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Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería civil
DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE PARA LA ALDEA JUA Y EDIFICIO ESCOLAR DE
NIVEL PRIMARIO ALDEA CHEL, MUNICIPIO DE CHAJUL, EL QUICHÉ
PEDRO CABA ASICONA Asesorado por Ing. Juan Merck Cos
GUATEMALA, NOVIEMBRE DE 2005
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE PARA LA ALDEA JUA Y EDIFICIO ESCOLAR DE
NIVEL PRIMARIO ALDEA CHEL, MUNICIPIO DE CHAJUL, EL QUICHÉ
TRABAJO DE GRADUACIÓN
PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA POR
PEDRO CABA ASICONA
ASESORADO POR: ING. JUAN MERCK COS
AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
GUATEMELA, NOVIEMBRE DE 2005
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos VOCAL I VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva SECRETARIO Ing. Marcia Ivonne Véliz Vargas TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson EXAMINADOR Ing. Juan Merck Cos EXAMINADOR Ing. Carlos Salvador Gordillo García EXAMINADOR Ing. Angel Roberto Sic García SECRETARIO Ing. Pedro Aguilar Polanco
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de
San Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de
graduación titulado:
DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE PARA LA ALDEA JUA Y EDIFICIO ESCOLAR DE NIVEL PRIMARIO
ALDEA CHEL, MUNICIPIO DE CHAJUL, EL QUICHÉ,
tema que fuera asignado por la Dirección de Escuela de Ingeniería Civil
con fecha 25 de marzo de 2003.
Pedro Caba Asicona
AGRADECIMIENTOS A:
Dios, ser supremo, padre de la creación, guía y dador de sabiduría en mi
vida, que permitió que culminara con éxito mi carrera profesional.
La Universidad de San Carlos de Guatemala, especialmente a la Facultad de
ingeniería.
Ingeniero Juan Merck Cos, por la asesoría prestada en la realización del
presente trabajo de graduación.
Los habitantes de la aldea Chel y Jua, Chajul, El Quiché, por haberme
brindado ayuda e información durante la realización de mi trabajo de E.P.S.
DEDICATORIA A: .
MIS PADRES Gaspar Caba
Mi finada Madre: Damiana Asicona
Por el esfuerzo, la comprensión y el sacrificio que hicieron durante el nivel medio, siendo esto, mi motivación para principiar y terminar esta carrera.
MIS HERMANOS Pablo
Pedro
Gaspar
Maria
Marta
Juana
Con amor y agradecimiento sincero por su apoyo y
motivación moral.
MI FAMILIA Y AMIGOS EN GENERAL.
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES VII GLOSARIO VIII RESUMEN X OBJETIVOS XI INTRODUCCIÓN XII 1. FASE DE INVESTIGACIỐN
1.1 Monografía del municipio de Chajul 1.1.1 Características generales del municipio de Chajul
1.1.1.1 Antecedentes históricos 1
1.1.1.2 Ubicación geográfica 2
1.1.1.3 Extensión territorial 3
1.1.1.4 Idioma 3
1.1.1.5 Topografía 3
1.1.1.6 Población 3
1.1.1.7 Aspectos socio-demográficos 4
1.1.1.8 Crecimiento urbano y rural 4
1.1.1.9 Uso de la tierra 4
1.1.1.10 Recursos hídricos 4
1.1.1.11 Actividades pecuarias 5
1.1.1.12 Vivienda 5
1.1.1.13 Salud 5
1.1.1.14 Educación 6
1.1.1.15 Infraestructura vial 7
1.1.1.16 Transporte 7
I
1.2 Investigación diagnóstica sobre las necesidades de servicios básicos e infraestructura
1.2.1 Descripción de las necesidades 7
1.2.2 Priorización de las actividades 9
2. SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL
2.1 DISEÑO DE SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ALDEA JUA
