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

DISEO DE LA URBANIZACIN CERRITOS EN EL MUNICIPIO DE OCS, SAN MARCOS

Herbert Orlando Castillo Manzo Asesorado por el Ing. Luis Gregorio Alfaro Vliz

Guatemala, octubre de 2007

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERA

DISEO DE LA URBANIZACIN CERRITOS EN EL MUNICIPIO DE OCS, SAN MARCOS

TRABAJO DE GRADUACIN PRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERA POR:

HERBERT ORLANDO CASTILLO MANZO ASESORADO POR EL ING. LUIS GREGORIO ALFARO VLIZ

AL CONFERRSELE EL TTULO DE INGENIERO CIVIL GUATEMALA, OCTUBRE DE 2007

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERA

NMINA DE LA JUNTA DIRECTIVA DECANO VOCAL I VOCAL II VOCAL III VOCAL IV SECRETARIA Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos Inga. Glenda Patricia Garca Soria Inga. Alba Maritza Guerrero de Lpez Ing. Miguel ngel Dvila Caldern Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz Inga. Marcia Ivonne Vliz Vargas

TRIBUNAL QUE PRACTIC EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO EXAMINADOR EXAMINADOR EXAMINADOR SECRETARIA Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos Ing. Fernando Amilcar Boiton Velsquez Ing. ngel Roberto Sic Garca Ing. Luis Gregorio Alfaro Vliz Inga. Marcia Ivonne Vliz Vargas

HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la Ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideracin mi trabajo de graduacin titulado:

DISEO DE LA URBANIZACIN CERRITOS EN EL MUNICIPIO DE OCS, SAN MARCOS,

tema que me fuera asignado por la Direccin de la Escuela de Ingeniera Civil, el 22 de agosto de 2006.

Herbert Orlando Castillo Manzo

AGRADECIMIENTOS A:

DIOS Porque de l recibo todo y es quien me ha dado la oportunidad de llegar a este punto de mi vida.

MI FAMILIA Con quienes he compartido a lo largo de mi vida y de quienes he recibido apoyo, cario y alegra.

MIS AMIGOS Que han sido parte de este logro y de quienes he aprendido y seguir aprendiendo mucho, para mi vida y mi profesin.

MI ASESOR Por su apoyo y direccin en el desarrollo de este trabajo de graduacin.

FACULTAD DE INGENIERA Por ser el lugar donde comprend la importancia del estudio y la preparacin, para trabajar y aportar lo mejor a nuestra Guatemala.

ACTO QUE DEDICO A:

DIOS Por ser fruto de su gracia divina y para que sea bendicin para los dems.

MIS PADRES Vctor y Blanca, porque de ellos conozco el amor, la perseverancia y el esfuerzo en el trabajo y en la vida.

MIS HERMANOS Wendy y Marlon, que han estado siempre a mi lado y por apoyarme de mil maneras.

MIS ABUELOS Michi, Leonarda y Pedro, que Dios les bendiga.

MIS TOS Y SOBRINOS Pues todos y cada uno forman parte de la fuerza que me mueve para actuar.

MI NOVIA Josselyn, porque con amor ha sabido comprenderme y apoyarme.

NDICE GENERAL

NDICE DE ILUSTRACIONES LISTA DE ABREVIATURAS GLOSARIO RESUMEN OBJETIVOS INTRODUCCIN

VII IX XIII XVII XIX XXI

1. FASE DE INVESTIGACIN 1.1 Monografa del municipio de Ocs 1.1.1 Aspectos generales 1.1.2 Localizacin del municipio 1.1.3 Ubicacin geogrfica 1.1.4 Aspectos topogrficos y extensin territorial 1.1.5 Vas de comunicacin 1.1.6 Clima y geografa 1.1.7 Organizacin poltico-administrativa 1.1.8 Demografa 1.1.9 Idioma y cultura 1.1.10 Aspectos econmicos 1.1.11 Servicios existentes 1.2 Investigacin diagnstica sobre necesidades de servicios bsicos e infraestructura de la poblacin afectada 1.2.1 Descripcin y priorizacin de las necesidades 9 1 1 2 2 2 2 4 4 4 5 5 8 8

I

2. FASE DE SERVICIO TCNICO PROFESIONAL 2.1 Diseo urbanstico 2.1.1 Descripcin del proyecto 2.1.2 Descripcin del lugar 2.1.3 Topografa y colindancias 2.1.4 Parmetros de diseo 2.1.5 Clculo de reas 2.2 Diseo de calles 2.2.1 Descripcin del proyecto 2.2.2 Parmetros de diseo y especificaciones contempladas 2.2.2.1 Perodo de diseo 2.2.2.2 Especificaciones 2.2.3 Estudio de suelos 2.2.3.1 Granulometra 2.2.3.2 Lmites de Atterberg 2.2.3.3 Proctor modificado 2.2.3.4 Valor Soporte California 2.2.3.5 Anlisis de resultados 2.2.4 Diseo de gabarito 2.2.5 Elementos estructurales del pavimento 2.2.5.1 Subrasante 2.2.5.2 Sub base 2.2.5.3 Capa de rodadura 2.2.6 Diseo de pavimento rgido 2.2.6.1 Volumen, tipo y peso del trnsito 2.2.6.2 Diseo de la sub-base 2.2.6.3 Resistencia del concreto a emplear 2.2.6.4 Espesor del pavimento rgido 2.2.6.5 Juntas II 11 11 12 14 14 15 16 16 17 17 17 18 18 18 19 19 20 24 25 25 25 26 27 28 29 32 32 34

2.2.6.5.1 Sellado de juntas 2.2.7 Drenaje pluvial 2.2.7.1 Bombeo del camino 2.2.7.2 Tragantes 2.2.7.3 Cunetas y canales 2.2.7.4 Diseo pluvial

35 35 36 36 37 41

3. DISEO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO 3.1 Descripcin del proyecto 3.2 Levantamiento topogrfico 3.3 Parmetros de diseo y especificaciones contempladas 3.3.1 Tipo de sistema a utilizar 3.3.2 Perodo de diseo 3.3.3 Poblacin de diseo 3.3.4 Dotacin 3.3.5 Seccin parcialmente llena 3.3.6 Coeficiente de rugosidad (n) 3.3.7 Dimetros mnimos 3.3.8 Velocidades permisibles 3.3.9 Pendientes permisibles 3.3.10 Profundidad del colector principal 3.3.11 Pozos de visita y cajas de visita 3.4 Clculo de caudales 3.4.1 Caudal domiciliar 3.4.2 Caudal industrial 3.4.3 Caudal comercial 3.4.4 Caudal por conexiones ilcitas 3.4.5 Caudal de infiltracin 3.5 Diseo hidrulico III 43 44 44 44 45 45 45 46 46 46 47 47 47 48 48 49 49 49 50 50 50

3.6 Caractersticas del agua residual 3.7 Seleccin del tipo de tratamiento a utilizar 3.8 Tratamiento primario 3.8.1 Fosa sptica 3.8.2 Zanjas de absorcin

58 61 61 61 63

4. DISEO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA 4.1 Descripcin del proyecto 4.2 Levantamiento topogrfico 4.3 Parmetros de diseo y especificaciones contempladas 4.3.1 Perodo de diseo 4.3.2 Dotacin 4.3.3 Poblacin a servir 4.3.4 Factor de hora mximo 4.3.5 Factor de da mximo 4.3.6 Presin mnima y mxima 4.3.7 Otros parmetros 4.4 Caudales de diseo 4.4.1 Caudal medio diario 4.4.2 Caudal de da mximo 4.4.3 Caudal de hora mximo 4.5 Diseo del sistema 4.5.1 Captacin y conduccin 4.5.2 Almacenamiento 4.5.2.1 Diseo del tanque 4.5.2.2 Torre de soporte 4.5.2.3 Diseo de cimentacin 4.5.3 Distribucin 4.5.3.1 Otros elementos IV 67 67 68 68 68 69 69 69 70 70 71 71 71 71 72 72 76 77 79 90 100 105

4.5.4 Tratamiento y purificacin del agua 4.5.4.1 Caractersticas del agua 4.5.4.1.1 Caractersticas fsicas 4.5.4.1.2 Caractersticas qumicas 4.5.4.1.2 Caractersticas bacteriolgicas 4.5.4.2 Anlisis del agua 4.5.4.3 Tratamiento propuesto

106 107 107 108 110 111 112

5. OPERACIN Y MANTENIMIENTO 5.1 Programa de operacin y mantenimiento 5.1.1 Pozo mecnico 5.1.2 Sistema de tratamiento y purificacin de agua 5.1.3 Lnea de conduccin, lnea de distribucin y conexiones domiciliares 5.1.4 Tanque de distribucin 5.1.5 Alcantarillado sanitario 5.1.6 Tratamiento y deposicin de aguas servidas 5.2 Costos de operacin y mantenimiento 5.3 Propuesta de tarifa 114 115 115 115 116 117 113 114 114

6

PRESUPUESTO GENERAL DEL PROYECTO 6.1 Presupuesto general del proyecto 6.2 Evaluacin socio-econmica 6.2.1 Valor presente neto 6.2.2 Tasa interna de retorno 6.3 Impacto ambiental 119 120 121 124 125

V

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFA APNDICES ANEXOS

131 133 135 137 171

VI

NDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Departamento de San Marcos Evaluacin de terrenos para movilizacin Diseo de distribucin arquitectnica Cuadro para obtencin de ndice de grupo Interrelacin aproximada de la clasificacin de suelos y su resistencia Sistema de clasificacin de suelos PRA Sistema de clasificacin unificado Seccin tpica de gabarito Interrelacin aproximada de la clasificacin de suelos y los valores de soporte Planta de alcantarillado sanitario Clasificacin de los slidos en el agua residual domstica tpica Red de distribucin de agua 29 53 56 98 3 12 15 20 20 21 22 23

TABLAS I. II. III. IV. V. VI. Datos climatolgicos de estaciones en el departamento de San Marcos ndices del municipio de Ocs y del departamento de San Marcos Pobreza y poblacin en el municipio de Ocs y en el departamento de San Marcos Pobreza en el Departamento de San Marcos Dimensiones de los vehculos de diseo. (Valores en metros) Categora de cargas por ejes VII 6 7 27 28 4 6

VII. IX. X. XI. XII.

Tipo de suelo de la subrasante y valores aproximados de K Efectos de sub-base tratada sobre los valores de K TPDC permisible, pavimentos con junta de trabazn de agregado (no se necesitan pasajuntas) Valores de rugosidad n Velocidades permisibles en cunetas para algunos materiales

30 30 30 32 36 36 37 38 44 45 54 55 56 57 68 72 72 91 97 101 103 104 105 105 106 107 122

VIII. Efectos de sub-base no tratada sobre los valores de K

XIII. Valores de coeficiente C XIV. Valores de coeficiente C XV. Coeficientes de rugosidad en tuberas XVI. Pendientes mnimas para tuberas XVII. Clculo hidrulico para alcantarillado sanitario XVIII. Anchos libres de zanjas a aplicar en tuberas de concreto y PVC XIX. Requisitos de la Unin Europea para las aguas residuales urbanas XX. Caractersticas de los compuestos contaminantes ms tpicos en un agua residual domstica bruta XXI. Dimetros de tubera de revestimiento en pozos mecnicos XXII. Potencia de bomba a cada 5 aos XXIII. Consumo y bombeo para clculo de volumen del tanque XXIV. Factores de capacidad de carga de las cimentaciones superficiales XXV. Caudales en los nodos XXVI. Presin en los nodos XXVII. Normas para agua potable XXVIII. Caractersticas fsicas sensoriales XXIX. Substancias qumicas no deseadas XXX. Substancias qumicas txicas XXXI. Substancias qumicas que afectan la potabilidad XXXII. Estndares de coliformes para el agua potable XXXIII. Clasificacin taxativa del proyecto VIII

