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XIV CONGRESO DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL AIDIS-CHILE
Santiago, Octubre 2001
CATASTRO DE ÍNDICES DE ABSORCIÓN DE LA REGIÓN METROPOLITANA
Andrés Ruttner K.
Andrés Weinreich B. Santa Isabel 1186, Santiago-Chile
Email: [email protected]
RESUMEN
El presente trabajo comprende un breve extracto de lo que contiene la investigación original “Catastro
de Índices de Absorción de la Región Metropolitana”. Éste abarca en primera instancia aspectos de
diseño, conceptos sobre los términos mencionados y, finalmente, un desarrollo completo acerca del
trabajo de investigación aludido, en el cual se puede apreciar la metodología empleada en la
recopilación de la información acerca del índice de absorción. Junto con esto se indica la manera
abordada para materializar el estudio efectuado, el cual incluye un análisis propiamente tal, resultados
acerca del catastro efectuado y, para concluir, la representación gráfica del resultado obtenido en un
plano digital.
El siguiente trabajo ha comprendido la recopilación y digitalización de datos de índices de absorción
en un plano de la Región Metropolitana. Su utilización está enfocada:
? al área de la construcción, para la ejecución de obras sanitarias en zonas carentes de
alcantarillado público u otra obra que requiera del valor del índice de absorción, y
? a las entidades destinadas a la corrección y aprobación de dichos proyectos.
El estudio pretende entregar a los proyectistas dedicados a la elaboración de proyectos de
alcantarillado particular, la información necesaria, de manera de establecer una herramienta
preliminar en la evaluación de anteproyectos.
XIV CONGRESO DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL AIDIS-CHILE
Santiago, Octubre 2001
CATASTRO DE ÍNDICES DE ABSORCIÓN DE LA REGIÓN METROPOLITANA
Andrés Ruttner K.
Andrés Weinreich B. Santa Isabel 1186, Santiago-Chile
Email: [email protected]
INTRODUCCIÓN
En nuestro país, el problema de las inundaciones en sectores urbanos es más amplio que el
de la evacuación de las aguas lluvias. De hecho las inundaciones pueden tener diferentes
causas, como por ejemplo, entre otras las zonas en las cuales se interrumpe el drenaje
natural. Además deben agregarse los efectos de la urbanización propiamente tal, la cual
incrementa la proporción de suelos impermeables y acelera el tiempo de respuesta a las
precipitaciones. Esto provoca un aumento de los volúmenes escurridos y de los caudales
máximos aguas abajo, aumentando la erosión del suelo y arrastrando gran cantidad de
material.
Debido a lo anteriormente expuesto, es de importancia considerar en futuras urbanizaciones,
aparte de lo indicado en el artículo 134 de La Ley Nº 19525 sobre la construcción de
desagües de aguas lluvias, incorporar la ejecución de pozos absorbentes o zanjas
infiltrantes, y lograr así una reducción del caudal de ingreso a dichos colectores. Para hacer
realidad esa solución, se hace necesario contar con valores o coeficientes de la tasa de
infiltración de cada sector.
Por otra parte, la creciente actividad en la construcción de viviendas en sectores rurales
aledaños a las zonas urbanas en la actualidad, ha dado paso a un sinnúmero de localidades
que no cuentan con un sistema de tratamiento de las aguas negras.
Sabido es que, el hecho de habilitar sistemas de disposición de dichas aguas, en zonas sin
alcantarillado público, implica indudablemente un mejoramiento en las condiciones de
salubridad, reduciendo notablemente las cifras de enfermedades por infecciones asociadas a
materias fecales.
En consecuencia, atendiendo a las disposiciones reglamentarias correspondientes, esas
localidades o sectores deberán contar, por lo tanto, con sistemas de absorción de aguas
negras tratadas cuyo diseño requiere el disponer de información acerca de la tasa de
infiltración de suelos.
En resumen, cualquiera sea la obra destinada a la absorción de aguas por el suelo, será
necesario previamente conocer el valor del índice de absorción de la localidad atendida. En
el hecho, esta información no existe en la totalidad de la Región Metropolitana como es de
desear. La tarea propuesta en este trabajo de titulación, es ayudar a reducir dicho déficit.
