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Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y PAVIMENTACIÓN DE LA COLONIA VISTA AZUL-EL RANCHITO, ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA PINULA, GUATEMALA JULIO DAVID GUERRA QUIJADA ASESORADO POR ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA Guatemala, noviembre de 2005

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Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil

DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y PAVIMENTACIÓN DE LA COLONIA VISTA AZUL-EL RANCHITO, ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA PINULA,

GUATEMALA

JULIO DAVID GUERRA QUIJADA

ASESORADO POR ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA

Guatemala, noviembre de 2005

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y PAVIMENTACIÓN DE LA COLONIA VISTA AZUL-EL RANCHITO, ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA PINULA,

GUATEMALA

TRABAJO DE GRADUACIÓN

PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA

FACULTAD DE INGENIERÍA

POR

JULIO DAVID GUERRA QUIJADA

ASESORADO POR: ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA

AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

GUATEMALA, NOVIEMBRE DE 2004

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA

DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

VOCAL I

VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez

VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada

VOCAL IV Br. Kenneth Isuur Estrada Ruiz

VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva

SECRETARIA Ing. Marcia Ivonne Véliz Vargas

TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO

DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

EXAMINADOR Ing. Oswaldo Romeo Escobar Álvarez

EXAMINADOR Ing. Ángel Roberto Sic García

EXAMINADOR Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta

SECRETARIA Ing. Marcia Ivonne Véliz Vargas

HONORABLE COMITÉ EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San

Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación

titulado:

DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y PAVIMENTACIÓN DE LA COLONIA VISTA AZUL-EL RANCHITO, ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN, MUNICIPIO DE SANTA CATARINA PINULA,

GUATEMALA,

tema que me fue asignado por la Dirección de Escuela de Ingeniería Civil, con

fecha 26 de julio de 2005

Julio David Guerra Quijada

DEDICATORIA A:

Dios, Porque Él es único digno de toda gloria y todos

mis logros son porque me da fuerzas para

triunfar.

Mis padres, Julio David y Lolita, porque son el apoyo que yo

siempre necesito para seguir adelante y este

logro es de ellos mas que mío y no hubiera sido

posible sin su gran amor.

Mis hermanos, Oscar Augusto, Pablo Josué y Lolly Anahí,

porque son lo que me inspira a ser cada día

mejor.

Marielos Padilla, Porque ha creído en mi y me ha apoyado

siempre en todo lo que yo emprendo. Te amo

mucho y gracias por estar a mi lado.

Mis abuelos, Oscar Augusto, Chilita y Engracita, por su cariño

y comprensión en todo momento. Engracita,

gracias siempre por tus oraciones.

AGRADECIMIENTOS A:

La Universidad de San Carlos. La Facultad de Ingeniería. Ingeniero Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta, Por su paciencia y colaboración en

toda la elaboración de este trabajo.

Ingeniero Emilio López, Por su apoyo y oraciones.

Personal de Constructora Guerra, Por su colaboración y amistad.

La municipalidad de Santa Catarina Pinula, En especial al Ingeniero Antonio

Vásquez, Ingeniero Antonio Suruy y

Mónica Pinto.

Mi tío Ingeniero Oscar Augusto Guerra, Por abrirme las puertas de su

empresa incondicionalmente.

ÍNIDICE GENERAL ÍNDICE DE TABLAS E ILUSTRACIONES V LISTADO DE SÍMBOLOS VI GLOSARIO IX RESUMEN XIII OBJETIVOS XV RESULTADOS ESPERADOS XVII INTRODUCCIÓN XIX 1. MONOGRAFÍA 1

1. Descripción del lugar 1

1.1. Ubicación geográfica 1

1.2. Límites y colindancias de la aldea El Carmen 1

1.3. Clima 2

1.4. Vías de acceso 2

1.5. Actividades socioeconómicas 2

1.6. Suelo 3

1.6.1. Suelos de la altiplanicie central 3

1.6.2. Clases misceláneas de terreno 3

1.6.2.1. Descripción de las áreas fragosas 4

1.6.3. Descripción de suelos de guatemala 4

1.6.3.1. Suelo de Guatemala (franco arcilloso) 5

1.6.4. Variaciones del suelo 6

1.7. Servicios públicos e infraestructura existente 7

1.7.1. Salud 7

1.7.1.1. Agua potable 7

1.7.1.2. Drenajes 7

1.7.1.3. Basura 7

1.7.2. Centros asistenciales 7

2. EVALUACIÓN DE MERCADO 9 2.1. Cantidad de Usuarios 9

2.2. Evaluación del Lugar 9

2.3. Tiempo del proyecto 9

I

2.4. Costo 9

2.5. Instrumento para el Estudio de Mercado 10

2.6. Evaluación de Resultados 10

3. DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO 11 3.1. Levantamiento topográfico 11

3.2. Descripción del proyecto 11

3.3. Período de diseño 12

3.4. Población futura 12

3.5. Factor de Hardmon 13

3.5.1. Fórmula 13

3.6. Velocidad de diseño 14

3.6.1. Velocidad de arrastre 14

3.7. Relaciones q/Q, d/D, V/V 15

3.8. Cotas Invert 17

3.9. Pozos de visita 18

3.10. Conexiones domiciliares 19

3.11. Elaboración de planos finales 22

3.12. Presupuesto 22

3.13. Obras de protección 25

4. DISEÑO DE DRENAJE PLUVIAL 27 4.1. Sistema de drenaje de agua pluvial 27

4.2. Método racional 28

4.2.1. Tiempo de concentración 29

4.2.2. Coeficiente de escorrentía 31

4.2.3. Intensidad de la precipitación 33

4.3. Desarrollo para el cálculo de alcantarillado 35

5. DISEÑO DE PAVIMENTACIÓN 37 5.1. Descripción del proyecto 37

5.1.1. Alcances del proyecto 37

5.1.2. Levantamiento topográfico 37

5.1.3. Planimetría y altimetría 37

II

5.2. Estudio de suelos 39

5.2.1. Ensayos de laboratorio 39

5.3. Análisis de resultados 41

5.4. Diseño del pavimento 42

5.4.1. Pavimento rígido 42

5.4.2. Componentes estructurales del pavimento 42

5.4.2.1. Capa de rodadura 42

5.4.2.2. Base 43

5.4.2.3. Sub – Rasante 43

5.4.2.4. Bombeo 43

5.4.3. Parámetros de diseño 44

5.4.3.1. Período de diseño 45

5.4.3.2. Diseño de la base 45

5.5.3.3. Diseño de espesor del pavimento 46

5.5.3.4. Estructura final del pavimento 49

5.5.3.5. Diseño de mezcla de concreto 49

5.5.3.6. Conformación y curado del pavimento 52

5.5.3.6.1. Curador de concreto 53

5.6. Estudio de impacto ambiental 53

5.7. Elaboración de planos finales 53

5.8. Obras de protección 53

5.9. Presupuesto 54

6. RIESGO Y VULNERABILIDAD DE PROYECTOS 57 6.1. Evaluación de Impacto Ambiental 57

6.1.1. Concepto 57

6.1.2. Riesgo de contaminación del agua en las redes de agua 58

6.1.3. Amenazas naturales 60

6.1.3.1. Desastre natural 61

6.1.4. Daños producidos por terremotos 62

6.2. Vulnerabilidad de los proyectos 63

6.2.1. Concepto de vulnerabilidad 63

III

6.2.2. Calificación de la vulnerabilidad 63

6.2.3. Estimación de la vulnerabilidad 64

6.2.4. Identificación de la vulnerabilidad 65

6.2.5. Vulnerabilidad administrativa 65

6.2.6. Vulnerabilidad operativa 67

6.2.7. Vulnerabilidad física 67

6.2.7.1. Capacidad de respuesta del gobierno local 69

6.2.7.2. Importancia de la concienciación y preparación

para emergencias a nivel local 70

6.3. Medidas de mitigación de los proyectos 70

6.3.1. Concepto 70

6.3.2. Mitigación de los efectos de los desastres naturales 72

CONCLUSIONES 73 RECOMENDACIONES 75 ANEXOS 77

IV

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

TABLAS

I. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales 23

II. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales 24

III. Tipo de Superficie y factor “C” 33

IV. Presupuesto drenaje pluvial en quetzales. 36

V. Presupuesto drenaje pluvial en dólares. 36

VI. Resistencia del suelo 40

VII. Tipos de suelos de la sub-rasante y valores

aproximados de “k” 41

VIII. Categorías de tránsito en función de cargas 45

IX. Relación de soporte California (C.B.R.) 47

X. Valores de k sobre bases granulares 47

XI. Determinación de espesores 48

XII. Determinación de estructura y asentamiento 49

XIII. Asentamiento de concreto 50

XIV. Relación agua-cemento 50

XV. Porcentaje de agregado 51

XVI. Diseño teórico de Mezcla (Proporción) 52

XVII. Presupuesto de pavimentación en quetzales 55

XVIII. Presupuesto de pavimentación en dólares 56

ILUSTRACIONES Figura 1. Diagrama de pozos de visita (cotas invert) 18

Figura 2. Pozo típico de visita 19

Figura 3. Conexiones domiciliares 21

Figura 4. Sección transversal típica 43

V

LISTADO DE SÍMBOLOS

km Kilómetro (s)

m Metro (s)

r. Tasa de crecimiento de la población

% Por ciento

v . Velocidad del flujo en la alcantarilla

V. Velocidad del flujo a sección llena

d. Altura del tirante de agua en la alcantarilla

D. Diámetro de la tubería

a. Área que ocupa el tirante de agua en la drenaje.

A. Área de la tubería (en caso a/A)

A. Área de terreno (en el caso Q=CIA)

q. Caudal de diseño

Q. Caudal a sección llena de la tubería

v/V. Relación de velocidades

d/D. Relación de diámetros

a/A. Relación de alturas

q/Q. Relación de caudales

m/s. Metros por segundo (velocidad)

I. Intensidad de lluvia

C. Coeficiente de escorrentía de una superficie

A. Área

mm/h. Milímetros por hora

FH. Factor de Harmond

P. Población

n. Coeficiente de rugosidad

S. Pendiente

Rh. Radio Hidráulico

Min. Mínima

Max. Máxima

VII

P.V.C. Material fabricado a base de Cloruro de Polivinilo

Est. Estación

P.O. Punto Observado

Dist. Distancia

Lts/hab/día. Litros por habitante por día

M2 Metros cuadrados

M3 Metros cúbicos

hab Habitantes

S% Pendiente en porcentaje

P.V. Pozo de visita

conex. Conexión

domic. Domiciliar

INFOM Instituto de Fomento Municipal

VIII

GLOSARIO

Aguas de lluvia Aguas provenientes de la precipitación pluvial.

Aguas negras El agua que se desecha, después de haber servido

para un fin. Puede ser doméstica, comercial o

industrial.

Aguas servidas Sinónimo de aguas negras.

Amenaza La probabilidad de ocurrencia dentro de un tiempo y

lugar determinado, de un fenómeno natural o

provocado por la actividad humana y que se torna

peligroso para las personas, edificaciones,

instalaciones, sistemas y medio ambiente.

Anaeróbico Condición en la cual hay ausencia de aire u oxígeno

libre.

Análisis de Vulnerabilidad Proceso para determinar los componentes críticos,

débiles o susceptibles de daño o interrupción de

edificaciones, instalaciones y sistemas o de grupos

humanos y las medidas de emergencia a tomarse ante

las amenazas.

Área tributaria Superficie que drena hacia un punto determinado.

Candela Receptáculo donde se reciben las aguas negras

provenientes del interior de la vivienda y que conduce

al sistema de drenaje.

IX

Canon de agua Volumen de agua que se utiliza en un mes en una

vivienda, establecido por la municipalidad.

Coeficiente de escorrentía Relación que existe entre la escorrentía y la cantidad

de agua de lluvia que cae en una determinada área.

Depende del tipo de superficie. Colector Conjunto de tuberías, canales, pozos de visita y obras

accesorias que sirven para el desalojo de aguas

negras o aguas de lluvia, pluviales.

Componentes Parte discreta del sistema capaz de operar

independientemente, pero diseñado, construido y

operado como parte integral del sistema. Ejemplos de

componentes individuales son los pozos de visita, las

conexiones domiciliares, el colector, etc.

Confiabilidad Seguridad de un componente o sistema para resistir

amenazas.

Cota invert Cota o altura de la parte inferior interior del tubo ya

instalado.

Desastre natural Ocurrencia de un fenómeno natural en un espacio y

tiempo limitado que causa trastornos en los patronos

normales de vida y ocasiona pérdidas humanas,

materiales y económicas debido a su impacto sobre

poblaciones, propiedades, instalaciones y ambiente.

X

Descarga Lugar a donde se vierten las aguas negras

provenientes de un colector, sean crudas o tratadas.

Desfogar Salida del agua de desecho en un punto determinado.

Efluente del emisario Caudal de aguas negras que salen de la alcantarilla.

Emergencia Situación fuera de control que se presenta por el

impacto de un desastre.

Excretas: Residuos de alimento que, después de hecha la

digestión, despide el cuerpo por el ano.

Fenómeno natural Manifestación de las fuerzas de la naturaleza, como

terremotos, huracanes, erupciones volcánicas, etc.

Medidas de mitigación Conjunto de acciones y obras a implementar antes del

impacto de las amenazas, para disminuir la

vulnerabilidad de los componentes y sistemas.

Monografía Breve descripción de las características físicas,

económicas, sociales y culturales de una región o

pueblo o tratamiento específico de un tema.

Nivelación Término general que se aplica a cualquiera de los

diversos procedimientos altimétricos por medio de los

cuales se determinan elevaciones o niveles de puntos

determinados.

XI

Permeabilidad Propiedad que tienen los suelos de dejar pasar el agua

a través de sus poros.

Planimetría Parte de la topografía que enseña a medir las

proyecciones horizontales de una superficie.

Pozo de visita Estructura subterránea que sirve para cambiar de

dirección, pendiente, diámetro, unión de tuberías, para

iniciar un tramo de drenaje y para limpieza de las

tuberías.

Prevención Acciones de preparación para disminuir el efecto del

impacto de los desastres.

Riesgo Resultado de una evaluación, generalmente

probabilística, de que las consecuencias o efectos de

una determinada amenaza excedan valores prefijados.

Tirante Altura de las aguas negras dentro de la

alcantarilla.

Topografía Ciencia y arte de determinar posiciones relativas de

puntos situados encima de la superficie terrestre y

debajo de la misma.

Vulnerabilidad Grado de daño susceptible que experimentan las

personas, edificaciones, sistemas, cuando están

expuestas a la ocurrencia de un fenómeno natural.

