TRABAJO DE GRADUACIN - biblioteca.usac.edu.gtbiblioteca.usac.edu.gt/EPS/08/08_0007.pdf · Candela Receptáculo donde se reciben las aguas negras provenientes del interior de la vivienda

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO FASE II COLONIA SANTO DOMINGO SECTOR I & II, ALDEA PIEDRA PARADA CRISTO REY Y PAVIMENTACIÓN CALLE PRINCIPAL DE ESCUELA A

TANQUE DE DISTRIBUCIÓN, ALDEA SAN JOSÉ EL MANZANO DEL MUNICIPIO DE SANTA CATARINA PINULA, GUATEMALA.

EDGAR ALBERTO ALBUREZ RIVAS Asesorado por Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta

Guatemala, septiembre de 2004


FACULTAD DE INGENIERÍA



TRABAJO DE GRADUACIÓN

PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA


POR

EDGAR ALBERTO ALBUREZ RIVAS

ASESORADO POR ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA

AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

GUATEMALA, SEPTIEMBRE DE 2004



NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA

DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

VOCAL I Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez

VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada

VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz

VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva

SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO

DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson

EXAMINADOR Ing. Carlos Salvador Gordillo García

EXAMINADOR Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta

EXAMINADOR Ing. Oscar Argueta Hernández

SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco

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:



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

fecha 26 de julio de 2004.

Edgar Alberto Alburez Rivas

DEDICATORIA

A mis padres, René Alburez y Rina de Alburez, porque este logró es mucho

más de ustedes que mío y no hubiera sido posible sin su sacrificio y el inmenso

amor que me manifiestan día a día, los quiero mucho.

A mis hermanos, René Alejandro y Andrea Sofía, porque ustedes han sido mis

dos mejores amigos desde siempre y son las personas que más quiero.

A mi esposa, Dra. Mercedes de Alburez, por todo lo que significas para mí, ya

que eres la persona que me ha brindado la felicidad más grande de mi vida, te

amo y gracias por estar a mi lado.

A mi hija, Diana Sofía, porque tú eres lo que más amo y significas lo más

hermoso e importante del mundo para mí.

A mis tíos, Roberto de la Cruz, Mabel Alburez, Eddy Alburez, Patricia de

Alburez, Felipe Esperías, Margarita de Esperías, Greisy Rivas, Roselven Rivas

por su apoyo en todo momento.

A mis abuelas Juanita Roca e Irene de Alburez (Q.E.P.D.) por su cariño y

comprensión.

A mis amigos Erick Mencos, Brian García, Ogier García, Henry Domínguez, Ing.

José Estrada, Adán Arévalo, Clara López, Lucía Chinchilla y en especial a

Edgar Salazar, gracias por sus consejos y su apoyo incondicional.

AGRADECIMIENTOS

A la Facultad de Ingeniería.

A la Universidad de San Carlos.

A mis compañeros Calixto Palacios, Josué Aldana, Ing. Ricardo Morales y José

Guillermo que compartieron conmigo momentos especiales dentro de la

Facultad.

Al Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta por su colaboración en mi práctica

del ejercicio profesional.

Al Arq. Jorge Fausto y Andrés Pineda por su colaboración y amistad.

A la Municipalidad de Santa Catarina Pinula, en especial a mis compañeros de

la Dirección de Planificación.

ÍNDICE GENERAL

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES V LISTA DE SÍMBOLOS VII GLOSARIO IX RESUMEN XII OBJETIVOS E HIPÓTESIS XIII INTRODUCCIÓN XV

1. MONOGRAFÍA 1.1 Generalidades 1

1.1.1. Nombre de la comunidad 1

1.1.2. Reseña histórica 1

1.1.3. Fiesta titular 2

1.1.4. Ubicación y localización 2

1.1.5. Extensión territorial 2

1.1.6. Clima y precipitación anual 3

1.1.7. Actividades socioeconómicas 3

1.2. Salud 4

1.2.1. Condiciones sanitarias 4

1.2.1.1. Agua potable 4

1.2.1.2. Drenajes 4

1.2.1.3. Basura 4

1.2.2. Centros asistenciales 4

1.2.3. Mortalidad 5

1.2.4. Natalidad 5

I

1.3. Aspecto socio cultural 5

1.3.1. Educación 5

1.3.2. Instituciones existentes 5

1.3.3. Analfabetismo 6

2. DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO

2.1. Descripción del proyecto 7

2.1.1. Alcances del proyecto 7

2.2. Estudio de topografía 7

2.2.1. Levantamiento topográfico 7

2.2.2. Planimetría y altimetría 8

2.3. Período de diseño 9

2.4. Cálculo de población futura 9

2.5. Factor de Harmond 10

2.5.1. Fórmula 10

2.6. Velocidad de diseño 11

2.6.1. Velocidad de arrastre 11

2.7. Relación q/Q, d/D, v/V 11

2.8. Cotas invert 16

2.9. Pozos de visita 18

2.9.1 Conexiones domiciliares 20

2.10. Planta de tratamiento 23

2.11. Estudio de impacto ambiental 23

2.12 Elaboración de planos finales 24

2.13. Presupuesto 24

2.14. Obras de protección 28

II

3. DISEÑO DE PAVIMENTACIÓN

3.1. Descripción del proyecto 29

3.1.1. Alcances del proyecto 29

3.2. Estudio de topografía 29

3.2.1. Levantamiento topográfico 29

3.2.2 Planimetría y altimetría 30

3.3. Estudio de suelos 31

3.3.1. Ensayos de laboratorio 31

3.3.2. Análisis de resultados 33

3.4. Diseño del pavimento 39

3.4.1. Pavimento rígido 39

3.4.2. Componentes estructurales de un pavimento 39

3.4.2.1. Capa de rodadura 39

3.4.2.2. Base 39

3.4.2.3. Sub-rasante 40

3.4.2.4. Bombeo 40

3.4.3. Parámetros de diseño 41

3.4.3.1. Período de diseño 42

3.4.3.2. Diseño de la base 42

3.4.3.3. Diseño de espesor del pavimento 43

3.4.3.4. Estructura final del pavimento 46

3.4.3.5. Diseño de mezcla de concreto 47

3.4.3.6. Conformación y curado del pavimento 50

3.4.3.6.1. Curador de concreto 50

3.5. Estudio de impacto ambiental 51

III

3.6. Elaboración de planos finales 51

3.7. Obras de protección 51

3.8. Presupuesto 52

4. RIESGO Y VULNERABILIDAD DE PROYECTOS

4.1. Riesgos de los proyectos 55

4.2. Vulnerabilidad de los proyectos 56

4.2.1. Vulnerabilidad 56

4.2.2. Vulnerabilidad administrativa 57

4.2.3. Vulnerabilidad operativa 59

4.2.4. Vulnerabilidad física 59

4.3. Medidas de mitigación de los proyectos 61

4.3.1. Mitigación 61

4.3.2. Capacidad de respuesta del gobierno local 62

CONCLUSIONES 64 RECOMENDACIONES 65 BIBLIOGRAFÍA 66 ANEXOS 67

IV

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS

Pág.