LISTA DE ABREVIATURAS

Smbolo A As DH PIB IDH INE SAA DICABI SECONRED

Significado rea rea de acero de refuerzo Distancia horizontal Producto interno bruto ndice de desarrollo humano Instituto Nacional de Estadstica Secretara de Asuntos Agrarios Direccin de Catastro y Avalos de Bienes Inmuebles Secretara de Coordinacin Nacional para la Reduccin de Desastres Secretara de Coordinacin Ejecutiva de la Presidencia Instituto de Sismologa, Vulcanologa, Meteorologa e Hidrologa Unidad Ejecutora del Programa de Acueductos Rurales Instituto de Fomento Municipal Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales American Associations of State Highway and Transportation Officials (Asociacin Americana de Autoridades Estatales de Carreteras y Transporte)

SCEP INSIVUMEH UNEPAR INFOM MARN AASHTO

ASTM

American Society for Testing Materials (Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales) Instituto de Fomento de Hipotecas Aseguradas Portland Cement Association (Asociacin del Cemento Portland) Secretara de Integracin Econmica Centroamericana California Bearin Ratio (Valor Soporte California) IX

FHA PCA SIECA CBR

IP LL LP K MR PCI PSI TPD TPDC V Q R S r d n C I Tc PVC FH fqm Qdis Qs Dot FR Qdom Qinf Qci

ndice plstico Lmite lquido Lmite plstico Mdulo de reaccin Mdulo de ruptura Pounds by cubic inch (Libras por pulgada cbica) Pounds by square inch (Libras por pulgada cuadrada) Trnsito promedio diario Trnsito promedio diario de camiones Velocidad Caudal Radio hidrulico Pendiente Tasa de crecimiento poblacional Altura de tirante de agua en la alcantarilla Coeficiente de rugosidad Coeficiente de escorrenta pluvial Intensidad de precipitacin Tiempo de concentracin Material fabricado a base de cloruro de polivinilo Factor de Harmond Factor de caudal medio Caudal de diseo Caudal sanitario Dotacin Factor de retorno Caudal domiciliar Caudal de infiltracin Caudal de conexiones ilcitas X

Qind Qcom D CIE CIS m mm P mg l kg h t FHM FDM gpm HP m.c.a. Hf

Caudal industrial Caudal comercial Dimetro de tubera Cota invert de entrada Cota invert de salida Metros Milmetros Poblacin Miligramos Litros Kilogramos Habitantes Tiempo o tasa de filtracin Factor hora mximo Factor da mximo Galones por minuto Potencia (caballos de fuerza) Metros columna de agua Prdidas en la tubera

XI

XII

GLOSARIO

Alcantarillado

Recoleccin y tratamiento de residuos lquidos. Residuo lquido transportado por una alcantarilla, el cual puede incluir descargas domsticas, e industriales, as como tambin aguas de lluvia, infiltracin y flujos de entrada. Flujo derivado de eventos de precipitacin, el cual es introducido deliberadamente dentro de alcantarillas y canales con el propsito de ser transportado. Agua que entra a las alcantarillas desde el suelo a travs de las juntas. Incluye cualquier proceso que pueda ser usado para modificar favorablemente las caractersticas del agua residual. Descarga de residuos lquidos al ambiente, la cual implica algn grado de tratamiento previo a la descarga.

Agua residual

Agua lluvia

Infiltracin

Tratamiento de agua residual

Disposicin del agua residual

ndice de Desarrollo Considera tres dimensiones: la salud (esperanza de vida al nacer), Humano (IDH) los conocimientos (alfabetismo y aos promedio de educacin) y el nivel de vida (PIB per capita). Por tanto su valor es el promedio de estas tres dimensiones.

XIII

Necesidades bsicas Insatisfaccin o ausencia de alguna necesidad elemental. Insatisfechas (NBI) ndice de brecha de Indica adems del nmero de pobres, qu tan alejados de la lnea la pobreza de pobreza estn. Expresa lo que le faltara a los pobres para salir de la pobreza, respecto a la poblacin total. ndice de severidad Toma en cuenta el nmero de pobres y qu tan pobres son. Es tambin un indicador de la desigualdad entre los pobres. Indicador utilizado para medir la desigualdad econmica, ste al igual que el ndice de Gini, se interpreta que a mayor valor mayor desigualdad. Censo de poblacin Conjunto de operaciones que permiten recoger, recopilar, evaluar, analizar, publicar o divulgar datos demogrficos, econmicos y sociales relativos a los habitantes de un pas, en un momento determinado. Censo de habitacin Conjunto de operaciones que permiten recoger, recopilar, evaluar, analizar, publicar o divulgar datos estadsticos relativos a las caractersticas de los locales de habitacin (viviendas) existentes en el territorio nacional en una fecha determinada, as como a la situacin habitacional de los hogares. Se refiere al derecho individual, a la auto-identificacin de la persona como indgena o no indgena.

ndice de Theil

Grupo tnico

XIV

Poblacin en edad productiva

Conjunto de personas de 15 a 64 aos de edad.

Poblacin en edad dependiente

Conjunto de personas menores de 15 aos y mayores de 64 aos de edad.Es el proceso mediante el cual se habilitan tierras, con el objeto de incorporarlas al rea urbana de una ciudad, a travs de la introduccin de servicios pblicos.

Urbanizacin

XV

XVI

RESUMEN

El presente trabajo de graduacin contiene informacin referente al desarrollo, planificacin y diseo de la urbanizacin Cerritos, localizada en el municipio de Ocs en el departamento de San Marcos. Este proyecto surge como consecuencia de un evento natural, la tormenta tropical Stan, que afect a muchas comunidades del sur-occidente del pas, motivo por el cual el Gobierno de la Repblica de Guatemala a travs de sus distintas unidades ejecutoras, accion planes para la reconstruccin de las comunidades damnificadas y dentro de los trabajos a realizar estn la construccin de urbanizaciones. El presente trabajo est compuesto por seis captulos. En el primero se presenta una breve descripcin sobre las caractersticas fsicas, econmicas, sociales y culturales del municipio de Ocs. En el segundo, tercer y cuarto captulos se desarrolla el diseo de todos los elementos que componen la urbanizacin, entre ellos la distribucin arquitectnica, diseo de calles, alcantarillado sanitario, agua potable. En el quinto se incluye un anlisis de la operacin y mantenimiento del proyecto para finalmente en el sexto y ltimo captulo presentar un anlisis financiero para la ejecucin y desarrollo del mismo.

XVII

XVIII

OBJETIVOS

GENERAL Disear todos los servicios para la urbanizacin Cerritos, en el Municipio de Ocs del Departamento de San Marcos, que permita el traslado de las familias afectadas por la tormenta Stan a un lugar sano y seguro, para el desarrollo de sus vidas.

ESPECFICOS 1. Disear la distribucin del terreno, que en su momento ser entregado a las familias damnificadas, y las reas de servicios bsicos comunitarios. 2. Disear la estructura del pavimento que coadyuve a atender las necesidades de la comunidad, promoviendo un diseo funcional y seguro para los usuarios. 3. Plantear el sistema de alcantarillado sanitario y el tratamiento de aguas servidas para proteger la salud de las familias y la conservacin del medio ambiente. 4. Disear el sistema de agua potable que satisfaga la necesidad de la comunidad. 5. Realizar un anlisis presupuestario de costos de construccin para el desarrollo y ejecucin de la urbanizacin.

XIX

XX

INTRODUCCIN

Los eventos naturales que en los ltimos aos se han registrado en Guatemala han resultado en desastres con considerables prdidas, principalmente humanas y econmicas, daando la infraestructura vial, servicios bsicos comunitarios, as como el rea de produccin agrcola nacional. Uno de estos eventos es la tormenta tropical Stan, que en los primeros das del mes de octubre del ao 2005, se produjo por la interaccin de varios sistemas meteorolgicos, en los que resalta la formacin y evolucin del Huracn Stan en el Mar Caribe y Golfo de Mxico, la posicin latitudinal de la zona de convergencia intertropical, cercana a las costas del pacfico guatemalteco, asociado a un sistema fuerte de baja presin y la persistencia en baja atmsfera de flujo de viento del sur y suroeste penetrando desde el Ocano Pacfico. Estos fenmenos meteorolgicos propiciaron abundante humedad que, al interactuar con el relieve guatemalteco, favoreci la formacin de lluvias continuas a partir del 1 de octubre, especialmente en toda la costa sur del pas, aunque con valores de acumulados mayores en el sur oriente y centro del pacfico. A partir del da 3 de octubre, desde las primeras horas de la maana, comenz a presentarse condiciones de lluvia y/o llovizna intermitente en los altiplanos central y occidental del pas, mantenindose estas condiciones inclusive hasta el 10 de octubre. Una de las comunidades afectadas fue la Aldea Cerritos, del municipio de Ocs, San Marcos, donde 150 familias perdieron su casa y por estar sus terrenos en lugares de riesgo, especialmente por encontrarse en las mrgenes del ro Naranjo, se decidi trasladarlas a un lugar seguro, en el que se les proporcionara los servicios bsicos necesarios para su subsistencia.

XXI

De aqu surge la necesidad de evaluar las caractersticas del lugar para disear los servicios de infraestructura vial, sistema sanitario, agua potable y aquellos que complementen lo que se conoce como urbanizacin, temas que se desarrollan en el presente trabajo. Para su realizacin se consult bibliografa, tanto nacional como internacional, entre la que se incluye, normas, guas de diseo, reglamentos, leyes, etc. Esto para formar los principales criterios de diseo que se adapten a la realidad social, fsica y econmica de la comunidad. El trabajo se desarroll en seis captulos, en el primero se hace una presentacin de los datos monogrficos ms relevantes, que deben formar parte de los criterios de evaluacin para el diseo, y en los siguientes se incluyen los elementos tcnicos que forman parte del diseo del proyecto: normas, especificaciones y criterios, bien sea en grficas o en tablas, y su implementacin. La implementacin de cualquier estudio en un proyecto debe ir de la mano con un anlisis social, econmico y ambiental, que tambin forma parte de este trabajo.

XXII

1. FASE DE INVESTIGACIN

1.1

Monografa del municipio de Ocs El municipio de Ocs se encuentra al sur del departamento de San Marcos este se

encuentra situado en la regin VI o regin sur occidental, su cabecera departamental es San Marcos, que est a 2397 metros sobre el nivel del mar y a una distancia de 252 kilmetros de la Ciudad Capital de Guatemala. Cuenta con una extensin territorial de 2397 kilmetros cuadrados, con los siguientes lmites departamentales: al norte con Huehuetenango, al sur con Ocano Pacfico y Retalhuleu, al este con Quetzaltenango; y al oeste con la Repblica de Mxico. Sus coordenadas geodsicas son: en la latitud 14 57' 40" y longitud 91 47' 44", que en unidades UTM (Universal Transverse Mercator) es zona 15, 589587, 1604600. Posee un clima generalmente templado, aunque el departamento posee una variedad de climas debido a su topografa, su suelo es naturalmente frtil, inmejorable para toda clase de cultivos.

1.1.1 Aspectos generales El municipio de Ocs pertenece al departamento de San Marcos, en la regin VI de la Repblica de Guatemala. La categora de la cabecera municipal es Pueblo. Durante el perodo indgena se conoca el poblado como Ucuz, nombre mam con el que aparece en diferentes crnicas indgenas. Algunos opinan que Ocs es apcope de las voces nhuatl, okoshtl o icotl, nombre aborigen de la yuca que tambin se conoce como izote.

1

El 16 de agosto de 1884 por Decreto Gubernativo No. 308 se habilit la baha de Ocs como puerto de importacin y exportacin. El decreto No. 388 del 31 de agosto de 1885 declar puerto libre a la barra de Ocs. El decreto No. 354 del 5 de octubre de 1885 suspendi la ejecucin de los decretos 338 y 348 y se declar puerto mayor de la Repblica a la baha de Ocs, con aduana de registro.

1.1.2 Localizacin del municipio El municipio de Ocs se encuentra localizado al sur del departamento de San Marcos, colinda al norte con Ayutla (San Marcos) y Coatepeque (Quetzaltenango), al este con el municipio de Retalhuleu (Retalhuleu), al sur con el Ocano Pacifico y al oeste con la frontera mexicana.

1.1.3 Ubicacin geogrfica La Municipalidad de Ocs se encuentra en la latitud 143115 y longitud 920957.

1.1.4 Aspectos topogrficos y extensin territorial La topografa del municipio es regularmente plana, a travs de su territorio recorren dos ros, el Naranjo y el Suchiate, que desembocan en el Ocano Pacifico. El municipio abarca unos 152 Km2 y se encuentra entre 0 65 m.s.n.m.