XII

RESUMEN

El presente trabajo de graduación consiste en un Diseño de drenaje

sanitario, drenaje pluvial y pavimentación de la Colonia Vista Azul, El Ranchito,

Aldea Cuchilla Del Carmen, del Municipio de Santa Catarina Pinula. Por medio de

las visitas realizadas se observó que las condiciones sanitarias no son las

adecuadas para el desarrollo de la comunidad. Varias son las causas que

provocan tal situación, como lo es las condiciones topográficas del lugar, lo cual

hace que la evacuación tanto de las aguas pluviales como las negras y que dan

hacia las calles provoca que éstas siempre están en mal estado, además que no

se cuenta con cunetas y sistemas de captación que reciban esta agua,

agregándose la acumulación de basura y la falta de concientización de parte de

los vecinos. . Se presenta a través de este trabajo la monografía del lugar con el

fin de ubicar e identificar que clase de población que será beneficiada, el estudio

de mercado que nos muestra la factibilidad, necesidad, tiempo de ejecución y

costo del proyecto, la metodología a seguir para el diseño del drenaje sanitario

así como también para el diseño de pavimentación y la vulnerabilidad de

proyectos de ingeniería. Las soluciones propuestas están basadas en normas y

especificaciones técnicas contenidas en el Diseño Hidráulico del Drenaje

Sanitario y Pluvial y las Normas Técnicas para el Diseño de Pavimento Rígido,

así como también basado en requerimientos y especificaciones de parte del

Departamento de Ingeniería de la Municipalidad de Santa Catarina Pinula,

tomando en cuenta que éste ya tenía conocimiento de la gran necesidad de

atender el problema.

XIII

OBJETIVOS

∗ General

Aportar para el desarrollo de de las comunidades del municipio de Santa

Catarina Pinula, colaborando con la planificación y diseño de proyectos de

infraestructura para beneficio de la población vecina.

∗ Específicos

1. Diseñar el sistema de drenajes sanitario y pluvial de la colonia

2. Diseñar el pavimento de la misma colonia.

3. Tratar de solucionar los problemas de infraestructura de la manera más

económica a corto y largo plazo.

XV

RESULTADOS ESPERADOS

En lo que respecta a la pavimentación, se espera facilitar el acceso de los

vecinos de esta colonia a sus viviendas y favorecerá la buena circulación

vehicular dentro de la misma, apoyando, de esa manera, el mejoramiento y

ampliación de vías de comunicación entre sectores marginados de la región.

Para ayudar a conservar el pavimento propuesto en el diseño y evitar las

pozas o charcos producidos por las lluvias, se espera que el sistema de drenaje

pluvial evacue con eficiencia las aguas sobre el área impermeabilizada.

La circulación de aguas negras a flor de tierra genera problemas de salud y

con el sistema de drenaje sanitario se espera ayudar al saneamiento e higiene

ambiental.

XVII

INTRODUCCIÓN

El presente informe servirá de guía para encontrar soluciones viables a los

problemas que enfrentan las comunidades en el municipio de Santa Catarina

Pinula; ya que, contiene propuestas para mejorar su saneamiento, accesibilidad y

ornato.

La colonia Vista Azul, aldea Cuchilla del Carmen no cuenta con servicio de

drenajes sanitarios ni pluviales ni calle pavimentada, lo cual genera que las aguas

pluviales corran por la brecha balastada, causando inundaciones y baches. El

anteproyecto consiste en diseño de estos trabajos que abarca desde la entrada a

la colonia hasta las calles vecinas en donde se cubrirá la mayor parte de la

población.

Es necesario recolectar y remover las diferentes clases de agua y aguas

residuales provenientes de todo lugar habitado. Además de cumplir con una

necesidad sanitaria e higiénica, este proceso contribuya a mantener una calidad

de vida adecuada.

La recolección, disposición y tratamiento de las aguas representan un

factor de costo que no responde a beneficios a corto plazo. Es comprensible que

en los países en desarrollo, el drenaje de las aguas residuales resulten poco

económicos y sólo pueden realizarse a un costo razonablemente bajo. Sin

embargo, la disposición de aguas residuales es una condición previa para

satisfacer las necesidades más elementales de una población y dar paso a la

industrialización.

XIX

1. MONOGRAFÍA 1. Descripción del lugar

1.1. Ubicación geográfica Colonia Vista Azul-El Ranchito, aldea Cuchilla del Carmen del municipio

de Santa Catarina Pinula, del departamento de Guatemala que se encuentra

ubicado al sureste del mismo departamento, con latitud 14°34’13” y longitud

90°29’45”.

10

EL RANCHITO

VISTA AZUL

CUCHILLA EL CARMEN

1.2. Límites y colindancias de la aldea El Carmen

• Al Norte con la ciudad de Guatemala

• Al Sur con Fraijanes y Villa Canales, municipios del

departamento de Guatemala.

• Al Este con San José Pinula y Fraijanes, municipios del

departamento de Guatemala.

• Al Oeste con Guatemala y Villa Canales, municipio del

departamento de Guatemala.

1

1.3. Clima

La aldea El Ranchito está situada a una altura de 1850 metros sobre el

nivel del mar, goza de un clima templado que favorece la agricultura del

lugar. Su precipitación anual va desde los 1057 a los 1588 milímetros.

1.4. Vías de acceso

Existen dos vías de acceso al lugar del proyecto las cuales son:

• Acceso a la aldea El Pueblito

• Carretera de Boca del Monte hacia Santa Catarina Pinula

1.5. Actividades socioeconómicas Santa Catarina Pinula en el sector productivo cuenta con una

agricultura en la que los principales cultivos son maíz, fríjol, café y hortalizas,

aunque en pequeña escala, pues su producción agrícola ha disminuido, en la

medida que avanza la construcción de viviendas en su territorio, el cual se

está convirtiendo en área residencial aledaña a la ciudad capital. En cuanto a

la ganadería, se encuentran sólo pequeñas crianzas de bovinos y equinos,

en tanto que la de porcinos, ha sido siempre muy productiva pues abastece

algunos mercados de la capital, con productos como carne, chicharrones y

embutidos que gozan de merecida fama. La avicultura, ha experimentado

últimamente sensible desarrollo y se conserva aún en este tiempo en

crianzas de aves para consumo familiar. El comercio se ha ido

incrementando a través de tiendas, librerías, centros comerciales,

supermercados, restaurantes, cafeterías, etc.

2

1.6. Suelo

Los suelos del departamento de Guatemala han sido divididos en 26

unidades que incluyen 18 series de suelos, 3 fases de suelos y 5 clases de

terreno misceláneos. Estas han sido divididas en 3 amplias clases:

• Suelos de la altiplanicie central

• Suelo del declive del pacífico

• Clases misceláneas de terreno.

1.6.1. Suelos de la altiplanicie central

Ha sido dividida en sub-grupos según la profundidad del suelo, la

clase de

material madre y altitud.

A. Suelos profundos sobre materiales volcánicos, a gran altitud

B. Suelos profundos sobre materiales volcánicos, a mediana altitud

C. Suelos poco profundos sobre materiales volcánicos débilmente

sementados.

D. Suelos poco profundos sobre materiales volcánicos firmemente

sementados.

E. Suelos poco profundos sobre roca.

1.6.2. Clases misceláneas de terreno

Se dividen en áreas fragosas, cimas volcánicas, lava volcánica, suelos

aluviales no diferenciados, suelos de los valles no diferenciados y Lagos. En

el mapa del departamento de Guatemala, mostrando la localización de los

diferentes grupos de suelos, podemos visualizar que el municipio de Santa

Catarina Pinula abarca el fragosa, suelo Morán y suelo Guatemala.

3

Santa Catarina Pinula cuenta con áreas fragosas, suelo Guatemala y

Suelo Morán los cuales se pueden visualizar claramente en el mapa de serie

de suelos Simmons. Series que a continuación serán ampliamente descritas

en forma independiente.

1.6.2.1. Descripción de las áreas fragosas

Es un terreno quebrado grueso. Es una clase de terreno mapificado

en la vecindad de la ciudad de Guatemala, donde los barrancos de laderas

perpendiculares de casi 100 m. de profundidad han cortado la planicie de

Guatemala y otras cercanas.

Las áreas de esta clase de terreno son, en su mayoría baldías, pero

algunas incluyen partes de planicie que han sido cortadas del cuerpo

principal por el avance de los barrancos que se han juntado, dejando

aisladas e inaccesibles unas partea potencialmente arables. Algunas

secciones de esta clase de terrenos están en los suelos de Guatemala.

1.6.3. Descripción de suelos de guatemala

Son profundos, y bien drenados, desarrollados sobre la ceniza volcánica

débilmente cementada, en un ambiente húmedo seco. Ocupan un relieve

casi plano a latitudes medianas en la parte Sur central de Guatemala, Están

asociadas con los suelos Cauqué, Fraijanes y Morán, pero se distinguen de

estos porque los suelos Guatemala se encuentran en planicies y los otros en

relieve de ondulado a inclinado y además, porque Guatemala son más

profundos que los Cauqué y Fraijanes y se encuentra a elevaciones más

bajas que los Morán.

4

La profundidad del suelo varía según el grado de erosión al cual ha

estado sujeto durante su desarrollo. Típicamente ocupa un valle o un bolsón

intramontañoso que es casi plano pero algunas partes son de ondulada a

suavemente onduladas.

1.6.3.1. Suelo de Guatemala (franco arcilloso)

El suelo superficial, a una profundidad alrededor de 25 cm., es franco

arcilloso café muy oscuro. Tiene un contenido alrededor del 4% de materia

orgánica. La estructura granular está desarrollada en algunos lugares, pero

en la mayor parte se ha destruido a causa del cultivo y la exposición al sol,

de modo que se vuelve duro cuando está seco y es plástico cuando está

húmedo. Grietas de 1 a 2 cm. de ancho y de más de 30 de profundidad, se

desarrollan durante la estación seca. La relación es de mediana a

ligeramente ácida, PH alrededor de 6.0.

El suelo adyacente al superficial, a una profundidad alrededor de 40

cm. es franco arcilloso o arcilla de café oscuro. El contenido de materia

orgánica es bajo (0.8%). Los planos de cruce verticales son más definidos

que los horizontales, dando apariencia de una macro-estructura prismática.

Es duro cuando está seco y plástico cuando está húmedo. La reacción es

ligeramente ácida, de PH de 6.0 a 6.5.

El subsuelo, a una profundidad alrededor de 1 m. es arcilla café rojiza.

La estructura micro-cúbica y la estructura macro-prismática están

desarrolladas hasta cierto grado. Es friable bajo condiciones óptimas, pero es

dura cuando está seco y plástico cuando está húmedo. La reacción es

ligeramente ácida PH de 6.0 a 6.5.

El subsuelo más profundo en la parte superior del substrato, es franco

arcilloso o franco arcillo arenoso, café amarillento y cementado. Este material

5

es masivo en la mayoría de los lugares y se conoce localmente como

talpetate, el cual se excava para usarlo como material de construcción. Es

ceniza volcánica parcialmente intemperizada. La reacción es ligeramente

ácida de PH de 6.0 a 6.5.

El substrato es pómez huesa cementada débilmente. Casi todos los

fragmentos tienen un grueso alrededor de i cm. Se excava fácilmente y las

paredes verticales se sostienen por años sin soporte alguno. Una separación

en tamaño de partícula tuvo lugar, asumiéndose por esto, que estos valles

fueron rellenados durante un período de actividad volcánica intensa,

acompañada de fuertes lluvias, lo que dio por resultado la formación de una

masa semifluida, pero lo suficiente consistente como para haber sido

contenida en un área restringida.

1.6.4. Variaciones del suelo

Gran parte de la variación que se encuentra en los suelos Guatemala

franco arcillosos ha resultado a causa de la erosión normal lenta, o

geológica, que no permitió que se desarrollara un suelo profundo normal para

la región. En ciertas partes la erosión recientemente ha provocado la

remoción de todo o parte del suelo superficial y en algunos pocos lugares se

penetra hasta el subsuelo. El espesor del subsuelo inferior varía de medio

metro a 1 m. a un máximo de 2 m., pero el promedio es alrededor de 1 m. En

la clasificación de reconocimiento de suelos, están incluidos terrenos muy

quebrados, que consisten en barrancos profundos con paredes

perpendiculares. Muchos de estos barrancos tienen una profundidad de casi

100 m. y solo 50 de ancho. También están incluidas áreas de suelos

formados en superficies más antiguas, representadas por lomas de roca

sedimentaria y volcánica.

6

1.7. Servicios públicos e infraestructura existente

1.7.1. Salud

1.7.1.1. Agua potable

En la mayoría de las comunidades, no cuentan con un servicio de agua

potable, la población cuenta con su propio pozo para abastecer sus

necesidades y en algunos de los casos la municipalidad brinda el servicio.

1.7.1.2. Drenajes

Las condiciones sanitarias no son adecuadas, mala evacuación de

aguas residuales, que a flor de tierra corren en las calles, lo cual provoca los

malos olores y contaminación, la mayoría de viviendas con causantes de la

contaminación a causa de la mala disposición de sus aguas residuales.

1.7.1.3. Basura El manejo de los desechos sólidos no es el adecuado, no existen

métodos eficientes para resolver este problema, lo cual provoca basureros

clandestinos y que la población queme su propia basura.

1.7.2. Centros asistenciales

En materia de salud, existe un centro de salud y se inauguró

recientemente un hospital, ambos en la cabecera municipal.

7

8

2. EVALUACIÓN DE MERCADO

2.1. Cantidad de usuarios La cantidad de familias beneficiadas con el proyecto son cincuenta y dos

familias, con un promedio de seis usuarios por familia, lo cual significa que

son trescientos doce beneficiados.

2.2. Evaluación del lugar

Actualmente no se cuenta con drenajes sanitarios y pluviales, la carretera

es de terracería lo que dificulta el acceso. Esto afecta directamente la salud

y bienestar de los habitantes, lo que detiene el progreso de la comunidad.

2.3. Tiempo del proyecto

El proyecto está programado para un período de tiempo de mes y medio,

con tres equipos de trabajo, trabajando 08 horas diarias de acuerdo al

Programa de trabajo anexo al trabajo.

2.4. Costo

En base a trabajos realizados por la Municipalidad de Santa Catarina

Pinula, se ha determinado un costo promedio por proyecto de:

Q 603,183.00 Pavimentación

Q 356,833.19 Drenaje Sanitario

Q 311,170.00 Drenaje Pluvial

Que genera un total de Q 1,271,186.19

9

Los datos presentados son un promedio en proyectos similares.

2.5. Instrumento para el Estudio de Mercado El instrumento ha utilizar para recabar la información y los comentarios de

la población es LA ENCUESTA, esta se le aplicará personalmente a una

muestra del 50% de la población, 30 familias. Tiene como finalidad obtener

la perspectiva del usuario del futuro proyecto, para determinar la factibilidad

del mismo.