1. Diagrama de pozo de visita (cotas invert) 17 2. Pozo típico de visita 19 3. Conexiones domiciliares 22 4. Ensayo de límites de consistencia 34 5. Ensayo de compactación (PROCTOR MODIFICADO) 35 6. Ensayo de valor soporte (C.B.R) 36 7. Ensayo de granulometría 37

8. Sección transversal 40

9. Planta de conjunto colonia Santo Domingo 72

10. Perfil drenaje sanitario colonia Santo Domingo 73

11. Detalle típico de pozo de visita y conexión domiciliar colonia

Santo Domingo 74

12. Planta y gabarito de pavimento rígido aldea San José el Manzano 75

TABLAS

I. Relaciones hidráulicas para sección circular 14

II. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales 26

III. Presupuesto drenaje sanitario en dólares 27

IV. Resistencia del suelo 33

V. Tipos de suelos de la sub-rasante y valores aproximados de “k” 38

V

VI. Categoría de tránsito 42

VII. Relación de soporte de California (C.B.R.) 44

VIII. Valores de k para diseño sobre bases granulares ( de PCA) 44

IX. Determinación de espesores 46

X. Determinación de estructura 47

XI. Asentamiento de concreto 47

XII. Relación agua-cemento 48

XIII. Porcentaje de agregado 49

XIV. Presupuesto pavimentación en quetzales 53

XV. Presupuesto pavimentación en dólares 54

XVI. Incidencia de desastres en proyectos 63

XVII. Cuadro resumen diseño hidráulico drenaje sanitario

colonia Santo Domingo 71

VI

LISTA DE SÍMBOLOS

r. Tasa de crecimiento de la población

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 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

q/Q. Relación de caudales

m/s Metros por segundo (velocidad)

I. Intensidad de lluvia

C. Coeficiente de escorrentía de una superficie

mm/h Milímetros por hora

FH. Factor de Harmond

P. Población

Pf. Población futura

n. Coeficiente de rugosidad R. Radio

S. Pendiente

RH. Radio Hidráulico

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

Lts/hab/día. Litros por habitante por día

S% Pendiente en porcentaje

P.V.Z. Pozo de visita

VII

dis Diseño (se refiere a caudal de diseño)

INFOM Instituto de Fomento Municipal

INSIVUMEH Instituto de Sismología, Vulcanología, Meteorología e

Hidrología

INE Instituto Nacional de Estadística

AASHTO American Association of State Highway and

Transportation

TPDC Tránsito Promedio Diario de Camiones

PCA Asociación del Cemento Pórtland

TPD Tránsito Promedio Diario

Lb/plg2 Libras por pulgada cuadrada

Lb/plg3 Libras por pulgada cúbica

I.P. Índice de Plasticidad

L.L. Límite Líquido

VIII

GLOSARIO

Aeróbico Condición en la cual hay presencia de aire u oxígeno

libre.

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.

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.

Arcilla Tipo de suelo impermeable y plástico.

Candela Receptáculo donde se reciben las aguas negras

provenientes del interior de la vivienda y que conduce

al sistema de drenaje.

IX

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.

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 patrones

normales de vida y ocasiona pérdidas humanas,

materiales y económicas debido a su impacto sobre

poblaciones, propiedades, instalaciones y ambiente.

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.

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.

X

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.

Limo Lodo.

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, y

para iniciar un tramo de drenaje.

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.

XI

RESUMEN

Por medio de las visitas realizadas a las comunidades de la colonia

Santo Domingo, aldea Piedra Parada Cristo Rey y aldea San José el Manzano,

se observó la falta de condiciones sanitarias adecuadas en el primero,

acumulación de polvo y calles en mal estado en el segundo.

Son varias las causas que provocan estas deficiencias en las

comunidades; la mala evacuación de las aguas negras hacia las calles, la

carencia de un tratamiento adecuado para las calles, acumulación de basura y

la falta de información hacia los pobladores del lugar.

La población afectada, demostró mucho interés en solucionar los

problemas sanitarios y de ornato de sus comunidades, y se concluyó que la

proyección que las personas tengan en colaboración con resolverlos es vital

para llevar a cabo los proyectos.

Se presentan propuestas basadas en normas técnicas que intervienen en

el diseño hidráulico de drenaje sanitario, y normas técnicas de diseño de

pavimento rígido, estudio de suelos, presupuestos, memoria de cálculo y

planos.

XII

OBJETIVOS

General

Desarrollar el programa del Ejercicio Profesional Supervisado para

ayudar a las comunidades del país.

Específicos

1. Diseñar los proyectos de Pavimentación de Calle Principal Escuela-

Tanque de Distribución, Aldea San José El Manzano y Drenaje Sanitario

Fase II Colonia Santo Domingo Sector I & II, Aldea Piedra Parada Cristo

Rey.

2. Realizar todo el proceso investigativo de los proyectos, para solucionar el

problema de saneamiento y ornato del municipio.

3. Considerar la vulnerabilidad, medidas de mitigación y los riesgos de los

proyectos, así como su mantenimiento para prolongar la vida útil de los

mismos.

XIII

HIPÓTESIS

La construcción de drenaje sanitario en colonia Santo Domingo ayudará

a tener un mejor saneamiento en el sector, con esto se evitarán enfermedades

causadas por el desfogue de aguas servidas hacia la calle. La implementación

de pavimento a la escuela de la Aldea San José El Manzano contribuirá al

desarrollo integral de la comunidad, y evitará el exceso de polvo y lodo en el

sector.

XIV

INTRODUCCIÓN

El municipio de Santa Catarina Pinula se ha visto afectado desde hace

varios años por la explosión demográfica, es imperativo que se desarrollen

proyectos de ayuda social hacia las comunidades más necesitadas.

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 y

ornato.

En el informe se podrá obtener datos que describen al municipio, su

ubicación, clima, población, salud, extensión territorial, etc., se presentan

además, todos los aspectos técnicos que forman parte de un diseño de drenaje

sanitario, tipo de tubería, pozos de visita, velocidad de flujo y tratamiento final

para no dañar el medio ambiente.

Según el proceso del informe se ubicará el área de diseño de pavimento

rígido, el cual se diseñará por el método simplificado de la Pórtland Cement

Association.

Por último se encuentran los anexos, en los que se encuentra la memoria

de cálculo del sistema, así como un ejemplo de un ramal y los planos finales.

XV

1. MONOGRAFÍA

1.1. Generalidades 1.1.1. Nombres de las comunidades Colonia Santo Domingo aldea Piedra Parada Cristo Rey y aldea

San José el Manzano del municipio de Santa Catarina Pinula.

1.1.2. Reseña histórica Su historia se remonta a la época prehispánica, cuando los indígenas

fundaron el pueblo de Pankaj o Pinola, según Tomás Gage (sacerdote irlandés),

el pueblo debe su nombre a la lengua indiana “Pancac”; cuyo significado

etimológico deriva de Pan que significa “dentro o entre” y “cac” que tiene tres

significados, el primero “fuego”, el segundo una fruta que se llama “guayaba”, y

el tercero un gusanillo que los españoles le llamaban “Nigua”.

El nombre oficial del municipio, corresponde a Santa Catarina Pinula, y

se cree que fue el padre Juan Godinez, quién influyo en ponerle el nombre de

Santa Catarina al pueblo de Pankaj o Pinola, en honor a Catarina de Mártir de

Alejandría.

1

1.1.3 Fiesta titular

Su feria titular es el 25 de noviembre en honor a la patrona Santa

Catarina de Alejandría. El preludio de la fiesta es que 8 días antes de que se

inicie sale el desfile bufo, donde critican y se mofan de los personajes

principales de Santa Catarina Pinula. 1.1.4. Ubicación y localización Piedra Parada Cristo Rey y San José el Manzano son aldeas que

pertenecen al municipio de Santa Catarina Pinula, del departamento de

Guatemala, se encuentran ubicadas al sureste de dicho departamento, con

latitud 14°34’13” y longitud 90°29’45”. Sus colindancias son:

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.

1.1.5. Extensión territorial La extensión territorial del municipio de Santa Catarina Pinula es de 51

kilómetros cuadrados, y está integrado por una cabecera municipal, catorce

aldeas, siete caseríos, y ciento cincuenta y siete colonias privadas. No se

tienen datos de extensión territorial de la aldea Piedra Parada Cristo Rey y de

aldea San José el Manzano.

2

1.1.6. Clima y precipitación anual La aldea Piedra Parada Cristo Rey está situada a una altura de 1850

metros sobre el nivel del mar y la aldea de San José el Manzano está situada a

una altura de 1690 metros sobre el nivel del mar; gozan de un clima templado

que favorece la agricultura del lugar. Su precipitación anual va desde los 1057 a

los 1588 milímetros.

1.1.7 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.

3

1.2 Salud 1.2.1 Condiciones sanitarias

1.2.1.1 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. 1.2.1.2 Drenajes Es visible que las condiciones sanitarias no son adecuadas, mala

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

provoca malos olores y contaminación, la mayoría de viviendas son causantes

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

1.2.1.3 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.

1.2.2. Centros asistenciales En materia de salud, se encuentra un centro de salud en la cabecera

municipal y en la aldea Piedra Parada Cristo Rey, hace poco se inauguró un

hospital en la cabecera municipal.