2.1.1 Descripción del proyecto 11
2.1.2 Cálculo de demanda 12
2.1.2.1 Población actual 12
2.1.2.2 Período de diseño 12
2.1.2.3 Población de diseño 12
2.1.2.4 Método de incremento geométrico 12
2.1.3 Cantidad de Agua 13
2.1.3.1 Tipo de fuente 13
2.1.3.2 Dotación 13
2.1.4 Cálculo de consumo 14
2.1.4.1 Caudal medio (Qm) 14
2.1.4.2 Caudal de día máximo (Q.dmax) 14
2.1.4.3 Caudal de hora máxima (Q.hmax) 15
2.1.5 Calidad del agua 16
2.1.5.1 Análisis del agua 16
2.1.5.1.1 Análisis físico-químico sanitario 16
2.1.5.1.2 Análisis bacteriológico 17
2.1.5.2 Tratamiento del agua 18
2.1.5.2.1 Proceso de potabilización 18
2.1.6 Levantamiento topográfico 20
II
2.1.6.1 Criterios 20
2.1.6.1.1 Planimetría 20
2.1.6.1.2 Altimetría 21
2.1.7 Diseño sistema de agua potable y obras hidráulicas 21
2.1.7.1 Diseño hidráulico 21
2.1.7.1.1 Diseño de líneas de conducción 21
2.1.7.1.2 Diseño de red de distribución 25
2.1.7.1.3 Obras hidráulicas 29
2.1.7.1.3.1 Tanque de captación 29
2.1.7.1.3.2 Caja separadora de caudales 30
2.1.7.1.3.3 Tanque de distribución 32
2.1.7.1.3.4 Pasos aéreos 42
2.1.7.1.3.4.1 Diseño de cable principal 44
2.1.7.1.3.4.2 Cálculo de péndolas 47
2.1.7.1.3.4.3 Diseño de torres de
soporte de cable 48
2.1.7.1.3.4.4 Diseño de zapatas 50
2.1.7.1.3.4.5 Diseño de anclajes 54
2.1.5 Operación y mantenimiento 56
2.1.5.1 Planificación 56
2.1.5.1.1 Calendarización 56
2.1.5.1.2 Frecuencia 57
2.1.5.2 Organización 57
2.1.6 Elaboración del presupuesto 58
2.1.7 Planos elaborados 59
2.2 DISEÑO DE EDIFICIO ESCOLAR ALDEA CHEL 2.2.1 Descripción del proyecto 60
2.2.2 Reconocimiento del lugar 60
III
2.2.3 Normas para el diseño de edificios escolares 60
2.2.3.1 Criterio de iluminación 61
2.2.3.2 Otros criterios 62
2.2.3.3 Instalación 63
2.2.4 Tipo de estructura a diseñar 63
2.2.5 Distribución arquitectónica 63
2.2.5.1 Prediseño del edificio 63
2.2.5.2 Ubicación del edificio en el terreno 64
2.2.5.3 Distribución de ambientes 64
2.2.5.4 Alturas de edificio 64
2.2.6 Distribución de cargas gravitatorias 65
2.2.6.1 Carga viva 65
2.2.6.2 Carga muerta 65
2.2.6.3 Carga de sismos 65
2.2.7 Diseño de techo 65
2.2.7.1 Diseño de costaneras 66
2.2.7.1.1 Proyección horizontal 66
2.2.7.1.2 Chequeo a corte 68
2.2.7.1.3 Chequeo a flexión 68
2.2.7.1.4 Chequeo por deflexión 69
2.2.7.2 Diseño de tendal 70
2.2.7.2.1 Proyección horizontal 70
2.2.7.2.2 Integración de cargas 70
2.2.7.2.3 Chequeo a corte 72
2.2.7.2.4 Chequeo a flexión 72
2.2.7.2.5 Chequeo por deflexión 73
2.2.7.2.6 Diseño de pernos 73
2.2.7.3 Diseño de viga del corredor 74
2.2.7.3.1 Diseño por carga última 76
IV
2.2.7.3.2 Diseño por corte 76
2.2.8 Diseño de columnas del corredor 77
2.2.8.1 Área de columnas 78
2.2.8.2 Área de acero en columnas 79
2.2.9 Diseño de muros 80
2.2.9.1 Refuerzo mínimo horizontal y vertical 80
2.2.9.2 Diseño de muro horizontal 81
2.2.9.2.1 Diseño a flexión 81
2.2.9.2.2 Diseño a corte 82
2.2.9.3 Diseño de muro vertical 82
2.2.9.3.1 Diseño a flexión 82
2.2.9.3.2 Diseño a corte 83
2.2.10 Diseño de cimientos 83
2.2.10.1 Cimiento corrido 83
2.2.10.1.1 Corte basal 85
2.2.10.1.2 Dimensionamiento de base y peralte 85
2.2.10.1.2.1 Chequeo a corte simple 86
2.2.10.1.2.2 Chequeo a flexión 86
2.2.10.2 Zapatas 87
2.2.10.2.1 Área de zapata requerida 88
2.2.10.2.2 Chequeo de peralte 89
2.2.10.2.3 Presión del suelo 89
2.2.10.2.4 Chequeo a corte simple 89