1.1.5 Vas de comunicacin Al municipio de Ocs se llega por la ruta nacional 8, que conecta con la CA-2, cerca de la frontera Tecun Uman con Mxico. Tambin las aguas del Pacfico son utilizadas, pero solamente con lanchas, pues no existe un puerto embarcadero. 2

Figura 1. Departamento de San Marcos

Fuente: Mapa No. 17. Prensa Libre. Guatemala, octubre 2004

3

1.1.6 Clima y geografa Lo recorren los ros Naranjo, Ocosito o Tilapa, Pacaya, y Suchiate que sirve de lmite con Mxico; los zanjones de Ocs, de la Culebra y Pacaya; tambin estn las barras de Naranjo y de Tilapa y el estero El Estern. Posee parte de uno de los ecosistemas ms completos de Guatemala y del planeta: el humedal Manchn Guamuchal, incluido en la lista de sitios de importancia mundial de la Convencin de Ramsar. En sus 13,500 hectreas hay bosques de mangle que sirven de refugio a una variedad de fauna y aves migratorias.

Tabla I. Datos climatolgicos de estaciones en el departamento de San MarcosLocalidad Elevacin (msnm) Temperaturas C Mx. Min. San Marcos Catarina 2420 233 20.0 6.0 32.9 19.2 Absolutas Mx. Min. 28.0 - -8.0 38.4 9.5 Precipitacin milmetros 1026.5 3565.4 Humedad Relativa en % 85 76

Fuente: Datos de las estaciones meteorolgicas del INSIVUMEH.

1.1.7 Organizacin poltico-administrativa La Municipalidad de Ocs funciona como la mayora de municipalidades del pas, al frente del Concejo Municipal se encuentra la Alcaldesa Edilma Navarijo. En cuanto su divisin poltico-administrativa, cuenta con 1 pueblo, 21 aldeas y 20 caseros.

1.1.8 Demografa El municipio cuenta con 29,257 habitantes, con una densidad de 193 hab/km2, de los cuales 14,773 son hombres y 14,484 son mujeres. En cuanto a poblacin indgena solamente hay 383 personas, o sea un 1.3%.

4

1.1.9 Idioma y cultura El municipio por acuerdo gubernativo del 22 de agosto de 1934, estableci la feria para los jueves, viernes y sbado previos a la Semana Santa, en honor a Jess de Ramos. El idioma predominante es el espaol.

1.1.10 Aspectos econmicos En cuanto a produccin agrcola predomina el maz, algodn, frjol, pltano, arroz, ajonjol, tomate, chile, yuca, camote, cocos. La pesca es base de su sostenimiento. En cuanto a produccin artesanal, no hay artesanas populares. Han sobresalido solamente las salineras como Las Victorias y Tilapa. Es importante observar que en Ocs solamente 8,361 personas, es decir 36.5%, de la poblacin con ms de 7 aos se encuentra econmicamente activa. Las principales ocupaciones son: trabajadores no clasificados, con 5,787 trabajadores; agricultores y trabajadores calificados agropecuarios y pesqueros, con 1,277; y oficiales, operarios y artesanos de artes mecnicas y de otros oficios con 514. Las principales actividades econmicas son: agricultura, caza, selvicultura y pesca, con 6,270 trabajadores; comercio por mayor y menor, restaurantes y hoteles, con 1046; y servicios comunales, sociales y personales, con 244 trabajadores.

5

Tabla II. ndices del municipio de Ocs y del departamento de San Marcos IDH 1994 San Marcos Ocos 0.509 0.572 2002 0.583 0.575 ndice de salud 1994 0.531 0.674 2002 0.630 0.610 ndice de educacin 1994 0.496 0.552 2002 0.571 0.588 ndice de ingresos 1994 0.500 0.489 2002 0.548 0.526

Lugar

Fuente: Informe Nacional de Desarrollo Humano 2005 PNUD. Pg. 330

Tabla III. Pobreza y poblacin en el municipio de Ocs y en el departamento de San Marcos Lugar San Marcos Ocos Pobreza Total 73.1 48.2 Pobreza Extrema 25 6.5 Poblacin Rural 78.2 78.8 Poblacin Indgena 31.3 1.3

Fuente: Informe Nacional de Desarrollo Humano 2005 PNUD. Pg. 330

6

Tabla IV. Pobreza en el Departamento de San Marcos

Fuente: SEGEPLAN, INE y URL. 2004

7

1.1.11 Servicios existentes En todo el municipio hay alrededor de 5,609 hogares, en stos los servicios que se pueden encontrar varan. En cuanto a agua sobresalen los pozos artesanales (65.3%) y el servicio de chorro pblico (26.8%), en el servicio sanitario sobresalen las letrinas (73.2%) y el excusado lavable (9.5%), la red de drenaje cubre slo un (1.5%). El servicio de energa elctrica se encuentra en mejor estado pues un 81.2% de las viviendas tiene electricidad, en cambio la disposicin de los desechos slidos es un gran problema pues el 92.8% quema la basura para su eliminacin del hogar.

1.2

Investigacin

diagnstica

sobre

necesidades

de

servicios

bsicos

e

infraestructura de la poblacin afectada y del terreno a ocupar Segn datos del INE para el ao 2002, la aldea Cerritos contaba con un total de 1,056 habitantes, con 524 hombres y 532 mujeres, ubicados en 209 hogares de los cuales 180 eran de propiedad privada, 184 tenan servicio de agua, 184 contaban con letrina, 176 con luz elctrica y 204 queman la basura para su eliminacin. Los principales problemas que se determinaron, para la poblacin afectada por la tormenta y que tendrn que ser reubicados, por grado de importancia son: Tenencia de la tierra y local de habitacin. Agua tratada de chorro Apropiado sistema de drenaje sanitario Calles para la circulacin vehicular Energa elctrica Retiro de los desechos slidos

8

1.2.1 Descripcin y priorizacin de las necesidades Tenencia de la tierra y local de habitacin: el principal objetivo es poder asegurarle a los afectados un lugar seguro en donde vivir mediante un lote propio. Agua tratada de chorro: se ve la necesidad de otorgarles un sistema de agua potable para la salud de toda la comunidad. Apropiado sistema de drenaje sanitario: parte de la misma salubridad es que los afectados estn libres de contaminacin, en este caso la implementacin de un sistema de drenaje sanitario tradicional contribuye a mantener un alto grado de salubridad. Calles para la circulacin vehicular: dentro de la comunidad actualmente son pocas las familias que cuentan con carro propio, sin embargo es importante que existan calles vehiculares pues para el comercio les es definitivamente til y, lgicamente, suponiendo un desarrollo a corto plazo podrn tener muchos de ellos vehculo propio. Energa elctrica: sta es necesaria para diversas actividades diarias del hombre, tomando en cuenta la forma de vida, alimentacin y trabajo, de los afectados, este elemento puede proverseles en un futuro prximo. Retiro de los desechos slidos: es un elemento importantsimo en lo que se refiere a medio ambiente y salubridad, sin embargo se dejar esto para que se maneje a nivel municipal.

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2. FASE DE SERVICIO TCNICO PROFESIONAL

2.1 Diseo urbanstico

2.1.1 Descripcin del proyecto Debido a las intensas lluvias generadas por el paso de la tormenta Stan en la Repblica de Guatemala, varios ros experimentaron crecidas provocando inundaciones en varias zonas en especial en el rea sur-occidente de la Repblica. En la comunidad de Los Cerritos, Ocs, San Marcos, el ro Naranjo inundo sus mrgenes provocando daos a las personas asentadas en sus terrazas aluviales. En vista de que el ro erosion sus mrgenes destruyendo todas las viviendas localizadas en su zona se decidi trasladar a las personas afectadas a un sitio ms seguro. Es as que la urbanizacin Cerritos surge de la necesidad de atender a las familias que en octubre del ao 2005 sufrieron muchas prdidas por causa de la tormenta tropical STAN. El Gobierno de Guatemala ve entonces la obligacin de apoyar a la poblacin afectada otorgndoles de vuelta un lugar donde puedan desarrollar nuevamente su vida. En el proceso se encuentran involucradas distintas instituciones y entidades del pas, cada una con distintas funciones y responsabilidades, as: Secretara de Asuntos Agrarios (SAA): sta tiene la responsabilidad de realizar la bsqueda y obtencin de terrenos aptos para llevar a cabo la urbanizacin. Esta secretara, contando con un diseo urbanstico proporcionado por la SCEP, debe entregar los planos de registro que adjudican a los damnificados como nuevos propietarios de los lotes. 11

Direccin de Catastro y Avalos de Bienes Inmuebles (DICABI): esta institucin lleva a cabo un avalo del terreno antes de su compra para delimitar un costo mximo de pago por parte de la SAA al dueo del terreno. Secretara de Coordinacin Nacional para la Reduccin de Desastres (SECONRED): como su nombre lo indica, es una Coordinadora, su trabajo consiste en reunir a todos los participantes, brindarles informacin confiable, exacta y oportuna, y proporcionar una metodologa adecuada para la reduccin de desastres. As su funcin principal fue la de aprobar el terreno propuesto por SAA como habitable. Secretara de Coordinacin Ejecutiva de la Presidencia (SCEP): dentro de sta se encuentra la Unidad de Supervisin que se le asign la responsabilidad de llevar a cabo los diseos urbansticos en los terrenos adquiridos. El diseo final de la urbanizacin debe contar con servicios bsicos, como: reas verdes y de servicios, calles pavimentadas, agua potable, drenaje pluvial y drenaje sanitario.

2.1.2 Descripcin del lugar El terreno se encuentra ubicado en las cercanas de la Aldea Cerritos en la carretera que va hacia la playa de Tilapa junto al ro Naranjo. Sus coordenadas geodsicas son: latitud 143049 y longitud 921012. Se localiza aproximadamente a unos 600 metros al este del ro Naranjo, en una zona primordialmente agrcola. Por su cercana al Ocano Pacifico se utiliza para la extraccin de agua y fabricacin de sal.

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El terreno tiene una extensin de 38,232.65 m2, que equivalen a 54,175.70 vrs2 o 5.417 manzanas, no existen servicios de agua potable ni de drenaje sanitario cercanos. Por estar en la costa su clima es clido y entre su vegetacin destaca la palma. Se encuentra a escasos 8 msnm. La SECONRED hizo una correlacin de las zonas afectadas por las crecidas del ro Naranjo, para averiguar si la zona fue afectada entre el 01 y el 11 de octubre del mismo ao, con la informacin obtenida por las imgenes de satlites RADARSAT donadas por la Agencia Aeroespacial Nacional de Estados Unidos de Norte Amrica (NASA). En estas imgenes se hace una diferencia de la cantidad de humedad detectada en mayo del 2005 y se compara con la cantidad de humedad detectada del 01 al 11 de octubre del 2005. La zona gris es la diferencia de las zonas lo que implica las reas inundadas por las crecidas de los ros. Como se logra observar en la imagen, el sitio propuesto por la Secretara de Asuntos Agrarios no fue afectado por las crecidas del ro Naranjo.

Figura 2. Evaluacin de terrenos para movilizacin.

Fuente: Evaluacin de sitios. SECONRED. Guatemala, octubre 2005

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2.1.3 Topografa y colindancias Su topografa es plana, con una diferencia total en su terreno de unos 60 cms. entre el punto ms alto y el ms bajo. El sitio colinda con unas salinas en la parte sur y sur-este, adems de algunas plantaciones de palma en la parte oeste y al norte con el camino de acceso. El levantamiento planimtrico se realiz mediante el Mtodo de vuelta de campana, con un polgono base de ocho estaciones de las que se radiaron los esquineros colindantes y elementos existentes, como la calle de acceso. La altimetra se gener por medio de secciones transversales, para conocer de forma detallada la topografa del terreno, tomando una cuadrcula a 20 metros.