4

1.2.3. Mortalidad Es relativamente alta, este año se han registrado 150 casos.

1.2.4. Natalidad La natalidad en este municipio es alta; en los primeros meses de este

año se registraron 400 nacimientos.

1.3 Aspectos socio culturales 1.3.1 Educación La aldea de Piedra Parada Cristo Rey cuenta con una escuela oficial,

también cuenta con colegios privados y academia de mecanografía. En la

aldea San José el Manzano existe una escuela oficial, lo cual ha ayudado a la

población a no tener que hacer una inversión enviando a sus hijos a la cabecera

municipal u otras aldeas.

1.3.2 Instituciones existentes Las instituciones existentes en la comunidad de Santa Catarina Pinula

son:

Municipalidad

Sub estación Policía Nacional Civil

Agencia postal El Correo

Juzgado de Paz

Centro de Salud

5

1.3.3. Analfabetismo El índice de analfabetismo es de 10.40%, según datos proporcionados

por el INE en el censo 2002.

6

2. DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO 2.1. Descripción del proyecto 2.1.1. Alcances del proyecto El proyecto consistirá en diseñar el sistema de drenaje sanitario

para la colonia Santo Domingo sectores I & II de la aldea Piedra Parada Cristo

Rey. 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.

2.2. Estudios de topografía 2.2.1. Levantamiento topográfico Para el levantamiento topográfico de un terreno nunca se toma en cuenta

la curvatura de la esfera terrestre, desde este principio se efectúan toda clase

de trazos topográficos.

7

2.2.2. Planimetría y altimetría 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 levantamiento planimetrico 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 estadía

Una cinta métrica de 50 metros

Una plomada

Estacas

Los resultados obtenidos podrán ser observados en los anexos

figura 9.

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 estadía


Estacas


figura 9.

8

2.3. 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, criterios de instituciones como el

Instituto de Fomento Municipal INFOM, EMPAGUA, y el Fondo de la 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.

2.4 Cálculo de 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.

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 caso de Piedra Parada Cristo Rey 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, el período

proyectado es de 40 años.

9

Incremento geométrico

Pf = pa + (1 + δ)n Donde:

Pf = 5444 habitantes Pf = población futura

pa = población actual (1134)

n = período de diseño (40)

δ = tasa de crecimiento 4 %

fuente del INE

2.5. 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.

2.5.1. Fórmula

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

F. H. = 18 + (p/1000 )1/2

1/2 4 + (p/1000)

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

miles de habitantes.

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.

10

2.6. 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:

Si se trata de tubería P.V.C. la v mín. = 0.40 m/seg y

V máx. = 5.0 m/seg

Si se trata de tubería de concreto la v mín. = 0.60 m/seg y

V máx. = 3.0 m/seg

2.6.1. 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 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.

2.7. 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.

11

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 hacía 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.

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

busca en las tablas y si no está 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:

12

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 la 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.

13

Tabla I. Relaciones hidráulicas para sección circular

d/D a/A v/V q/Q d/D a/A v/V q/Q0.0100 0.0017 0.0880 0.00015 0.1025 0.0540 0.4080 0.022020.0125 0.0237 0.1030 0.00024 0.1050 0.0558 0.4140 0.023120.0150 0.0031 0.1160 0.00036 0.1075 0.0578 0.4200 0.024290.0175 0.0039 0.1290 0.00050 0.1100 0.0599 0.4260 0.025500.0200 0.0048 0.1410 0.00067 0.1125 0.0619 0.4320 0.026720.0225 0.0057 0.1520 0.00087 0.1150 0.0639 0.4390 0.028040.0250 0.0067 0.1630 0.00108 0.1175 0.0659 0.4440 0.029260.0275 0.0077 0.1740 0.00134 0.1200 0.0680 0.4500 0.030590.0300 0.0087 0.1840 0.00161 0.1225 0.0701 0.4560 0.031940.0325 0.0099 0.1940 0.00191 0.1250 0.0721 0.4630 0.033400.0350 0.0110 0.2030 0.00223 0.1275 0.0743 0.4680 0.034750.0375 0.0122 0.2120 0.00258 0.1300 0.0764 0.4730 0.036140.0400 0.0134 0.2210 0.00223 0.1325 0.0786 0.4790 0.037630.0425 0.0147 0.2300 0.00338 0.1350 0.0807 0.4840 0.039060.0450 0.0160 0.2390 0.00382 0.1375 0.0829 0.4900 0.040620.0475 0.0173 0.2480 0.00430 0.1400 0.0851 0.4950 0.042120.0500 0.0187 0.2560 0.00479 0.1425 0.0873 0.5010 0.043750.0525 0.0201 0.2640 0.00531 0.1450 0.0895 0.5070 0.045700.0550 0.0215 0.2730 0.00588 0.1475 0.0913 0.5110 0.046650.0575 0.0230 0.2710 0.00646 0.1500 0.0941 0.5170 0.048630.0600 0.0245 0.2890 0.00708 0.1525 0.0964 0.5220 0.050310.0625 0.0260 0.2970 0.00773 0.1550 0.0986 0.5280 0.052080.0650 0.0276 0.3050 0.00841 0.1575 0.1010 0.5330 0.053810.0675 0.0292 0.3120 0.00910 0.1600 0.1033 0.5380 0.055560.0700 0.0308 0.3200 0.00985 0.1650 0.1080 0.5480 0.059160.0725 0.0323 0.3270 0.01057 0.1700 0.1136 0.5600 0.063590.0750 0.0341 0.3340 0.01138 0.1750 0.1175 0.5680 0.066770.0775 0.0358 0.3410 0.01219 0.1800 0.1224 0.5770 0.070630.0800 0.0375 0.3480 0.01304 0.1850 0.1273 0.5870 0.074740.0825 0.0392 0.3550 0.01392 0.1900 0.1323 0.6960 0.078850.0850 0.0410 0.3610 0.01479 0.1950 0.1373 0.6050 0.083040.0875 0.0428 0.3680 0.01574 0.2000 0.1424 0.6150 0.087560.0900 0.0446 0.3750 0.01672 0.2050 0.1475 0.6240 0.091040.0925 0.0464 0.3810 0.01792 0.2100 0.1527 0.6330 0.09663

14

Continuación

d/D a/A v/V q/Q d/D a/A v/V q/Q0.2200 0.1631 0.6510 0.10619 0.5900 0.6140 1.0700 0.654880.2250 0.1684 0.6590 0.11098 0.6000 0.6265 1.0700 0.641570.2300 0.1436 0.6690 0.11611 0.6100 0.6389 1.0800 0.688760.2350 0.1791 0.6760 0.12109 0.6200 0.6513 1.0800 0.705370.2400 0.1846 0.6840 0.12623 0.6300 0.6636 1.0900 0.722690.2450 0.1900 0.6920 0.13148 0.6400 0.6759 1.0900 0.739470.2500 0.1955 0.7020 0.13726 0.6500 0.6877 1.1000 0.755100.2600 0.2066 0.7160 0.14793 0.6600 0.7005 1.1000 0.773390.2700 0.2178 0.7300 0.15902 0.6700 0.7122 1.1100 0.789130.3000 0.2523 0.7760 0.19580 0.7000 0.7477 1.1200 0.853760.3100 0.2640 0.7900 0.20858 0.7100 0.7596 1.1200 0.867910.3200 0.2459 0.8040 0.22180 0.7200 0.7708 1.1300 0.883840.3300 0.2879 0.8170 0.23516 0.7300 0.7822 1.1300 0.897340.3400 0.2998 0.8300 0.24882 0.7400 0.7934 1.1300 0.912300.3500 0.3123 0.8430 0.26327 0.7500 0.8045 1.1300 0.926340.3600 0.3241 0.8560 0.27744 0.7600 0.8154 1.1400 0.939420.3700 0.3364 0.8680 0.29197 0.7700 0.5262 1.1400 0.953210.3800 0.3483 0.8790 0.30649 0.7800 0.8369 1.3900 0.970150.3900 0.3611 0.8910 0.32172 0.7900 0.8510 1.1400 0.989060.4000 0.3435 0.9020 0.33693 0.8000 0.8676 1.1400 1.000450.4100 0.3860 0.9130 0.35246 0.8100 0.8778 1.1400 1.000450.4200 0.3986 0.9210 0.36709 0.8200 0.8776 1.1400 1.009650.4400 0.4238 0.9430 0.39963 0.8400 0.8967 1.1400 1.031000.4500 0.4365 0.9550 0.41681 0.8500 0.9059 1.1400 1.047400.4600 0.4491 0.9640 0.43296 0.8600 0.9149 1.1400 1.047400.4800 0.4745 0.9830 0.46647 0.8800 0.9320 1.1300 1.060300.4900 0.4874 0.9910 0.48303 0.8900 0.9401 1.1300 1.065500.5000 0.5000 1.0000 0.50000 0.9000 0.9480 1.1200 1.070100.5100 0.5126 1.0090 0.51719 0.9100 0.9554 1.1200 1.074200.5200 0.5255 1.0160 0.53870 0.9200 0.9625 1.1200 1.074900.5300 0.5382 1.0230 0.55060 0.9300 0.9692 1.1100 1.074100.5400 0.5509 1.0290 0.56685 0.9400 0.9755 1.1000 1.079350.5500 0.5636 1.0330 0.58215 0.9500 0.9813 1.0900 1.07140