2.2.10.2.5 Chequeo a corte punzonante 90
2.2.10.2.6 Chequeo a flexión 90
2.2.11 Elaboración de presupuesto 91
2.2.12 Planos elaborados 93
V
3. EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL 3.1 Descripción del medio ambiente 95
3.2 Descripción técnica del proyecto 96
3.2.1 Abastecimiento de agua potable aldea Jua 96
3.2.2 Edificio escolar aldea Chel 97
3.2.2.1 Identificación y valoración de los impactos 97
3.2.2.2 Medidas de mitigación 99
3.2.2.2.1 Plan de contingencia 99
3.2.2.2.2 Plan de seguridad humana 99
3.2.2.2.3 Plan de seguridad ambiental 100
3.2.2.2.4 Plan de recuperación ambiental 104
3.2.3 Edificio escolar aldea Chel 104
3.2.3.1 Identificación y valoración de los impactos 104
3.2.3.2 Medidas de mitigación 104
CONCLUSIONES 105 RECOMENDACIONES 107 BIBLIOGRAFÍA 109 ANEXOS (planos y tablas)
1. RESULTADO DE ANÁLISIS DE AGUA 111
2. LIBRETA TOPOGRÁFICA 113
3. CÁLCULO HIDRÁULICO 116
4. CUADRO DE RESULTADOS DE PASO AÉREO 119
5. CUADRO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 123
6. PLANOS 124
VI
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1 Diseño hidráulico de E-0 a E-20 23
2 Esquema de red de distribución 26
3 Losa superior del tanque de distribución de 5.0m3 33
4 Diagrama de momentos de losa superior 34
5 Diagrama del muro del tanque de 5.0 m3 38
6 Diagrama de corte actuante y corte punzonante 52
7 Proyección horizontal 66
8 Diagrama de componentes de fuerza 67
9 Separación de tendales y costaneras 70
10 Diagrama de corte y de momento en tendales 71
11 Diagrama de fuerzas externas y reacciones 75
12 Fuerzas actuantes sobre la columna del corredor 78
13 Diagrama de muros 81
14 Esquema de cimentación 91
15 Planta de conjunto diseño hidráulico 125
16 Planta de conjunto dirección de caudales 126
17 Perfil hidráulico 127
18 Pasos aéreos de 160 y 150 metros 129
19 Detalle de pasos aéreos 130
20 Captación de brote definido 131
21 Caja rompe presión de 1m3 de mampostería 132
22 Tanque de distribución de 5.40m3 133
23 Tanque de distribución de 8.40m3 134
24 Caja distribuidora de caudales 135
25 Caja y válvulas de aire y de limpieza 136
26 Conexión domiciliar 137
VII
27 Planta arquitectónica edificio escolar 138
28 Planta de cotas y acabados 139
29 Fachadas módulo 1 140
30 Fachada módulo 2 y sección transversal 141
31 Planta de instalación eléctrica de luz y fuerza 142
32 Planta de cimientos y columnas 143
33 Planta de techos e instalación hidráulica y sanitaria 144
VIII
TABLAS
I Tabla de iteración de caudales 27
II Cálculo del momento producido por el muro 39
III Integración del presupuesto de agua potable 59
IV Peralte mínimo en vigas para diferentes casos 75
V Presupuesto de edificio escolar, aldea Chel 92
VI Análisis bacteriológico 111
VII Análisis físico químico sanitario 112
VIII Libreta topográfica, agua potable aldea Jua, Chajul 113
IX Cálculo hidráulico de conducción y distribución entre estaciones 116
X Iteraciones en circuito cerrado, aldea Jua 117
XI Iteraciones en circuito cerrado, Batz Jua 1 y 2 118
XII Paso aéreo de 160 metros 119
XIII Paso aéreo de 150 metros 120
XIV Longitud de péndolas de paso aéreo de 160 metros 121
XV Longitud de péndolas de paso aéreo de 150 metros 122
XVI Programa de operación y mantenimiento de acueducto 123
IX
X
GLOSARIO Aforo Determinar el caudal de agua que lleva una corriente
por unidad de tiempo.