MATERIALES Y MÉTODOS
Índice de Absorción o Tasa de Infiltración.
La tasa de infiltración o Indice de absorción mide en forma cuantitativa la capacidad de
infiltración de un suelo y se define como la cantidad de agua que absorbe un terreno por una
unidad de superficie en un lapso de tiempo determinado, en Lts/ m2/ día. Este valor depende
directamente de la permeabilidad del suelo, cuya determinación cuantitativa se puede
determinar fácilmente mediante ensayos de terreno. Esta propiedad de los suelos depende,
en primera instancia, de su porosidad y su estructura y, en segunda , del agua subterránea
(napa freática).
En Chile, el sistema utilizado para la determinación de la tasa de infiltración en el terreno y el
diseño de obras de evacuación de aguas servidas, es el método que especifica el
Reglamento General de Alcantarillado Particular, el cual no presenta modificaciones desde el
año de su aparición (1926).
En el extranjero, los cuatro ensayos más utilizados para la determinación de la capacidad de
infiltración son:
- Ensayo de Porchet o del cilindro excavado
- Ensayo de infiltración estándar
- ASTM D3385-94
- ASTM D5093
Campo de Aplicación.
El presente trabajo enfoca su utilización al diseño de sistemas correspondientes a:
- Evacuación de Aguas Lluvias mediante sistemas de infiltración.
- Disposición de Aguas Servidas mediante pozo absorbente.
En ambos casos, el ingreso del índice de absorción es indispensable como dato de diseño.
Evacuación de Aguas Lluvias
Zanjas de infiltración
Las zanjas de infiltración son obras longitudinales, con una profundidad recomendada del
orden de 1.0 a 3.0 m, que reciben el agua en toda su longitud, interceptando el flujo
superficial de una tormenta y evacuándolo mediante infiltración al subsuelo. Es
recomendable usarlas en áreas residenciales, donde el agua lluvia tiene una baja
concentración de sedimentos y aceites.
Pozos de Infiltración.
Los pozos de infiltración consisten en excavaciones normalmente cilíndricas de profundidad
variable, que pueden estar rellenas o no de material (se recomienda material de relleno como
refuerzo de las paredes cuando éstas se desmoronan al ingresar el agua), y permiten infiltrar
el agua de lluvia directamente al suelo en espacios reducidos.
Disposición de Aguas Servidas
Pozos absorbentes
Para el caso de alcantarillado domiciliario particular, éstos forman parte de la instalación
sanitaria en sectores en donde no se cuenta con sistema de Alcantarillado Público. En estos
casos podrá solucionarse el problema de la disposición de las aguas negras mediante uso de
fosa séptica y pozo absorbente.
El pozo absorbente es una excavación cilíndrica, que puede contener o no material
de relleno, la cual se recubre con tierra vegetal hasta un nivel algo superior al adyacente.
Fig1: Ejemplo pozo infiltración Aguas Lluvia
Fig2: Ejemplo pozo absorción Aguas Servidas
Catastro de Índices de absorción de la Región Metropolitana.
? Elaboración
La necesidad de acceder en forma fácil a la información de una zona geográfica en
particular, ha incrementado el uso de programas computacionales para el fin mencionado.
Por otro lado, en los últimos años, gracias a los sistemas de multimedia que permiten el
acceso a gran cantidad de datos, exige a los trabajos de investigación el uso en aumento de
programas digitales para la entrega de la información.
Para su confección ha sido necesario abarcar una serie de aspectos a considerar. Se
mencionan a continuación cada uno de éstos y representan en conjunto su parte medular.
-Obtención De Datos:
El Servicio de Salud Metropolitano del Ambiente (SESMA), entre otras funciones, es
el organismo encargado, desde el año 1983, de la aprobación de los proyectos de
alcantarillados particulares. Estos, debidamente aprobados, se encuentran en el archivo
técnico de dicho organismo archivados y ordenados por comuna. Cada proyecto contiene en
su memoria de cálculo el valor de la tasa de infiltración del sector tratado. Para lograr una
muestra representativa de datos, se utilizó un promedio de 160 proyectos por comuna.