2.6. Evaluación de Resultados

Los resultados de la encuesta se presentarán en una gráfica de barras,

para realizar un análisis en base a los comentarios y necesidades de los

habitantes de la comunidad. Por medio de este método de podrá comprobar

la factibilidad y necesidad de éste proyecto.

10

3. DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO

3.1. Descripción del proyecto El proyecto consistirá en diseñar el sistema de drenaje sanitario para la

aldea Ranchito de la aldea Cuchilla del Carmen. Actualmente, la aldea

cuenta con servicios sanitarios y las aguas de pila y cocina son expulsadas a

las calles. Se diseñará la tubería principal y secundaria, también pozos de

visita y conexiones domiciliares.

3.2. Levantamiento topográfico En un levantamiento topográfico nunca es tomada en consideración la

curvatura de la esfera terrestre, desde este principio se efectúan todos los

trazos topográficos.

La planimetría se utiliza para localizar la red de drenaje dentro de las

calles, ubicar los pozos de visita y todos aquellos puntos de importancia para

el diseño. Para el levantamiento planimétrico se utilizó el método de

conservación del azimut, con una poligonal cerrada, y con el uso del

siguiente equipo:

Un teodolito marca Wild T-16

Una estadia

Una cinta métrica de 30 metros de largo

Una plomada

Estacas

Los resultados obtenidos son mostrados en la sección de anexos del

trabajo de graduación.

11

La altimetría tiene por objeto determinar las diferencias de alturas entre

los puntos del terreno. Las alturas de los puntos se toman sobre planos de

comparación diversos, el más común de estos es el nivel del mar. A estas

alturas, los puntos sobre esos planos de comparación se llaman cotas,

elevaciones o alturas y, a veces, niveles. Para el levantamiento altimétrico

se trabajó con el método compuesto y con el siguiente equipo:

Un nivel de precisión marca Wild

Una estadia

Una cinta métrica de 30 metros de largo

Estacas

Los resultados obtenidos son mostrados en la sección de anexos del

trabajo de graduación.

3.3. Período de diseño

El período de diseño de un sistema de drenaje es el tiempo durante el

cual el sistema dará un servicio con una eficiencia aceptable. Este período

varía de acuerdo con el crecimiento de la población, capacidad de la

administración operación y mantenimiento, criterio de instituciones como el

Instituto de Fomento Municipal INFOM, EMPAGUA, y el Fondo de las

Naciones Unidas para la Infancia UNICEF, quienes recomiendan que los

drenajes se diseñen para un período de 30 a 40 años. Para el diseño de

este proyecto se adoptó un período de 40 años.

3.4. Población futura

El estudio de la población se efectúa con el objeto de estimar la población

futura, para la cual se hace necesario determinar el período de diseño y

hacer un análisis de los censos existentes.

12

El crecimiento de la población es afectado por factores como nacimientos,

anexiones, muertes y migración. Para obtener la proyección del crecimiento

de la población se pueden utilizar distintos métodos, y dicha proyección se

hace según los datos estadísticos de censos de población, realizados en el

pasado. Para el este proyecto se optó por el método de incremento

geométrico, este método se seleccionó por ser el que más se adapta a la

realidad del crecimiento poblacional en el medio, para el efecto se aplicó una

tasa de crecimiento de 4% fuente INE.

− Incremento geométrico:

( )naf PP t++= 1

Pf = 1498 habitantes

Donde: Pf = población futura

Pa = población actual (312)

n = período de diseño (40)

t = tasa de crecimiento (4%)

3.5. Factor de Hardmon El factor de Hardmon o factor de flujo instantáneo, es un factor de

seguridad que involucra a la población para servir en un tramo determinado,

actúa en las horas pico o de mayor utilización del drenaje.

3.5.1. Fórmula La fórmula del factor de Hardmon es adimensional y viene dada por:

F.H. = ( )( )1000/p4

1000/p18++

Donde “p” es la población del tramo que se va a servir, se expresa en

miles de habitantes.

13

El factor de Hardmon se encuentra entre los valores de 1.5 a 4.5, según

sea el tamaño de la población a la que se piensa atender.

3.6. Velocidad de diseño La velocidad de diseño está dada por la pendiente del terreno y el

diámetro de la tubería que se utiliza. La velocidad del flujo se determina por

la fórmula de Manning y las relaciones hidráulicas, de v/V, donde v es la

velocidad del flujo y V es la velocidad a sección llena. Según la norma ASTM

3034, las velocidades mínimas y máximas dependen del tipo de tubería,

éstas son:

• Para tubería de P.V.C. la v mín. = 0.40 m/seg. y V máx. = 5.0

m/seg.

• Para tubería de concreto la v mín. = 0.60 m/seg. y V máx. = 3.0

m/seg.

3.6.1. Velocidad de arrastre

La velocidad de arrastre es la que asegura un buen funcionamiento

del sistema, cuando éste funciona en su límite más bajo, es decir, cuando

el tirante es de 0.10.

Por norma, la velocidad de arrastre deberá ser la mínima velocidad,

con que el flujo que está compuesto de sólidos y líquidos, evita que los

sólidos se sedimenten y por lo tanto obstruyan el sistema; la velocidad de

arrastre es 0.40 para la tubería PVC.

14

3.7. Relaciones q/Q, d/D, V/V Al realizar el cálculo de las tuberías que trabajan en una sección

parcialmente llena y para agilizar de alguna manera los resultados de la

velocidad, área y caudal, perímetro mojado y radio hidráulico.

Se relacionaron los términos de la sección totalmente llena con los de

la sección parcialmente llena, de los resultados obtenidos se construyó el

gráfico y tablas, para esto se utilizó la fórmula de Manning.

Se deberán determinar los valores de la velocidad y caudal de la

sección llena, por medio de las ecuaciones ya establecidas, se procederá

a obtener la relación de caudales (q/Q), caudal de diseño entre caudal de

sección llena. El resultado obtenido se busca en la gráfica, en el eje de la

abscisas, desde allí se levanta una vertical hasta la curva de relaciones

de caudales; el valor de la relación (d/D), se obtiene en la intersección de

la curva vertical, leyendo sobre el eje de las ordenadas; la profundidad de

flujo (tirante) se obtiene al multiplicar el valor por el diámetro de la tubería.

Para el valor de la relación (v/V), velocidad parcial entre velocidad a

sección llena, ubicar el punto de intersección entre la vertical y la curva de

relación de caudales que se estableció anteriormente, se traza una

horizontal hasta llegar a interceptar la gráfica de velocidades. En éste

nuevo punto se traza una vertical hacia el eje de las abscisas y se toma la

lectura de la relación de velocidades, la cual se multiplica por la velocidad

de la sección parcial; de igual manera, se calculan las otras

características de la sección.

15

Para utilizar las tablas, primero se determina, la relación (q/Q), el valor

se busca en las tablas y si no esta el valor exacto, se busca uno que sea

aproximado; en la columna de la izquierda se ubica la relación (v/V), y de

la misma forma se debe multiplicar el valor obtenido por la velocidad en

una sección llena y así obtener la velocidad de la sección parcial.

Se debe considerar las siguientes especificaciones hidráulicas:

Que Q diseño < Q lleno

La velocidad debe estar comprendida entre:

0.40 m/seg < v para que existan fuerzas de tracción y arrastre de

los sólidos, para PVC.

V< 5.00 m/seg Para evitar deterioro de tubería debido a la fricción

producida por la velocidad y la superficie de la tubería PVC.

0.60 m/seg < V para que existan fuerzas de tracción y arrastre de

los sólidos, para tubería de concreto.

V < 3.00 m/seg para evitar deterioro de la tubería debido a la

fricción producida por la velocidad y la superficie de la tubería de

concreto.

El tirante debe de estar entre:

0.10< d/D<0.80

Con los anteriores parámetros se evita que la tubería trabaje a

presión.

16

3.8. Cotas Invert

La cota invert es la distancia que existe entre el nivel de la rasante

del suelo y el nivel inferior interior de la tubería, se debe verificar que la

cota invert sea, al menos, igual al recubrimiento mínimo necesario de la

tubería. Las cotas invert se calculan con base a la pendiente del terreno y

la distancia entre un pozo y otro. Se deben seguir las siguientes reglas

para el cálculo de cotas invert:

La cota invert de salida de un pozo se coloca, al menos, tres

centímetros más baja que la cota invert de llegada de la tubería más baja.

Cuando el diámetro de la tubería que sale, la cota invert de salida estará,

debajo de la tubería de entrada al menos, a una altura igual al diámetro

de la tubería que entra.

Las cotas invert se calculan de la siguiente manera:

CISalidaPZV1 = CTerreno – HPZV1

CIEntradaPZV2 = CISalidaPZV1 – ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

100*% DHS tub

CISalidaPZV2 = CIEntradaPZV2 – 3 cm.

Donde:

CISalidaPZV1 = Cota invert de salida de pozo de visita 1 (CIS)

CTerreno = Cota de terreno (CT)

HPZV1 = Altura de pozo de visita 1

CIEntradaPZV2 = Cota invert entrada pozo de visita 2 (CIE)

CISalidaPZV2 = Cota invert salida pozo de visita 2 (CIS)

S % tub = pendiente del tubo

DH = distancia horizontal entre pozos

17

Figura 1. Diagrama de pozos de visita (cotas invert)

.9. Pozos de visita

Forman parte del sistema de drenaje, proporcionan acceso a éste,

con

e colocarán pozos de visita en los siguientes puntos:

tuberías.

etros.

0 metros.

3

el fin de realizar trabajos de inspección y limpieza. Están construidos

de concreto o mampostería.

S

• En el inicio de cualquier ramal.

• En intersecciones de dos o más

• Donde exista cambio de diámetro.

• En distancias no mayores de 100 m

• En las curvas de colectores, a no más de 3

• Alivio o cambio de pendiente.

18

Figura 2. Pozo típico de visita

3.10. Conexiones domiciliares

Tienen la finalidad de descargar las aguas provenientes de las casa

o

Acomedidas Individuales: Las acomedidas individuales o conexiones

edificios llevarlas al colector central. Se plantearán dos tipos de

acometidas: individuales y conjuntas.

domiciliares, tienen como finalidad transportar las aguas residuales

originadas en las viviendas al drenaje secundario o cualquier otro drenaje,

excepto a otra acometida domiciliar. Normalmente, se construye una caja

de inspección para acometida, ésta tendrá una tapa removible a nivel de

19

la superficie con el objetivo de facilitar las labores de mantenimiento en la

conexión.

Acomedidas conjuntas: En el caso de viviendas unifamiliares, cuyo

frente sea de seis metros o cuando las condiciones económicas lo

requieran, se podrá construir una sola caja de empalme para cada dos

viviendas, con el fin de tener una sola acometida a la red principal.

Las conexiones domiciliares constan de las siguientes partes:

• Caja o candela: La conexión se realiza por medio de una caja de

inspección, construida de mampostería o con tubos de concreto

colocados verticalmente. El lado menor de la caja será de 45

pulgadas. Estos deben estar impermeabilizados por dentro y tener

una tapadera para realizar inspecciones.

20

Figura 3. Conexiones domiciliares

Tubería de concreto de 12”

21

3.11. Elaboración de planos finales

Al seguir el proceso de diseño del proyecto se llega a la elaboración

de los planos finales, luego del replanteo topográfico, para obtener una

visión más clara de los que se va a lograr, y de esta manera obtener el

diseño final del proyecto. Ver anexos.

3.12. Presupuesto

La cuantificación de los materiales y mano de obra para los trabajos

se realizó de acuerdo a lo siguiente:

• La cantidad de ladrillo tayuyo para los pozos de visita se calculó por

unidad.

• La cantidad de arena de río y piedrín, se calculó por metro cúbico por

pozo de visita.

• La cantidad de hierro se calculó mediante quintal por pozo de visita.

• El alambre de amarre se calculó según libras por pozo de visita.

• El cemento se calculó por saco por pozo de visita y por conexión

domiciliar.

• Se calcularon los materiales de la conexión domiciliar y colector

general para cada elemento en forma unitaria, así como la mano de

obra calificada.

• La totalidad de materiales tiene precios de fletes incluidos y otros

gastos.

• La cuantificación de la mano de obra se tomó con base a la experiencia

de proyectos de drenaje ejecutados por la municipalidad; la mano de

obra no calificada se tomó como aporte comunitario.

Los salarios de la mano de obra, se tomaron según los que se

manejan en la dirección de planificación de la municipalidad.

22

Los precios de los materiales fueron tomados de acuerdo con

cotizaciones realizadas en diferentes empresas dedicadas a la materia en

el lugar.