15

2.8. 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 entra a un pozo, es mayor que 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:

CI Salida PZV1 = C – H PZV1 Terreno

CI PZV2 = CI PZV1 – ((S % tubo * DH) / 100) Entrada Salida

CI Salida PZV2 = CI PZV2 – 3 cm Entrada

Donde:

CI Salida PZV1 =cota invert de salida de pozo de visita 1 (CIS)

C =cota de terreno (CT) Terreno

H PZV1 =altura de pozo de visita 1

CI PZV2 =cota invert entrada pozo de visita 2 (CIE) Entrada

CI Salida PZV2 =cota invert salida pozo de visita 2 (CIS)

16

S % tubo =pendiente del tubo

DH =distancia horizontal entre pozos

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

% PEN.

PVC Ø

H.P.

C.I.S.

C.I.E.

C.T.

D.H

C.T.

C.I.E.

17

2.9. Pozos de visita Forman parte del sistema de drenaje, proporcionan acceso a éste, con el

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

o mampostería.

Se colocarán pozos de visita en los siguientes puntos:

En el inicio de cualquier ramal En intersecciones de dos o más tuberías Donde exista cambio de diámetro En distancias no mayores de 100 metros. En las curvas de colectores, a no más de 30 metros Alivio o cambio de pendiente

18

Figura 2. Pozo típico de visita

Sección de pozo de visita

Entrada

Brocal de pozo

Ensabietado

Tapadera de concreto

Base de concreto

Salida

Ladrillo tayuyo Escaleras

Escala 1/25

19

2.9.1 Conexiones domiciliares

Tienen la finalidad de descargar las aguas provenientes de las casas o

edificios y llevarlas al colector central. Se plantearán dos tipos de acometidas:

individuales y conjuntas.

Acometidas individuales: las acometidas individuales o conexiones

domiciliares, tienen como finalidad transportar las aguas residuales originadas

en las viviendas al drenaje secundario o cualquier otro drenaje, excepto a otra

acometida domiciliar. Normalmente, se construye una caja de inspección para

acometida, ésta tendrá una tapa removible a nivel de la superficie con el

objetivo de facilitar las labores de mantenimiento en la conexión.

Acometidas 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 menos de la caja será de 45

centímetros, si fuese circular, tendrá un diámetro no menor de 12

pulgadas. Estos deben estar impermeabilizados por dentro y tener una

tapadera para realizar inspecciones.

20

El fondo tiene que ser fundido de concreto, y dejar la respectiva

pendiente para que las aguas fluyan por la tubería secundaria y pueda

llevarla al colector central.

La altura mínima de la candela será de un metro.

Tubería secundaria: la conexión de la candela domiciliar con el

colector central se hará por medio de la tubería secundaria, la cual debe

tener un diámetro mínimo de 6 pulgadas en tubería de concreto y de 4

pulgadas en tubería de PVC, con una pendiente mínima de 2% y una

máxima de 6%, a efecto de evacuar adecuadamente el agua.

La conexión con el colector central se hará en el medio diámetro

superior, a un ángulo entre 30 y 60 grados, en la Colonia Santo Domingo

se tomará un ángulo de 45 grados aguas abajo, uniendo el tubo de PVC

de 6 “con el tubo general con el accesorio silleta tipo Y.

La utilización de sistemas que permiten un mejor funcionamiento

del drenaje se empleará en situaciones en las cuales el diseñador lo

considere conveniente, derivado de las características del sistema que se

diseñe y de las condiciones físicas donde se construya.

Algunos de estos sistemas son tubería de ventilación,

tanques de lavado, sifones invertidos, disipadores de energía, pozos de

luz, derivadotes de caudal y otros.

21

Figura 3. Conexiones domiciliares

Nivel terrenoViene de casa pvc Ø 4"

P.V.C. Ø 6"

Anclaje de concreto

Tubería principal Ø indicado

Detalle candela domiciliar

Tapadera de concreto

Tapadera de concretoViene de casa P.V.C. Ø 4"

P.V.C. Ø 6" Ø indicadoTubería principal

Planta candela domiciliarEscala 1/20

Tubo de concretoØ 12"

Escala 1/20

Var

iabl

e

Variable

22

2.10 Planta de tratamiento Para proponer una planta de tratamiento para la colonia Santo Domingo

aldea Piedra Parada Cristo Rey se debe tomar en consideración que la

selección y diseño de un tipo de planta de tratamiento es directamente trabajo

de un Ingeniero Sanitario. Se propone una planta de tratamiento que funciona

por medio del principio de aireación extendida, en donde se aprovecha el alto

poder oxidante del oxígeno del aire, para degradar la materia orgánica;

utilizando para ello colonias de bacterias aeróbicas. Éstas son funcionales para

un complejo habitacional, ya que en la actualidad todo tipo de obra sanitaria,

antes de desfogar, debe pasar por una planta de tratamiento para poder mitigar

el daño al ambiente. 2.11 Estudio de impacto ambiental El estudio de impacto ambiental (EIA), es el proceso formal empleado

para predecir las consecuencias ambientales de una propuesta o la puesta en

marcha de proyectos de desarrollo. Éste se ha aplicado sobre todo a proyectos

individuales y ha dado lugar a la aparición de diversas técnicas nuevas, como

los estudios de impacto sanitario y los de impacto social. El impacto social y

sanitario será positivo en este proyecto, puesto que no se dañara el medio

ambiente por la implementación de una planta de tratamiento, se mejorará el

ornato del lugar ya que las aguas ya no desfogarán hacia las calles y se evitará

enfermedades y malos olores.

23

2.12 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 lo que se va a lograr.

2.13 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.

24

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.

Los precios de los materiales fueron tomados de acuerdo con

cotizaciones realizadas en diferentes empresas dedicadas a la materia en el

lugar.

25

Tabla II. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales

DESCRIPCIÓNCANTIDAD UNIDAD TOTAL

P.U. Total P.U. TotalBODEGA 1 unidad Q5,000.00 Q5,000.00 Q5,000.00

TRAZO Y ESTAQUEADO 1200 ml Q10.80 Q12,960.00 Q12,960.00COLECTOR 1328.00 ml

Tubería P.V.C. 6" 197.00 tubos Q826.17 Q162,756.08 Q108.00 Q21,276.00Tubería P.V.C. 8" 26.00 tubos Q1,289.07 Q33,515.94 Q135.00 Q3,510.00Tubería P.V.C. 10" 23.00 tubos Q1,830.75 Q42,107.22 Q162.00 Q3,726.00

TOTAL Q238,379.23 Q28,512.00 Q266,891.23POZO DE VISITA 29.00 unidad Q2,025.00 Q58,725.00

Ladrillo tayuyo 35.00 millar Q3,105.00 Q108,675.00Cal 28.00 sacos Q31.20 Q873.56

Arena amarilla 6.00 m^3 Q108.00 Q648.00Arena río 35.00 m^3 Q126.23 Q4,417.88Piedrín 15.00 m^3 Q158.63 Q2,379.38