2.1.4 Parmetros de diseo Como el municipio no cuenta con ningn tipo de normativa que regule los espacios urbansticos, se han tomado en cuenta algunas normas y reglamentos aplicables para la Repblica de Guatemala, para llevar a cabo el diseo de la urbanizacin; entre estas est la del FHA y los reglamentos que regulan en la Municipalidad de Guatemala. stos indican aspectos como: Densidad mxima: se permite una densidad de hasta 110 lotes por hectrea. Distribucin de reas: se deben contemplar: rea de lotes (60%), rea de circulacin (15%), rea verde (5%), rea deportiva (10%), rea escolar (5%), rea de salud (5%).

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Dimensiones mnimas de lotes: no podrn ser menores a 64 m2 y con un frente mnimo de 4 m., o bien un fondo mnimo de 8 m. ndice de ocupacin: se utiliza un ndice mximo de 0.65. Acceso a los lotes: todo lote deber tener acceso independiente al frente y sobre la va pblica, sea sta vehicular o peatonal. Pendiente y drenaje: la superficie deber ser de preferencia horizontal y plana, de no ser posible deber tener una pendiente mxima del 6%, y si fuera con pendiente hacia lotes vecinos deber proveerse un drenaje pluvial adecuado.

2.1.5 Clculo de reas Tomando en cuenta los parmetros antes mencionados se obtienen las siguientes reas: rea de lotes = 0.60 * 38232.65 = 22939.59 m2 rea por lote = 22939.59 / 150 = 152.93 m2 rea verde = 0.05 * 38232.65 = 1911.63 m2 rea de servicios = 0.20 * 38232.65 = 7646.53 m2 rea de circulacin = 0.15 * 38232.65 = 5734.90 m2 Luego de analizar el diseo de la urbanizacin y tomando en cuenta que existen servicios cercanos en la Aldea Cerritos, las reas finales de diseo quedaron de la siguiente manera:Zona o espacio Lotes rea verde rea de servicios rea de circulacin Total rea m2 21000 1604.25 6128.31 9500.09 38232.65 Porcentaje 55% 4% 16% 25% 100%

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Figura 3. Diseo de distribucin arquitectnica

VIENE DE ALDEA LOS CERRITOS0 calle01 02 03 04 05 06 07 08 09

HACIA SALINERASParqueo rea de servicios Parqueo10 11 12 13 14

0 calle15 16 17 18 19 20

23

24

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

1ra. calle41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

1ra. calle 2da. avenida54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

1ra. calle65 66 67 68 69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

1ra. avenida

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

2da. calle98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110

2da. calle111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

2da. calle122 123 124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

3ra. calle

3ra. calle rea de servicios

3ra. calle

DISTRIBUCIN DE LOTES Y REAS DE SERVICIO

2.2 Diseo de calles

2.2.1 Descripcin del proyecto La urbanizacin Cerritos como parte de los pueblos modelo que se deben ejecutar para la reconstruccin, contar con calles pavimentadas. Se ha contemplado hacerlas con concreto hidrulico, por razones econmicas, vida til y poco mantenimiento, igualmente por los diversos beneficios que este tipo de material presta en cuanto a fcil locomocin de vehculos y manejo del agua pluvial.

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2.2.2 Parmetros de diseo y especificaciones contempladas

2.2.2.1 Perodo de dise El perodo de diseo o vida til para un pavimento depender de factores econmicos y de las condiciones del proyecto en general, de cualquier manera este debera contemplar como mnimo 20 aos. Para el presente proyecto se utiliz un perodo de diseo de 20 aos.

2.2.2.2 Especificaciones Las especificaciones que se manejan para el diseo de un pavimento rgido son:Norma y/o Especificacin AASHTO M-145 AASHTO T-99 AASHTO T-180 AASHTOT-90 AASHTO T-89 AASHTO T-146 AASHTO T-11 Y T-27 AASHTO T-193 AASHTO M-85 AASHTO M-240 AASHTO M-216 AASHTO T-96 ASTM C-469 ASTM D 3405 AASHTO M173 SIECA PCA Descripcin Material. Subrasante Ensayo. Proctor standard Ensayo. Proctor modificado Ensayo. ndice de plasticidad Ensayo. Limite lquido Muestra humedad para limites de Atterberg Ensayo. Granulometra tamices 40 y 20 Ensayo. CBR Material. Cemento prtland Material. Cementos hidrulicos mezclados Material. Cal Resistencia a la degradacin. Modulo de elasticidad del concreto (Ec) Sellantes a base de polmeros Polmeros a base de asfalto Pesos y dimensiones del transito Diseo para pavimentos rgidos

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2.2.3 Estudio de suelos El tipo de suelo existente en el sitio determinar, en gran medida, la estructura del pavimento a construir. Es por ello que en la mayora de casos por condiciones de trazo, topografa o calidad del suelo natural de apoyo, es necesario colocar una capa de transicin sobre la cual se construirn las losas de concreto. Por la importancia de lo antes mencionado a continuacin se presenta algunos de los ensayos de laboratorio necesarios para evaluar un suelo y as proceder al diseo del pavimento.

2.2.3.1 Granulometra La granulometra es la propiedad que tienen los suelos de mostrar diferentes tamaos en su composicin, el ensayo consiste en clasificar o separar las partculas de suelo por tamaos o dimetros, para luego representarlo en una grfica. Existen dos tipos de anlisis granulomtrico: a. Por tamices: seco o lavado b. Por sedimentacin Del ensayo con tamices y lavado previo, siguiendo la norma AASHTO T-27 y T11, se determin que el suelo est compuesto por un 72.24% de fino y 27.26% de arenas, sin presencia de grava. (Ver apndices)

2.2.3.2 Limites de Atterberg: Estos permiten conocer las propiedades plsticas de los suelos limosos y arcillosos. Los lmites de Atterberg son: a. Lmite lquido, que es el porcentaje de humedad, respecto del peso seco de la muestra, por el que pasa de estado lquido a estado plstico. Se determina mediante la formula de Casagrande: LL = W * (N/25)0.121. 18

b. Lmite plstico, es el porcentaje de humedad, respecto del peso seco de la muestra secada al horno en el que el suelo cohesivo pasa a estado plstico. Se calcula con la siguiente formula: LP = (Pw * 100) * Ps De estos dos valores obtenemos el ndice plstico, que no es ms que la diferencia entre el lmite lquido y el lmite plstico por el que podemos clasificarlo su plasticidad: IP = LL - LP Por la norma AASHTO T-89 y T-90, utilizando la Clasificacin de Sistema Unificado (C.S.U.) el suelo es ML (Limo arenoarcilloso). El lmite lquido que present la muestra es de 37.47%, el lmite plstico fue de 29.70% y el ndice plstico es de 7.77%, es decir que es medianamente plstico. (Ver apndices)

2.2.3.3 Proctor modificado Sirve para calcular la humedad ptima de compactacin, que es cuando alcanzar su mxima compactacin, y su densidad mxima. Segn AASHTO T-180, se obtiene de la muestra, que su humedad seca ptima es de 19.5% con una densidad seca mxima de 1658 kg/m3 o bien 103.5 lb/pie3. (Ver apndices)

2.2.3.4 Valor Soporte California Es conocido como Californian Bearing Ratio (C.B.R., por sus iniciales en ingls). Sirve para determinar la capacidad de soporte que tiene el suelo compactado a su densidad mxima, en las peores condiciones de humedad que pueda tener en el futuro. Basados en la norma AASHTO T-193 y datos del laboratorio, el CBR es de 47.7% a 96.14% de compactacin. (Ver apndices)

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Anlisis de resultados El suelo present las siguientes caractersticas: Granulometra: 72.74% paso el tamiz No. 200 LL: 37.47% LP: 29.70% IP: 7.77% Peso unitario mximo: 103.5 lb/pie3 Humedad ptima: 19.5% CBR: 47.7% al 96.14% de compactacin. De estas caractersticas se puede clasificar el suelo por el mtodo P.R.A., tomando en cuenta que el porcentaje de finos es mayor al 35%, que el lmite lquido es menor al 40% as como el ndice plstico es menor al 10%; tomando estos datos y analizndolos en la figura 4 se define que su ndice de grupo es menor a 8, por tanto el suelo se clasifica como un suelo limoso A-4, con una calidad de subrasante regular (ver apndices). Es recomendable por tanto realizar una estabilizacin mnima por medio de compactacin. Por el Sistema de Clasificacin Unificado (SCU) se determin que el suelo es un limo arenoarcilloso, ML. (ver apndices)

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Figura 4. Cuadro para obtencin de ndice de grupo

Nota: El ndice de grupo es igual a la suma de las dos lecturas en las escalas verticales

Fuente: Joseph E. Bowles. Manual de laboratorio de suelos en ingeniera civil. Pg. 70

Figura 5. Interrelacin aproximada de la clasificacin de suelos y su resistencia

Fuente: Jorge Coronado Iturbide. Manual Centroamericano para el diseo de pavimentos. Captulo 4 Pg. 6

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CLASIFICACIN PRA

Suelos Granulares 35% o menos pasa malla # 200 A-1 A-1-a 50 max 30 max 15 max 50 max 30 max 35 max 35 max 35 max 35 max 36 min 36 min 51 min 10 max A-1-b A-3 A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-2

Grupo Sub-grupo

Suelos Arcillosos y Limosos Ms de 35% pasa malla # 200 A-7-5* A-4 A-5 A-6 A-7-6*

% Pasa Malla # 10 Malla # 40 Malla # 200

36 min

36 min

Figura 6. Sistema de clasificacin de suelos PRA

Fuente: Joseph E. Bowles. Manual de laboratorio de suelos en ingeniera civil. Pg. 70

226 max 0 Fragmentos de piedra, grava y arena Arena fina Grava y/o arena limosas Excelente a buena Grava y/o arena arcillosas 0 0 4 max N.P. 40 max 10 max 41 min 10 max 40 max 11 min 41 min 11 min 40 max 10 max 8 max

Plasticidad pasa la Malla # 40 LL LP

41 min 10 max 12 max Suelos Limosos

40 max 11 min 16 max

41 min 11 min 20 max Suelos Arcillosos Regular a mala

ndice de grupo

Materiales Constitutivos

Calidad (Subrasante)

*A-7-5: IP menor o igual a LL-30 *A-7-6: IP mayo que LL-30

SISTEMA DE CLASIFICACIN UNIFICADO (PROCEDIMIENTO)

CUALQUIER SUELO

Menos de 50% de finos

Turba Orgnica, Fibrosa

Ms de 50% de finos

Suelo Granular (Granulometra) GRUPO GENERAL

Suelo Fino (Grfico de plasticidad)

Arena (S) Grava (G) (La que est presente en mayor cantidad) PRIMERA LETRA (Prefijo)

Bajo lnea "A" = Limo (M) Sobre lnea "A" = Arcilla (C) Orgnico (O) (Valor del Lmite Lquido)

Figura 7. Sistema de clasificacin unificado

Fuente: Joseph E. Bowles. Manual de laboratorio de suelos en ingeniera civil. Pg. 74

235 - 12% de finos 12 - 49% de finos SEGUNDA LETRA (Sufijo) Graduacin y tipo de finos GW-GM SW-SM SW-SC SP-SM SP-SC SM SC GM GC GW-GC GP-GM GP-GC Tipo de finos Grfico de plasticidad

(Porcentaje y Plasticidad de los Finos)

Menos de 5% de finos

LL menor de 50

LL mayor de 50

GW SW Cu >4 >6 Cg 1-3 1-3

Baja compresibilidad

Alta compresibilidad

GW

CL ML OL

CH MH OH

GP

SW

SP

2.2.4 Diseo de gabarito En la normativa del FHA para urbanizaciones se pueden encontrar los gabaritos que se pueden utilizar. Por la cantidad de lotes a que dan acceso las calles se definen como vas terciarias, as el gabarito contar con banquetas, bordillos y el derecho de va, con un bombeo del 2% hacia los lados, lomo de tortuga, segn figura 8. Por razones del diseo en general de la urbanizacin estos elementos tendrn las siguientes medidas. Banquetas: 0.85 mts. de ancho y un espesor de 7 cms. Bordillo: 15 * 30 cms. Derecho de va: 5.00 mts. en las calles y 6.00 mts. en las avenidas.