Tabla I. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales

DESCRIPCIÓNCANTIDAD UNIDAD TOTAL

P.U. Total P.U. TotalBODEGA 1 global 5,000.00Q 5,000.00Q 5,000.00Q

TRAZO Y ESTAQUEADO 495 ml 11.00Q 5,445.00Q 5,445.00Q COLECTOR 541.7 ml

Tubería P.V.C 6" 90 tubos 825.17Q 74,499.10Q 108.00Q 9,750.60Q 84,249.70Q POZO DE VISITA 8 unidad 2,500.00Q 20,000.00Q

Ladrillo tayuyo 10 millar 3,500.00Q 35,000.00Q Cal 8 sacos 31.20Q 249.60Q

Arena Amarilla 2 m3 110.00Q 220.00Q Arena de Río 10 m3 130.00Q 1,300.00Q

Piedrín 5 m3 160.00Q 800.00Q Cemento Portland 128 sacos 40.00Q 5,120.00Q

Hierro No.5 grado 40 2.63 qq 300.00Q 789.00Q Hierro No.4 grado 40 10.49 qq 300.00Q 3,147.00Q Hierro No.3 grado 40 1.66 qq 300.00Q 498.00Q Hierro No.2 grado 40 0.83 qq 300.00Q 249.00Q Alambre de amarre 22 libras 6.00Q 132.00Q

TOTAL 47,504.60Q 20,000.00Q 67,504.60Q CONEXIÓN DOMICILIAR 52 1,250.00Q 65,000.00Q

Tubería concreto 12" 104 tubos 36.00Q 3,744.00Q Tubería P.V.C 4" 29 tubos 175.00Q 5,075.00Q Cemento Portland 51 sacos 48.00Q 2,448.00Q

Arena de Río 3 m3 130.00Q 390.00Q Piedrín 3 m3 160.00Q 480.00Q

Hierro No. 2 1 qq 300.00Q 300.00Q Alambre de amarre 5 libras 6.00Q 30.00Q Pegamento Tangit 5 galones 650.00Q 3,250.00Q

TOTAL 15,717.00Q 65,000.00Q 80,717.00Q EXCAVACIÓN 576.43 m3 70.00Q 40,350.10Q 40,350.10Q

RELLENO 432.32 m3 60.00Q 25,939.20Q Material Selecto 562.02 m3 75.00Q 42,151.50Q

TOTAL 42,151.50Q 25,939.20Q 68,090.70Q LIMPIEZA 57.643 m3 95.00Q 5,476.09Q 5,476.09Q

GRAN TOTAL 184,872.20Q 171,960.99Q 356,833.19Q

PRESUPUESTO DRENAJE SANITARIO ALDEA EL RANCHITO, CUCHILLA DEL CARMENCOSTO MATERIALES COSTO MANO DE OBRA

MATERIAL MANO DE OBRA

23

Tabla II. Presupuesto drenaje sanitario en dólares

DESCRIPCIÓNCANTIDAD UNIDAD TOTAL

P.U. Total P.U. TotalBODEGA 1 global 651.04$ 651.04$ 651.04$

TRAZO Y ESTAQUEADO 495 ml 1.43$ 708.98$ 708.98$ COLECTOR 541.7 ml

Tubería P.V.C 6" 90 tubos 107.44$ 9,700.40$ 14.06$ 1,269.61$ 10,970.01$ POZO DE VISITA 8 unidad 325.52$ 2,604.17$

Ladrillo tayuyo 10 millar 455.73$ 4,557.29$ Cal 8 sacos 4.06$ 32.50$

Arena Amarilla 2 m3 14.32$ 28.65$ Arena de Río 10 m3 16.93$ 169.27$

Piedrín 5 m3 20.83$ 104.17$ Cemento Portland 128 sacos 5.21$ 666.67$

Hierro No.5 grado 40 2.63 qq 39.06$ 102.73$ Hierro No.4 grado 40 10.49 qq 39.06$ 409.77$ Hierro No.3 grado 40 1.66 qq 39.06$ 64.84$ Hierro No.2 grado 40 0.83 qq 39.06$ 32.42$ Alambre de amarre 22 libras 0.78$ 17.19$

TOTAL 6,185.50$ 2,604.17$ 8,789.67$ CONEXIÓN DOMICILIAR 52 162.76$ 8,463.54$ Tubería concreto 12" 104 tubos 4.69$ 487.50$

Tubería P.V.C 4" 29 tubos 22.79$ 660.81$ Cemento Portland 51 sacos 6.25$ 318.75$

Arena de Río 3 m3 16.93$ 50.78$ Piedrín 3 m3 20.83$ 62.50$

Hierro No. 2 1 qq 39.06$ 39.06$ Alambre de amarre 5 libras 0.78$ 3.91$ Pegamento Tangit 5 galones 84.64$ 423.18$

TOTAL 2,046.49$ 8,463.54$ 10,510.03$ EXCAVACIÓN 576.43 m3 9.11$ 5,253.92$ 5,253.92$

RELLENO 432.32 m3 7.81$ 3,377.50$ Material Selecto 562.02 m3 9.77$ 5,488.48$

TOTAL 5,488.48$ 3,377.50$ 8,865.98$ LIMPIEZA 57.643 m3 12.37$ 713.03$ 713.03$

GRAN TOTAL 24,071.91$ 22,390.75$ 46,462.66$

PRESUPUESTO DRENAJE SANITARIO ALDEA EL RANCHITO, CUCHILLA DEL CARMENCOSTO MATERIALES COSTO MANO DE OBRA

MATERIAL MANO DE OBRA

• Tipo de cambio: Q7.68 por un $1.00

24

3.13. Obras de protección

Estas obras de protección no son más que estructuras auxiliares de

las partes constituyentes del sistema, ya estipuladas en los planos finales.

Estas estructuras según la finalidad de las mismas, serán de diversas

formas y tamaños.

Para un sistema de drenaje sanitario existen varias obras de

protección, entre las cuales se puede mencionar:

• Conexiones domiciliares

• Escaleras para pozo de visita

• Tapadera de pozo de visita

• Tapadera de conexión domiciliar

25

26

4. DISEÑO DE DRENAJE PLUVIAL

4.1. Sistema de drenaje de agua pluvial Para evacuar las aguas de lluvia en una localidad se hace necesario

diseñar y extender una red de colectores para aguas de lluvia, alterna al

alcantarillado de aguas residuales.

En el diseño de un sistema de drenaje de agua pluvial, el principal

objetivo que se persigue es la determinación, lo más exacta posible de los

caudales máximos que provocarán las lluvias y que el sistema deberá

desalojar con eficiencia del área drenada. Estos caudales depende de

muchos factores, tanto físicos, geográficos, meteorológicos, etc., que en la

práctica presentan gran dificultad para su evaluación debido a su variabilidad.

Los métodos de cálculo de caudales de escorrentía todavía son

imprecisos, debido a la falta de información Hidrológica que permita

correlacionar las diferentes variables, la escorrentía, la topografía, la

permeabilidad del suelo etcétera.

La determinación de los caudales a tener en cuenta en el proyecto de

las redes de alcantarillado pluvial puede realizarse por cualquiera de los

métodos siguientes:

4. Fórmulas empíricas

5. El método de la hidrografía (cuenca)

6. El método racional

7. Estudio de correlación entre lluvia y escorrentía

8. El uso de modelos matemáticos en computadoras

De estos el método racional es el más utilizado.

27

4.2. Método racional Este método establece que el caudal proveniente de una precipitación es

función directa de la intensidad de la precipitación, del área tributaria y de un

coeficiente de escorrentía, el cual depende a su vez de la pendiente del

terreno y de su permeabilidad.

Q = C * i * A

Donde:

Q: caudal de aguas de lluvia en litros por segundo

C: coeficiente de escorrentía

i: intensidad de precipitación en litros por segundo

A: área tributaria en hectáreas

El área tributaria en cualquier punto en consideración para un sistema

de alcantarillado pluvial puede ser medida precisamente, siendo el único

elemento del método racional sujeto a determinación precisa.

Los límites del área de drenaje pueden establecerse por medio de

levantamientos topográficos o por medio de mapas apropiados.

El total del área a drenar es subdividida en pequeñas partes, cada área

tributaria al punto de entrada. Esto requiere preliminarmente un trazo del

sistema y la localización tentativa de puntos de entrada.

La información del área a drenar debería incluir lo siguiente:

• El uso de tierra, presente y predicción futura.

• Características del suelo y cubiertas, que puede afectar al coeficiente

de escorrentía

28

• La magnitud general de la pendiente de la superficie, la cual

conjuntamente con los aspectos anteriores, pueden afectar el tiempo

de concentración.

4.2.1. Tiempo de concentración El tiempo de concentración es el tiempo requerido para que la

escorrentía llegue a ser establecida y fluya desde la parte más remota del

área drenada, hasta el punto en consideración. Esta suposición se refiere a

la parte más remota, en tiempo, no necesariamente en distancia.

Este tiempo está dado por el tiempo de entrada y el tiempo recorrido en

la tubería.

TC = Te + Tt

Donde:

TC = tiempo de concentración en minutos

Te = tiempo de entrada ó tiempo de recorrido en el terreno en minutos

Tt = tiempo de recorrido en la tubería en minutos

Para el cálculo del tiempo de entrada se usará la expresión de diseño

de drenaje de aeropuertos. (Agencia de aviación, departamento de

transporte de los Estados Unidos).

Te = P

] L I) - (1.1 0.702 [3/1

t

1/2

Te = tiempo de entrada ó tiempo de recorrido en el terreno en minutos

I = coeficiente de impermeabilidad

L = distancia del punta más alejado en metros

Pt = pendiente promedio entre el punto más alejado y el alcantarillado en

decimales

29

El tiempo de tránsito en la tubería se calcula mediante la expresión:

Tt = ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

nVL

601

Donde,

Tt = tiempo de transito en la tubería en minutos.

L = longitud del tramo en metros medidos en escala sobre el plano

Vn = velocidad real en metros sobre segundos

Como en el proceso de cálculo la velocidad real es lo último que se

determina, entonces al iniciar el diseño se asume una velocidad real. Se

encuentra en el tiempo de tránsito y el tiempo de concentración mediante las

expresiones anteriores, además se calcula el caudal; con el caudal

encontrado se calcula el tiempo de tránsito real, el cual deberá estar en un

rango de ±10% del tiempo de tránsito asumido. Si no se cumple con tal

condición, se asume otra velocidad y se determina nuevamente el tiempo de

tránsito y de concentración; hasta que la condición anterior se cumpla.

La Dirección General de Obras Públicas, en sus normas generales para

el diseño de redes de alcantarillado, hace la observación que el tiempo de

concentración en minutos, será determinado de la siguiente manera:

En tramos iniciales, el tiempo de concentración será igual al tiempo de

entrada y se estimará en 12 minutos.

En tramos consecutivos el tiempo de concentración se estimará por la

fórmula siguiente:

30

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+= −− 11 *

60 nnn VLtt

Donde;

tn = tiempo de concentración hasta el tramo considerado, en minutos,

tn-1 = tiempo de concentración hasta el tiempo anterior, en minutos,

L = longitud del tramo anterior, en metros,

Vn-1 = velocidad a sección llena en el tramo anterior, en m/s.

Cuando en un punto sean concurrentes dos o más ramales, tn-1 se tomará

igual al del tramo que tenga mayor tiempo de concentración.

El tiempo de concentración no será en ningún caso inferior a 3 minutos, ni

superior a 20 minutos.

4.2.2. Coeficiente de escorrentía El coeficiente de escorrentía (C), es la variable del método racional

menos susceptible a determinación precisa. Su uso en la fórmula implica

una relación de arreglo para cualquier área de drenaje dada, considerando

que en realidad el coeficiente explica la abstracción o pérdidas entre lluvia y

escorrentía, los cuales pueden variar para un área de drenaje dada, siendo

influenciada por las diferencias climatológicas y las condiciones estacionales.

El coeficiente de escorrentía se determinara mediante la expresión

C = 0.14 + 0.65 I + 0.05 P

Donde;

I : coeficiente de impermeabilidad

31

P : pendiente promedio del área tributaria, en decimales

Coeficiente de impermeabilidad Tipos de superficie

• Techos 0.90

• Comercial o industrial 0.90

• Residencial con casas antiguas,

predominio zonas impermeables 0.75

• Residencial multifamiliar con bloque contiguos y

zonas impermeables 0.75

• Residencial unifamiliar con casas contiguas

predominio de jardines. 0.55

• Residencial con casas salteadas de jardines y multifamiliar

espaciablemente separadas. 0.45

• Residencial con predominio de zonas verdes, cementerio

tipo jardín. 0.30

• Laderas desprotegidas de vegetación 0.60

• Laderas protegidas de vegetación 0.30

La Dirección General de Obras Públicas en sus normas generales para el

diseño de redes de alcantarillado hace la observación que el porcentaje de

escorrentía se determinará de acuerdo con la siguiente fórmula:

C = ( )A

ac∑

∑ *

Donde;

C: coeficiente de escorrentía promedio por área a drenar,

C: coeficiente de escorrentía de cada una de las áreas parciales,

32

a: área parcial (ha)

A: área total (ha)

Tabla III. Tipo de supervicie y factor “C”

TIPO DE SUPERFICIE- Superficies impermeables de techos 0.75 a 0.95- Pavimentos de asfalto en buen estado 0.85 a 0.95- Pavimentos de concreto en buen estado 0.70 a 0.90- Pavimento de piedra o ladrillo con buenas juntas 0.75 a 0.85- Pavimentos de piedra o ladrillo con junas permeables 0.40 a 0.70- Superficies sin pavimentos patios y lotes sin construir 0.10 a 0.30- Parques, prados, jardines, canchas, etc., 0.05 a 0.25- Suelos impermeables con pendiantes del 1% al 2% 0.40 a 0.65- Suelos impermeables con césped y pendiantes del 1% al 2% 0.30 a 0.55- Suelos ligeramente permeables con pendientes del 1% al 2% 0.15 a 0.40- Suelos ligeramente permeables con césped y pendientes del 1% al 2% 0.10 a 0.30- Suelos moderadamente permeables con pendientes del 1% al 2% 0.05 a 0.20- Suelos moderadamente permeables con césped y pendientes del 1% al 2% 0.01 a 0.10- Bosques y tierras cultivadas 0.01 a 0.20

FACTOR "C"

4.2.3. Intensidad de la precipitación La intensidad y duración de las lluvias durante fuertes tormentas son

elementos esenciales para el diseño de alcantarillas pluviales, debiendo

estos determinarse en la forma más exacta posible con el fin de obtener los

caudales de diseño con un grado de aproximación aceptable.

La intensidad media de una tormenta, calculada dividiendo la cantidad

total de agua precipitada entre la duración de la lluvia, no da la información

necesaria para el diseño. Es necesario hacer un estudio de datos

pluviográficos existentes para determinar la intensidad de diseño, en relación

con la frecuencia de ocurrimiento de la misma.

Los registros pluviográficos son comúnmente deficientes en localidades

pequeñas, pudiendo en este caso hacerse uso de información de localidades

vecinas o de similares características.

33

Las tormentas demasiado intensas son muy raras, pero tormentas fuertes

no usuales se presentan con una frecuencia de 5 a 10 años en promedio.

La intensidad para la cual se diseña el sistema de drenajes, debe

escogerse con mucho cuidado, pues es en realidad la base en que se

fundamenta todo el diseño. Para esto debe contarse con curvas de

intensidad de lluvias versus tiempo de duración, para diferentes frecuencias

probables de ocurrimiento, pues se deberá escoger una intensidad de una

frecuencia tal, que el proyecto resulte de esta estimación tenga un costo que

compense los daños que provocaría una lluvia de la intensidad adaptada al

fallar el sistema.

En el medio se ha adoptado como norma general para alcantarillado de

localidades interior de la república, diseñar los sistemas para una intensidad

que se vea igualada o excedida una vez cada 5 años en promedio.

La intensidad de lluvia será calculada por la fórmula:

( )btai+

=

Donde;

i : intensidad de lluvia promedio sobre el área drenada (mm/hr)

t : tiempo de concentración, en minutos,

a y b : son constantes que dependen de la localidad y de la frecuencia de

tormenta para la cual se diseñe.

34

4.3. Desarrollo para el cálculo de alcantarillado El procedimiento a seguir en el proyecto de redes de alcantarillado para

aguas pluviales es similar al empleado en el de redes para aguas residuales

que ha sido descrito anteriormente, solo se mencionaran las características

del proyecto que son diferentes.