Cemento Portland 464.00 sacos Q47.25 Q21,924.00Hierro No. 5 grado 40 9.50 qq Q351.00 Q3,334.50Hierro No. 4 grado 40 38.00 qq Q351.00 Q13,338.00Hierro No. 3 grado 40 6.00 qq Q351.00 Q2,106.00Hierro No. 2 grado 40 3.00 qq Q351.00 Q1,053.00Alambre de amarre 78.00 libras Q5.40 Q421.20

TOTAL Q159,170.51 Q58,725.00 Q217,895.51CONEXIÓN DOMICILIAR 111.00 Q1,215.00 Q134,865.00Tubería concreto 12" 222.00 tubos Q35.91 Q7,972.02

Tubería P.V.C.4" 60.00 tubos Q171.45 Q10,287.00Cemento 108.00 sacos Q47.25 Q5,103.00Arena río 6.00 m^3 Q126.23 Q757.35Piedrín 6.00 m^3 Q158.63 Q951.75

Hierro No. 2 2.00 qq Q351.00 Q702.00Alambre de amarre 10.00 libras Q5.40 Q54.00Pegamento Tangit 10.00 gal. Q621.00 Q6,210.00

TOTAL Q32,037.12 Q134,865.00 Q166,902.12EXCAVACIÓN 1100.00 m^3 Q67.50 Q74,250.00 Q74,250.00

RELLENO 825.00 m^3 Q54.00 Q44,550.00Material Selecto 825.00 m^3 Q67.50 Q55,687.50

TOTAL Q55,687.50 Q44,550.00 Q100,237.50LIMPIEZA 100.00 m^3 Q81.00 Q8,100.00 Q8,100.00

GRAN TOTAL Q490,274.36 Q361,962.00 Q852,236.36

MATERIAL Mano de Obra

PRESUPUESTO DRENAJE SANITARIO ALDEA PIEDRA PARADA CRISTO REYCOSTO MATERIALES COSTO MANO DE OBRA

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Tabla III. Presupuesto drenaje sanitario en dólares

DESCRIPCIÓNCANTIDAD UNIDAD TOTAL

P.U. Total P.U. TotalBODEGA 1 unidad $617.28 $617.28 $617.28

TRAZO Y ESTAQUEADO 1200 ml $1.33 $1,600.00 $1,600.00COLECTOR 1328.00 ml

Tubería P.V.C. 6" 197.00 tubos $102.00 $20,093.34 $13.33 $2,626.67Tubería P.V.C. 8" 26.00 tubos $159.15 $4,137.77 $16.67 $433.33Tubería P.V.C. 10" 23.00 tubos $226.02 $5,198.42 $20.00 $460.00

TOTAL $29,429.54 $3,520.00 $32,949.54POZO DE VISITA 29.00 unidad $250.00 $7,250.00

Ladrillo tayuyo 35.00 millar $383.33 $13,416.67Cal 28.00 sacos $3.85 $107.85

Arena amarilla 6.00 m^3 $13.33 $80.00Arena río 35.00 m^3 $15.58 $545.42Piedrín 15.00 m^3 $19.58 $293.75

Cemento Portland 464.00 sacos $5.83 $2,706.67Hierro No. 5 grado 40 9.50 qq $43.33 $411.67Hierro No. 4 grado 40 38.00 qq $43.33 $1,646.67Hierro No. 3 grado 40 6.00 qq $43.33 $260.00Hierro No. 2 grado 40 3.00 qq $43.33 $130.00Alambre de amarre 78.00 libras $0.67 $52.00

TOTAL $19,650.68 $7,250.00 $26,900.68CONEXIÓN DOMICILIAR 111.00 $150.00 $16,650.00Tubería concreto 12" 222.00 tubos $4.43 $984.20

Tubería P.V.C.4" 60.00 tubos $21.17 $1,270.00Cemento 108.00 sacos $5.83 $630.00Arena río 6.00 m^3 $15.58 $93.50Piedrín 6.00 m^3 $19.58 $117.50

Hierro No. 2 2.00 qq $43.33 $86.67Alambre de amarre 10.00 libras $0.67 $6.67Pegamento Tangit 10.00 gal. $76.67 $766.67

TOTAL $3,955.20 $16,650.00 $20,605.20EXCAVACIÓN 1100.00 m^3 $8.33 $9,166.67 $9,166.67

RELLENO 825.00 m^3 $6.67 $5,500.00Material Selecto 825.00 m^3 $8.33 $6,875.00

TOTAL $6,875.00 $5,500.00 $12,375.00LIMPIEZA 100.00 m^3 $10.00 $1,000.00 $1,000.00

GRAN TOTAL $60,527.70 $44,686.67 $105,214.37

MATERIAL Mano de Obra

PRESUPUESTO DRENAJE SANITARIO ALDEA PIEDRA PARADA CRISTO REYCOSTO MATERIALES COSTO MANO DE OBRA

Nota: El tipo de cambio para el día 09/08/2004 es de Q 8.10 * $ 1.00

27

2.14. 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

Los detalles podrán ser observados en los anexos figura 11.

28

3. DISEÑO DE PAVIMENTACIÓN 3.1. Descripción del proyecto

3.1.1. Alcances del proyecto El proyecto consiste en el diseño del pavimento rígido de la aldea

San José el Manzano, se considera pavimentar un tramo de 150 metros de la

calle principal, con un ancho de 5.00 metros, con bordillo y cuneta. Se

realizarán los estudios topográficos, toma de muestras de suelos, ensayos de

laboratorio, planos y presupuesto.

3.2. Estudios topográficos

3.2.1. 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 reflejen la conformación real del lugar

en donde se realizará el proyecto de pavimentación.

29

3.2.2. 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

planimetrico 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 estadía


Una plomada

Estacas


figura 12.

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


Estacas


figura 12.

30

3.3. Estudios de suelos 3.3.1. Ensayos de laboratorio Los ensayos que se realizaron fueron:

Límites de consistencia (límites de Atterberg)

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 una 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 + 050 m.

Límites de consistencia (límites de Atterberg) Los límites de consistencia son los límites de contenido de humedad para

que un suelo pueda deformarse sin romperse. Se clasifican en cuatro estados

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

31

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 una compactación idónea.

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:

32

Tabla IV. Resistencia del suelo

SUB-RASANTE MUY MALA 0 a 5

SUB-RASANTE MALA 5 a 10

SUB-RASANTE REGULAR A BUENA 10 a 20

SUB-RASANTE MUY BUENA 20 a 30

SUB-BASE BUENA 30 a 50

BASE BUENA 50 a 80

BASE MUY BUENA 80 a 100

3.3.2 Análisis de resultados El suelo de la calle de la escuela al tanque de distribución en la aldea

San José el Manzano se clasifica como un limo arcilloso color café. Por su

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

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

detalla a continuación:

Descripción: limo arcilloso color café

Límite líquido: 49.1%

Límite plástico: 34.2%

Índice plástico: 14.9%

Humedad óptima: 40.5%

C.B.R.: 89% al 100.23%

% de grava: 0.0

% de arena: 12.0

% de finos: 88.0

33

Figura 4. Ensayo de límites de consistencia

34

Figura 5. Ensayo de compactación (PROCTOR MODIFICADO)

35

Figura 6. Ensayo de valor soporte (C.B.R.)

36

Figura 7. Ensayo de granulometría

37

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

TIPOS DE SUELO SOPORTE RANGO DE VALORES DE K PCI

Suelos de grano fino en que

el tamaño de partículas de Bajo 75 - 120

limo y arcilla predominan

Arenas y mezclas de arena con grava, con una cantidad Medio 130 - 170

considerada de limo y arcilla

Arenas y mezclas de arena

con grava relativamente libre de 180 - 220 Alto

suelos finos

Sub-base tratada con Muy alto 250 - 400 cemento

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

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

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

compactación, se clasifica como medio para sub-rasante.

38

3.4. Diseño del pavimento 3.4.1. Pavimento rígido Es una losa de concreto hidráulico que descansa sobre el suelo de

fundación o sub-rasante, su objetivo principal es transmitir las cargas 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.

3.4.2. Componentes estructurales del pavimento

Los pavimentos están constituidos por diferentes componentes, los que a

continuación se mencionan:

3.4.2.1. 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.

3.4.2.2. 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.

39

3.4.2.3. Sub-rasante Es la capa de terreno de una carretera que soporta la estructura del

pavimento y que se extiende hasta una profundidad en que no le afecte la carga

de diseño que corresponde a la estructura prevista.

