constantino Domínguez Sánchez1,2

1Cuerpo Académico Gestión Integral del agua 2Profesor Investigador Departamento Hidráulica e-mail: [email protected] [email protected]

RESUMEN: Para realizar estudios hidrológicos en acuíferos es necesario contar con registros de niveles piezómetros del agua espacial y temporalmente, al no existir un monitoreo sistemático por los organismo de gobierno, es poco común encontrar este tipo de información; por otro lado se hace necesario en los estudios de balance hídrico y funcionamiento hidráulico de los acuíferos, realizar mediciones del nivel freático en campo. Este monitoreo consiste en realizar sondeos en pozos existentes que se presentan en la base de datos REPDA de la CONAGUA; pozos que pueden o no ser viables de sondear, o no se encuentran en funcionamiento, por lo que es recomendable previo a la medición proponer una red de Monitoreo del acuífero en estudio. Las redes de monitoreo son una herramienta indispensable para la obtención de información rápida y confiable. Sin embargo, operar y mantener una red resulta aún costoso para México. En este trabajo se describe la propuesta de una red de monitoreo útil para un estudio de evaluación del balance hídrico de un acuífero. El diseño de una red de monitoreo de un acuífero incluye todas las variables que solicita un estudio y/o actualización, y permite la actualización de datos de forma ágil. Palabras claves: Red de monitoreo, Acuíferos Introducción Desde los inicios de nuestra era el agua fue, es y será el recurso indispensable para el desarrollo de cualquier tipo de vida en nuestro planeta, mejor conocido como el planeta azul, el cual está formado en su mayoría por agua que puede ser dulce o salada, siendo esta ultima la que más abunda, con el 97.5% aproximadamente del total que existe. El resto está distribuida en los continentes en forma de hielo en los casquetes polares, liquida que se encuentra en la superficie de la tierra en lagunas, ríos etc., y subterránea en los mantos acuíferos. [1] El agua subterránea es la fuente preferida de uso para agua potable, esto se debe entre otras cosas a que existe mayor probabilidad que el agua superficial esté contaminada, además de estar sujeta a los periodos estacionales de lluvias de la región. Es un hecho bien sabido que todos los terrenos no son iguales: los hay sueltos, como las arenas y gravas; consolidados, como los conglomerados cementados o las calizas y dolomías; duros como las cuarcitas y los mármoles; blandos como la arcilla. Entre otras muchas diferencias que podemos encontrar, nos interesa una, de gran importancia, el comportamiento de los distintos terrenos frente al gua. Hay terrenos que se llaman permeables, que dejan pasar el agua, permitiendo la infiltración, la circulación más o menos lenta del líquido en su interior y finalmente, su salida si dificultad, si no hay causas externas que lo impidan, por el contrario, hay terrenos impermeables que no dejan circular el agua libremente en su interior. Los acuíferos son terrenos en los que las rocas que lo componen tienen la capacidad de almacenar gran cantidad de

agua. El acuífero se compone de una roca porosa, normalmente caliza, que está limitada en su parte inferior por una roca impermeable, yesos y arcillas. [2] Existen distintos tipos de acuíferos, variando la composición geológica de sus materiales. También se los distingue entre acuíferos libres y acuíferos confinados, según tengan o no conexión con la superficie. Cuando son poco profundos, el agua es renovada con más frecuencia de modo que su antigüedad puede variar entre semanas o algunos años. Por su parte, en los más profundos la circulación es muy lenta, y el agua que lo conforma puede tener cientos de miles de años. Las aguas subterráneas se forman a partir del agua que desde la superficie de la tierra se va filtrando a través de materiales porosos y permeables. Empujada por la fuerza de la gravedad fluye hacia abajo hasta que se topa con una zona impermeable, entonces o bien fluye en otra dirección o se acumula allí. Cuando el agua se acumula va ocupando los espacios vacíos de los materiales (poros) hasta llenarlos. Lo que denominamos acuíferos es justamente la zona saturada de agua (Figura 1). Los acuíferos en México: * Son las únicas fuentes permanentes de agua en las regiones áridas y semiáridas, que ocupan alrededor del 50% del territorio nacional. * Sustentan el riego de unos dos millones de hectáreas (poco más de la tercera parte de la superficie total irrigada en el país). * Suministran cerca del 75% del volumen de agua utilizado en las ciudades, donde se concentran alrededor de 65 millones de habitantes.

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* Satisfacen las demandas de agua de la gran mayoría de los desarrollos industriales, y * Abastecen a casi toda la población rural (25 millones de habitantes).

Figura 1. Esquema de acuífero

Existen efectos e impacto ecológico del manejo no sustentable de las aguas subterráneas. * Abatimiento de niveles del agua subterránea. * Minado de la reserva. * Impacto ecológico negativo: desaparición de manantiales, vegetación nativa, humedales, lagos, gasto base de ríos y ecosistemas locales. * Disminución del gasto y rendimiento de los pozos. * Pérdida de la rentabilidad de la actividad agrícola. * Deterioro de la calidad del agua subterránea. * Incremento del costo de extracción (consumo de energía eléctrica). * Asentamiento y agrietamiento del terreno. Redes de monitoreo para acuíferos Debe definirse un propósito en el trabajo de prospección de agua subterránea así como determinar claramente las propiedades del acuífero, determinar sus características más básicas como pueden ser dirección de flujo, geología, fallas y fracturas. Es necesario tener en cuenta regiones donde exista flujo subterráneo, así podremos determinar las conexiones de flujos en todo el acuífero. Es de importancia para el desarrollo de estudios hidrológicos contar con la información actualizada y que esta nos brinde un rango de confiabilidad y así reducir el nivel de incertidumbre. Se recomienda antes de elaborar un análisis del estado del acuífero recopilar todas las características que se encuentren disponibles en mapas informes y estudios previamente realizados, de preferencia contar con registros de pozos, mientras mayor sea la cantidad de información se podrá