Armadura Una estructura retícular diseñada de tal modo que las
fuerzas en su miembros sean capaces de mantener en
equilibrio a las fuerzas externas.
Azimut Ángulo horizontal medido a partir del norte en el sentido
de las agujas del reloj.
Cable Cualquier miembro flexible a tensión que consiste en
uno o más grupos de alambres, torones, cordeles, o
baras.
Carga dinámica Llamada también presión dinámica o carga hidráulica;
es la altura que alcanzaría el agua en tubos
piezométricos a partir del eje central a lo largo de una
tubería con agua a presión.
Carga estática Es la distancia vertical que existe entre la superficie
libre de la fuente de abastecimiento, caja rompe presión
y un punto determinado, no más allá de su descarga
libre.
Carga Muerta Es la carga que incluye el peso de todos los materiales
de construcción soportados por la armadura.
Carga Viva Es la carga la compone el peso de personas,
maquinarias, viento dependiendo de la utilidad del área
específica.
XI
Consumo Cantidad de agua utilizada por la población, se expresa
en litros/habitante/día.
Cota piezométrica Máxima presión dinámica en cualquier punto de la línea
piezométrica.
Demanda Cantidad de agua que la población requiere para poder
satisfacer sus necesidades de consumo.
Equilibrio Cuando los efectos combinados de un sistema de
fuerzas no producen movimiento.
Estática Ciencia que trata de las fuerzas en equilibrio.
Estiaje Época del año durante la cual baja a su nivel mínimo el
caudal de una fuente.
Flujo Término que describe el movimiento de un fluido y que a
su vez puede ser de régimen estable o variable.
Fuerza Acción que produce movimiento, presión o tensión.
Péndola Cable sujeto al cable principal que sostiene la tubería en
un paso aéreo.
Torón Estructural alambres enrollados helicoidalmente alrededor de un
alambre de amarre central para producir una sección
simétrica.
XII
RESUMEN
El presente trabajo de graduación describe el procedimiento que se
siguió para diseñar el sistema de abastecimiento de agua potable para la aldea
Jua y el edificio escolar para la aldea Chel. Está conformado por los siguientes
capítulos.
Capítulo 1 contiene la fase investigación, la monografía de los lugares
en estudio, en la que se hace una descripción de: antecedentes históricos,
ubicación geográfica, extensión territorial, Idioma, topografía, aspectos socio
demográficos, etc. Así como un diagnóstico respecto de necesidades de
servicios básicos e infraestructura.
En el capítulo 2 se desarrolla la fase de servicio técnico profesional, la
cual está conformado por el diseño de sistema de agua potable y edificio
escolar, aplicando para el efecto normas y criterios de diseño, al final, se
presentan los presupuestos y juego de planos de cada proyecto.
En el capítulo 3 se efectúa el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) para
los proyectos mencionados anteriormente. Se describen las características
físicas de cada proyecto, las cuales sirven de base para identificar los impactos
más críticos.
XIII
XIV
OBJETIVOS
1. Diseñar el sistema de abastecimiento de agua potable para la aldea Jua y
edificio escolar nivel primario aldea Chel, del municipio de Chajul,
departamento de El Quiché.
2. Desarrollar una investigación monográfica y diagnóstica de las
necesidades de infraestructura y servicios básicos de las poblaciones de
Jua y Chel.