3.4.2.4. 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 8. Sección transversal

Junta de dilatación

Escala 1/25

Carpeta de rodadurade concreto

Sección transversal de calle

Subrasante

LCCuneta

Bordillo

Gabarito típico

Base

40

3.4.3. 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 San José el Manzano 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.

41

Tabla VI. Categoría de tránsito

Categorías de tránsito en función de cargas por eje Tránsito

Categoría de ejes TPDA TPPD Carga máxima por eje

Cargados Descripción % Por día Eje sencillo Ejes dobles Calles residenciales Caminos rurales y

secundarios 1 200-800 1 al 3 Hasta 25 22 36

(de bajo a medio)

Calles colectoras Caminos rurales y

secundarios 2 700-5,000 5 al 18 40 – 1,000 26 44

Arterias principales

Caminos primarios

3 Arterias principales 3,000-12,000 8 al 30 500 – 1,000 30 52

Calles urbanas rurales

Arterias principales

4 Carreteras principales 3,000-20,000 8 al 30 1,500 – 8,000 34 60 Carreteras y vías

urbanas

3.4.3.1. Período de diseño

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

la aldea San José el Manzano será de 20 años, por considerar que

aproximadamente la vida útil de los materiales empleados es de 20 años.

3.4.3.2. 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

especificaciones correspondientes.

42

3.4.3.3. 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 ya que es la que 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% para el módulo de ruptura, es decir, 3000 psi * 0.20 = 600

psi.

43

Módulo de ruptura: 600 psi

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

MÓDULO DE REACCIÓN DE LA SUBRASANTE - k. Lbs./plg^3100 150 200 250 300 400 500 600 700

VALOR SOPORTE Lbs./plg^3

10 20 30 40 50 60

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

2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80 90

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

VALOR DE K VALOR DE K SOBRE LA BASE LB / PULG^3

DE LA

SUBRASANTE Espesor Espesor Espesor Espesor

LB / PULG^3 10 cm 15 cm 25 cm 30 cm

50 65 75 85 110

100 130 140 160 190

200 220 230 270 320

300 320 330 370 430

44

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 de 150

lb/pulg3.

Valor soporte del suelo

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

de laboratorio realizados anteriormente.

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.

45

Tabla IX. Determinación de espesores

Espesor de Soporte de terreno o subrasante Espesor de Soporte de terreno o subrasantelosa en cm Bajo Medio Alto Muy alto losa en cm Bajo Medio Alto Muy alto

14.0 5 13.0 3 9 4215.0 4 12 59 14.0 9 42 120 450

MR= 46 Kg/cm^2 16.5 9 43 120 490 15.0 96 380 970 340018.0 80 320 840 3100 16.5 710 260019.0 490 1900 18.0 420020.0 250015.0 11 13.0 1 816.5 8 24 110 14.0 1 8 23 98

MR= 42 Kg/cm^2 18.0 15 70 190 750 15.0 19 84 220 81019.0 110 440 1100 16.5 160 620 1500 520020.0 590 2300 18.0 1000 360022.0 270016.5 4 19 14.0 3 1717.8 11 34 150 15.0 3 14 41 160

MR= 39 Kg/cm^2 19.0 19 84 230 890 16.5 29 120 320 110020.0 120 470 1200 18.0 210 770 190022.0 560 2200 19.0 1110 4000 400023.0 2400

Determinación de espesores de pavimentos con pasajuntas (junta tipo dovela)Sin hombros de concreto o bordillo Con hombros de concreto o bordillos

3.4.3.4. Estructura final del pavimento

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

K = 150 lb/plg3

Se diseña para 20 años.

No se tienen datos de circulación de vehículos en el sector

Según el tipo de suelo, de la tabla V se puede concluir que es un

suelo con soporte medio.

Tomando los valores de la tabla VIII según el valor de la sub

rasante da como resultado espesor de base = 25 cm.

46

De la tabla IX tomando un concreto de resistencia = 600 psi el

espesor de 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. 3.4.3.5. Diseño de mezcla de concreto El diseño de la mezcla se basa en las siguientes especificaciones:

Tabla X. Determinación de estructura

TIPO DE ESTRUCTURA ASENTAMIENTO

Cimientos, muros reforzados, vigas

Paredes reforzadas y columnas 10 cm.

Pavimentos y losas 8 cm.

Concreto masivo 5 cm.

Según la tabla, se especifica para pavimentos un asentamiento de 8 cm. 2, con un agregado de 1” Se necesita un concreto de un f’c = 210 Kg/cm

Tabla XI. Asentamiento de concreto

Asentamientos Cantidad de agua lt/metro cúbico

En centímetros 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

47

Al conocer los datos anteriores de asentamiento y tamaño de agregado,

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

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

relación A/C.

Tabla XII. Relación agua-cemento

Resistencia Relación 2Kg/cm A/C

246 0.47

210 0.50

176 0.54

y se determina que A/C =0.50

con estos datos se encuentran las cantidades de materiales,

cantidad de cemento = agua/0.50

cemento = 195 / 0.50 3 cemento = 390 Kg/cm

el peso de concreto es de 2400 Kg/m3

peso de agregados = peso de concreto – peso (agua + cemento)

= 2400 – (390 + 195)

peso de agregados = 1815

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

conocer el agregado grueso de 1”.

48

Tabla XIII. Porcentaje de agregado.

Tamaño máximo Porcentaje de arena

sobre agregado total agregado grueso

3/8” 48

1/2” 46

3/4” 44

1” 42

1 ½” 40

porcentaje de arena total = 42%

entonces:

arena = 1815 * 42% = 762.3

piedrín = 1815 * 58% = 1052.7

se tiene:

agua = 195 Kg

cemento = 390 Kg

arena = 762.3 Kg

piedrín = 1052.7 Kg

Diseño teórico:

Cemento Arena Piedrín

1 2 3

49

3.4.3.6. 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 libres (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 el concreto y luego se da paso libre a vehículos.

3.4.3.6.1. 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.

50

3.5 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 escuela y las calles tendrán un tratamiento

adecuado para evitar enfermedades pulmonares causadas por el polvo.

3.6 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.

3.7. 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

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

siguientes:

Bordillos

Cunetas

Junta de dilatación

Los detalles podrán ser observados en los anexos figura12.

51

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

pavimentación de la aldea San José el Manzano se realizó de acuerdo a los

siguientes datos:

El corte de terreno se calculó por metro lineal, el reacondicionamiento de

la base se calculó en metros lineales por su espesor y ancho.

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

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

Todos los renglones se calcularon por metro lineal, para poder tener una

relación directa entre costo/ metro lineal.

52

Tabla XIV. Presupuesto pavimentación en quetzales COSTO DE PAVIMENTO CONCRETO

DESCRIPCIÓN COSTO UNITARIO UNIDAD COSTO/ MLLimpieza de calle 315.00Q ML 315.00Q

Corte de subrasante 560.00Q ML 560.00Q Preparación subrasante 420.00Q ML 420.00Q

Base granular 352.80Q ML 352.80Q Emusión asfáltica 14.00Q ML 14.00Q

Concreto 756.00Q ML 756.00Q 2,417.80Q

COSTO DE CUNETA REVESTIDA

DESCRIPCIÓN COSTO UNITARIO UNIDAD COSTO/ MLConcreto pre-mezclado 53.90Q ML 53.90Q Colocación de concreto 49.00Q ML 49.00Q Formaleta de madera 1.40Q ML 1.40Q

Curador 0.70Q ML 0.70Q 105.00Q

COSTO DE BORDILLO

DESCRIPCIÓN COSTO UNITARIO UNIDAD COSTO/ MLConcreto pre-mezclado 11.20Q ML 11.20Q Colocación de concreto 16.80Q ML 16.80Q Formaleta de madera 2.80Q ML 2.80Q

Curador 0.70Q ML 0.70Q 31.50Q

RESUMEN

DESCRIPCIÓN COSTO UNITARIO CANTIDAD UNIDAD COSTOPavimento concreto 2,417.80Q 150 ML 362,670.00Q

Cuneta revestida 105.00Q 150 ML 15,750.00Q Bordillo 31.50Q 150 ML 4,725.00Q

TOTAL 383,145.00Q

53

Tabla XV. Presupuesto pavimentación en dólares

RESUMEN

DESCRIPCIÓN COSTO UNITARIO CANTIDAD UNIDAD COSTOPavimento concreto 298.49$ 150 ML $44,774.07

Cuneta revestida 12.96$ 150 ML $1,944.44Bordillo 3.89$ 150 ML $583.33

TOTAL $47,301.85

Nota: El tipo de cambio para el día 09/08/2004 es de Q 8.10 * $ 1.00

54

4. RIESGO Y VULNERABILIDAD DE LOS PROYECTOS 4.1. Riesgos de los proyectos

Para determinar los riesgos de los proyectos se deben clasificar

las zonas de riesgo físico, se tomarán en forma integrada, los principales

indicadores de recurrencia de fenómenos naturales, densidad poblacional y

actividades productivas a nivel municipio.