hacer un análisis más preciso. De no contar con la información necesaria será necesario ir a campo a tomar registros de lecturas actuales que permitan un desarrollo completo del estudio. Es frecuente que la información para poder determinar los recursos subterráneos, sea escasa, o la cantidad de estudios al respecto sean mínimos y no permita el desarrollo de un estudio robusto. Para el desarrollar un estudio hidrológico hidráulico del acuífero Zacapu, se consideró el estudio desarrollado en el año 2007, donde se tomaron datos de campo del acuífero Zacapu, además se programaron visitas a campo, ya que la información disponible en el tiempo, aún es insuficiente para el modelación del funcionamiento hidráulico del acuífero. Sobre todo por no contar con información al menos de 4 años en el tiempo. El monitoreo de los acuíferos se realiza mediante redes de monitoreo, las cuales tiene el fin de seleccionar un sistema de pozos suficiente que permita el diagnostico del estado del acuífero, haciendo eficiente y optima la actualización de los datos.

Figura 2. Sondeo Eléctrico

Se debe realizar un monitoreo extenso (en el tiempo y en el espacio) para tener una idea general del estado del acuífero. Este monitoreo se debe realizar con personas capacitadas y con el equipo adecuado (Figura 2), para realizar la prospección de cada punto del acuífero a medir; por otro lado se debe contar con información previa de estudios en la zona, de tal manera que permita identificar los puntos de interés y generar los mapas necesarios para localizar los mismos en el trabajo de campo. Es importante un conocimiento de la zona, la meteorología: del lugar, época de lluvias y estiaje; importante en la validación de los niveles piezómetros durante el trabajo de campo.


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Diseño de red de monitoreo Uno de los primeros criterios de selección de pozos es tomando en cuenta el tamaño e influencia de las cuencas existentes en el acuífero, este proceso de selección nos permite ubicar pozos que son sensibles a la contaminación, ya que conforme los escurrimientos ocurren en la cuenca, estos dejan un rastro de contaminantes, que es fácil identificar en ciertos pozos ubicados en las cuencas del acuífero. Este método de selección es más recomendable en estudios de contaminación de aguas subterráneas, para reducir los niveles de contaminantes. Para el presente trabajo se identificaron las cuencas del Acuífero de Zacapu (Figura 3).

Figura 3. Cuencas del acuífero

Otro método de selección es mediante las diferentes zonas de recarga, y salida de las aguas, para así poder determinar las direcciones de flujo y comprender un poco más las interconexiones entre los diferentes tipos de suelo en la zona de estudio. Seleccionando pozos con diferentes características geológicas, de tal manera que nos permita determinar la variación de las condiciones. Este método de selección permite realizar estudios que identifica la zona de aprovechamiento del acuífero, esto es, zonas con gran repercusión de la recarga al acuífero. En la Figura 4 se presenta la variabilidad geológica del acuífero Zacapu.

Figura 4. Geología del acuífero

La información conjunta de las cuencas y geología del acuífero de Zacapu, es útil para elaborar un plan de visita de campo, esto es, proponer un programa de variables más significativas a identificar, y así, seleccionar los pozos con mayor factibilidad de monitorear.

Figura 5. Vías de acceso y aprovechamientos del acuífero

Zacapu La selección de pozos para desarrollar el Plan de Monitoreo del Acuífero de Zacapu, se realizó en base a varios criterios: * Cercanía de pozos del acuífero en estudio a vías de acceso y carreteras. * Que la red de pozos seleccionada cubra la mayor parte del acuífero. * Sondear pozos ubicados en zonas elevadas y bajas en igual número. * Determinar una ruta que maximice el número de pozos a sondeo y minimice el tiempo total del monitoreo.


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* Considerar pozos que incluya geología diversa de la región y las diferentes formaciones, tales como las fallas.

Figura 6. Aprovechamientos del acuífero Zacapu, de acuerdo a programa de monitoreo

En base a los criterios indicados se elabora una matriz donde se selecciona varios pozos, en cantidad suficiente para un monitoreo, que nos permita diagnosticar el estado del acuífero. A cada pozo se le asignó una clave indicando su importancia y así se elaboró un mapa para identificar su ubicación (Tabla 1). Trabajo en campo Es importante seleccionar pozos de fácil acceso, para el traslado del equipo a los lugares de la toma de muestras. Uno de los aspectos a tener en cuenta para el monitoreo de acuíferos, que la información relacionada no es consistente, esto se identifica al llegar al pozo, por ejemplo: no se puede sondear, entre otras cosas porque el espacio de monitoreo está muy estrecho para sondear; el pozo no cuenta con la instalación especial para tomar la lectura; el pozo está inactivo o clausurado; la longitud de sonda no es suficiente; por lo que es muy importante realizar los sondeos con personal experimentado en la actividad.

Tabla 1. Tabla de aprovechamientos acuífero Zacapu

El tiempo de toma de lectura no supera los 15 minutos. Esto incluye la captura de niveles piezómetros así como otros datos importantes como: la hora, fecha, coordenadas, entre otros (Figura 7).