Figura 8. Seccin tpica de gabarito

7.00 y 8.00 1.00Bordillo

5.00 y 6.00Pavimento rgido

1.00

0.15 0.15

pend. 2%

pend. 2%

Banqueta

Nivel de Lote

SECCIN DE GABARITO

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2.2.5 Elementos estructurales del pavimento

2.2.5.1 Subrasante Es la superficie del suelo que sostiene la estructura del pavimento despus de ser estabilizada, es decir homogenizada y compactada. sta, segn sus caractersticas, puede soportar directamente la capa de rodadura del pavimento rgido. En un perfil se definir la alineacin vertical del camino, compuesto por lneas rectas que son las pendientes unidas por arcos de curvas parablicas verticales. La subrasante que se proyecte debe compensar en todo lo que sea posible los cortes en el sentido longitudinal y aun en el transversal. Es importante saber que en algunos tramos se dan circunstancias especiales segn el proyecto, ejemplo de esto es el atravesar poblaciones donde se debe tener en cuenta la altura de las entradas a las casas o el atravesar regiones pantanosas o inundables. Los materiales deben ser de preferencia del tipo: GW (gravas mal graduadas), SW (arenas bien graduadas), SM (arenas limosas), ML (limos inorgnicos y arenas finas) e incluso SC (arenas arcillosas), si la arcilla no es de alta plasticidad. Debe ser compactado del 95 al 100 % de la prueba de compactacin AASHTO T-99. Al analizar el material del terreno, ensayado en laboratorio, se obtiene que es del tipo ML y clasificacin A-4, por esto ser recomendable que sea compactado con pata de cabra, que producir mejores resultados.

2.2.5.2 Sub-base Es la capa del pavimento que transmite directamente las cargas a la subrasante y absorbe las irregularidades de la subrasante para no afectar las capas superiores. 25

Generalmente es una capa de materiales ptreos, de buena graduacin. Es utilizada en pavimentos rgidos, si la subrasante no tiene las cualidades deseadas. Debe cumplir los siguientes requisitos: Lmite lquido: ndice de plasticidad: Desgaste Los ngeles: Contraccin lineal: Equivalente de arena: Valor Relativo Soporte: 25% Mx. 6% Mx. 40% Mx. 4% Mx. 25 Mn. 50% Mn. para < 500 vehculos pesados por da. 60% Mn. para < 500 vehculos pesados por da. En cuanto a granulometra el 100 % debe pasar la malla de 1 , del 72 al 100 % la de , del 50 al 84 % la de 3/8, del 37 al 70 % la No. 4, del 16 al 45 % la No. 20, del 9 al 35 % la No. 60 y del 5 al 25 % la No. 200. Se debe compactar como mnimo al 95% de su peso volumtrico seco mximo, conforme a la prueba AASHTO modificada. La modalidad empleada normalmente ser la D.

2.2.5.3 Capa de rodadura Estar conformada por pavimento rgido en losas de concreto, diseadas de tal manera que soporten las cargas de trnsito. Es importante que esta losa se proteja con material impermeabilizante en las juntas, bordillos, cunetas y un alcantarillado pluvial.

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2.2.6 Diseo de pavimento rgido El pavimento es la estructura que transmite las cargas concentradas en las ruedas de los vehculos al suelo de fundacin sin que ste falle. ste debe ser cmodo, con superficie lisa, no resbaladiza y resistente a los efectos climticos (sol, lluvia, sal, etc.) Los pavimentos de concreto hidrulico o pavimentos rgidos difieren de los pavimentos de asfalto o flexibles en que poseen una resistencia considerable a la flexin y que son afectados grandemente por los cambios de temperatura. Los pavimentos rgidos estn sujetos a los siguientes esfuerzos: Esfuerzos abrasivos causados por las llantas. Esfuerzos directos de comprensin y corte por las cargas de las ruedas. Esfuerzos de compresin y tensin que resultan de la deflexin. Esfuerzos de compresin y tensin causados por la expansin y contraccin del concreto. En virtud de estos esfuerzos es necesario que para que cumpla en forma satisfactoria y econmica la vida til, el diseo est basado en los siguientes factores: Volumen, tipo y peso del trnsito a servir en la actualidad y en un futuro previsible. Valor soporte y caractersticas de la subrasante y subbase. Clima de la regin. Resistencia y calidad del concreto a emplear. Para el diseo del pavimento es recomendable representar las condiciones de apoyo de manera racional, por ello se debe tomar en cuenta que el apoyo de la losa de concreto ser el conjunto formado por el terreno natural preparado y compactado y la capa sub-base. As este conjunto estar representado por un mdulo de reaccin combinado que se ver ms adelante. 27

Existen dos mtodos bsicos para el diseo de pavimentos rgidos: el mtodo avalado por la American Associations of State Highway and Transportation Officials, AASHTO y el avalado por la Portland Cement Association, PCA, ambos aceptados en la prctica ingenieril de muchos pases y tienen mayor experiencia documentada respecto a sus aplicaciones. El utilizado para el presente trabajo es el mtodo PCA.

2.2.6.1 Volumen, tipo y peso del trnsito Por ser un proyecto habitacional y el ancho de gabarito diseado, el trnsito que circular en el proyecto ser en su mayora vehculos de pasajeros, con poca frecuencia pasarn camiones comerciales del tipo SU, segn tabla IV. Partiendo de la tabla VI se define que la categora de la calle ser la No. 1, con un TPD de 200 a 800 vehculos,

Tabla V. Dimensiones de los vehculos de diseo. (Valores en metros)TIPO DE VEHCULO Altura Ancho Longitud Voladizo delantero Voladizo trasero Distancia entre ejes extremos, WB1 Distancia entre ejes extremos, WB2 P 1.3 2.1 5.8 0.9 1.5 3.4 BUS 4.1 2.6 12.1 2.1 2.4 7.6 SU 4.1 2.6 9.1 1.2 1.8 6.1 WB-15 4.1 2.6 16.7 0.9 0.6 6.1 9.1 WB-19 4.1 2.6 21 1.2 0.9 6.1 12.8 WB-20 4.1 2.6 22.5 1.2 0.9 6.1 14.3

Fuente: Raul Leclair. Manual Centroamericano de normas para el diseo geomtrico de las carreteras regionales. Pg. 51 P: vehculos livianos Bus: transporte colectivo SU: camin sencillo de dos ejes WB-15: vehculo articulado de carga con semirremolque de 6.1 y 9.1 metros de largo WB-19: vehculo articulado de carga con semirremolque de 14.6 metros de largo WB-20: vehculo articulado de carga con semirremolque de 16.2 metros de largo

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Tabla VI. Categora de cargas por ejesTRFICO CATEGORA DESCRIPCIN TPD Calles residenciales, carreteras rurales y secundarias (bajo a medio) Calles colectoras, carreteras rurales y secundarias (altas) Carreteras primarias y calles arteriales (bajo) Carreteras arteriales, carreteras primarias (medio) Interestatales urbanas y rurales (bajo a medio) Calles arteriales, carreteras primarias, super carreteras (altas) Interestatales urbanas y rurales (medio a alto) % TPDC MXIMA CARGA POR EJE (KIPS) EJE SENCILLO EJE TANDEM

1

200 a 800

1a3

Arriba de 25

22

36

2

700 a 5000

5 a 18

De 40 a 1000

26

44

3

3000 a 12000 2 carriles 3000 a 50000

8 a 30

De 500 a 5000

30

52

4

3000 a 20000 2 carriles 3000 a 150000 4 carriles o ms

8 a 30

De 1500 a 8000

34

60

Fuente: Westergad H.N. Computation of streses in concrete roads. Pg. 48 Los descriptores alto, medio y bajo se refieren al peso relativo de las cargas por eje, para el tipo de calle o carretera. TPDC: Trfico Promedio Diario de Camiones TPD: Trfico Promedio Diario

2.2.6.2 Diseo de la sub-base El espesor de la sub-base depender del soporte de la subrasante, que est definido por el mdulo Westergard que es igual a la carga en libras por pulgada cuadrada entre la deflexin, en pulgadas, para dicha carga. Como esta prueba es larga y costosa, el valor se calcula por correlacin simple, como el CBR o el valor K. Para ello se presentan dos tablas mediante las cuales se puede definir el valor K.

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Al utilizar la figura 9 y tomando en cuenta los datos obtenidos de los ensayos, donde se clasific el suelo como un A-4, se obtiene que el modulo de reaccin de la subrasante (k) varia entre 100 y 250 lbs/pulg3. As tambin si utilizamos la tabla VII, se determina que el valor de K, por ser un suelo de grano fino, vara entre 75 y 120 lbs/pulg3.

Figura 9. Interrelacin aproximada de la clasificacin de suelos y los valores de soporte2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 SISTEMA DE CLASIFICACIN DE SUELOS DE LA ASTM GC SW SM SP SC OH CH OL MH CLASIFICACIN DE SUELOS DE LA AASHTO A-2-6 A-3 A-4 A-5 A-5 A-7-5 A-7-6 E-1 E-2 E-3 E-4 E-5 E-6 E-7 E-8 E-9 E-10 E-11 E-12 5 10 20 30 40 CLASIFICACIN DE SUELOS DE LA ADMINISTRACIN FEDERAL DE AVIACIN ML CL 30 GP 40 GM 60 GW 80 100

A-1-a A-1-b A-2-4 A-2-7 A-2-5

VALOR DE RESISTENCIA (R) 50 60 70

MDULO DE REACCIN DE LA SUBRASANTE (K) LBS/PULG 2 100 150 200 250 300 400 600 700

VALOR DE SOPORTE LBS/PULG 2 10 20 30 40 50 60

RELACIN DE SOPORTE DE CALIFORNIA (CBR) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 25 30 40 60 80 100

Fuente: Aurelio Salazar Rodrguez. Gua para el diseo y construccin de pavimentos rgidos. Pg. 5

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Tabla VII. Tipo de suelo de la subrasante y valores aproximados de KTIPO DE SUELO Suelos de grano fino en los cuales predominan las partculas de limo y arcilla Suelos con arenas y mezclas de arena y gravas con cantidades moderadas de limo y arcilla Suelos con arenas y mezclas de arena y gravas con cantidades moderadas de limo y arcilla Suelos con arenas y mezclas de arena y gravas con cantidades moderadas de limo y arcilla APOYO Bajo Medio Alto Muy Alto RANGO DE VALORES K (PCI) 75 - 120 130 - 170 180 - 220 250 - 400

FUENTE: Westergad H.N. Computation of stresses in concrete roads. Pg. 49

Luego utilizando la tabla VIII y un k de 100 PCI, se define que se deber utilizar una sub-base de 6 pulg. lo que da por resultado un K de 140 PCI.

Tabla VIII. Efectos de sub-base no tratada sobre los valores de KSUBRASANTE VALORES DE K (lb/pulg3) SUB-BASE VALORES DE K (PCI) 12 PULG 110 190 320 430

4 PULG 6 PULG 9 PULG 50 65 75 85 100 130 140 160 200 220 230 270 300 320 330 370 FUENTE: Westergad H.N. Computation of stresses in concrete roads. Pg. 14

Tabla IX. Efectos de sub-base tratada sobre los valores de KSUB-BASE VALORES DE K (PCI) 4 PULG 6 PULG 9 PULG 12 PULG 50 170 230 310 390 100 280 400 520 640 200 470 640 830 FUENTE: Westergad H.N. Computation of stresses in concrete roads. Pg. 14 SUBRASANTE VALORES DE K (lb/pulg3)

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2.2.6.3 Resistencia del concreto a emplear En un pavimento rgido se debe considerar la resistencia del concreto a los esfuerzos de flexin y compresin. Los de compresin son mnimos y no influyen en el grosor de la losa, pero los esfuerzos de flexin son muy influyentes y se determinan por el mdulo de ruptura (MR) que se define como el esfuerzo mximo de tensin en la fibra extrema de una viga de concreto. Tomando en cuenta lo indicado en las especificaciones generales para construccin de carreteras y puentes, especficamente en la seccin 501, la resistencia a compresin mnima deber ser de 3500 psi (24.5 MPa) y una resistencia a la flexin mnima de 550 psi (3.8 MPa), a los 28 das. Para este proyecto se incluir un concreto con las siguientes caractersticas: Relacin agua cemento mxima: 0.49 Temperatura: 20 10C Asentamiento: 40 20 mm Resistencia a la compresin: fc = 4000 psi Mdulo de ruptura: MR = 0.14 x Fc = 0.14 x = 560 PSI.