3. Capacitar a los miembros del Comité de Desarrollo local de la aldea Jua,
en aspectos de uso, operación y mantenimiento del sistema de agua
potable.
XV
XVI
INTRODUCCIÓN
Las necesidades de infraestructura y servicios básicos en el área rural
del país son grandes y variadas. Las distancias relativas y la falta de vías
de comunicación entre las cabeceras municipales y sus aldeas hacen que,
los costos de inversión sean cuantiosos. Además la falta de apoyo técnico
y escasez de recursos económicos han contribuido para que tanto
Corporaciones Municipales, Comités y Asociaciones, no puedan iniciar el
proceso de solución de problemas de infraestructura.
La Facultad de Ingeniería de la Universidad de San Carlos, por medio
de la Unidad de Ejercicio Profesional Supervisado, ha brindado, con los
recursos disponibles, el apoyo técnico a las comunidades más necesitadas
del país. Tal es el caso de la municipalidad de Chajul que presentó los
siguientes problemas: falta de sistema de agua potable para la aldea Jua, lo
que hace que la comunidad use fuentes contaminadas, ineficientes e
inseguras y como consecuencia padezcan de enfermedades
gastrointestinales. Mientras que en la población de la aldea Chel, la
edificación que usan como escuela, es improvisada, y sus aulas son
separadas por materiales que no aíslan y absorben el ruido de aulas
vecinas, generando así un ambiente inconfortable en lo acústico, causa
por la cual los niños no puedan desarrollarse y concentrarse de mejor
manera.
XVII
Como resultado de lo anterior, el presente trabajo de graduación
presenta las posibles soluciones a ambos problemas, consistente en el
diseño del sistema de abastecimiento de agua potable para la aldea Jua y
el edificio escolar para la aldea Chel. Dentro de este diseño, se tomaron en
consideración normas y criterios para sustentar y respaldar a los mismos.
En cuanto a operación y mantenimiento, se desarrollan algunas
consideraciones del conjunto de acciones que deberán ser tomadas en
cuenta por la comunidad para conseguir un buen funcionamiento del
sistema de abastecimiento de agua potable.
El impacto ambiental de los proyectos en estudio, fueron mínimos y
por consecuente bastante aceptables. Sin embargo, aunque los resultados
no hayan sido negativos, se consideran medidas preventivas, lo cual
también conduce a un Estudio de Impacto Ambiental (EIA) en sus tres fases:
construcción, operación y en el caso de cancelación. Así como también se
analiza la prevención y control de cada actividad de obra civil, presentando
al final la mitigación de cada actividad.
Como resultado del diseño y consideraciones anteriores, se elaboraron
los planos y presupuestos de cada proyecto, los cuales se adjuntan al final
de éste trabajo.
XVIII
1
1. FASE DE INVESTIGACIÓN.
1.1 Monografía del municipio de Chajul
1.1.1 Características generales del municipio de Chajul
1.1.1.1 Antecedentes históricos
La historia sociopolítica, cultural y económica de la población
chajulense está estrictamente ligada a la historia del pueblo Ixil que,
territorialmente, comprende los municipios de Chajul, Cotzal y Nebaj.
De acuerdo a estudios arqueológicos efectuados, se estima que
Chajul fue habitado antes del año 200 DC por pobladores Ixiles descendiente
de la cultura Maya.
La conquista española en el área Ixil finalizó en el año 1530. La
iglesia católica fue el medio por el cual se logró la imposición española.
Ni la revolución del 1944, ni la llamada contrarrevolución de
1954 tuvieron consecuencias de mayor importancia en el área, aunque a partir
de allí se estableció el procedimiento de elección de alcaldes.
El Acuerdo del Ejecutivo del 24 de abril de 1931, declaró
monumentos nacionales precolombinos a Chajul y a la aldea Ilom.
En la actualidad, Chajul pertenece al vigésimo distrito electoral.
Los habitantes se dedican en su mayoría a la agricultura. En escala muy
pequeña se elaboran telas típicas y canastos.