NoCENSO TIPO Y X ALTITUD INFORME FOTO PROPIEDAD ACCESO ACUM57 POZO 19.807 -101.583 2065 A A A A AAAA58 POZO 19.799 -101.569 2104 A A A A AAAA70 POZO 19.772 -101.637 2024 A A A A AAAA71 POZO 19.804 -101.694 1992 A A A A AAAA91 POZO 19.905 -101.578 2041 A A A A AAAA143 POZO 19.917 -101.583 1999 A A A A AAAA

8 POZO 19.759 -101.778 2005 A A A B AAAB61 POZO 19.785 -101.623 2042 A A A B AAAB122 POZO 19.821 -101.817 2060 A A A B AAAB76 POZO 19.787 -101.477 2151 A A A C AAAC85 POZO 19.896 -101.499 2035 A A A C AAAC99 POZO 19.887 -101.567 1997 A B A A ABAA74 POZO 19.770 -101.684 2040 A B A B ABAB140 POZO 19.698 -101.838 2633 A C A B ACAB41 POZO 19.833 -101.660 1995 B A A A BAAA67 POZO 19.746 -101.628 2030 B A A A BAAA106 POZO 19.920 -101.765 1950 B A A A BAAA109 POZO 19.912 -101.717 1990 B A A A BAAA123 POZO 19.923 -101.721 1992 B A A A BAAA125 POZO 19.926 -101.674 1993 B A A A BAAA107 POZO 19.918 -101.738 1990 B A A B BAAB118 POZO 19.880 -101.778 2008 B A A B BAAB29 POZO 19.847 -101.524 2021 B A A C BAAC31 POZO 19.844 -101.528 2029 B A A C BAAC144 POZO 19.829 -101.521 2067 B A A C BAAC17 POZO 19.925 -101.738 1990 B B A A BBAA32 POZO 19.853 -101.542 2005 B B A A BBAA33 POZO 19.851 -101.571 1996 B B A A BBAA35 POZO 19.853 -101.589 2002 B B A A BBAA42 POZO 19.841 -101.651 1993 B B A A BBAA45 POZO 19.850 -101.623 2003 B B A A BBAA46 POZO 19.850 -101.623 1993 B B A A BBAA49 POZO 19.885 -101.609 1994 B B A A BBAA52 POZO 19.900 -101.606 1998 B B A A BBAA53 POZO 19.897 -101.600 1997 B B A A BBAA84 POZO 19.848 -101.555 2007 B B A A BBAA139 POZO 19.756 -101.723 2062 B B A A BBAA141 POZO 19.910 -101.574 2005 B B A A BBAA27 POZO 19.843 -101.517 2026 B B A B BBAB28 POZO 19.841 -101.524 2024 B B A B BBAB44 POZO 19.856 -101.624 1993 B B A B BBAB54 POZO 19.901 -101.622 1999 B B A B BBAB59 POZO 19.787 -101.609 2047 B B A B BBAB60 POZO 19.786 -101.616 2050 B B A B BBAB62 POZO 19.786 -101.630 2034 B B A B BBAB87 POZO 19.884 -101.520 2025 B B A B BBAB96 POZO 19.882 -101.554 1996 B B A B BBAB97 POZO 19.870 -101.555 1996 B B A B BBAB130 POZO 19.924 -101.617 2004 B B A B BBAB131 POZO 19.900 -101.656 2007 B B A B BBAB145 POZO 19.830 -101.490 2036 B B A B BBAB146 POZO 19.834 -101.500 2023 B B A B BBAB43 POZO 19.854 -101.475 1990 B B A C BBAC77 POZO 19.786 -101.463 2130 B B A C BBAC80 POZO 19.839 -101.474 2018 B B A C BBAC81 POZO 19.887 -101.431 2135 B B A C BBAC86 POZO 19.847 -101.507 2036 B B A C BBAC95 POZO 19.936 -101.546 2000 B B A C BBAC51 POZO 19.899 -101.612 1998 B B B A BBBA50 POZO 19.892 -101.606 1996 B B B B BBBB142 POZO 19.932 -101.580 2016 B B D B BBDB56 POZO 19.831 -101.582 2033 B C A A BCAA89 POZO 19.899 -101.521 2020 B C A A BCAA94 POZO 19.898 -101.541 2018 B C A A BCAA138 POZO 19.806 -101.778 1989 B C A A BCAA30 POZO 19.863 -101.518 2003 B C A B BCAB132 POZO 19.888 -101.668 1988 B C A B BCAB82 POZO 19.886 -101.433 2137 B C A C BCAC127 POZO 19.918 -101.566 1997 B C D C BCDC


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Figura 7. Toma de lectura en pozo

Conclusiones Se propone un procedimiento sencillo y practico de selección de pozos a monitorear, identificado como Programa de Monitoreo, que incluyan las características deseables para ser monitoreados. Con el programa de monitoreo es posible maximizar el número de pozos a monitorear y minimizar el tiempo de toma de lectura en los pozos. Como en todo trabajo de campo, para la realización del monitoreo de los pozos del acuífero Zacapu, se presentó la desconfianza de las personas que gestionan los pozos, llegando unas pocas situaciones a no permitir la toma de la lectura. Por otro lado se observa que este tipo de trabajos que monitorean un acuífero: * Genera en entre la ciudadanía una conciencia sobre la importancia de permitir el monitoreo del recurso subterráneo. * Difundir una cultura de mantenimiento y actualización de los equipos con que cuentan los pozos. * Conocer el aprovechamiento de un acuífero, lleva a un aprovechamiento integral de los pozos. Reconocimientos A los Ingenieros de CONAGUA Rigoberto López, Rafael Méndez y Agustín Herrera, se agradece el apoyo brindado en las visitas a campo. Se agradece al Cuerpo Académico Gestión Integral del Agua, y Departamento del Departamento de Hidráulica de la Facultad de Ingeniería Civil de la UMSNH, por el apoyo técnico brindado, en especial a, Fidelmar Merlos, Jafet Zimri Pérez, Gabriel Contreras, Francisco de Jesús Pérez.

Al Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología del Estado (CECTY), se agradece el apoyo económico. Bibliografía y referencias 1. ALEJANDRO SOTO CASTRO. Modelación hidrológica cuasi-distribuida para su aplicación a las condiciones mexicanas, caso cuenca del rio grande de Morelia. Procedimientos de preparación de información, calibración y puesta en marcha 2.http://aguas.igme.es/igme/publica/libros1_HR/libro104/pdf/lib104/Cd88_003.pdf 3. ALLSEBROK. Extracción de agua subterránea. Cap. 7 4. CAROLINA MONTOYA, DIANA LOAIZA, CAMILO CRUZ, PATRICIA TORRES, JUAN CARLOS ESCOBAR, LUÍS GERMÁN DELGADO. Propuesta metodológica para localización de estaciones de monitoreo de calidad de agua en redes de distribución utilizando sistemas de información geográfica.