-Unidad Utilizada:
Los proyectos de alcantarillado particular manejan, por razones de diseño, el valor del
índice de absorción del terreno en unidades de Lts./ m2/ día. Esta unidad se obtiene del
gráfico contenido en el procedimiento recomendado por el RIDAA, luego de realizar el
ensayo de absorción in situ. Esta unidad fue conservada en nuestro estudio con el fin de
permitir su manejo en futuros proyectos de alcantarillado particular.
-Rangos Establecidos:
La curva contenida en el ensayo del RIDAA, muestra 5 pendientes claras, de las
cuales se han desprendido 5 sectores que arrojan los siguientes valores límites con su
correspondiente designación:
RANGO Lt/ m2/día DESIGNACIÓN COLOR
<30 Malo 30 - 54 Moderado 55 - 89 Moderadamente aceptable 90 - 135 Aceptable >135 Bueno
No existen datos
Las zonas de color blanco en el mapa (ver lámina 3) corresponden a sectores en los
cuales no existe información debido a la carencia de datos, ya sea por la escasez de
habitantes en dicha localidad o bien, en el caso contrario de encontrarse poblada, no se
cuenta con los respectivos proyectos aprobados por SESMA, al no serle aplicable la
normativa vigente.
Ahora bien, para el rango 90 – 135 se ha establecido una subdivisión entre valores
90-109 y 110-135, con el fin de detallar las zonas que se manejan en un amplio sector con
dicho rango. En este caso la simbolización en el mapa será la siguiente:
: 90-109
: 110-135
-Ingreso De Datos en el SIG:
Una vez introducidos los diferentes valores de índices de absorción de la Región
Metropolitana en una cartografía escala 1: 250.000 y asumidos los diferentes rangos con los
colores que éstos representan, se generan polígonos con sus respectivos atributos. En la
confección de estos polígonos se ha debido considerar los siguientes aspectos, que
determinan el contorno de la figura en cada caso:
Curva del ensayo RIDAA : Muestra las 5 pendientes y los rangos correspondientes.
a) los límites físicos como: quebradas, ríos, curvas de nivel apreciables, y
b) la inexistencia de datos.
De tal forma se logró representar, lo más fielmente posible, los datos en el plano.
? Visualización
Este estudio es el resultado de la aplicación e interrelación de cada uno de los puntos
mencionados anteriormente. Los resultados se representan a través de un plano de la
Región Metropolitana dividido en 51 comunas. Allí se muestran los valores de la tasa de
infiltración mediante la representación de polígonos. La asignación de rangos y a su vez de
colores para cada uno de ellos, permite observar con claridad y en perspectiva los diferentes
valores de índice de absorción que posee la Región Metropolitana.
El catastro puede visualizarse de dos maneras: en forma gráfica mediante una lámina, y a
través del uso de un sistema de información geográfica computacional.
-Mediante lámina (Fig. 3):
Es una representación gráfica (lámina A0, 841 x 1189 mm.)de la Región Metropolitana en
escala 1:250.000, donde pueden observarse con claridad los diferentes rangos de infiltración
que posee la región.
-Mediante SIG (Fig. 4):
El sistema de información geográfico (SIG), permite manejar una amplia gama de
posibilidades con respecto a la visualización del proyecto:
+Obtención de vistas a gran escala. Debido a la gran cantidad de detalles
concentrados en un lugar determinado, se hace necesario la utilización de ventanas de
acercamiento que permiten observar elementos no perceptibles a simple vista, como ser:
localidades, caminos y en especial sectores caracterizados por más de un rango.
+Visualización de temas en forma independiente. Dicho sistema está ordenado por
diferentes temas. Cada uno de ellos entrega una cierta información , por ejemplo, “índices de
absorción”. A su vez, existen temas complementarios que aportan la información necesaria
para el estudio. Ellos pueden manejarse en forma conjunta, o bien, independientemente.
Según sea la necesidad y la escala de trabajo, se podrán agregar o suprimir ciertos temas,
con el fin de obtener una visión más detallada.