El fenómeno natural aunado a la imprevisión se convierte en desastre, ya

que el fenómeno natural no se puede prevenir o reducir, sin embargo, el

desastre se puede reducir amortiguar o mitigar.

Otro de los riesgos que se toman en cuenta es la evaluación del peligro

de esta zona o región en especial, para estimar la vulnerabilidad y los daños

posibles de los componentes en riesgo, tomando en cuenta que la geología

representa un factor primordial en la estabilidad de un talud y que existen otros

factores que ilustran el potencial del deslizamiento de taludes.

Los riesgos más importantes que se deben de tomar en cuenta en un

sistema de drenaje y en una pavimentación son los siguientes:

55

Taponamiento de colectores por residuos sólidos

Taponamiento de pozo de visita

Deterioro del pozo

Conexión de agua pluvial en la tubería

Desbordamiento de cuneta

Deterioro de bordillo

4.2. Vulnerabilidad de proyectos 4.2.1. 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 del

impacto de las amenazas naturales. Esto depende del estado de los

asentamientos humanos y 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 enfrentarlos.

Esta definición es lo suficientemente amplia para que se aplique tanto a

aspectos físicos, como operativos y administrativos. No obstante, el

reconocimiento de las incertidumbres asociadas a la cuantificación de la

vulnerabilidad física ha hecho que ésta sea expresada como la probabilidad de

que ocurra un determinado fenómeno natural.

La selección o caracterización del fenómeno depende del problema y es

finalmente una decisión del analista.

56

En este caso, por ejemplo, puede ser una aceleración del terreno, una

viscosidad del viento, el caudal de un río provocado por un huracán.

El análisis de las estadísticas disponibles sobre las amenazas y sus

consecuencias conduce a establecer una marcada diferencia entre dos grupos

de problemas: a) la peligrosidad e intensidad de las acciones esperadas; y b) la

vulnerabilidad de las obras hechas por el hombre para soportar, con daños

tolerables, tales acciones.

4.2.2. 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 drenajes sanitarios, y el

Director de Obras que es el encargado de el pavimento del municipio, 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 o el acceso a la calle. 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 Concejo Municipal.

57

Los principales factores de vulnerabilidad administrativa tienen relación

con 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 afectará 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 respuesta oportuna en caso de impacto de un

fenómeno natural.

58

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, pero 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 tareas, por la falta de información, asignación de más 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.

4.2.3. 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 poca o ninguna

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

mantenimiento defectuoso.

4.2.4. 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; luego, la

vulnerabilidad física puede presentarse por condición y/o por ubicación.

59

Para identificar las condiciones favorables del estado actual se deben

inspeccionar los elementos, equipos y accesorios de cada componente 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 priorizan para comenzar

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

Luego se cuantifican los efectos, pudiéndose 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 sólo se justifica cuando el riesgo del

sistema es muy alto.

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.

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:

60

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,

agrietamientos y fallas estructurales que las inutilizan; las cajas,

pozos de visita, planta de tratamiento, bordillos, cunetas fallan; las

tuberías rígidas fallan en cortante y las de juntas flexibles se

desacoplan.

Por huracanes: para los componentes ubicados en pasos expuestos

en los cauces de los ríos, quebradas y terrazas inundables existe el

riesgo de rotura de tuberías debido correntadas. Rotura y daños de

las tapas en los tanques o pozos de visita, falla de estructuras por

asentamientos del terreno por inundaciones, desbordamiento de

cunetas, inundación de la calle.

4.3 Medidas de mitigación de los proyectos 4.3.1. Mitigación La mitigación está constituida por la organización estructural y las

medidas defensivas y preventivas que se desarrollan con el fin de modificar el

impacto de los fenómenos naturales o las características intrínsecas de un

sistema biológico, físico o social. El propósito de la mitigación es la reducción

de los riesgos, es decir, la atenuación de los daños potenciales sobre la vida y

los bienes. Las medidas de acción que deben tomarse en la mitigación son:

61

Políticas legislativas para el ordenamiento del uso del suelo.

Promover el desarrollo económico en lugares apropiados.

Creación de infraestructura para el desarrollo en zonas propicias con

políticas a largo plazo.

Crear programas de educación y capacitación comunitaria a todo nivel en

zonas propensas a desastres.

Comunicación y capacitación pública, a través de programas de

emergencia.

4.3.2 Capacidad de respuesta del gobierno local

A nivel 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 sólo

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

esenciales de la red de drenaje sanitario y pavimento; requiriendo, en cambio,

ayuda financiera externa cuando las tareas son de gran magnitud.

62

Tabla XVI. Incidencia de desastres en proyectos

Desastre Puntuación Desastre PuntuaciónIncendio 0/10 Incendio 0/10Deslave 0/10 Deslave 3/10

Derrumbe 1/10 Derrumbe 3/10Hundimiento 3/10 Hundimiento 4/10

Grieta 3/10 Grieta 3/10Inundación 3/10 Inundación 3/10Tempestad 0/10 Tempestad 2/10

Sismo 6/10 Sismo 5/10Total 16/80 Total 23/80

Proyecto Drenaje sanitario Proyecto Pavimentación

63

CONCLUSIONES

1. La experiencia que se obtiene en el Ejercicio Profesional Supervisado es

una de las mejores maneras de adquirir conocimientos reales de campo,

de acuerdo a la realidad nacional, y de esta forma ayudar a las

comunidades que más lo necesitan, desarrollando un proyecto que

pueda ser una realidad en un futuro.

2. En la colonia Santo Domingo aldea Piedra Parada Cristo Rey, es de

carácter 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 colonia.

3. En la aldea San José el Manzano se debe de dar un tratamiento

adecuado a la calle que conduce a la escuela, ya que 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. Debido a las condiciones del terreno en San José el Manzano se debe

utilizar pavimento rígido por no cumplir con las especificaciones técnicas

de la dirección General de Caminos.

64

RECOMENDACIONES

1. Todos los proyectos que se llevan a cabo en una comunidad deben

tener un proceso de evaluación, priorización e identificación del problema

por lo cual es ideal llevar paso a paso los elementos que componen el

desarrollo físico de los mismos.

2. Según el mantenimiento y el uso correcto del sistema de drenaje

sanitario, éste prestará un servicio eficiente durante 40 años a partir

de su construcción, y así ayudará a mantener un mejor nivel de vida

de los habitantes de la colonia Santo Domingo.

3. Debe garantizarse la supervisión correcta en el proyecto de

pavimentación en San José el Manzano para mantener la vida útil del

proyecto, así como brindar el mantenimiento adecuado para lograr con

esto su buen desempeño.

4. La incidencia de los desastres en los proyectos brinda un parámetro

real de los diversos daños que pueden sufrir, en la tabla XVI se presenta

una puntuación para determinar cuáles de esos desastres se tendrá que

tomar en cuenta; por lo tanto es ideal establecer planes entre la

población para reducir la vulnerabilidad y procedimientos para

restablecer rápida y eficazmente su funcionamiento. Deben darse,

además, cursos de emergencia y capacitación al personal de

mantenimiento de los proyectos.

65

BIBLIOGRAFÍA

1. Dirección General de Caminos Ministerio de Comunicaciones,

Infraestructura y Vivienda, Especificaciones generales para la construcción de carreteras y puentes. Guatemala, diciembre de 2000. 361pp.

2. García Mérida, Melvin Lois. Diseño de: Alcantarillado sanitario y

pavimentación el Paraíso del municipio de Palencia, Guatemala. Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 2002. 74 pp.