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Rompiendo paradigmas. Bombeo directo a la red de agua potable, utilizando equipo electromecánico en régimen de velocidad variable.

Rafael Rodríguez Escarcega1, Ricardo Ruiz Chávez2

Departamento de operación urbana, Secretaría y Urbanismo y Medio Ambiente del Estado de Michoacán, Escarcha # 272, Fracc. Prados del Campestre, C.P. 58297, Morelia, Michoacán, México, 2Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Facultad de Ingeniería Civil,

Departamento de Ingeniería Sanitaria y Ambiental; Edificio PIC, Ciudad Universitaria, Avenida Francisco J. Mujica S/N, C.P. 58030, Morelia, Michoacán, México.

e-mail: [email protected] RESUMEN. Con el desarrollo de nuevos equipos electromecánicos, las técnicas de diseño, funcionamiento y operación de los sistemas para suministro de agua potable deberán adaptarse. Con la presurización de la red mediante bombeo, se tiene una modificación conceptual del planteamiento de los sistemas tradicionales de abastecimiento de agua potable, evitando con esto la construcción de tanques elevados para la regularización de los sistemas. Estas técnicas implican un nivel de servicio mejor y la inversión por infraestructura se abate. Actualmente se tienen varias marcas y posibilidades para la combinación de elementos que optimicen el funcionamiento final del sistema. Con el planteamiento se busca demostrar que esta actividad redundará en mejoramiento de la eficiencia así como en la salud de los usuarios finales la cual llega a comprometerse al momento de tener almacenamientos en condiciones de poco control sanitario. Palabras claves: agua potable, regularización, manejo eficiente, ingeniería sanitaria, velocidad variable. Introducción Debido al desarrollo poblacional que en los últimos años se ha presentado, aunado a un crecimiento excesivo de desarrollos poblacionales con carencia de planeación urbana, la demanda de servicios ha incrementado. La falta de agua y su calidad son temas del diario acontecer. Técnicos y especialistas en las áreas afines, han hecho todo tipo de propuestas, el uso eficiente y la conciencia social, son dos temas que se deben enfrentar a diario con el único fin de racionalizar el uso del agua. Actualmente, el desarrollo tecnológico permite tener equipos electromecánicos cuya aplicación práctica vienen a modificar el planteamiento tradicional de los sistemas de abastecimiento, además de brindar a la población eficiencia en el servicio así como mejores condiciones sanitarias en relación a calidad del agua. Desarrollo Para lograr el beneficio del uso eficiente del recurso agua, cuyo destino es el uso y consumo humano, se plantean tres puntos medulares a aplicar, cuyas acciones se describen a continuación: 1. Conciencia social y sensibilización. Se deben aplicar encuestas de campo a los futuros usuarios, dando enfoque específico para determinar el grado de eficiencia/ineficiencia de los diferentes aspectos del servicio de agua potable, que, aunque es deficiente en un porcentaje dolorosamente alto, es lo suficientemente amplio que ha dado confort y salud al usuario promedio. Para que sea aceptada por el grueso de la población, el agua como bien debe ser lo suficientemente barata para que no sea oneroso al bolsillo y cumplir con solvencia la denominación de potable. Es decir que sea apta para uso y consumo humano, -cumplir con los estándares normativos-, dando el servicio que exigen los usuarios del

servicio, no solamente como ciudadanos en uso y goce de sus derechos, la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, establece la obligación a los municipios el de dotar de agua potable, drenaje, alcantarillado, tratamiento y disposición de aguas residuales; en la Ley General de Salud, en su artículo 119 se otorga al Estado la obligación de verificar la calidad del agua, en el 121, de esta misma Ley, se prohíbe la interrupción del suministro, dando excepción a causas generales, con base en el principio universal de irrenunciabilidad de derechos, se da por obligación de las diferentes instancias administrativas. Estos temas han sido matizados por el hecho de las intensas campañas publicitarias que en años recientes se han implementado, y que en algunos casos de manera consciente o subliminalmente se le ha llegado a la población, nada raro es ver propaganda comercial como “Amanda…ciérrale”, o “te la estas acabando…”. Este hecho, y el punto de tratar al usuario como cliente, han facilitado el establecimiento de campañas de sensibilización. Si aunado a las campañas señaladas, se promueve el uso de tecnologías eficientes, se puede llegar a percibir una mayor satisfacción del servicio, en el que el usuario esté dispuesto a pagar la tarifa con el nivel de eficiencia y satisfacción del servicio. Si se promueve el formato denominado técnicamente bombeo directo a la red, se puede alcanzar eficientar el uso y apelar a la conciencia del usuario común, de que el problema es de agua, no de dinero. En el escenario menos favorable, podría verse incrementada la tarifa con un posible cobro social y/o político al aparato administrativo.

2. Estudios, proyectos y planes de ingeniería. En este rubro, aparentemente es el de mayor o menor importancia, ya que de su planteamiento y análisis correcto, es el éxito o no de la aplicación de sus diferentes componentes. Aspectos tales como diagnóstico del funcionamiento en el estado actual,


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levantamiento topográfico a detalle, definición de distritos piezométricos (en caso de ser requerido), clasificación por nivel de usuario, conocido por el termino estratigrafía social, sectorización, levantamiento de red existente, pruebas de campo no destructivas a los diferentes elementos de la red; estos factores sensiblemente técnicos se deben enriquecer con los temas ya comentados de contenido social, para que las propuestas, planes y proyectos sean de aplicación real y factible y aseguren su éxito que es también la aceptación de los usuarios.

Fuente: Bombas Mejorada S.A. de C.V, 2012

Figura 1 – Esquema típico de un sistema de abastecimiento de agua potable.