+Especificación de un rango. En el catastro aparecen zonas amplias definidas claramente
entre el rango 90-135. Por esta razón puede optarse, haciendo previamente una ventana
de acercamiento en dicho lugar, ver en detalle la tendencia dentro de esa clasificación
mediante dos subrangos.
Fig. 3: Lámina catastro (tamaño original: 841 x 1189mm)
Fig. 4: Sistema de Información Geográfico SIG
Este modo de visualizar el catastro sólo se puede
efectuar a través del CD “ Catastro de Índices de
Absorción – Región Metropolitana”. Éste se puede
consultar en la Facultad de Ciencias Físicas y
Matemáticas de la Universidad Central de Chile, bajo la
Dirección de la Escuela de Ingeniería en Construcción.
(Utiliza el programa Arc View GIS ? )
b
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c
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TIL TIL V IEJO
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Indices de absorción.shp< 3030 - 5455 - 8990 -135> 135No existen datos
90-135.shpb 90-109c 110-135
60000 0 60000 Kilometers
REGION METROPOLITANAIndices de AbsorciónREGION METROPOLITANAIndices de Absorción
3%
33%
53%
11%
RESULTADOS
La información acerca de los índices de absorción contenida en el plano del catastro, permite
generar ciertas apreciaciones en cuanto a la situación de los suelos en las diferentes
comunas de la Región Metropolitana.
Nace, por lo tanto, una inquietud acerca del grado de participación de cada rango en una
determinada comuna, o bien, con respecto a toda la región.
Es por esto que se hace interesante observar qué implicancia tiene, en una comuna, cada
rango involucrado respecto al total de rangos incertos en la misma. O bien, respecto a toda la
Región Metropolitana, cuál es la participación de cada una de los cinco rangos establecidos.
Con dicho fin, se muestran a continuación, gráficos estadísticos porcentuales, considerando
el total (100%), solamente como el área tratada en cada comuna por los diferentes rangos
(sin considerar las zonas blancas), y de cada uno de éstos, la participación porcentual con
respecto al total. También se muestra un gráfico de toda la Región Metropolitana, en el cual
se observa una situación global.
Este tipo de resultado entrega al usuario de dicho estudio una primera apreciación acerca de
la situación de los suelos de cada comuna, lo cual determina en alguna medida la forma de
abordar el proyecto sanitario.
Resultado gráfico por comuna. (2 gráficos por provincia a modo de ejemplo)
PROVINCIA DE CHACABUCO
COMUNA DE TIL TIL
41%
54%
5%55-90 lts/m2/día
90-135 lts/m2/día
> 135 lts/m2/día
COMUNA DE COLINA
3%24%
68%
5%30-55 lts/m2/día
55-90 lts/m2/día
90-135 lts/m2/día
>135
PROVINCIA DE SANTIAGO.
PROVINCIA CORDILLERA.
PROVINCIA DE MELIPILLA.
PROVINCIA DE TALAGANTE
COMUNA DE QUILICURA
89%
5%1% 5%
30-55 lts/m2/día55-90 lts/m2/día
90-135 lts/m2/día
>135
COMUNA DE HUECHURABA
68%
32%55-90 lts/m2/día90-135 lts/m2/día
COMUNA DE CURACAVÍ
26%
71%
3%
55-90 lts/m2/día90-135 lts/m2/día
>135 lts/m2/día
COMUNA DE SAN JOSÉ DE MAIPO
34%
34%
32% 55-90 lts/m2/día
90-135 lts/m2/día>135 lts/m2/día
COMUNA DE PUENTE ALTO
8%
92%
90-135 lts/m2/día
>135 lts/m2/día
COMUNA DE SAN PEDRO
26%
34%
40% 30-55 lts/m2/día
55-90 lts/m2/día90-135 lts/m2/día
COMUNA DE EL MONTE
61%
9%
30% 55-90 lts/m2/día90-135 lts/m2/día
>135 lts/m2/día
COMUNA DE PEÑAFLOR
24%
64%
12%55-90 lts/m2/día
90-135 lts/m2/día
>135 lts/m2/día
PROVINCIA DE EL MAIPO.