Si se desea proyectar una red de aguas de lluvia para una determinada

comunidad, lo pasos para desarrollarlo son:

I. Se trazan los colectores de planta, teniendo en cuanta la topografía del

lugar.

a. Se coloca una flecha en cada colector indicando la dirección del

flujo. Por lo general, los colectores se conforman a las

pendientes de las calles o avenidas.

b. En algunas localidades, se deja que el agua de los tejados

caigua al suelo y escurra sobre la superficie hasta los

sumideros o tragantes que se encuentran en las puntos bajos

de los calles o avenidas; con esto se logra economía.

II. Se sitúan los pozos de inspección dándosele a cada una su identificación.

Normalmente éstos se sitúan en cada curva o ángulo, en todos los

empalmes de colectores para aguas pluviales, en todas las puntas en que

se produzcan cambios de sección o pendiente y en puntos intermedios

donde la sección excede en 100 metros.

III. Se dibujan los perfiles del terreno.

IV. Se establecen los límites de las cuencas, vertientes tributarias a cada pozo

de inspección.

V. Se obtiene la superficie de cada área individual con el planímetro mediante

fórmulas geométricas.

VI. Se resumen los criterios básicos del diseño.

VII. Se elabora una tabla de cálculos.

35

Tabla IV. Presupuesto drenaje pluvial en quetzales.

Descripción Cantidad Unidad Costo Unitario Precio

Trazo y estaqueado 1.00 Global 5,000.00Q 5,000.00Q

Excavación 200.00 m³ 40.00Q 8,000.00Q

Relleno y compactación con material selecto. 260.00 m³ 170.00Q 44,200.00Q

Tubería PVC novaloc de O 12" 265.00 ml 370.00Q 98,050.00Q

Caja de registro con tapadera. 4.00 unidad 1,880.00Q 7,520.00Q

Canal con rejilla 265.00 ml 560.00Q 148,400.00Q

311,170.00Q TOTAL

Tabla V. Presupuesto drenaje pluvial en dólares.

Descripción Cantidad Unidad Costo Unitario Precio

Trazo y estaqueado 1.00 Global 651.04$ 651.04$

Excavación 200.00 m³ 5.21$ 1,041.67$

Relleno y compactación con material selecto. 260.00 m³ 22.14$ 5,755.21$

Tubería PVC novaloc de O 12" 265.00 ml 48.18$ 12,766.93$

Caja de registro con tapadera. 4.00 unidad 244.79$ 979.17$

Canal con rejilla 265.00 ml 72.92$ 19,322.92$

40,516.94$ TOTAL

36

5. DISEÑO DE PAVIMENTACIÓN

5.1. Descripción del proyecto

5.1.1. Alcances del proyecto

El proyecto consiste en el diseño del pavimento rígido de la aldea Cuchilla

del Carmen, se considera pavimentar un tramo de 365 metros de la calle

principal, con un ancho de 5 metros, con bordillo y cuneta. Se realizan los

estudios topográficos, toma de muestra de suelos, ensayos de laboratorio,

planos y presupuestos.

5.1.2. Levantamiento topográfico

Consistió en obtener la información necesaria para diseñar la calle que se

va a pavimentar; esto es la planimetría y altimetría, que son bases

fundamentales para todo proyecto vial, su aplicación es determinante para

obtener la libreta de campo y planos que reflejan la conformación real del

lugar en donde se realizará el proyecto de pavimentación.

5.1.3. Planimetría y altimetría

La planimetría se utiliza para determinar el ancho de la calle, la longitud a

pavimentar y todos aquellos puntos de importancia. Para el levantamiento

planimetrito se utilizo el método de conservación del azimut, con la poligonal

cerrada, y con el uso del siguiente equipo.

37

Un teodolito marca Wild T-16

Una estadía

Una cinta métrica de 50 metros

Un plomada

Estacas

La altimetría tiene por objeto determinar las diferencias de alturas entre

los puntos del terreno. Para el levantamiento altimétrico se trabajó con el

método compuesto y con el siguiente equipo.

Un nivel de precisión marca Wild

Una estadía

Una cinta métrica de 50 metros

Estacas

38

5.2. Estudio de suelos

5.2.1. Ensayos de laboratorio

Los ensayos que se realizaron fueron:

• Límites de consistencia (límites de Atteberg)

• Ensayo de compactación (Proctor)

• Valor soporte del suelo (CBR)

• Granulometría

Para determinar el diseño de pavimento y diseño de las estructuras

que intervienen en ella, se hace necesario conocer las características del

suelo.

En este caso, se realizó un toma de muestra de pozo a cielo abierto en

el cual se hizo una perforación de un metro de diámetro y, aproximadamente,

unos cincuenta centímetros de profundidad, se extrajeron cerca de 100

kilogramos de suelo, para realizar los ensayos correspondientes.

La perforación se realizó en la estación 0 + 132 m.

• Límites de consistencia (limites de Atterberg)

Los límites de consistencia son los límites de contenido de humedad

para que un suelo pueda deformarse sin romperse. Se clasificaron en cuatro

estados de consistencia, líquido, plástico, semi-plástico y sólido.

• Ensayo de compactación (PROCTOR MODIFICADO)

Con este ensayo se determina el peso volumétrico de un suelo que ha

sido compactado con diferentes niveles de humedad, también se determina

la humedad óptima del material para un compactación idónea.

39

• Ensayo valor soporte del suelo

Este ensayo es conocido como California Bearing Ratio (C. B. R.), por

sus iniciales en inglés, sirve para determinar la capacidad soporte que tiene

un cuerpo compactado a su densidad máxima en las peores condiciones de

humedad que pueda tener en el futuro. Éste se expresa en el porcentaje del

esfuerzo requerido para hacer penetrar un pistón estándar en la muestra de

suelo, comparado con el patrón de piedra triturada de propiedades

conocidas.

• Ensayo de granulometría

La granulometría sirve para conocer la variedad en el tamaño de las

partículas del suelo, para clasificarlas; el procedimiento más expedido es el

del tamizado.

El empleo que se le puede dar al suelo se puede ver en la tabla

siguiente:

Tabla VI. Resistencia del suelo

0 a 5 SUB-RASANTE MUY MALA

5 a 10 SUB-RASANTE MALA

10 a 20 SUB-RASANTE REGULAR A BUENA

20 a 30 SUB-RASANTE MUY BUENA

30 a 50 SUB-BASE BUENA

50 a 80 BASE BUENA

80 a 100 BASE MUY BUENA

40

5.3. Análisis de resultados

El suelo de la calle de la escuela al tanque de distribución en la aldea

Cuchilla del Carmen se clasifica como un limo arcilloso color café. Por su

C. B. R. bajo es considerado un suelo no apropiado para sub-rasante.

El resumen de los resultados obtenidos en los ensayos de laboratorio se

detalla a continuación:

Descripción: Limo arcilloso color caféLímite líquido: 49%Límite plástico: 34.20%Índice plástico 15%C. B. R.: 89% al 100.23%% de grava: 0% de arena: 12% de finos: 88

Tabla VII. Tipos de suelos de la sub-rasante y valores aproximados de “k”

TIPO DE SUELOS SOPORTE RANGO DE VALORES DE K

PCI

Suelos de grano fino en que el

tamaño de partículas de limo y

arcilla predominan

Bajo

75 - 120

Arenas y mezclas de arena con

grava, con una cantidad

considerada de limo y arcilla.

Medio

130 – 170

Arenas y mezclas de arena con

grava relativamente libre de suelos

finos.

Alto

180 – 220

Sub-base tratada con cemento.

Muy alto

250 - 400

41

Se concluye que el material no satisface los requisitos para se utilizados

como una sub-rasante, ya que los resultados demuestran un límite líquido

menos de 50%, y el valor soporte (C.B.R.) es mayor del 89% al 100% de

compactación, se clasifica como medio para sub-rasante.

5.4. Diseño del pavimento

5.4.1. Pavimento rígido

Es una losa de concreto hidráulico que descansa sobre el suelo de

fundación o sub-rasante, su objetivo principal es transmitir las cargar que

genera el tránsito sobre ella de una manera proporcional sobre el suelo.

También protege al suelo de los efectos del clima y cargas. El diseño del

pavimento rígido estará basado en los resultados de los ensayos de

laboratorio de suelos, así como en la cantidad de vehículos que circulan

por esta calle.

5.4.2. Componentes estructurales del pavimento

Los pavimentos están constituidos por diferentes componentes, los

que a continuación se mencionan:

5.4.2.1. Capa de rodadura También llamada carpeta de rodadura, esta capa es la receptora

directa de la carga aplicada por los vehículos, es la parte superior de

la estructura de un pavimento y tiene como objetivo principal dar

mayor soporte y proteger las estructuras o capas inferiores, para evitar

su deterioro.

42

5.4.2.2. Base Sobre ésta se coloca la carpeta de rodadura, las cargas transmitidas

directamente de la capa de revestimiento, son distribuidas a las capas

inferiores con menor intensidad.

5.4.2.3. Sub - Rasante Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura del

pavimento y que se extiende hasta un profundidad en que no le afecte

la carga de diseño que corresponde a la estructura prevista.

5.4.2.4. Bombeo El bombeo transversal es la pendiente necesaria para evacuar el agua

hacia las orillas de la carretera y llevarla hacia los tragantes o cunetas.

La pendiente de bombeo en este caso será del 3% hacia un lado.

Figura 4. Sección transversal típica

43

5.4.3. Parámetros de diseño

La Asociación del Cemento Pórtland (P.C.A.) proporciona dos

métodos de diseño para determinar el espesor de losas que resistan las

cargas de tránsito para calles y carreteras con pavimentos rígidos. Estos

métodos son:

• Método de capacidad, es el método de diseño en el cual se utilizan

datos de carga-eje, obtenido por medio de estaciones de control

vehicular para conocer el peso de los vehículos que por el lugar

circulan.

• Método simplificado, es un procedimiento de diseño en el cual no se

utilizan estaciones de control vehicular y se pueden diseñar losas con

y sin bordillos.

Para el diseño del espesor y dimensionamiento del pavimento rígido

de la Aldea Cuchilla del Carmen, se utilizó el método simplificado, por no

ser posible encontrar datos reales de tránsito.

Para la aplicación del método simplificado, la P.C.A. ha elaborado tablas,

en las cuales señala diferentes categorías, que dependen principalmente

del tipo de tránsito al cual será sometido el pavimento.

44

Tabla VIII. Categorías de tránsito en función de cargas por eje

Categoría de ejes TPDA

Cargados % Por día Eje Sencillo Eje doble

1Calles residenciales, caminos rurales y secundarios (de bajo a medio)

200-800 1 AL 3 1 a 25 22 36

2Calles colectoras, caminos rurales y secundarios (arterias principales)

700-5000 5 AL 18 40 a 1000 26 44

3Caminos Primerios, arterias principales y calle urbanas rurales

3000-12000 8 AL 30 500 a 1000 30 52

4Arterias principales carreteras principales y vías urbanas

3000-20000 8 AL 30 1500 a 8000 34 60

Categorías de tránsito en función de cargas por eje

TPPD Carga máxima por eje

TRÁNSITO

5.4.3.1. Período de diseño

El período de diseño utilizado en la pavimentación de la calle principal de

la aldea el ranchito será de 20 años, por considerar que aproximadamente la

vida útil de los materiales empleados es de 20 años.

5.4.3.2. Diseño de la base

Para la base se consideraron los resultados de los ensayos realizados

en el laboratorio y se determinó que el suelo tiene un valor medio para

utilizarlo como sub-rasante, por lo tanto se determinará el espesor de la base

según las especificación correspondientes.

45

5.5.3.3. Diseño de espesor del pavimento

Para el diseño del espesor del pavimento se deben seguir los siguientes

pasos:

• Determinación de la categoría de la vía

Como se determinó anteriormente, la tabla de categorías depende del

tránsito y del lugar de la carretera, se determinó utilizar la categoría 2, ya que

pertenece a calles colectoras, caminos rurales y secundarios.

• Determinar el tipo de junta para el pavimento

La junta longitudinal que llena mejor las necesidades es la dovelada, tipo

macho-hembra, se seleccionó este tipo de junta que es la mejor transmite los

esfuerzos de un carril a otro.

• Determinar el módulo de ruptura del concreto

El paso de vehículos sobre las losas de concreto produce esfuerzos de

flexión y compresión. Los esfuerzos de compresión son mínimos y no

influyen en el grosor de la losa, pero los de flexión se determinan por módulo

de ruptura. Una buena aproximación del módulo de ruptura es dentro de 10

y 20 por ciento de la resistencia a compresión.

La resistencia de compresión utilizada para este tramo es de 3000 psi,

se determinó un 20 por ciento el módulo de ruptura es decir, 3000 psi * 0.20

= 600 psi.

46

Tabla IX. Relación de soporte de California (C.B.R.)

100 150 200 250 300 400 500 600 700

10 20 30 40 50 60

2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 9

MODULO DE REACCIÓN DE LA SUBRASANTE - k Lbs./plg3

VALOR SOPORTE Lbs./plg3

RELACIÓN SOPORTE DE CALIFORNIA (C.B.R.)

0 Tabla X. Valores de k para diseño sobre bases granulares (de PCA)

Espesor Espesor Espesor Espesor

10 cm. 15 cm. 20 cm. 30 cm.

50 65 75 85 110

100 130 140 160 190

200 220 230 270 320

300 320 330 370 430

VALOR DE K SOBRE LA BASE LB/PULG3VALOR DE K

DE LA SUBRASANTE LB/PLG3

• Determinar el módulo de reacción “K” de la sub-rasante

Con los datos de laboratorio se obtuvo un C.B.R. de 89 al 100% de

compactación, con este valor, se busca en la tabla de relación de soporte

California y el módulo de reacción de la sub-rasante y observa que es el de

150 lb/pulg3.

47

• Valor soporte del suelo

El valor soporte del suelo se considera como medio según los estudios

de laboratorio realizados.

• Determinar el espesor de losa de concreto

Por considerarse una calle de categoría 2 y con bordillo incorporado, se

busca al lado derecho de la tabla de determinación de espesor, el soporte de

la sub-rasante y la base, alineándolo con el sector que corresponde a un

módulo de ruptura de 600 psi.

Tabla XI. Determinación de espesores

Bajo Medio Alto Muy Alto Bajo Medio Alto Muy Alto

14 5 13 3 9 4215 4 12 59 14 9 42 120 450

16.5 9 43 120 490 15 96 380 970 340018 80 320 840 3100 16.5 710 260019 490 1900 18 420020 250015 11 13 1 8

16.5 8 24 110 14 1 8 23 9818 15 70 190 750 15 19 84 220 81019 110 440 110 16.5 160 620 1500 520020 590 2300 18 1000 360022 2700

16.5 4 19 14 3 1717.8 11 34 150 15 3 14 41 16019 19 84 230 890 16.5 29 120 320 110020 120 470 1200 18 210 770 190022 560 2200 19 1110 4000 400023 2400

Sin hombros de concreto o bordillo Con hombros de concreto o bordillosDeterminación de espesores de pavimentos con pasajuntas (juna tipo dovela)

MR= 42 Kg/cm2

MR= 39 Kg/cm2

Soporte de terreno o subrasanteEspesor de losa en cm.