Para este punto, se deberá tener la claridad de que el criterio por aplicar será absolutamente técnico; es deseable que el desarrollo de la ingeniería de este proyecto sea de la calidad y actualidad que al hacer la sinergia del sistema de agua, se conjugue con un análisis en condiciones de operación en tiempo real. Para el análisis del funcionamiento hidráulico, es deseable que se apliquen los programas y algoritmos que maximicen la eficiencia del proyecto; actualmente se tienen en el mercado paquetes de análisis hidráulico compatibles con AutoCAD®, o con ArcGIS®, los cuales son compatibles con Sistemas de Posicionamiento Globales (GPS), mismos que al comparar y analizar posibilidades en forma virtual, se visualice el escenario más adecuado. El criterio de vanguardia en cuanto al uso de tecnologías y materiales será función de la amplitud de conocimiento del tema (productos, versiones, compatibilidad y otros), por parte del cuerpo técnico en coordinación con los proveedores de materiales y equipos a utilizar, como son bombas, motores, válvulas y tuberías. Durante el desarrollo de la ingeniería, se deberá tener en claro que la regularización se realizará en un solo punto con los beneficios de funcionalidad, seguridad y otros; pero con el gran inconveniente de la vulnerabilidad, por lo que hasta donde sea posible se deberá considerar la interconexión de fuentes de abastecimiento a red de distribución. Bajo el esquema de bombeo directo a la red de agua potable, utilizando equipo electromecánico en régimen de velocidad variable, el sistema se encuentra en estado de indefensión hídrica, es decir, que se deberá tener la suficiente

infraestructura que haga totalmente seguro este sistema. El planteamiento con este esquema es que no se tendrán tinacos, ni cisternas a nivel domiciliar, las redes deberán ser analizadas y planteadas para el servicio continuo, por lo que tampoco será necesario la implementación de tanques elevados para la regularización del servicio. El simple hecho de sacar de operación cisternas y tinacos, redunda claramente en el saneamiento del agua, dado que se evitaría almacenamientos temporales susceptibles de contaminación, y por ende el deterioro de la calidad del agua. Por otro lado los gastos asociados a rompimientos de energía, se traducen en costos asociados a la tarifa de agua que el usuario paga. Costos como el bombeo domiciliario de cisterna a tinaco hacen el suministro un servicio aun más caro por el hecho de la instalación de esa infraestructura así como el pago de energía eléctrica doméstica por el hecho del bombeo intradomiciliar. En un ejercicio de claridad, se hace mención de equipos solamente de manera enunciativa. Para cumplir y poder plantear este formato de operación, se emplean los equipos conocidos como “integrados a velocidad variable”, con estos equipos se tienen los beneficios técnicos económicos que aportan al sistema y al usuario final un beneficio que se ve reflejado en la apertura de la llave al interior de su domicilio. Las partes que conforman el sistema se describe a continuación: • El sistema deberá estar conformado por un equipo

integrado para el bombeo del agua, el cual deberá constar del ensamble de partes y/o componentes, que generalmente es un proveedor o marca, la cual será la responsable técnica y legalmente de la calidad y funcionalidad del producto, misma que otorgará las garantías, manuales de instalación, operación y mantenimiento; y en un ejercicio de eficiencia hará los ajustes y arreglos que aseguren su funcionamiento.

• Este tipo de equipos operados a velocidad variable, deberá permitir el monitoreo cualitativo, cuantitativo y de presión en el sistemas en sus diferentes etapas o niveles.

• Los equipos de velocidad variable se arman y prueban en planta, lo que hace cercana la funcionalidad óptima, es decir que se simula su operación a las condiciones reales; considerándose temas como altura sobre el nivel del mar, diámetros, voltaje, clima y otros que inciden en su funcionamiento.

A manera de complemento, se hace mención de los componentes básicos del equipo integrado, mismos que se muestran en la fotografía no. 1: Motor eléctrico. Bomba. Variador de velocidad. Tuberías para interconexión y operación. Válvulas, mecanismos de seguridad y operación.


23

Fuente: Bombas Mejorada S.A. de C.V, 2012

Fotografía 1 – Detalle de un arreglo de equipos de bombeo operado a velocidad variable

3.- Aplicación de planes, obras y acciones, así como la actualización paulatina de tarifas por servicio de abastecimiento. En esta etapa, corresponde llevara a cabo el seguimiento y monitoreo de los equipos y del resto de la infraestructura, además de realizar una actualización del programa tarifario, de manera selectiva según tipo y nivel de usuario, se debe contemplar el inicio de las acciones de mantenimiento preventivo/correctivo, realizar un seguimiento social a la campaña previa, efectuar la aplicación de encuestas con enfoque social, dar el seguimiento y en su caso financiamiento al cambio de muebles de bajo consumo entre los usuarios del servicio. Deberá considerarse la implementación de campañas de detección de fugas y tomas clandestinas. En todo caso se recomienda la confirmación de un concejo de usuarios que colabore y/o vigile el funcionamiento del sistema y haga participativas y democráticas hasta en lo posible las decisiones inherentes al sistema, con la finalidad de que se mantenga una relación usuario-empresa en todo momento. En la figura 2, se muestra el diagrama de aplicación del servicio de bombeo a velocidad variable.