REGIÓN METROPOLITANA
COMUNA DE SAN BERNARDO
67%
33%90-135 lts/m2/día
>135 lts/m2/día
COMUNA DE BUIN
8%
83%
9%55-90 lts/m2/día
90-135 lts/m2/día>135 lts/m2/día
REGION METROPOLITANA
3%
33%
53%
11%30-55 lts/m2/día
55-90 lts/m2/día
90-135 lts/m2/día>135 lts/m2/día
CONCLUSIONES
En la Región Metropolitana existen lugares, de los cuales se piensa comunmente que
sus suelos se encuentran determinados en una amplia zona solamente por un cierto valor de
índice de absorción. Bien podemos ver, mediante un ejemplo, que aquella situación no es tal
como se cree. Claro es el caso de la comuna de Lampa, la cual manifiesta dificultades en la
absorción de agua en sus suelos. Dicha condición, como lo muestra el estudio, no se
extiende hacia todo su territorio. Localidades de ésta como el Taqueral y Batuco, por
ejemplo, presentan valores de tasa de infiltración entre 90 y 135 lts/m2/día con profundidades
de napa del orden de 4 metros, mientras que el resto de la comuna se caracteriza por
valores inferiores entre 55 y 90 lts/m2/día con un nivel freático bastante similar. Dicho
fenómeno puede percibirse mediante el catastro en varias zonas de la Región Metropolitana.
Esta situación demuestra que el valor de la tasa de infiltración se encuentra definido por una
serie de factores ya conocidos, como son el tipo de suelo, su porosidad, profundidad de
napa, y que ésta última no determina por sí sola el índice de absorción para toda la comuna.
Por lo tanto, lo que se puede observar, gracias al estudio, es que la interrelación de cada uno
de los factores determinantes de la tasa de infiltración, es la que fija el valor final de ésta.
El índice de absorción, como elemento determinante del diseño de las obras de drenaje,
exige la autenticidad en su coeficiente, ya que un valor que no corresponde a la real
situación del suelo tratado, puede ocasionar grandes problemas en el funcionamiento de la
obra de infiltración, como lo es por ejemplo, el rebalse de las aguas negras por sobre el pozo
absorbente. Aún así, puede observarse en la actualidad una cierta deficiencia en la
obtención del índice de absorción, lo cual se vio reflejado durante la elaboración del catastro.
En éste se logró advertir la existencia de datos ubicados cercanamente uno de otro, en un
reducido emplazamiento, cuyos valores mostraban una divergencia abismante en su cuantía.
Esto deja al descubierto, en primera instancia, la falta de seriedad y la libertad de criterio que
contempla el ensayo RIDAA en su ejecución. Por otra parte, la inexistencia de una Norma
chilena Nch que regule un ensayo de infiltración de suelos, no permite la buena ejecución y
posterior autentificación del ensayo de absorción por parte de laboratorios certificados,
obligando al SESMA la aceptación incondicional de los valores de tasa de infiltración
ingresados en los proyectos de alcantarillado domiciliario particular. Hácese, por lo tanto,
necesario y urgente la pronta elaboración y aprobación por parte del Instituto Nacional de
Normalización (INN), de una Norma chilena Nch que regule dicha situación para así poder
certificar mediante los laboratorios respectivos los valores del índice de absorción de los
sectores proyectados.
Debido a la expansión del sector urbano hacia sectores rurales que también experimenta el
resto de las regiones de nuestro país y los consiguientes valores de índice de absorción
indispensables para la ejecución de obras de drenaje en los futuros sitios a proyectar, se
hace necesario continuar el estudio hacia el resto de las regiones en pos del mejoramiento
del nivel de las obras de alcantarillado domiciliario particular. Para dicho fin es recomendable
conservar el formato aplicado en el presente documento.
Este estudio podrá ser utilizado como texto de consulta tanto a nivel universitario como
profesional del área de la ingeniería sanitaria o cualquier persona interesada que requiera el
valor del índice de absorción en la elaboración de proyectos de drenaje.
En virtud de la labor realizada en este proyecto, podemos concluir que en el área del
alcantarillado domiciliario particular y en las obras de drenaje en general existen aún gran
cantidad de falencias tanto en normativas como en aspectos de diseño e información técnica
que en parte hemos querido suplir en la elaboración de nuestra exposición.