Soporte de terreno o subrasante

MR= 46 Kg/cm2

Espesor de losa en cm.

48

5.5.3.4. Estructura final del pavimento

C.B.R. = 5.5 módulo de reacción del suelo a partir del C.B.R.

K = 150 lb/pulg3

Se diseña para 20 años

• No se tienen datos de circulación de vehículos en el sector

• Según el tipo de suelo, es un suelo con soporte medio

• Tomando los valores de la tabla según el valor de la sub-rasante

da como resultado espesor de base igual a 25 cm.

• De la tabla tomando un concreto de resistencia de 600 psi el

espesor de la losa con hombros de concreto o bordillos es de 16.5

cm.

La pista será de concreto con una losa de 16.5 cm. De espesor y una

base de 25 cm.

5.5.3.5. Diseño de mezcla de concreto

El diseño de la mezcla se basa en las siguientes especificaciones:

Tabla XII. Determinación de estructura y asentamiento

TIPO DE ESTRUCTURA ASENTAMIENTOCimientos, muros reforzados, vigas

Paredes reforzadas y columnas 10 cm.Pavimentos y losas 8 cm.Concreto masivo 5 cm.

49

Según la tabla, se especifica para pavimentos un asentamiento de 8 cm.

Se necesita un concreto de un f ‘c = 210 Kg/cm2, con un agregado de una

pulgada.

Tabla XIII. Asentamiento de concreto

3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2"

3 a 5 205 200 185 180 175

8 a 10 225 215 200 195 180

15 a 18 240 230 210 205 200

Cantidad de agua L/m3Asentamientos en centímetros

Al conocer los datos anteriores de asentamiento y tamaño de agregado

se obtiene la cantidad de agua que es 195 L/m3.

Con la resistencia de 210 Kg/cm2, se busca en la tabla siguiente la

relación A/C (Agua-Cemento).

Tabla XIV. Relación agua-cemento

Resistencia Relación

Kg/cm2 A/C

246 0.47

210 0.50

176 0.54

Y se determina que A/C = 0.50

50

Con estos datos se encuentran las cantidades de materiales,

Cantidad de cemento = Agua/0.50

Cemento = 195 / 0.50

Cemento = 390 Kg/cm3

El peso de concreto es de 2,400 Kg/m3

Peso de agragados = peso de concreto – peso (agua + cemento) =

2,400 – (390 + 195)

Peso de agregados = 1815 Kg

De la tabla de porcentajes de agregados, se obtiene el porcentaje de arena,

al conocer el agregado grueso de 1”.

Tabla XV. Porcentaje de agregado

3/8" 48 521/2" 46 543/4" 44 561" 42 58

1 1/2" 40 60

Tamaño máximo agregado grueso

Porcentaje de arena sobre agregado Total

Porcentaje de piedrín sobre agregado Total

Porcentaje de arena total = 42%

Porcentaje de piedrín total = 58%

Entonces:

Arena = 1815 Kg. * 42% = 762.3 Kg.

Piedrín = 1815 Kg. * 58% = 1052.7 Kg.

En resumen:

Agua = 195 Kg.

Cemento = 390 Kg.

Arena = 792.3 Kg.

51

Piedrín = 1052.7 Kg.

Tabla XVI. Diseño teórico de mezcla (Proporción):

CEMENTO ARENA PIEDRÍN

1 2 3

5.5.3.6. Conformación y curado del pavimento El pavimento rígido está constituido por cemento, agregado fino,

agregado grueso, aire y agua, también puede estar constituido por aditivos.

La mezcla en estado plástico se coloca en la base humedecida y luego

se hace vibrar para no dejar espacios de aire (ratoneras) dentro del concreto

que puedan producir fallas no deseadas.

Se coloca un arrastre, ya sea manual o mecánico, para dejar lista la

rasante anteriormente diseñada, luego de aplicar el arrastre se raya el

concreto de forma normal a la línea de eje central de la calle, para luego

aplicar un curador de concreto, cuya función es mantener el pavimento fresco

para que no libere vapor y no pierda resistencia dentro de las primeras 24

horas críticas del pavimento.

Se deja descansar el pavimento por 28 días en los cuales llegará a la

resistencia requerida del concreto y luego se da paso libre a vehículos.

52

5.5.3.6.1. Curador de concreto

− Compuesto concentrado color rojo o blanco, en forma líquida que

se aplica sobre la superficie del concreto recién colocado.

Producto elaborado bajo la norma ASTM C-309.

− El modo de empleo es directo a la superficie acabada por medio

de un aspersor con el objeto de cubrir toda la superficie con una

película uniforme y economizar material.

− Rendimiento, un litro de curado cubre aproximadamente de 4 a 6

metros cuadrados en una mano de aplicación.

5.6. Estudio de impacto ambiental El impacto social será positivo en este proyecto, puesto que se

aumentará la plusvalía del lugar, se mejorará el ornato de la aldea, los niños

no tendrán problemas para asistir a la esuela y las calles tendrán un

tratamiento adecuado para evitar enfermedades pulmonares causadas por el

polvo.

5.7. Elaboración de planos finales Al seguir el proceso de diseño del proyecto se llega la elaboración de los

planos finales, luego del replanteo topográfico, para obtener una visión más

clara de lo que se va a lograr.

5.8. Obras de protección Estas obras de protección no son más que estructuras auxiliares de las

partes constituyentes del sistema, ya estipuladas en los planos finales. Estas

estructuras dependiendo de la finalidad de las mismas serán de diversas

53

formas y tamaños. Para una pavimentación, las obras de protección son las

siguientes:

− Bordillos

− Cunetas

− Juntas de dilatación

e se calculo en metros lineales por

− La cuantificación de mano de obra se realizó por metro lineal.

metro lineal, para poder tener una

lación directa entre costo y metro lineal.

5.9. Presupuesto La cuantificación de materiales y mano de obra para los trabajos de

pavimentación de la aldea El Ranchito se realizó de acuerdo a los siguientes

datos:

− Corte de terreno se calculó por metro lineal, al

reacondicionamiento de la bas

su espesor y ancho.

− El concreto se calculó por metro lineal por su espesor y ancho.

Todos los renglones se calcularon por

re

54

Tabla XVII. Presupuesto de pavimentación en quetzales.

DESCRIPCIÓN m2

Limpieza de calle 15.25Q Corte de subrasante 40.00Q Preparación de subrasante 30.00Q Concreto 170.00Q

TOTAL 255.25Q

DESCRIPCIÓN COSTO (Q/ML)Concreto premezclado 53.90Q Colocación de concreto 49.00Q Formaleta de madera 1.40Q Curador 0.70Q

TOTAL 105.00Q

DESCRIPCIÓN COSTO (Q/ML)Concreto premezclado 11.20Q Colocación de concreto 16.80Q Formaleta de madera 2.80Q Curador 0.70Q

TOTAL 31.50Q

RESUMENDESCRIPCIÓN COSTO UNITARIO UNIDAD CANTIDAD COSTO

PAVIMENTO DE CONCRETO 255.25Q M2 2100 536,025.00Q CUNETA REVESTIDA 105.00Q ML 492 51,660.00Q BORDILLO 31.50Q ML 492 15,498.00Q

603,183.00Q TOTAL

COSTO DE PAVIMENTO DE CONCRETO

COSTO DE CUNETA REVESTIDA

COSTO DE BORDILLO

55

Tabla XVIII. Presupuesto de pavimentación en dólares.

DESCRIPCIÓN m2

Limpieza de calle $1.99Corte de subrasante $5.21Preparación de subrasante $3.91Concreto $22.14

TOTAL $33.24

DESCRIPCIÓN COSTO ($/ML)Concreto premezclado $7.02Colocación de concreto $6.38Formaleta de madera $0.18Curador $0.09

TOTAL $13.67

DESCRIPCIÓN COSTO ($/ML)Concreto premezclado $1.46Colocación de concreto $2.19Formaleta de madera $0.36Curador $0.09

TOTAL $4.10

RESUMENDESCRIPCIÓN COSTO UNITARIO UNIDAD CANTIDAD COSTO

PAVIMENTO DE CONCRETO $33.24 M2 $2,100.00 $69,794.92CUNETA REVESTIDA $13.67 ML $492.00 $6,726.56BORDILLO $4.10 ML $492.00 $2,017.97

$78,539.45TOTAL

COSTO DE PAVIMENTO DE CONCRETO

COSTO DE CUNETA REVESTIDA

COSTO DE BORDILLO

* tipo de cambio: Q.7.68 por $1.00

56

6. RIESGO Y VULNERABILIDAD DE PROYECTOS

6.1. Evaluación de Impacto Ambiental

6.1.1. Concepto

La evaluación del peligro de esta zona o región es esencial para

estimar la vulnerabilidad y los daños posibles de los componentes de riesgo,

tomando en cuenta que la geología representa un factor que ilustra el

potencial del deslizamiento de taludes.

En el ámbito regional, la regional controla los aspectos genéricos del

relieve y la topografía de un área, lo cual permite estimar su susceptibilidad al

movimiento. En general, los deslizamientos pueden ocurrir en cualquier tipo

de relieve si las condiciones están dadas. Sin embargo, la experiencia de

trabajar y observar distintos tipos de terreno ha demostrado que los

deslizamientos son más comunes en ciertos tipos de geografía y menos

comunes en otros. Las zonas inicialmente estables pueden volverse

inestables con la construcción de infraestructura, la deforestación u otras

razones.

La mayoría de impactos en la infraestructura del sistema de

alcantarillado y de los pavimentos en lugares susceptibles a inundaciones se

deben a los excedentes de lluvia que se extienden por largos periodos del

invierno.

Los más importantes son los siguientes:

• Hinchamiento del pavimento

• Deslizamiento de las capas

• Derrumbes

57

• Colapso de colectores por residuos sólidos

• Daño en los elementos del sistema por recarga de acuíferos

• Arrastre de tubería y cámaras debido al empuje de aguas

subterráneas

• Rebosamiento y arrastre de letrinas y de pozos sépticos

• Desbordamiento de lagunas de estabilización

Desde luego, el colapso de los elementos del sistema (letrinas, pozos

sépticos, colectores de aguas negras, lagunas de oxidación, etcétera) tiene

efectos sobre la salud al producir nuevas amenazas, como la generación de

focos de contaminación. Igual situación ocurre con la red de alcantarillado

para el drenaje de las aguas pluviales. En algunos casos se detectan

intercambios entre los sistemas de drenaje y los de alcantarillado sanitario, el

que origina una contaminación incontrolada. La obstrucción de la

infraestructura por las inundaciones, el taponamiento por sedimentos,

etcétera, hacen colapsar varios sistemas y producen anegamientos que

afectan sectores de las poblaciones involucradas.

6.1.2. Riesgo de alteración del agua en las redes de agua.

Existe riesgo de alteración del sistema hídrico cuando se rompen

simultáneamente las tuberías de las redes de agua potable y las de

alcantarillado sanitario, porque es posible que algo de las aguas servidas se

mezcle o penetre a la red de agua potable. Ello se debe a que usualmente

las tuberías de agua potable y alcantarillado sanitario se construyen en forma

paralela, por las mismas calles y a pocos metros entre sus ejes.

Así, puede haber roturas cercanas en ambas tuberías que posibiliten

la entrada de aguas servidas a la red de agua potable, especialmente si es

considerable el volumen de aguas servidas vertidas al terreno.

58

En algunas oportunidades existen aguas subterráneas superficiales

que cubren las redes de agua potable y de alcantarillado. Si el sismo produce

roturas y fugas en la red de alcantarillado, se contaminara la capa freática.

Por su parte, esa capa superficial puede contaminar el agua potable de la red

a través de roturas en la misma o por infiltración hacia la red de agua potable

por juntas no herméticas si en esa red se producen presiones negativas.

Todas las infraestructuras son proyectadas tomando en consideración

las amenazas naturales de tipo geológico, meteorológico y características del

área en el cual se encuentra ubicado el sistema.

Muchos de los problemas relativos a los sistemas se deben a

fenómenos naturales que no se consideraron en la etapa de concepción,

diseño, construcción y operación del sistema. Por esta razón, es de gran

importancia para evaluar la vulnerabilidad de los sistemas existentes y por

construir.

Los planes de emergencia se fundamentan en el mejor conocimiento

posible de la vulnerabilidad del sistema, en cuando a las deficiencias en la

capacidad de prestación de servicios u operatividad, debilidades físicas de

los componentes ante las solicitaciones externas y debilidades de

organización ante las eventuales emergencias que se puedan ocasionar.

De una manera general, a la identificación y cuantificación de estas

debilidades se le denomina Análisis de Vulnerabilidad, y es el proceso

mediante el cual se determina el comportamiento esperado del sistema y sus

componentes, para resistir en forma adecuada los efectos debidos a un

desastre. Se identifican también las fortalezas del sistema y de su

organización, por ejemplo, el personal con experiencia en operación,

mantenimiento, diseño y construcción, para atender emergencias.

59

6.1.3. Amenazas naturales

Las amenazas naturales son de tipo geológico o de tipo

meteorológico. En esta región las principales amenazas son de tipo

geológico (sismos, erupciones volcánicas) y muy remotamente de tipo

meteorológico (huracanes, marejadas, ciclones tropicales, vientos

fuertes, otras tormentas severas, tornados, inundaciones), otras.

Como incendios forestales y las humaredas resultantes, sequías e

infestaciones.

Las amenazas pueden estar interrelacionadas y sus efectos,

magnificados. Por ejemplo, los vientos huracanados provocan lluvias

internas, las cuales pueden ocasionar inundaciones; asimismo

provocan deslizamientos, los cuales pueden ocasionar refregamiento

de ríos e inundaciones progresivas y la rotura de las represas, que

causan inundaciones turbulentas y crecidas.

El fin primordial es conocer la vulnerabilidad del alcantarillado

sanitario y sus componentes, en los aspectos físico, operativo,

administrativo y organizativo, ya que el funcionamiento ideal de este

sistema depende tanto del diseño y de la calidad de los componentes

físicos, como de la forma en que es operada, teniendo una constante

supervisión, un mantenimiento apropiado y una buena administración

en la que se aprovechen al máximo los recursos, a manera de cubrir

en forma organizada la mayor parte de la población.

El impacto de las amenazas es directo con los componentes

físicos del sistema e indirecto con los aspectos organizativos,

administrativos y capacidad de operación. Es directo con los

componentes físicos, ya que están expuestos a cualquier amenaza

60

natural y es indirecto, porque la capacidad de operación se ve

reducida. Si no se cuenta con los suficientes recursos, deberá

solicitarse algún tipo de ayuda externa para llevar a cabo la

reparación.