Fuente: Mexicana General de Bombeo S.A., 2012

Figura 2. Diagrama de un sistema a velocidad variable. Conclusiones Es necesario explorar escenarios, en los que el uso de sistemas de bombeo a velocidad variable sea una práctica de uso común, siempre teniendo en mente un buen servicio para

el cual el usuario está pagando, en términos de servicio constante, presión de trabajo y calidad de agua. El uso de elementos como tinacos y cisternas debe ser erradicado de la costumbre de nuestro país, dado que el servicio ineficiente de los sistemas de abastecimiento promueve su aplicación. Aunado a lo anterior, la falta de mantenimiento de estos elementos, promueve las condiciones de deterioro de la calidad del agua de uso. La reconversión es necesaria y útil para el mejoramiento del servicio de producción y entrega de agua potable en los domicilios de usuarios domésticos y no, para evitar que se continúe almacenando en las diferentes instalaciones caseras (cisternas y tinacos), las cuales no siempre cumplen con los requisitos de seguridad y sanidad. Es necesario dar seguimiento a los usuarios de este tipo de equipos, para que en un ejercicio de pureza técnica y honestidad total, sean en los casos que apliquen, los asesores técnicos que el usuario requiere; y que realmente sean eso “asesores técnicos” y no simplemente “vendedores de equipos de bombeo”. Referencias Mexicana General de Bombeo S.A.; “Un México sin tinacos”, Guadalajara, Jalisco, México. 2011. Pág. Electrónica: www.mgb.com.mx consultada el 15 de enero de 2013. www.sistemasdebombeo.com consultada el 15 de enero de 2013. www.bombasmejorada.com.mx consultada el 15 de enero de 2013.

http://www.mgb.com.mx/

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http://www.bombasmejorada.com.mx/


24

Influencia de encamisados de concreto en la probabilidad de falla de puentes de CR

Humberto Tirípiti Zacarías1, Bertha Alejandra Olmos Navarrete1

1Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Facultad de Ingeniería Civil E-mail: [email protected]

RESUMEN: Se estudian cuatro puentes de concreto reforzado (CR) con geometría tipo (altura de pilas y longitud de claros) a los que se tienen construidos en la red carretera mexicana, con subestructura formada por una sola pila, armada con cuantías de acero deficientes para resistir demandas sísmicas. Para los cuales se evalúa su respuesta dinámica ante acelerogramas escalados a tres periodos de retorno (100, 1000 y 2500 años), con la finalidad de provocar el mayor daño posible en los puentes, para después reforzar sus pilas mediante un sistema de refuerzo conocido como encamisados de CR. Las variables de estudio del sistema de refuerzo son el espesor de camisa (10 y 20 cm) y el porcentaje de acero del área gruesa de la sección transversal , Ag, (0.005, 0.010 y 0.015%). La influencia que tienen los encamisados en la reducción de la probabilidad de falla se estima mediante curvas de fragilidad, las cuales representan la probabilidad de exceder un estado límite de daño. El parámetro fundamental para encontrar estas curvas parte de la obtención del punto de desempeño sísmico de los puentes de estudio, medido como función del desplazamiento máximo espectral que se obtiene de análisis estáticos no lineales, también conocidos como el método del espectro de capacidad. Del análisis de resultados se puede decir de manera general que el sistema de refuerzo mediante encamisados de CR aplicado a subestructuras de puentes formadas por una columna de CR es eficiente, reduciendo la probabilidad de falla de la subestructura. Palabras claves: Rehabilitación, Pilas, Encamisados, Puentes de CR, Fragilidad. Introducción La mayoría de los puentes que forman la vía carretera de la República Mexicana fueron proyectados y construidos hace más de 40 años, y desde entonces se han presentado por un lado cambios en las cargas vivas, debido a que el tránsito vehicular cada vez es más pesado, y por el otro los avances en el desarrollo científico han permitido tener un mejor conocimiento para la estimación y modelación de las demandas sísmicas. Debido principalmente a estos dos aspectos, es necesario definir herramientas que nos permitan evaluar la probabilidad de falla que tienen los puentes que se localizan en zonas de alta sismicidad del país, para evitar pérdidas humanas y económicas importantes ocasionadas por la falla de alguna de estas estructuras ante la ocurrencia de un evento extraordinario.

Las fallas que se presentan con mayor frecuencia en los puentes de estudio son debidas a efectos de flexión y/o cortante que se generan en las zonas de formación de articulaciones plásticas, por ser estas las zonas primordiales para disipar energía sísmica.

Existen diferentes técnicas de refuerzo que se utilizan en la práctica profesional para estructuras de CR, ejemplos de estos son el refuerzo mediante secciones angulares de acero laminado, encamisados metálicos, encamisados de concreto vertido o proyectado, encamisado con polímeros reforzados de fibras de carbón, entre otros nuevos materiales compuestos [1]. El uso de la técnica de refuerzo mediante encamisados de CR es una de las más antiguamente utilizadas debido a su fácil aplicación; sin embargo, no se tienen suficientes estudios que expongan las características y cantidades óptimas de su

implementación como técnica de refuerzo.

Metodología para estimar la influencia de encamisados de cr en la probabilidad de falla Para evaluar la influencia que tienen los encamisados de CR en la reducción de la probabilidad de falla de las pilas de puentes, es necesario desarrollar curvas de fragilidad; las cuales por definición representan la probabilidad de alcanzar o exceder un determinado estado límite de daño como función de un parámetro que define la intensidad sísmica. Las curvas de fragilidad son una herramienta muy utilizada para la determinación del riesgo sísmico de un grupo de estructuras con características similares. La obtención de estas curvas puede realizarse por medio de diferentes metodologías existentes en la literatura que van desde observaciones de campo, basándose en la opinión de los expertos, y hasta el desarrollo de metodologías analíticas [2]. El procedimiento para generar las curvas de fragilidad consiste en calcular la respuesta no lineal de un grupo grande de estructuras ante diferentes niveles de demandas sísmicas y desarrollar una función de densidad de probabilidad que relacione la capacidad con la demanda. Para estimar los parámetros que definen la función de densidad de probabilidad se deben generar un número importante de casos de estudio; para lo cual en este trabajo se toman en cuenta variaciones en la geometría de los puentes, y en las condiciones del refuerzo. Con respecto al número de puentes en estudio se variaron dos parámetros correspondientes a la altura de pilas y a la longitud de claro, el primer parámetro se consideró con valores de 6 y 10 m, mientras que en el segundo se consideraron longitudes


25

de 20 y 40 m, dando por resultado 4 modelos de puentes tipo con características que se describen en la tabla 1 y en la figura 1. Tabla 1 Características de la geometría de los modelos tipo.