3. Instituto de Fomento Municipal – UNEPAR. Informe Final de Proyectos

Programa III KFW. Manual del INFOM. Guatemala, 2000.

4. 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.

5. Monge Arana, Manuel. Estudio y diseño de la pavimentación de la

colonia La Libertad, Aldea La Comunidad zona 10 de Mixco. Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 2004. 119pp.

6. Quijada Sagastume, José Gilberto. Diseño de la red de alcantarillado

sanitario de las aldeas el Ingeniero y Petapilla del municipio de Chiquimula, departamento de Chiquimula. Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 2004.151pp.

66

ANEXOS

67

CÁLCULO DE UN RAMAL PZV-1 A PZV-2

Cota de terreno inicial : 106.61

Cota de terreno final : 103.29

Longitud entre pozos : 59.36 m

Población actual en el tramo : 42 habitantes

Pendiente del terreno = ((cota inicial – cota final)/longitud entre pozos)* 100

S % = ((106.61-103.29)/59.36) * 100

S % = 5.58 %

40Población futura tramo = 42 (1+0.04) = 201 habitantes

Factor de Harmond = 18 + (p/1000 )1/2

1/2 4 + (p/1000)

p = población futura en miles.

Factor de caudal medio (Fqm) = medio/Pf Q

Se tomó para el diseño un Fqm= 0.0035

Caudal de diseño

Fqm * FH * Pf dis Q =

= 201 * 4.32 * 0.0035

= 0.6364

68

Diseño hidráulico

Ø = 6 pulg.

S % = 5.58 %

Al usar la fórmula de Manning se encuentra velocidad de sección llena.

2/12/3 )100

S( )4D( )1( V n= n =coeficiente de Manning

RH = D/4

S = pendiente

V = 2.77 m/seg.

Caudal a sección llena, por medio de la ecuación de la continuidad

Caudal = área * velocidad

Q = A* V

2.77 * r Q 2π= = 0.050 m3/seg. * 1000 = 50.58 lts/seg.

Revisión de relaciones hidráulicas q/Q = 0.6364/ 50.58 = 0.0125

v/V = 0.341

d/D = 0.0775

69

Entonces:

V * v/V v =

v = 0.381 * 2.77= 0.94 m/seg.

Cumple con 0.4 < v < 5 m/seg.

Altura o tirante: d/D = 0.0775

d = 0.0775 * (6 * 0.0254)

d = 0.011

donde 0.10 < d/D < 0.75

El valor de la altura del tirante resultó por debajo del mínimo requerido,

ya que el cálculo se realizó en el tramo inicial, por lo que el caudal es muy

pequeño, en los siguientes tramos la altura del tirante se encontrará dentro de

los rangos aceptables.

Cálculo de cotas invert

CI salida PZV1 = 106.61 – 1.20 = 105.41

CI entrada PZV2 = 103.29 – ((5.58 * 59.36)/ 100) =101.85

CI salida PZV2 = 101.85 – 0.03 = 101.82

Profundidad de pozos (HPZV2)= cota invert terreno – cota invert salida de

pozo

HPZV2 = 103.29 – 101.85 = 1.47

Excavación de zanja = ((1.2 + 1.47) / 2)*(59.36)*(0.60)= 47.10 m3

70

Tabla XVII. Cuadro de resumen diseño hidráulico drenaje sanitario colonia Santo Domingo

Cuadro de resumen

Diseño de drenaje sanitario Colonia Santo Domingo, aldea Piedra Parada Cristo Rey

De P.V. A P.V. D.H. S% Ø S% Pozo Volumen deInicio Final Terreno (pulg.) Tubo Vel. (m/s)Q (l/s) Inicio Final Inicio Final Excavaciòn

P.V. 25 P.V. 24 118 116 66.6 1.7191 6 2 1.6012 29 116 115 1.2 1.387 51.69531442

P.V. 22 P.V. 23 114 113 49.7 1.5725 6 2 1.6012 29 112 111 1.2 1.413 38.97846157

P.V 10 P.V. 9 126 113 78 17.178 6 17 4.6683 85 125 112 1.2 1.061 52.92531196

P.V. 4 P.V. 3 101 102 37.2 -4.698 6 1 1.1322 21 99.6 99.2 0.9 3.022 43.83136051

P.V. 6 P.V. 5 99.8 101 17.7 -8.769 6 2 1.6012 29 98.9 98.5 0.9 2.806 19.67764201

P.V. 20 P.V. 17 105 104 65.7 1.5392 6 2 1.6012 29 103 102 1.2 1.503 53.25684994

P.V. 26 P.V. 15 104 99.4 75 6.7673 6 7 2.9956 55 103 98 1.2 1.374 57.90835856

P.V. 7 P.V. 12 99 95.4 47.1 7.7199 6 8 3.2024 58 97.8 94.1 1.2 1.332 35.7439524P.V. 12 P.V. 13 95.4 91.6 58 6.543 6 7 2.9956 55 94 90 1.36 1.627 52.04882935

P.V. 24 P.V. 23 116 113 33.9 10.23 6 9 3.3967 62 115 112 1.42 1 24.57873604P.V. 23 P.V. 21 113 109 40.6 8.6948 6 8 3.2024 58 111 108 1.44 1.16 31.7217198

P.V. 1 P.V. 2 107 103 59.4 5.5873 6 6 2.7734 51 105 102 1.2 1.445 47.1080707P.V. 2 P.V. 3 103 102 76.5 1.3703 6 1 1.1322 21 102 101 1.48 1.192 61.19003596P.V. 3 P.V. 5 102 101 29.2 3.0813 6 1 1.1322 21 99.2 98.9 3.05 2.445 48.1672633P.V. 5 P.V. 7 101 99 30.6 7.5477 6 2 1.6012 29 98.5 97.9 2.84 1.14 36.4704113

P.V. 11 P.V. 9 115 113 82.9 2.3932 6 3 1.9611 36 114 111 1.2 1.703 72.15941899P.V. 9 P.V. 8 113 110 30.8 9.3341 6 9 3.3967 62 111 108 1.73 1.63 31.04164411P.V. 8 P.V. 7 110 99 57 19.425 6 19 4.9353 90 108 97.6 1.66 1.418 52.65356403

P.V. 21 P.V. 16 109 106 28.3 13.382 8 14 5.1321 166 108 104 1.19 1.365 21.71399391P.V. 16 P.V. 15 106 99.4 18.2 34.155 10 32 9.0035 456 104 98.4 1.4 1.004 13.08493085P.V. 15 P.V. 14 99.4 96.6 27 10.107 10 10 5.0331 255 98 95.2 1.4 1.376 22.54401619

P.V. 7 P.V. 14 99 96.6 50.6 4.779 10 5 3.5589 180 97.6 95.1 1.45 1.559 45.64113372P.V. 14 P.V. 13 96.6 91.6 44.4 11.279 10 10 5.0331 255 95 90.6 1.59 1.021 34.8031017

P.V. 13 P.V. 28 91.6 84.8 60.7 11.172 12 11 5.961 435 90 83.3 1.66 1.553 58.45144562P.V. 28 P.V. 29 84.8 83.6 54.2 2.2016 12 2 2.5418 185 83.2 82.2 1.58 1.474 49.72856468

1057.124132I 0.04N 40n 0.01

I= Tasa de crecimiento N= Período de diseñon=Factor de rugosidad

Sec. Llena Cota InvertCotas

71

72

Figura 9. Planta de conjunto colonia Santo Domingo

PLAN

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8

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6

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4

EJE

4

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5

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15

EJE

4

EJE

4

EJE

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2

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13

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73

Figura 10. Perfil drenaje sanitario colonia Santo Domingo

120.

0011

9.00

116.

0011

7.00

115.

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113.

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118.

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74

Figura 11. Detalle típico de pozo de visita y conexión domiciliar colonia Santo Domingo

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Varia

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75

Figura 12. Planta y gabarito de pavimento rígido aldea San José el Manzano

Junt

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TRABAJO DE GRADUACIN - biblioteca.usac.edu.gtbiblioteca.usac.edu.gt/EPS/08/08_0007.pdf · Candela Receptáculo donde se reciben las aguas negras provenientes del interior de la vivienda