2.2.6.4 Espesor del pavimento rgido Para definir un espesor para el pavimento rgido se toma en cuenta los datos obtenidos en el estudio de suelos, el diseo de la sub-base, el trfico vehicular y las propiedades del concreto hidrulico. Es tambin necesario definir si se utilizarn hombros o bordillos pues es un factor importante en la determinacin del espesor del pavimento.

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Considerando la va como categora 1, con un valor de 140 PCI (medio) de la subrasante-subbase y un mdulo de ruptura de 560 PSI, y utilizando la tabla X, tenemos que el espesor de la losa ser de 6 pulg.

Tabla X. TPDC permisible, pavimentos con junta de trabazn de agregado (no se necesitan pasajuntas)SIN HOMBROS DE CONCRETO O BORDILLO CON HOMBROS DE CONCRETO O BORDILLO SOPORTE DE SOPORTE DE SUBRASANTE Y SUBSUBRASANTE Y SUBESPESOR ESPESOR BASE BASE LOSA PULG. LOSA PULG. BAJO MEDIO ALTO BAJO MEDIO ALTO MR = 650 PSI 4 0.2 0.9 4.5 0.1 4.5 2 8 25 5 0.1 0.8 3 5 30 130 330 5.5 3 15 45 5.5 320 6 40 160 430 6.5 330 MR = 600 PSI 5 0.1 0.4 4 0.1 5.5 0.5 3 9 4.5 0.2 1 5 6 8 36 98 5 6 27 75 6.5 76 300 760 5.5 73 290 730 7 520 6 610 7.5 MR = 600 PSI 5.5 0.1 0.3 1 4.5 0.2 0.6 6 1 6 18 5 0.8 4 13 6.5 13 60 160 5.5 13 57 150 7 110 400 6 130 480 7.5 620 FUENTE: Westergad H.N. Computation of streses in concrete roads. Pg. 51 Nota: una fraccin del TPDC indica que el pavimento puede soportar un nmero ilimitado de camiones para pasajeros, automviles y pick-ups, pero slo pocos vehculos pesados por semana (TPDC de 0.3 * 7 das indica dos camiones pesados por semana) TPDC excluye camiones de dos ejes y cuatro llantas, de manera que el nmero de camiones permitidos puede ser mayor.

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2.2.6.5 Juntas La necesidad de construir juntas en los pavimentos de concreto hidrulico es obvia, pues de no hacerlo se presentaran grietas a intervalos bastante regulares en diversos puntos de forma desordenada debido a la contraccin y dilatacin del concreto. Por su ubicacin se pueden clasificar las juntas en: Juntas Longitudinales: son aquellas paralelas al eje del camino o calle con el fin de permitir los movimientos relativos de las losas, la cantidad de juntas dependen del ancho de la corona de los caminos o calles. Juntas Transversales: tienen por objeto el evitar el agrietamiento debido al esfuerzo que se provoca por la contraccin de las losas. La longitud de separacin entre cada una puede variar entre 3 y 7 metros. Para cualquiera de las juntas, el mtodo constructivo puede ser de forma sumergida, lo que no es ms que la insercin de un listn de madera o plstico, de manera inmediata a la colocacin del concreto en un rango de 1/4 a 1/5 del espesor del pavimento, teniendo cuidado en mantener su verticalidad y alineamiento. El otro mtodo es por corte: que es la realizacin de un corte inicial con un ancho del orden de 3 mm. y una profundidad en el rango de 1/3 a 1/4 del espesor del pavimento para, posteriormente hacer un ensanche, se debe realizar previo a la contraccin del concreto entre las 6 a 20 horas de terminada la superficie segn las condiciones de humedad, fraguado de las mezclas y temperaturas del sitio.

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2.2.6.5.1 Sellado de Juntas Las juntas, cualesquiera que sea su funcin principal y siempre que as se especifique en los planos, deben ser rellenadas y/o selladas con materiales aprobados de los tipos indicados en Segn se indica en la seccin 501 de las especificaciones generales para construccin de carreteras y puentes, el relleno y sellado de las juntas debe efectuarse antes de abrir el pavimento al trfico de vehculos, incluyendo los de la construccin. Los cortes de sierra adicionales en las ranuras de las juntas, para formar las canaletas o cajas para el sello, deben realizarse hasta 72 horas despus de haber colocado el concreto. Antes de aplicar el material de relleno o selladores, deben limpiarse y secarse todas las ranuras. La limpieza final debe hacerse con aire a presin. La presin del aire debe ser mayor de 0.63 MPa (90 psi). El compresor de aire, debe estar equipado con un filtro que quite la humedad y el aceite del aire. Una vez limpia y seca la ranura, para alojar el material sellante, se procede a aplicar ste. Para juntas longitudinales y transversales de construccin y contraccin, los ms usados son los selladores vertidos en caliente o en fro. Se debe procurar recortar las protuberancias del material sellante en los bordes, incluso dejando una pequea depresin.

2.2.7 Drenaje pluvial El objetivo del drenaje en los caminos, es en primer trmino el reducir al mximo posible la cantidad de agua que de una u otra forma llega al mismo, y en segundo termino dar salida rpida al agua que llegue al camino. 35

Para que un camino tenga un buen drenaje se debe evitar que el agua circule en cantidades excesivas por el mismo destruyendo el pavimento, as como que el agua que debe escurrir por cunetas y canales se estanque y que cause problemas en la terracera. El drenaje pluvial del proyecto se manejar a travs de tragantes en las intersecciones de las calles, ser conducido por canales hasta llegar a un quinel, que funciona para distintas fincas, que va a desembocar al ocano pacifico a unos 1200 metros.

2.2.7.1 Bombeo del camino El bombeo de un camino o calle es la forma y pendiente transversal del mismo, cuyo fin primordial es el drenar hacia los lados el agua que cae en el camino mismo. ste depende de la clase de superficie, facilidad de circulacin de los vehculos y aspecto del camino. El bombeo para el pavimento rgido puede variar de 1.5% a 2%. Por razones econmicas y de las condiciones del suelo del lugar, el drenaje ser superficial, utilizando en primeras instancias el bordillo para recolectar y conducir el agua a lo largo de cada calle y luego se utilizarn tragantes, cunetas y canales.

2.2.7.2 Tragantes Son cajas recolectoras de las aguas que corren sobre el pavimento, dispuestas de tal forma que las ingresen al sistema pluvial, en este caso canales, antes que causen dao al pavimento. Estas tendrn tapaderas con rejilla, que permitirn el paso a vehculos y peatones y evitaran taponamientos del sistema; recoleccin. deposito de arena, para su fcil

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2.2.7.3 Cunetas y canales Una cuneta es la zanja que se hace a uno o ambos lados del camino, con el propsito de recibir y conducir el agua pluvial que cae sobre el mismo y en reas adyacentes (banquetas, lotes, taludes). Como el rea a drenar por stas es relativamente pequea, se proyectan para que den capacidad a fuertes aguaceros de 10 a 20 minutos de duracin. Las dimensiones, pendiente y otras caractersticas de las cunetas se determinan mediante el flujo que va a escurrir por las mismas. Las cunetas y canales se disean basados en los principios de flujo de canales abiertos, mediante la conocida frmula de Manning:

V = Como Q = V*A, entonces:

1 R 2 / 3 S 1/ 2 n

1 Q = A R 2 / 3 S 1/ 2 n

Donde: Q = descarga en m3/seg. A = rea de la seccin transversal en m2. V = velocidad promedio en m/seg. n = coeficiente de rugosidad de Manning R = radio hidrulico en metros (rea de seccin entre permetro mojado) S = pendiente del canal en metro por metro.37

Tabla XI. Valores de rugosidad nTipo de material n 0.020 Tierra comn, nivelada y alisada 0.030 Roca lisa y uniforme 0.040 Roca con salientes y sinuosos 0.030 Lechos pedregosos 0.030 Plantilla de tierra, taludes speros 0.015 Concreto 0.021 Metal 0.010 PVC Fuente: Carlos Crespo. Vas de comunicacin. Pg. 143

Para que las cunetas se conserven en buen estado es necesario que la velocidad del agua que escurre por ellas no pase de ciertos valores. Algunos de estos valores aproximados se ven en la siguiente tabla.

Tabla XII. Velocidades permisibles en cunetas para algunos materialesVelocidad Velocidad Material (m/seg.) (m/seg.) Arena fina 0.45 Arcilla arenosa 0.50 Arena media 0.60 Arcilla firme 1.25 Arena gruesa 0.90 Arcilla comn 0.85 Grava fina 1.50 Tepetate 2.00 Grava media 2.00 Zampeado 4.00 Grava gruesa 3.50 Concreto 7.00 Fuente: Carlos Crespo. Vas de comunicacin. Pg. 145 Material

La descarga que llegar a las cunetas y canales se determina mediante el Mtodo Racional, tambin llamado procedimiento de la Precipitacin Pluvial, donde se proyecta el elemento para dar paso a la cantidad de agua determinada por el escurrimiento probable del agua de lluvia. Se hace uso entonces de la siguiente frmula: CI A 1000 360

Q=

38

Donde: Q = descarga en lts/seg. C = coeficiente de escorrenta. I = intensidad de la precipitacin, a un tiempo de concentracin, en mm/hora. A = rea a drenar en hectreas.

Tabla XIII. Valores de coeficiente CDescripcin del rea Calles Carreteras Prados de csped (arenosos) 0.05 0.10 pendiente 7% Prados de csped (arcillosos) 0.13 0.17 pendiente 7% 0.78 0.95 Tejados 0.50 0.80 Zona industrial ligera 0.60 0.90 Zona industrial pesada 0.70 0.90 Zona de empresas 0.50 0.70 Zona de viviendas 0.25 0.40 Zona de viviendas unifamiliares Fuente: Gerard Kiely. Ingeniera Ambiental. Pg. 268 Valor de C (min-max) 0.70 0.90 0.75 0.85

Tabla XIV. Valores de coeficiente CTipo de material Valor de C (min-max) 0.75 0.95 Pavimentos asflticos 0.70 0.90 Pavimentos de concreto hidrulico 0.40 0.65 Suelos impermeables 0.15 0.40 Suelos ligeramente permeables Suelos moderadamente 0.05 0.20 permeables Fuente: Carlos Crespo. Vas de comunicacin. Pg. 155

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En muchas ocasiones el tipo de suelo o terreno donde el agua escurrir no es igual en toda el rea. En estos casos el coeficiente de escorrenta se deber calcular mediante la siguiente frmula: (Ci Ai ) A

C= Donde:

Ci = coeficiente de escorrenta de cada sector o tipo de suelo. Ai = rea de cada sector. A = rea total. La intensidad de lluvia vara segn altitud del lugar, deforestacin, etc. Para Guatemala el INSIVUMEH ha determinado una serie de ecuaciones mediante las que se puede determinar esta intensidad. Utilizando los datos para la estacin Puerto de San Jos, por tener una precipitacin similar a la costa de Ocs, en un perodo de retorno de 25 aos, tenemos que:I= Donde: Tc = tiempo de concentracin en minutos. Para determinar el tiempo de concentracin se pueden utilizar frmulas como la de Kirpich: Tc = 3 * L1.15 154 * H 0.38 125200 (Tc + 140)1.349

40

Donde: L = longitud del cauce principal en metros. H = diferencia de elevacin entre los extremos del cauce principal en metros.

2.2.7.4 Diseo pluvial

Para calcular el caudal que aportar al canal dentro de la urbanizacin se determinaran los valores de Tc, I, y C: Tc = Tc = 3 * L1.15 154 * H 0.38 3 * 2201.15 154 * 0.30 0.38 = 15.21 min.