Modelo Longitud de claro (m)

Longitud total del puente (m)

Altura de pilas (m)

Prototipo 1 20.0 40.0 6.0 Prototipo 2 20.0 40.0 10.0 Prototipo 3 40.0 80.0 6.0 Prototipo 4 40.0 80.0 10.0

Figura 1. Sección transversal de los puentes en estudio.

Para estimar la influencia que tienen los encamisados de CR en la reducción de la probabilidad de falla se variaron dos parámetros referentes a la geometría de la camisa: el espesor de la camisa con valores de 10 y 20 cm, y el porcentaje de acero de refuerzo de la camisa con respecto al área gruesa de la sección transversal (Ag) de la pila sin refuerzo que se consideró con valores de 0.005, 0.01 y 0.015. De la combinación de estos parámetros se obtuvieron 7 casos de estudio, donde el primer caso corresponde a la pila original de diseño (pila sin refuerzo), y los casos subsecuentes, casos 2 al 6, corresponden a las pilas con los diferentes niveles de refuerzo. La definición de cada caso particular se muestra en la tabla 2. Para poder encontrar las curvas de fragilidad es necesario obtener el punto de desempeño sísmico; este parámetro se estima mediante análisis estáticos no lineales, también conocidos como el método del espectro de capacidad (ATC-40). Este método consiste en superponer el espectro de capacidad de la estructura con el espectro de la demanda reducido por la acción sísmica. Demanda sísmica La demanda sísmica se definió con base registros de sismos reales seleccionados de la Base Mexicana de Datos de Sismos Fuertes (BMDSF), con epicentros generados en la costa del Pacifico de México. Con la finalidad de inducir fuerzas sísmicas intensas en los puentes para que se genere la mayor cantidad de daño en sus pilas, se escalaron las aceleraciones

registradas a las correspondientes a tres periodos de retorno (Tr) provenientes de un estudio de riesgo sísmico del lugar, los Tr corresponden a 100, 1000 y 2500 años, con aceleración máxima del terreno 220, 500 y 672 cm/s2, respectivamente. En la figura 2 se muestran los espectros de respuesta correspondientes a los acelerogramas seleccionados de la BMDSF y utilizados en este estudio. Tabla 2 Parámetros considerados para el sistema de refuerzo.

Modelo de pila con la capa de

refuerzo

Caso de estudio

Espesor del encamisado

(cm)

Porcentaje de acero de la camisa de

refuerzo(ρAg)

Caso 1 --------- --------- Caso 2

10.0 0.005

Caso 3 0.010 Caso 4 0.015 Caso 5

20.0 0.005

Caso 6 0.010 Caso 7 0.015

Figura 2. Espectros de respuesta de la demanda considerada. Capacidad de las estructuras La capacidad de la estructura se determina mediante análisis estáticos no lineales, también conocidos como análisis de pushover, los cuales se desarrollan con ayuda del software SAP2000. Para aplicar el método es necesario definir la zona con más potencial para la formación de las articulaciones plásticas, para los modelos de los puentes esta zona corresponde a una longitud de la pila situada en la parte inferior de la base, ya que son pilas que se comportan como vigas en cantiléver, en donde el mayor momento se genera en su base. Para el análisis se utiliza una carga lateral unitaria actuando en la parte superior de la losa. Así se desarrollan los modelos analíticos que permiten estimar la capacidad de cada uno de los casos en estudio. En las curvas de la figura 3 se muestran las capacidades obtenidas para todos los casos de estudio, y en los resultados se observa que en los cuatro modelos tipo existe un incremento significativo en la resistencia al implementar el refuerzo mediante encamisados de CR; sin embargo, el incremento no es proporcional a la cantidad de refuerzo que se utiliza en cada caso de estudio.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50

Sa, g

ales

Periodo,seg

Espectros de respuesta (Sin escalar)

AZIH PAPN SUCH CALE OCTT VIGA MANZANILLO ZACA ZACA2 CAYA


26

Figura 3 Curvas de capacidad para los modelos de estudio. El parámetro utilizado para estimar el nivel de daño corresponde a la distorsión angular (θ), definida como la relación que existe entre el desplazamiento espectral y la altura de la pila (θ = D / H ), y los intervalos de la distorsión angular que definen cada estado de daño corresponden a la propuesta de Akbari [3], valores que se muestran en la tabla 3. Curvas de capacidad Las curvas de fragilidad son funciones que representan la vulnerabilidad de la estructura cuando ésta es sometida a diversos niveles de intensidades sísmicas. Para estimar el valor de la probabilidad de que ocurra un evento de interés debe asignarse una densidad de distribución de probabilidad que represente el comportamiento más aproximado ante este evento. Para el problema en cuestión se utilizó una densidad de probabilidad log-normal. En la figura 4 se muestran únicamente las curvas de fragilidad para los casos 1, 3 y 4

correspondientes al modelo tipo 1 que servirán de ejemplo para identificar la influencia que tienen los encamisados de CR en la disminución de la probabilidad del colapso de puentes de CR, de las curvas de fragilidad se observa con claridad que existe una disminución de la probabilidad de falla haciendo uso del refuerzo, esto se puede verificar con detalle en la figura 5, en donde podemos observar que para el caso 3 (caso con refuerzo) la probabilidad de tener un estado de daño nulo es mayor en comparación con el caso 1 (caso sin refuerzo), lo que significa que probabilidad de colapso disminuye en las estructuras con el sistema de refuerzo utilizado.