En lo que respecta a sismos y huracanes, se utilizan datos

estadísticos para dar a conocer la tolerancia al riesgo, tomando, para

el efecto, medidas de alto valor técnico para reducir dicho riesgo.

6.1.3.1. Desastre natural

Un desastre natural sucede cuando la ocurrencia de un fenómeno

natural afecta a un sistema vulnerable. Los fenómenos naturales en si no

provocan necesariamente desastres. Es solo su interacción con el sistema y

su entorno lo que genera impactos que pueden llegar a tener dimensiones

catastróficas, dependiendo de la vulnerabilidad de la zona.

Aunque el mundo siempre ha estado expuesto a los desastres

naturales, sus efectos se están volviendo cada vez más severos.

Esta tendencia mundial esta directamente vinculada a otros

fenómenos, como la creciente pobreza, el mayor crecimiento demográfico, el

deterioro ambiental y el cambio climático. Puesto que la vulnerabilidad a los

desastres es el resultado de las acciones humanas, es posible modificarlas

para reducir la vulnerabilidad y, con ella, las perdidas humanas y materiales.

Según su magnitud, los terremotos pueden producir fallas en las rocas

y en el subsuelo, hundimientos de la superficie del terreno, derrumbes,

deslizamientos de tierras y avalanchas de todo; pueden asimismo

reblandecer los suelos saturados (debido a la vibración); reducen la

capacidad de sustentación de fenómenos combinados con la ondulación del

61

suelo; producen destrucción y otros daños directos en cualquier parte de los

sistemas de abastecimiento de agua, ubicados dentro del área afectada por

el sismo.

Entre los principales efectos producidos por los terremotos se puede

mencionar:

• Destrucción parcial o total de estructuras recolectoras,

tratamiento, etc.

• Ruptura de las tuberías, además de daños en las uniones, con

la consiguiente filtración de aguas negras al suelo

• Interrupción de la corriente eléctrica, de las comunidades y de

las vías de acceso.

6.1.4. Daños producidos por terremotos

El sismo actúa con fuerzas de inercia sobre las construcciones que se

levantan sobre el nivel del suelo; en cambio las estructuras enterradas

(tuberías) se mueven con el suelo y experimentan deformaciones que

pueden provocar daños en sus componentes; para las estructuras aéreas se

dan deformaciones sin llegar a la ruptura, gracias a las juntas flexibles y los

tensores. Los terremotos ocasionan daños en las tuberías y/o en sus uniones

rígidas; esto implica que se pueden esperar menores daños en las tuberías

relativamente más flexibles como el PVC, y mayores en las tuberías rígidas,

como las de mortero comprimido, hormigón, hierro fundido, asbesto y

cemento, especialmente si tiene uniones rígidas.

Los daños en las tuberías de agua potable y drenaje sanitario

producen, por lo común, afloramiento de agua en zonas cercanas a la roturas

de tubos o uniones; para determinar su magnitud y alcance y poder hacer las

reparaciones habrá que excavar y poner al descubierto las tuberías rotas.

62

Sin embargo, es posible que la alta permeabilidad del suelo en que se

produjeron las roturas o la presión baja del agua oculte zonas de roturas que

tal vez se podrían detectar posteriormente.

El análisis de las estadísticas disponibles sobre las amenazas y sus

consecuencias conduce a establecer una marcada diferencia entre dos

grupos de problemas. El primero es la peligrosidad e intensidad de las

acciones esperadas; y el segundo, la vulnerabilidad de las obras hechas por

el hombre para soportar, con daños tolerables, tales acciones.

6.2. Vulnerabilidad de los proyectos

6.2.1. Concepto de vulnerabilidad

Se entiende por vulnerabilidad, la susceptibilidad a la pérdida de un

elemento o conjunto de elementos como resultado de la ocurrencia de un

desastre. Indica el grado en que un sistema está expuesto o protegido de las

amenazas naturales. Esto depende del estado de los asentamientos

humanos su infraestructura, la manera en que la administración pública y las

políticas manejan la gestión del riesgo, y el nivel de información y educación

de que dispone una sociedad sobre los riesgos existentes y cómo debe de

enfrentarlos.

6.2.2. Calificación de la vulnerabilidad

La vulnerabilidad de un determinado componente o sistema, se

expresa como la probabilidad de alcanzar un determinado estado, dado que

ocurra Ai, se expresa como: P(Ej/Ai)

63

Los estados Ej son previamente definidos a conveniencia y descritos

en forma explicita. En lo que se refiere a daños y operatividad de equipos es

frecuente adoptar los cuatro estados de daño siguientes:

E1 = no daños

E2 = daños leves; equipos operativo

E3 = daños reparables; equipo no operativo

E4 = daños graves o ruina; equipo fuera de servicio

Sea:

P = Probabilidad

Ej = Sistema

Ai = Amenaza

Debe realizarse un estudio de análisis de vulnerabilidad de aquellas

instalaciones y obras de infraestructura cuyo mal funcionamiento o ruina

(debido a los efectos de los desastres considerados pueda generar

situaciones de emergencia o demandas que excedan la capacidad de

atención.

6.2.3. Estimación de la vulnerabilidad

En diversos trabajos, la vulnerabilidad de sistemas de tuberías a las

acciones sísmicas ese expresa por el numero esperado de fallas por

kilómetro de longitud. Tomando en consideración las estadísticas

disponibles, resulta ventajoso emplear como referencia el número de fallas

por sismo en tuberías de PVC, para diferentes grados de la intensidad de

Mercalli.

64

6.2.4. Identificación de la vulnerabilidad

El análisis de los sistemas de agua y alcantarillado es realizado por un

equipo de profesionales expertos en la evaluación de peligros naturales,

salud ambiental e ingeniería civil, en conjunto con el personal de la empresa

de servicio de agua encargado del funcionamiento y mantenimiento del

mismo. Ese equipo centra su atención en el funcionamiento y mantenimiento,

la administración y los impactos potenciales sobre el servicio, tal como se

señala a continuación.

6.2.5. Vulnerabilidad administrativa

Con el fin de tratar de manera integral los problemas que afectan a los

aspectos administrativos / funcionales se recomienda analizar los aspectos

que tengan relación en la administración de los sistemas (vulnerabilidad

administrativa) por separado de aquellos que tengan referencia con los

aspectos operativos de los mismos (vulnerabilidad operativa).

El Departamento de Servicios Públicos de la municipalidad, que es la

sección encargada de supervisar el funcionamiento del sistema de agua

potable y drenajes sanitarios, y el coordinador de la oficina municipal de

planificación, que se encarga de la operación directa del sistema, están

alertas constantemente respecto de cada una de las situaciones que se

pudieran suscitar en torno a alguna falla o desperfecto que ocasione la

suspensión del servicio. Su función radica principalmente en corregir fallas

menores, tales como la reparación del equipo y la infraestructura física. Toda

reparación mayor o cambio en la distribución física debe ser estudiado y

aprobado por el Consejo Municipal.

65

Los principales factores de vulnerabilidad administrativa tienen

relación en el nivel de capacitación en los temas referentes a las amenazas

naturales, la capacidad del personal administrativo para desempeñar sus

obligaciones y con las debilidades de la organización institucional.

Algunos indicadores de vulnerabilidad administrativa son: falta de

capacitación del personal, altos porcentajes de morosidad de los usuarios en

el pago de cuotas, saldos contables negativos, ausencia de comunicación

con los usuarios, ausencia de fondos de capitalización y de herramientas

para la operación del sistema.

La coordinación interinstitucional es fundamental en la atención de

emergencias y desastres, porque si no hay coordinación, el resultado es un

caos que afectara a los clientes del sistema y a la capacidad de

rehabilitación.

En el nivel de la organización institucional, las debilidades son: escasa

o nula comunicación entre los niveles organizacionales, ausencia de

coordinación, información, incumplimiento de responsabilidades e

incertidumbre en las competencias de las acciones.

El objetivo del estudio de la vulnerabilidad administrativa es identificar

las debilidades de la organización institucional y de la administración local

que impiden contar con una buena gestión para disponer de recursos

humanos capacitados, recursos materiales y económicos suficientes, así

como de una correcta organización del trabajo para el funcionamiento del

sistema en condiciones normales, la implementación de medidas de

mitigación y la repuesta oportuna en caso de impacto de un fenómeno

natural.

66

La capacitación de las personas encargadas de la operación de la

línea de conducción es indispensable, ya que las fallas pueden ser de

diferentes índoles. Debido a un descontrol en la organización y designación

del personal capacitado para realizar dichas tareas, se ha incurrido en el

atraso de la realización de estas, por la falta de información, asignación de

mas personal y falta de transporte, pues la extensión a cubrir es muy grande.

La falta de fondos asignados para mejorar el servicio, también ha sido una

causa muy grande, por lo que los sistemas sufren fallas, y al no ser

corregidas su deterioro es indudable.

6.2.6. Vulnerabilidad operativa

Los principales factores de vulnerabilidad operativa tienen relación con

la cantidad, calidad y continuidad, las rutinas de operación, mantenimiento y

la capacitación del operador para el cumplimiento de sus funciones.

Algunos indicadores de vulnerabilidad operativa son la poca o ninguna

capacitación del operador, mal estado de equipos, herramientas, operación y

mantenimiento defectuoso, ausencia de registros de caudales, del monitoreo

de la calidad de agua, tratamientos defectuosos del agua.

El objetivo del estudio de la vulnerabilidad operativa es identificar las

debilidades que ocasionan deficiencias en la prestación del servicio en

cuanto a cantidad, continuidad y calidad del agua, por rutinas de operación

de mantenimiento y por capacidad del personal, durante la operación normal.

6.2.7. Vulnerabilidad física

Los factores de vulnerabilidad física tienen relación con las

condiciones desfavorables actuales de los componentes y del sistema en su

conjunto, de acuerdo a su ubicación en relación con las amenazas naturales;

67

luego, la vulnerabilidad física puede presentarse por condición y/o por

ubicación.

Para identificar las condiciones favorables del estado actual se deben

inspeccionar los elementos, equipos y accesorios de cada componentes y

señalar su estado, su conformidad con las normas de diseño, su utilidad

dentro del funcionamiento del sistema y su necesidad. Este proceso es el

que permite determinar los elementos y componentes deficientes para el

funcionamiento normal del sistema.

Para estimar los daños potenciales provocados por los fenómenos

naturales, se debe primero identificar las amenazas: se prioriza para

comenzar su análisis, con base en la recurrencia y magnitud de los efectos

esperados. Luego se cuantifican los efectos, se puede utilizar el parámetro

denominado factor de daño o cualquier otro procedimiento disponible, como

la utilización de los daños observados por el impacto de amenazas ocurridas

en el pasado. Llegar a valores numéricos de los efectos solo se justifica

cuando el riesgo del sistema es muy alto.

La población guatemalteca es susceptible a sufrir daños a su salud

debido a que al ocurrir este tipo de catástrofes, existe el riesgo de

contaminación del agua, por lo que aumenta la tasa e incidencia de

enfermedades como la diarrea, el cólera, las infecciones respiratorias, las

enfermedades infecto-contagiosas, entre otras.

La vulnerabilidad física ante huracanes y sismos es evidente, porque

los componentes están expuestos directamente al medio, por lo que según

sea la intensidad del huracán o sismo, podrán sufrir daños graves o

destrucción total.

68

Los daños esperados por el impacto de este tipo de amenazas, deben

ser tomados en cuenta en el momento en que ocurra otro siniestro; para ello

se toman las debilidades que provocan daños físicos en los sistemas en

relación con las siguientes amenazas:

• Por sismo: prácticamente todos los componentes de los sistemas

pueden sufrir las consecuencias directas del impacto de un sismo. Las

estructuras de concreto sufren, en mayor o menor grado,

agrietamiento y fallas estructurales que las inutilizan; las cajas, pozos

de visita, planta de tratamiento, fallan en las uniones rígidas del

concreto con las tuberías; las tuberías rígidas fallan en cortante y las

de juntas flexibles se desacoplan.

• Por huracanes: Para los componentes ubicados en pasos expuestos

en los causes de los ríos, quebradas y terrazas inundadles existe el

riesgo de rotura y daños de las tapas en los tanques o pozos de visita,

y falla de estructuras por asentamientos del terreno por inundaciones.

6.2.7.1. Capacidad de respuesta del gobierno local

En el ámbito de gobierno municipal, en caso de bienes y servicios para

reparar, rehabilitar, reconstruir y remplazar elementos de infraestructura por

la ocurrencia de un fenómeno natural, se recurre a maquinaria y empleados

de instituciones públicas o empresas privadas locales. Sin embargo se

considera que, como en el caso de infraestructura vial, las autoridades no se

restringen a mencionar aquellos elementos que solo pueden ser

suministrados a nivel del gobierno central.

El municipio de Santa Catarina Pinula cuenta con personal técnico

capacitado, maquinaria y materiales para llevar adelante las tareas de

reparación, rehabilitación, reconstrucción y reemplazo de componentes

69

esenciales de la red de alcantarillado; y requiere, en cambio, ayuda

financiera externa cuando las tareas son de gran magnitud.

6.2.7.2. Importancia de la concienciación y preparación para emergencias a nivel local

La vulnerabilidad no solamente representa un asunto geográfico;

también es causada por la falta de preparación de los individuos para

reaccionar cuando algo anormal esta sucediendo.

Es muy probable que aquellas comunidades que si están conscientes

de los peligros, y que suben como responder ante los mismos, surjan menos

pérdidas humanas y daños a la propiedad. La coordinación mas efectiva de

los servicios de respuesta también contribuye a reducir la vulnerabilidad es

decir, el mejoramiento en la preparación de los especialistas. Todo esto es

obvio, pero no siempre se refleja en la realidad. Todas las personas

relacionadas con las respuestas de emergencias deben obedecer a una sola

orden, guiarse por procedimientos comunes y mantener una comunicación

transparente.

Las acciones de respuesta deben practicarse de vez en cuando para

confirmar que funcionaran en la práctica y no solamente cuando están

plasmadas en el papel.

6.3. Medidas de mitigación de los proyectos

6.3.1. Concepto

La reducción de desastres es la suma de todas las acciones que

pueden aplicarse para reducir la vulnerabilidad de un sistema a las

amenazas naturales.

70

Estas soluciones incluyen el correcto ordenamiento territorial, con el

desarrollo de mapas de riesgo, para asegurar que la gente se asiente

donde es seguro; así como la adopción de códigos de construcción

apropiados y técnicas de ingeniería que respondan a evaluaciones

locales de riesgo.