Debido a que esta ecuacin tiene una implementacin ms adecuada en anlisis de cuencas, el dato obtenido resulta bastante alto, por ello se tomar un tiempo de concentracin mximo de 5 minutos. I= I= 125200 (Tc + 140)1.349 125200 (5 + 140)1.349 = = 152 mm/hr

Utilizando los datos de las tablas XII y XIII

C=

(Ci Ai ) A

=

3743.81 * 0.7 + 8386.77 * 0.15 12130.58

=

0.32

Se calcula el caudal de aporte: Q= CI A 1000 = 360 0.32 152 1.21 1000 360 = 163.79 lts/seg. =Qq

Q = 0.164 m3/seg.

41

Teniendo esto se disear un canal de seccin rectangular, con base igual al doble de su altura, es decir b = 2a, despejando para a: 1 Q = A R 2 / 3 S 1/ 2 n 22 / 3 * Q * n a= 2 * S 1/ 2 3/8

=3/8

2 2 / 3 * 0.164 * 0.015 a= 2 * 0.211 / 2 b = 2a =

=

0.30 mts. = 0.60 mts.

2*0.30

Comprobando la velocidad del flujo, para ver que se mantenga dentro de los parmetros de la tabla XII, tenemos: 1 V = R 2 / 3 S 1/ 2 n =1 0.1860 0.015 1.20 CHEQUEA.2/3

0.00211 / 2

=

0.88 m/seg.

0.88 m/seg. < 7.00 m/seg.

Siguiendo el mismo procedimiento para la cuneta que conducir el agua al quinel existente, se obtiene lo siguiente: Tcestimado = 10 min. C = 0.31 Cuneta: a = 0.45 mts. V = 1.03 m/seg. b = 0.90 mts. i = 145 mm/hr Q = 0.433 m3/seg.

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3. DISEO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO

3.1 Descripcin del proyecto

Las etapas que comprende el proyecto de una red de alcantarillado son las siguientes: a) Investigaciones preliminares: exigen emplear un mapa de la poblacin, necesarias para estimar costes aproximados, tambin permiten llegar a una estimacin exacta de la cantidad de aguas residuales que probablemente se producirn. Tienen que estudiarse los sitios donde sea posible evacuar las aguas residuales. Han de determinarse tambin los posibles suministros de materiales, especialmente los tubos, los precios, gastos de transporte y factores que pueden dificultar la entrega. El reclutamiento de mano de obra y los salarios locales deben tambin considerarse. b) Estudios de detalle: comprenden los reconocimientos subterrneos y

superficiales, donde se investigar la presencia de cualquier tubera u obra existente que pueda interferir en el diseo, as como el estudio del subsuelo, si hay presencia de roca, de agua subterrnea, etc. Uno de los ms sencillos es el introducir en el terreno una varilla de acero de 2 cm. de dimetro y anotar a que profundidad tropieza con la roca, es apropiado hasta 4.50 6.00 m de profundidad. Con un poco de prctica, es posible determinar cundo la varilla atraviesa lechos de arcilla, arena o grava, por el sonido que se percibe aplicando el odo junto a la varilla mientras se introduce. Sacando la varilla de cuando en cuando, pueden obtenerse datos que permiten deducir cuando se encuentra agua. 43

Levantamiento del mapa: es necesario el trabajo topogrfico para reconocer calles, su tipo de material, presencia de pozos existentes, perfiles del terreno y calles, etc. c) Proyecto definitivo: lo conforman los clculos y otros trabajos necesarios para determinar las pendientes, dimensiones y situaciones de las redes de alcantarillas y de sus instalaciones accesorias. d) Preparacin del mapa final: planos, perfiles y especificaciones, que han de definir los trabajos de construccin. e) Correccin de los planos: de acuerdo con las modificaciones que se hagan durante la construccin.

3.2 Levantamiento topogrfico

Para este proyecto, se ha realizado en el inicio un levantamiento planimtrico y altimtrico, sacando secciones, tras el diseo de la rasante en las calles se obtendrn las alturas en donde se ubicarn los pozos. Para el momento de la ejecucin habr que chequear esos datos.

3.3 Parmetros de diseo y especificaciones contempladas

3.3.1

Tipo de sistema a utilizar

El sistema de alcantarillado ser de tipo separativo, donde se excluirn los caudales de aguas de lluvia, segn se establece en la seccin 2.1.1 de las normas del INFOM.

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El sistema funcionar por gravedad a lo largo de todos los colectores, para la lnea de descarga, despus del tratamiento primario (fosa sptica), se har por medio de bombeo para descargar el flujo en zanjas de absorcin.

3.3.2

Perodo de diseo

En las normas del INFOM se indica que los sistemas de alcantarillado deben ser proyectados para cumplir su funcin durante un perodo de 30 a 40 aos. Tomando esto se disear para 30 aos puesto que el crecimiento dentro de esta urbanizacin est limitado por su rea.

3.3.3

Poblacin de diseo

La poblacin estar determinada por la cantidad de personas que fueron afectadas por la tormenta y se trasladarn al sitio. El crecimiento poblacional para los 30 aos que funcionar el sistema se calcular mediante el mtodo del incremento geomtrico, cuya ecuacin es:

Pn = Po (1 + r ) Donde: Pn = poblacin ao n. Po = poblacin conocida en un determinado ao. r = tasa de crecimiento anual. n = aos para el perodo de diseo.

n

3.3.4

Dotacin

La dotacin contemplada para el proyecto, por ser rea rural y segn consumo de algunos de los habitantes, es de 125 lts/hab/da.

45

3.3.5

Seccin parcialmente llena

La seccin de la tubera deber estar parcialmente llena. Por la normativa del INFOM su tirante debe estar arriba del 10% y por debajo del 75% del dimetro del tubo.

3.3.6

Coeficiente de rugosidad (n)

El coeficiente de rugosidad de Manning, se har aplicando el factor segn la tubera empleada. Como la tubera ser de PVC el n = 0.01, segn se establece tambin en las normas INFOM, seccin 2.9.

Tabla XV. Coeficientes de rugosidad en tuberasTipo de tubera n Concreto 0.014 Metal 0.021 PVC 0.010 Fuente: Carlos Crespo. Vas de comunicacin. Pg. 143

3.3.7

Dimetros mnimos

En la seccin 2.10 de las normas del INFOM se encuentra que para el colector el dimetro mnimo, para tubera de PVC, es de 6 y para las conexiones domiciliares es de 4. Tambin es necesario que el dimetro de la candela domiciliar, de hacerse con tubo de cemento, sea superior a las l2. Los conductos a presin en sistemas de bombeo utilizarn el dimetro adecuado para tener velocidades dentro de los lmites aceptables, pudindose utilizar dimetros menores a los mencionados anteriormente.

46

3.3.8

Velocidades permisibles

El INFOM en su normativa indica que la velocidad mxima ser de 2.5 m/seg. y la velocidad mnima de 0.6 m/seg.

3.3.9

Pendientes permisibles

La pendiente en la tubera de la conexin domiciliar no debe ser menor al 2% para que los desechos puedan ser evacuados adecuadamente. En cuanto a la pendiente del colector principal se debe tratar de mantener la pendiente que nos brinda el terreno o las calles por donde va nuestro colector, sin embargo existen algunos datos como los que indica la tabla XV.

Tabla XVI. Pendientes mnimas para tuberasDimetro de alcantarilla Pendiente (pulg.) mnima 6 0.0043 8 0.0033 10 0.0025 12 0.0019 15 0.0014 18 0.0011 21 0.0009 24 0.0008 Fuente: Terence J. McGhee. Abastecimiento de agua y alcantarillado. Pg. 347

3.3.10 Profundidad del colector principal

La profundidad del coronamiento de la tubera con respecto de la superficie del terreno, considerando que las cargas vivas sern pequeas, no deber ser menor a 1.00 mts., esto para evitar que las cargas no daen la tubera.

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3.3.11 Pozos de visita y cajas de visita

Los pozos y cajas de visita se deben localizar en los cambios de dimetro, cambios de pendiente, cambios de direccin horizontal, intersecciones de tuberas colectoras, extremos superiores de ramales iniciales y no deben superar los 100 metros de distanciamiento en lnea recta. Se debern colocar cajas de visita cuando la diferencia entre la cota del terreno y la cota invert sea menor a 1.40 mts. La diferencia entre las cotas invert entre la tubera que entra y la que sale de una caja o pozo de visita, estar entre 0.03 y 0.05 mts.

3.4 Clculo de caudales

Para el diseo del sistema de alcantarillado es necesario calcular lo que se denomina como caudal de diseo, que se determina mediante la ecuacin:

Qdis = NoHab fqm FHDonde: No.Hab.= personas que aportan a la red. fqm = factor de caudal medio. FH = factor de Harmond. El factor de Harmond es un factor de flujo que se calcula as:FH = 18 + 4+ p p

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El factor de caudal medio (fqm) debe ser mayor a 0.002 y menor a 0.005 y resulta de la divisin del caudal sanitario entre el nmero de habitantes: fqm = Qs No.Hab

El caudal sanitario (Qs) resulta de la suma de distintos caudales que a continuacin se hacen mencin.

3.4.1 Caudal domiciliar

Es el caudal de aguas servidas producida por los habitantes que contribuyen al sistema en lts/seg., se calcula mediante la siguiente ecuacin: Qdom = Donde: No. hab. = habitantes que contribuyen en la red. Dot = dotacin contemplada. F.R. = factor de retorno. Es el agua que despus de ser usada vuelve al drenaje, vara entre 0.75 y 0.95 No.Hab Dot F .R. 86,400

3.4.2 Caudal industrial

Por ser un proyecto netamente de vivienda y el rea es escasa, no se contemplan industrias a futuro, entindase fbricas de textiles, alimentos, etc. No se tomar este caudal dentro del diseo.

3.4.3 Caudal comercial

Al igual que el industrial, no hay espacios comerciales, entindase restaurantes, hoteles, etc., por tanto no se tomar en cuenta. 49

3.4.4 Caudal por conexiones ilcitas

Este es el caudal ilegal por aguas de lluvia, en patios o techos, que se conectan al sistema de aguas servidas, se contempla el 10 por ciento del caudal domstico. Sin embargo esto puede variar en reas donde no existe drenaje pluvial.

3.4.5 Caudal de infiltracin

Tomando el inciso 2.7 de las normas del INFOM, se define que para tuberas que quedarn sobre el nivel fretico el caudal de infiltracin por kilmetro de tubera central y de conexin domiciliar es: Para tubera de cemento Para tubera de PVC Qinf = 0.025*dimetro en pulgadas Qinf = 0.01*dimetro en pulgadas

Para tuberas bajo el nivel fretico se define el caudal de infiltracin as: Para tubera de cemento Para tubera de PVC Qinf = 0.15*dimetro en pulgadas Qinf = 0.02*dimetro en pulgadas

3.5 Diseo hidrulico

Ejemplo de un tramo de drenaje: a continuacin se presenta el diseo del tramo inicial de PV-1 a PV-2, teniendo los siguientes datos: Cota rasante inicial Cota rasante final Distancia horizontal Nmero de casas Nmero de casas acumuladas Periodo de diseo 99.55 mts. 99.65 mts. 103.40 mts. 21 21 31 aos 50

Tasa de crecimiento Poblacin actual acumulada Poblacin futura acumulada Pendiente del terrenoS= cot a inicial cot a final 100 longitud tramo

2.639% 126 habitantes 283 habitantes

S=

99.55 99.65 100 = -0.10% 103.40

Caudal domiciliar Qdom = Qdom = FR Hab. fut. Dot. 86,400 0.75 283 125 = 0.307 lts/seg. 86,400

Caudal de conexiones ilcitas Qci = 10% Qdom.

Qci = 0.10 0.307 = 0.031 lts/seg.

Caudal de infiltracin

Q inf = 0.02 * longQ inf = 0.02 6 *

103.4 = 0.012 lts/seg. 1000

Factor de caudal mediofqm = Qdom + Qci + Q inf + Qcom + Qind Habfut 51

fqm =

0.307 + 0.031 + 0.012 + 0 + 0 = 0.0012 283

como: 0.002 100000) 15 mg/l (p.e. 100000) Fuente: Gerard Kiely. Ingeniera Ambiental. Pg. 670 * Aguas sensibles ecolgicamente DBO = DBO5 p.e. = equivalente de poblacin, definido como la contribucin de 0.06 kg DBO5 por persona y da.