Tabla 3 Definición del estado de daño [3]. Estado de

daño Descripción Limites de distorsión angular

Casi ningún daño

Primera fluencia θ < 0.005

Daños ligeros

Grietas y desprendimientos

0.005 < θ < 0.007

Daño moderado

Perdida de sección

0.007 < θ < 0.015

Daño extensivo

Colapso incipiente de la

columna 0.015 < θ < 0.050

Daño completo

Colapso de la columna θ > 0.050

Conclusiones Se observa que la probabilidad de falla disminuye para todos los casos de refuerzo, sin embargo el refuerzo óptimo es el correspondiente al caso 4, donde se utiliza una camisa de 10 cm con una cuantía de acero del 0.015. Por lo que podemos decir que la variable que juega el papel más importante en la reducción de la probabilidad de falla de pilas formadas por una columna de CR y reforzadas mediante camisas de CR es el porcentaje de acero y no el espesor de la camisa de concreto. No se observaron ventajas importantes en la implementación del refuerzo correspondiente a los casos 2 y 5, que tienen diferente espesor de la camisa combinados con la mínima cuantía de acero, por lo que no resulta recomendable utilizar como refuerzo longitudinal de la camisa un porcentaje de acero del 0.005 del área de la sección transversal gruesa de la misma.

0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80

Corta

nte

basa

l, To

n

Deplazamiento, cm

Modelo Tipo 1

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 5 10 15 20 25 30

Corta

nte

basa

l, To

n

Deplazamiento, cm

Modelo Tipo 3

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 20 40 60 80 100 120 140

Corta

nte

basa

l, To

n

Deplazamiento, cm

Modelo Tipo 2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 10 20 30 40 50 60

Corta

nte

basa

l, To

n

Deplazamiento, cm

Modelo Tipo 4

CASO 1 CASO 2 CASO 3 CASO 4 CASO 5 CASO 6 CASO 7


27

Fig. 4 Curvas de fragilidad por θ correspondientes al modelo

tipo 1, casos 1, 3 y 3.

Figura 5 Probabilidades de falla por θ del modelo tipo 1, casos

1 y 3.

Reconocimientos Los autores agradecen el apoyo a el CONACyT y a la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo por su apoyo para la realización de este proyecto. Referencias

1. Espeche A.: Refuerzo de pilares con encamisados de hormigón solicitados a axial concentrado. Tesis de Maestría, Lima, Perú, 2006. 2. Velásquez J.: Estimación de pérdidas por sismo en edificios peruanos mediante curvas de fragilidad analíticas. Universidad Politécnica de Madrid, Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, 2007. 3. Akbari. "Seismic Fragility analysis of reinforced concrete continuous span bridges with irregular configuration". Structure and Infrastructure Engineering, 130(1), Francis & Taylor, January, 2004.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 0.02 0.04 0.06

F(C/

D =

1|A

max

)

(D/H)

Modelo 1, Caso 1

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 0.02 0.04 0.06

F(C/

D =

1|A m

ax)

Drift (D/H)

Modelo 1, Caso 3

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 0.02 0.04 0.06

F(C/

D =

1|A m

ax)

Drift (D/H)

Modelo 1, Caso 4

EQ sin escalar Tr = 100 años Tr = 1000 años Tr = 2500 años

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

Sin daño Daño escaso Daño moderado

Daño extensivo

Colapso

Prob

abili

dad

de fa

lla

CASO 1

EQ sin escalar Tr = 100 años

Tr = 1000 años Tr = 2500 años

Prob

abili

dad

de fa

lla

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

Sin daño Daño escaso Daño moderado

Daño extensivo

Colapso

CASO 3

EQ sin escalar Tr = 100 años

Tr = 1000 años Tr = 2500 años


28

La Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y la Facultad de Ingeniería Civil a través de la

Maestría en Estructuras de la tiene el agrado de invitarlo al

4o Simposio Internacional de Diseño de Puentes y al curso

“The design of long-span prestressed concrete girder

bridges” gracias al apoyo de la cátedra CUMEX 2013 en Ingeniería Civil Emilio

Rosenblueth, los días 4, 5 y 6 de julio de 2013 en la ciudad de Morelia,

Michoacán, México

Objetivo

Difundir los avances más recientes en el comportamiento,

evaluación y rehabilitación de puentes para propiciar la

vinculación entre Cuerpos Académicos y la creación de

Redes Temáticas de colaboración entre diversas instituciones.

Dirigido a

Profesores, investigadores y estudiantes pertenecientes a

CUMEX, a Instituciones de Educación Superior públicas y

privadas y a Instituciones Gubernamentales que busquen

compartir experiencias con reconocidos expertos en el área de

puentes.

Registro

La asistencia al simposio y al curso no tiene costo. Para

registrarse deberá llenar la hoja de inscripción que se

descarga en la página

http://www.posgfic.estructuras.umich.mx y enviarla vía

correo electrónico a la siguiente dirección:

[email protected]

Cupo limitado

Comité científico

• Dr. Humberto Varum

Universidad de Aveiro, Portugal

• Dr. Álvaro Viviescas Jaimes

Universidad Industrial de Santander, Colombia

• Dr. Darío Rivera Vargas

Universidad Nacional Autónoma de México,

México

• Dr. Galo Valdebenito Montenegro

Universidad Austral de Chile, Chile

• Dra. Monique Hite

Morgan State University, USA

Sede

Centro Cultural Universitario

Av. Madero Poniente No. 350 Esq. Galeana,

Colonia Centro, Morelia, Mich. Tel. 312-1909

Informes

M.I. Alma Rosa Sánchez Ibarra

Teléfono (443) 3-22-35-00 ext. 1195, 1196 y 4346

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Morelia, Michoacán, México, CP 58030

Teléfonos: (443) 316 7205 y (443) 316 7229

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Facultad acreditada por CACEI, febrero 2010-2015

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

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Ingeniería Civil · 2015-08-14 · Revista No. 4, Febrero-Mayo de 2013 Facultad de Ingeniería Civil 5 las que se presentan con una compleja interrelación e influencia sobre el