Algunas de las medidas a tomar para reducir la vulnerabilidad, es

realizar obras para mitigar los impactos de los fenómenos naturales a la

infraestructura y servicios básicos; planes de contingencia por medio de

mapas de vulnerabilidad y planes de contingencia específicos del sector o

los planes generales de instituciones a cargo del manejo integral de

emergencias.

Como medida para la reducción de desastres, en otros lugares, debido

a la carencia de información acerca de las zonas vulnerables, al inicio de

la época de invierno se mantiene un sistema de alerta mediante

inspecciones y equipos para tener presencia en las zonas afectadas en

menos de una hora.

Gracias a un mapa de vulnerabilidad se podrían economizar recursos

para responder a emergencias. Así mismo, es necesario elaborar un

estudio profundo de las necesidades y prioridades de obras de ingeniería

necesarias para reducir la vulnerabilidad de los servicios básicos y las

carreteras. La posibilidad de ofrecer y recibir asistencia técnica en materia

de reducción de vulnerabilidad también corresponde a una medida

fundamental.

Es necesario subrayar la importancia de contar con perfiles de

vulnerabilidad de infraestructura y servicios básicos de otros lugares que

cuenten con las características semejantes a la del lugar en cuestión.

71

6.3.2. Mitigación de los efectos de los desastres naturales

Los sistemas de alcantarillado de las áreas urbanas y rurales son

especialmente vulnerables a los peligros naturales. Estos sistemas son

extensos y pueden hallarse en mal estado. Cuando el agua potable se

contamina como resultado de un desastre o colapso en el sistema de

alcantarillado, el riesgo de que la población contraiga enfermedades

aumenta y la higiene se deteriora rápidamente. A menudo, resulta difícil

valorar las consecuencias indirectas para la salud y el costo de la

reparación del sistema es, en general, muy elevado.

Las autoridades encargadas del funcionamiento y mantenimiento de

los sistemas de alcantarillado deben contar con estrategias para reducir la

vulnerabilidad de estos sistemas a los desastres naturales y con

procedimientos para restablecer rápida y eficazmente el servicio en tales

casos. Al igual que para los establecimientos de salud, el análisis de

vulnerabilidad es el primer paso para identificar y cuantificar el impacto

potencial de los desastres sobre el rendimiento y los componentes del

sistema.

El proceso es complicado porque los sistemas de alcantarillado se

extienden a lo largo de zonas muy amplias, están compuestos por una

variedad de materiales y expuestos a diversos tipos de desastres, tales

como aludes, inundaciones, vientos fuertes, erupciones volcánicas o

terremotos.

72

CONCLUSIONES

1. Una de las mejores maneras para adquirir conocimiento de campo es

el Ejercicio Profesional Supervisado y, también, es una forma de

ayudar a las comunidades que más lo necesitan.

2. En la aldea El Ranchito es urgente que se realice la construcción de

un sistema de drenaje sanitario para reducir el riesgo de

enfermedades producidas por el desfogue de aguas servidas hacia las

calles, la proliferación de insectos, el mal olor y el ornato de la aldea.

3. En la aldea El Ranchito es necesario el tratamiento adecuado de la

calle, pues, en tiempo de invierno el paso se hace imposible por el

lodo que se forma con las lluvias y, en tiempo de verano, el exceso de

polvo puede provocar daños pulmonares a la población.

4. La mejor manera de poder conservar el pavimento rígido es mediante

un diseño de drenaje pluvial, el cual evitará la penetración del agua

hacia la base del pavimento, causando de esta manera la falla del

mismo.

73

74

RECOMENDACIONES

1. En el proyecto de drenaje sanitario es muy importante el

mantenimiento porque, de esta manera, se podrá brindar un servicio

eficiente durante su período de diseño y, así, mantener un mejor nivel

de vida para los habitantes de la aldea.

2. Para mantener la vida útil del proyecto, debe de haber supervisión

correcta en el proyecto de pavimentación de la aldea El Ranchito, así,

también, como brindar mantenimiento de limpieza y bacheo, para

lograr con esto su buen desempeño.

3. Tomar en cuenta la incidencia de los desastres en los proyectos, por

que de esta manera se podrá tener un parámetro de los diversos

daños que pueden sufrir, por lo tanto es ideal estableces planes para

la reducción a la vulnerabilidad y procedimientos para el

reestablecimiento y funcionamiento lo más rápido posible.

4. Deben de darse cursos de emergencia y capacitación al personal de

manteamiento de proyectos, logrando, así, un mejor y más rápido

servicio a los vecinos.

75

76

BIBLIOGRAFÍA

1. Contreras Barrientos, Walter Giovanni. Aplicaciones de Microsoft

Excel al diseño, cálculo y estimación de costos de sistemas de alcantarillado en la República de Guatemala. Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 2000.

2. Instituto de Fomento Municipal – UNEPAR. Informe Final de

Proyectos Programa III KFW. Manual del INFOM. Guatemala, 2000. 3. Instituto Nacional de Estadística. Características de la Población y

de los Locales de Habitación Censados. Censos Nacionales XI de Población y VI de Habitación 2002. Guatemala, 2003.

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5. Carrera Rípiele, Ricardo Antonio. Apuntes de Ingeniería Sanitaria 2.

Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 1989. 135 pp.

77

78

ANEXOS

79

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Inicio Final Local Acumulada Actual Futuro

P-1C3 P-1C2 101.1652 100.698 47.02 0.99361974 6 6 36 172.836743P-1C2 P-1C1 100.698 99.6822 66.045 1.53804224 12 18 108 518.510228P-1C1 P-1 99.6822 90.393 66.045 14.0649557 12 30 180 864.183713

P-1A2 P-1A1 98.422 94.0118 79.3209 5.559947 6 36 36 172.836743P-1A1 P-1 94.0118 90.393 78.8492 4.58952025 6 42 72 345.673485

P-1B2 P-1B1 97.244 95.0057 52.205 4.28752035 4 46 24 115.224495P-1B1 P-1 95.0057 90.393 52.205 8.8357437 4 50 48 230.44899P-1 DESFOGUE 90.393 80 100 10.393 2 52 312 1497.91844

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21Fqm S% Tubo

Actual Futuro l/s/hab Actual Futuro Vel. (m/s) Q (l/s) Actual Futura

4.3414988 4.17047912 0.0035 0.54702885 2.52284209 6 2 1.60121623 29.2081055 0.01872867 0.086374734.23427703 3.9660536 0.0035 1.60055672 7.19753774 6 2 1.60121623 29.2081055 0.05479837 0.246422624.16436808 3.83997848 0.0035 2.62355189 11.614564 6 14 4.23641994 77.2773834 0.0339498 0.15029707

4.3414988 4.17047912 0.0035 0.54702885 2.52284209 6 6 2.77338786 50.5899227 0.010813 0.049868474.27997274 4.05147842 0.0035 1.07855313 4.90171033 6 5 2.53174515 46.1820697 0.02335437 0.10613882

4.36949983 4.22621728 0.0035 0.36703799 1.70437313 6 5 2.53174515 46.1820697 0.00794763 0.036905524.31825186 4.12496441 0.0035 0.72546631 3.32707859 6 9 3.39669256 61.9597483 0.01170867 0.053697424.07113881 3.67999272 0.0035 4.44568358 19.2931513 6 11 3.75518492 68.4990791 0.06490136 0.28165563

22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Rel d/D 0.1 - 0.75 Profundidad del Pozo

Actual Futura Actual Futura Actual Futura Inicio Final Inicio Final

0.381 0.605 0.61006338 0.96873582 0.0925 0.195 99.9652 99.0248 1.2 1.6732 40.50.533 0.817 0.85344825 1.30819366 0.1575 0.33 98.9948 97.6739 1.7032 2.0083 73.50.463 0.716 1.96146243 3.03327667 0.125 0.26 97.6439 88.3976 2.0383 1.9954 79.9

0.327 0.517 0.90689783 1.43384152 0.0725 0.15 97.222 92.462746 1.2 1.549054 65.40.414 0.644 1.04814249 1.63044388 0.105 0.215 92.432746 88.490286 1.579054 1.902714 82.4

0.297 0.473 0.75192831 1.19751546 0.0625 0.13 96.044 93.43375 1.2 1.57195 43.40.334 0.528 1.13449532 1.79345367 0.075 0.155 93.40375 88.7053 1.60195 1.6877 51.50.56 0.856 2.10290355 3.21443829 0.17 0.36 88.3676 77.3676 2.0254 2.6324 139.7

CÁLCULO DE DRENAJE SANITARIO

De P.V. A P.V. Cotas Terreno D.H. S% Terreno No. Casas Habitantes a Servir

Rel q/Q

Rel v/V Vel 0.4 -3 Cota Invert Volumen de Excavacion

F.H. Q Diseño (lit/seg) Diametro (pulgadas)

Sec. Llena

81

82

83

84

85

ESTUDIO DE MERCADO PROYECTO DRENAJE SANITARIO, DRENAJE PLUVIAL Y

PAVIMENTACION COLONIA VISTA AZUL – EL RANCHITO – ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

ENCUESTA

1. ¿Cuántos habitantes hay en su familia, que sean residentes de ésta

comunidad?

2. ¿Qué medio de transporte utiliza para circular dentro y fuera de su

comunidad?

3. ¿Considera usted, que la falta de drenajes afecta la salud de la

comunidad?

4. ¿Qué tipo de enfermedades son las más comunes debido a la falta de

drenajes?

5. En época de invierno, ¿Afecta el tránsito por la carretera, debido a las

lluvias? ¿cómo?

6. ¿Tiene problemas de inundación en su vivienda en época de invierno?

7. ¿Posee conexión de drenaje Sanitario o fosa séptica?

8. ¿Le gustaría ser un colaborador en la realización de este proyecto?

9. ¿Considera usted necesario y funcional este proyecto?

10. ¿En qué le beneficiaria este proyecto?

Datos de encuestado: Nombre: __________________________________________________________ Edad: ____________________ Tiempo de Vivir en la comunidad: ____________ Fecha:____________________

60.00

PLANTA TOPOGRAFICA SECTOR EL RANCHITO

ESCALA GRÁFICA 50.0030.0010.00

20.000.00 40.00

90.0070.00

100.0080.00

4.226B6 15°48'58"

2.29

8.81

6

6

6D

6C

211°56'30"

111°40'52"

43.45

2.81

5

6 6A

6

5 5.195C 158°44'52"

282°50'3"

336°47'17"

2.652 2B 180°51'20"

4 2.964A 34°2'43"

3.054 4D 202°59'17"

131.94

3.40

5.22

4

5

5

5A

5

5B

183°55'28"

328°6'33"

130°57'14"

4.16

5.13

4

4

4C

4B

177°12'53"

83°18'12"

111.60

2.663

3

3D

4

3 3.353C 40°6'7"

178°47'32"

94°52'21"

127.91

3.84

3.88

2

3

3

3

3A

3B

93°14'30"

312°31'27"

332°6'35"

2.54 180° 21' 00"1B1

3.06

67.35

2

1

2A

2

6° 15' 34"

90° 45' 37"

DISTANCIAP.O.

2.76

EST.

1 1A 0° 21 0"

AZIMUT

86

ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

PLANTA DE PAVIMENTACIÓN SECTOR EL RANCHITO

ESCALA GRÁFICA

60.0020.000.00 40.00 100.0080.00

10.00 30.00 50.00 70.00 90.00

87

ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

70.00

PLANTA DE CAMINAMIENTO SECTOR EL RANCHITO

0.00 20.00 40.00 60.00

ESCALA GRÁFICA 30.0010.00 50.00

80.00 100.00

90.00

88

PERFIL EJE A SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMENALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

PERFIL EJE B SECTOR EL RANCHITO

PLANTA EJE - A SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN PLANTA EJE - B SECTOR EL RANCHITO

0.00 100

SECCION TIPICA DE PAVIMENTO DE ASFALTOSIN ESCALA

ESCALA GRÁFICA 50

89

90.00

100.0080.00

50.0010.00 30.00ESCALA GRÁFICA

60.0040.0020.000.00

70.00

P-1C3

P-1C2

P-1C1

P-1B2

P-1B1

P-A2

101°36'25.25"47.02P-1C2

3°59'28.64"66.045P-1C1

3°18'59.19"66.045P-1

94°48'0.00"52.205P-1B1

94°48'0.00"52.205P-1

272°20'2.2579.3209P-1A1

P-1 P-1A1 78.85 273°45'0.00"

EST. P.O. DISTANCIA AZIMUT

ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN PLANTA TOPOGRAFICA DRENAJE SANITARIO

90

70.00

0.00 20.00 40.00 60.00

ESCALA GRÁFICA 30.0010.00 50.00

80.00 100.00

90.00

PLANTA DE CAMINAMIENTO SECTOR EL RANCHITO ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

91

90.00

100.0080.00

50.0010.00 30.00ESCALA GRÁFICA

60.0040.0020.000.00

70.00

ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN PLANTA DE PAVIMENTACIÓN SECTOR EL RANCHITO

92

70.00

0.00 20.00 40.00 60.00

ESCALA GRÁFICA 30.0010.00 50.00

80.00 100.00

90.00<=

=PV

C 6

"

S=1

1%

EJE A<==PVC 6"

S=5% DIST.52.205m

<==PVC 6"

S=9% DIST.52.205m

PVC 6" S=5%

DIST.78.85m ==>

C.T.=97.244

H.P.=1.20mC.I.E.=96.04

C.T.=95.006

H.P.=1.60mC.I.E.=93.43C.I.S.=93.40

C.T.=90.393

H.P.=2.03mC.I.E.1=88.49C.I.E.2=88.71C.I.E.3=88.40C.I.S.=98.30

C.T.=94.012

H.P.=1.58mC.I.E.=92.46C.I.S.=92.43

PVC 6" S=6%

DIST.79.3209m ==>

EJE A

C.T.=98.422

H.P.=1.2mC.I.S.=97.22

DE

SFO

GU

E

PLANTA Y PERFIL EJE "A"ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

93

94

70.00

0.00 20.00 40.00 60.00

ESCALA GRÁFICA 30.0010.00 50.00

80.00 100.00

90.00

PLANTA DENSIDAD DE VIVIENDAALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

<== PVC 6" S=2

% D

IST.47.02m

EJE B

EJE B<==PVC 6" S=2

% DIST.66.045m <==PVC 6" S=14

% DIST.66.045m

C.T.=99.682

H.P.=2.04mC.I.E.=97.67C.I.S.=97.64

C.T.=100.70H.P.=1.70mC.I.E.=99.03C.I.S.=99.00

C.T.=101.17H.P.=1.20mC.I.E.=99.97

%C.T.=90.393

H.P.=2.03mC.I.E.1=88.49C.I.E.2=88.71C.I.E.3=88.40C.I.S.=98.30

DESFOGUE

PLANTA Y PERFIL EJE "B"ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

95