Figura 11. Clasificacin de los slidos en el agua residual domstica tpicaSlidos totales 0.18 kg/h/d

300 mg/lEn suspensin 0.07 kg/h/d 300 mg/l Sedimentables 0.045 kg/h/d 200 mg/l No sedimenta. 0.045 kg/h/d 200 mg/l Coloidales 0.013 kg/h/d 60 mg/l Orgnicos 0.011 kg/h/d 50 mg/l Inorgnicos 0.02 kg/h/d 10 mg/l Disueltos 0.10 kg/h/d 440 mg/l Orgnicos 0.032 kg/h/d 140 mg/l Inorgnicos 0.068 kg/h/d 300 mg/l

Orgnicos 0.034 kg/h/d 150 mg/l

Orgnicos 0.019 kg/h/d 75 mg/l

Inorgnicos 0.011 kg/h/d 50 mg/l

Inorgnicos 0.019 kg/h/d 25 mg/l

Fuente: Gerard Kiely. Ingeniera Ambiental. Pg. 679

Las caractersticas del agua residual se pueden dividir en fsicas, qumicas y microbiolgicas, aunque normalmente las aguas residuales domsticas no son tan complejas como las de tipo industrial. En la tabla XX se relaciona la composicin tpica de aguas residuales domsticas. 59

Tabla XX. Caractersticas de los compuestos contaminantes ms tpicos en un agua residual domstica brutaTipo de parmetro ParmetroSlidos suspendidos

Carga total (kg/h/d) 80% 20% 0.07 kg/h/d

Soluble (mg/l)

Particulada (mg/l)

Total (mg/l)

Fsico

Voltiles Inertes Totales Slidos disueltos Voltiles Inertes Totales Temperatura Color DBO DQO COT Nitrgeno total N. orgnico Amonaco libre Nitritos Nitratos Fsforo total Orgnico Inorgnico Alcalinidad Grasas y aceites Coliformes totales

240 60 300

40% 60% 0.10 kg/h/d

0.06 kg/h/d 0.11 kg/h/d 0.01 kg/h/d

(30%) 65 130 25

(70%) 135 370 15

175 265 440 10-20 C Fresco - gris Viejo - negro 250 500 160 40 15 25 0 0 9 4 6 100 100 100-1000 millones NMP/1 10-100 millones NMP/1 1000-10000 unidades infecciosas/1

Qumico

0.002 kg/h/d

5

4

Microbiolgico

Coliformes fecales Virus totales

Fuente: Gerard Kiely. Ingeniera Ambiental. Pg. 678

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As, los materiales orgnicos en el agua residual conforman el grueso de sus constituyentes, de esta forma, el proceso dominante de tratamiento es el biolgico que degrada estos componentes orgnicos a lo largo del tiempo.

3.7 Seleccin del tipo de tratamiento a utilizar

Los tratamientos de aguas residuales han sido clasificados en: Preliminares o pretratamiento: Tratamiento primario: Tratamiento secundario: Tratamiento avanzado: fsico y/o qumico fsico biolgico fsico y/o qumico y/o biolgico

Para el presente proyecto se har uso nicamente de un sistema primario, pues por condiciones topogrficas y de costos de ejecucin y mantenimiento la utilizacin de los sistemas preliminares, secundarios y avanzados resulta poco factible.

3.8 Tratamiento primario

Se le dar un tratamiento primario por medio de fosa o tanque sptico de donde pasar el agua a una cmara de donde se extraer el agua por bombeo para ser filtrado por medio de zanjas de absorcin.

3.8.1 Fosa sptica

Un tanque sptico es una cmara rectangular o cilndrica que se localiza usualmente bajo del nivel del suelo, que recibir las aguas fecales y aguas grises. Su funcin es la sedimentacin de slidos que se van al fondo del tanque, se acumulan y sufren digestin anaerbica. En su parte superior se forma una nata de materiales livianos, entre los que se encuentran grasas.

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El lquido clarificado en la fosa fluye a travs de una salida localizada debajo de la capa de grasas y que normalmente se tratar a travs de sistemas de absorcin subsuperficial en el suelo. Es importante notar que la fosa solo remueve por tanto la materia orgnica, en los dems parmetros solo tiene una eficiencia de un 30%. El volumen de la fosa sptica debe ser tal que permita una sedimentacin efectiva de los slidos, en un tiempo de retencin de lquidos mnimo de 24 horas. Segn el Manual para Fosas Spticas del AID, el volumen se calcula a partir de la siguiente frmula: V = 4260 + 0.75 Qdis Donde: Qdis = caudal de diseo Pobfut = poblacin futura Dot = dotacin FR = factor de retorno Qdis = 1555*125*0.75 = 145,781.25 lts. V = 4260 + 0.75*145,781.25 = 113,596 lts. = 113.59 m3 Pero el volumen mximo por fosa sptica es de 45.50 m3, por lo tanto se tendr que dividir el caudal total en al menos dos fosas, quedando as: Medidas de la fosa V = L*A*Hlq 62 Qdis = Pobfut Dot FR

Donde: V = volumen de la fosa L = largo de la fosa A = ancho de la fosa Hliq = altura de lquidos Tomando: largo = 2*ancho Hlq = 1.50 mts.

V = 2A2*1.50 = 53.16 m3 Ancho = (53.16/3)1/2 = 4.35 mts Largo = 2* 4.35 = 8.70 mts

3.8.2 Zanjas de absorcin

El agua residual puede ser descargada al terreno ya sea para disposicin o para tratamiento previo a la descarga en aguas superficiales. La disposicin en el terreno puede ser en: tcnicas de tasa lenta, de infiltracin rpida, de flujo sobre el terreno, de humedal, y subsuperficiales, de cualquier manera es un sistema de disposicin social y polticamente deseable, hasta econmico. La mayor actividad en sistemas de suelos ocurre en los 300 mm. superiores del manto de suelo. La adsorcin de fosfatos y metales pesados puede ocurrir a niveles ms profundos cuando la capacidad de las capas superiores est agotada. Los componentes biodegradables son oxidados en los pocos milmetros superiores del suelo.

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Otros compuestos orgnicos, como pesticidas, celulosa, polisacridos y materiales hmicos que pueden estar presentes, son adsorbidos a la matriz del suelo y degradados lentamente. Los nitratos pueden percollar al agua subterrnea si no son removidos por captaciones vegetales o reducidos a nitrgeno por accin bacterial. El amonaco puede ser adsorbido en el suelo o fijado en la arcilla. El fsforo es utilizado por plantas como nutriente y fijado por adsorcin y reacciones de intercambio con compuestos en el suelo que contiene aluminio o hierro. La capacidad adsortiva de los suelos de textura fina es alta (hasta 2.25 kg/m2) y ofrece una vida til del sitio hasta de 100 aos bajo condiciones desfavorables. Los metales pesados son removidos por adsorcin en partculas del suelo. La zanja de absorcin ser entonces el elemento utilizado para la disposicin final del efluente proveniente de la fosa sptica. Para su diseo es necesario conocer la tasa de infiltracin que presenta el suelo del lugar, esto se refiere al tiempo requerido por el agua para bajar una pulgada o 2.54 centmetros. La prueba de filtracin o de absorcin se realiza mediante agujeros o pozos, stos deben tener la profundidad a la cual saldr el efluente y un dimetro o lado mnimo de 30 centmetros. El fondo se debe cubrir con arena gruesa o grava fina para evitar socavaciones y sedimentos. El suelo debe estar saturado, por lo que deber mantenerse el pozo lleno de agua por al menos 4 horas, de preferencia toda una noche. La medicin de la tasa de filtracin se hace al siguiente da, dejando al menos 15 cms. de agua se toman mediciones del descenso de agua en perodos de 30 minutos.

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En el terreno se hicieron 3 pruebas, una en el rea de servicios, contiguo al camino de acceso (norte del terreno) y dos en el fondo (sur del terreno). Los resultados se presentan a continuacin: Pozo No. 1 (rea norte)Infiltracin en pulgadas 1 1 1 Tiempo en minutos 5.2 6.5 7.8

Pozo No. 2 (rea sur)Infiltracin en pulgadas 1 1 1 Tiempo en minutos 0.6 0.8 0.95

Pozo No. 3 (rea sur)Infiltracin en pulgadas 1 1 1 Tiempo en minutos .8 1.05 1.1

Partiendo de estas pruebas, el caudal que resiste el suelo se mide por la siguiente frmula: Q= Donde: t = tasa de filtracin (min/pulg) Q = caudal que resiste el suelo (gal/pie2/da) 5 t

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Entonces, tomando el tiempo ms largo en el rea sur del terreno (propuesto para las zanjas), tenemos: Q= 5 1.1 = 4.77 gal/pie2/da = 193.72 lt/m2/da

El rea necesaria para filtrar el caudal producido ser: A= Donde: Qdis = caudal de diseo q = caudal que resiste el suelo 113,596 = 586.40 m2 193.72 Si se trabaja con zanjas de 0.60 mts. de ancho, la longitud total de las mismas ser: L= Donde: L = longitud total de zanjas A = rea de filtracin a = ancho de zanja L = 586.40/0.60 = 977 ml. A a Qdis q

A=

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4. DISEO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA.

4.1 Descripcin del proyecto

Actualmente, en la aldea Los Cerritos el agua que llega a los hogares es muy deficiente, tanto en su caudal como en su calidad, por ello es necesario prestar a las familias, que perdieron su lugar de habitacin con el paso de la tormenta Stan, mejores servicios, entre los que se debe de incluir un sistema adecuado de agua potable. Como la urbanizacin est a pocos kilmetros de la costa es de saberse que no existe un nacimiento de agua de donde se pueda tomar para el sistema, tampoco ros sin contaminacin, puesto que ya tienen un gran recorrido en el cual lamentablemente los han contaminado, entonces la mejor manera para abastecer el sistema es mediante un pozo mecnico acompaado de un sistema de tratamiento y de un tanque elevado. La distribucin ser cerrada consistente en tres circuitos, esta llegar a las familias finalmente mediante conexiones intradomiciliares, servicio que permite la instalacin de uno o ms grifos dentro y fuera de una vivienda.

4.2 Levantamiento topogrfico

El levantamiento topogrfico para este proyecto, por ser bombeo, debe ser de primer orden, segn lo indica la gua para el diseo de abastecimiento de agua potable a zonas rurales de UNEPAR. Se disear con el levantamiento inicial, mediante las curvas de nivel conocidas se determinarn las alturas para el diseo del tanque de almacenamiento y la red de distribucin. 67

4.3 Parmetros de diseo y especificaciones contempladas

4.3.1 Perodo de diseo

El perodo de diseo segn especificaciones del Ministerio de Salud Pblica y Asistencia Social vara de 20 a 25 aos. Tomando la gua de UNEPAR, este perodo variar para algunos de los componentes del sistema de abastecimiento, de la siguiente manera: Obra civil (segn material): de 10 a 20 aos Equipo elctrico-mecnico: de 5 a 10 aos Tuberas: de 15 a 50 aos

4.3.2 Dotacin

Es la cantidad de agua asignada en el da a cada persona expresada en litros por habitante por da (lts/hab/da). Debe satisfacer las necesidades de consumo de los habitantes para que estos desarrollen sus actividades de la mejor forma posible. Algunos factores que definen la dotacin son: clima y recursos hidrolgicos (capacidad de la fuente), nivel de vida, actividad productiva, servicios pblicos, existencia de drenaje sanitario, caractersticas de la poblacin, costo del agua. Para este proyecto se estableci una dotacin de 125 lts/hab/da, tomando en cuenta principalmente que es una regin rural, el nivel de vida y los costos. Es importante estar dentro de lo especificado de la gua de UNEPAR, que para este caso de sistema rural con conexin domiciliar marca un rango de 90 a 170 lts/hab/da.

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Para este proyecto no se tomar en cuenta la dotacin comercial, industrial ni de uso pblico, pues es netamente de vivienda.

4.3.3 Poblacin a servir

La poblacin a servir se debe calcular con el mismo mtodo utilizado para el drenaje sanitario, es decir el mtodo del incremento geomtrico, pero en esta ocasin para un perodo de 5, 10, 15 y 20 aos, segn el elemento del sistema.

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