2
La fiesta titular de San Gaspar, se celebra del 4 al 6 de enero,
siendo el día principal el día 6, en que la iglesia conmemora la Epifanía o
Adoración de los Santos Reyes, uno de los cuales fue San Gaspar.
En la historia contemporánea de Chajul destacan las últimas
tres décadas del conflicto armado interno, iniciado desde el año 1962, siendo la
más crítica por el terror que imperó en el área entre la década de 1977 a 1987,
durante este período hubo muchas pérdidas de vidas humanas, lo cual atrasó
su desarrollo económico y social.
1.1.1.2 Ubicación geográfica
El municipio de Chajul forma parte de los 21 municipios que
integran el Departamento de El Quiché. Se localiza al nor-occidente del
departamento, formando parte del área Ixil, juntamente con los municipios de
Santa María Nebaj y San Juan Cotzal. Está asentado en la parte nororiental de
la Sierra de los Cuchumatanes, limita al norte con Playa Grande Ixcan; al Este
con San Miguel Uspantán; al sur con San Juan Cotzal; y al Oeste con Santa
María Nebaj del departamento de El Quiché, Santa Eulalia y Santa Cruz
Barrillas del departamento de Huehuetenango.
La distancia de la cabecera municipal hacia la ciudad de
Guatemala es de 274 Km. De los cuales 206 Km. son de carretera asfaltada y
el resto de terracería.
La cabecera municipal se encuentra ubicada a una altura de
1,991.30 metros sobre el nivel del mar, en la latitud 15°29’03” y longitud de
91°02’11”.
3
1.1.1.3 Extensión territorial
Según estudios realizados recientemente, reportan que el
municipio de Chajul cuenta con una extensión territorial de 722.3 kms2.
1.1.1.4 Idioma
El idioma que predomina es el Ixil en casi un 97%, sin embargo,
en la actualidad se estima que un 15% de la población habla el castellano.
1.1.1.5 Topografía La topografía es quebrada, con montañas muy pronunciadas y
con alto porcentaje de cobertura forestal. Se conforma por cerros con relieves y
pendientes fuertes, que van de onduladas a inclinadas. Predomina el suelo de
tipo Karst, cuya característica son los cerros fundamentalmente de caliza
sujetos a erosión activa.
1.1.1.6 Población
De acuerdo a la proyecciones del Instituto Nacional de
Estadística (INE) la población del municipio de Chajul es de 37,217, de los
cuales el 50.85% son mujeres y 49.15% hombres.
El 30% de la población se concentra en el área urbana y el 70%
en el área rural, acentuándose el perfil agrícola de la población.
4
1.1.1.7 Aspectos socio-demográficos
Chajul es el municipio del área Ixil con el más alto porcentaje de
población indígena, según el INE en 1994 el 93% de la población es indígena y
el 7% es no indígena.
1.1.1.8 Crecimiento urbano y rural En el aspecto rural se ha incrementado significativamente la
población. Este crecimiento de asentamientos es uno de los resultados del
conflicto armado, lo que llevó a situaciones de emergencia en términos de la
distribución de la tierra. En el casco urbano han sido levemente alterados, esto
puede deberse a la topografía y las limitantes físicos-geográficos del lugar, las
cuales no permiten un crecimiento expandido y horizontal.
1.1.1.9 Uso de la tierra
El 95% de la población realiza actividades agropecuarias, en
especial: maíz, frijol, y una minoría café y cardamomo. El 65% del territorio
total del municipio cuenta con suelos con una susceptibilidad alta o muy alta a
la erosión. Del total del territorio de Chajul, el 39.6% está siendo utilizado
correctamente según su capacidad, lo que implica que el uso del suelo es
coherente con la capacidad de uso en términos sostenibles de los recursos
naturales.
1.1.1.10 Recursos hídricos
El municipio presenta una red abundante de accidentes
hidrográficos, constituidos por ríos y riachuelos, muchos de ellos son
5
subterráneos, debido a las formaciones geológicas del tipo cárstica. Las
cuencas del río Xalbal y Salinas, que atraviesan el municipio, se constituyen en
las principales cuencas que colectan las aguas drenadas del sistema
hidrográfico de la región.
1.1.1.11 Actividades pecuarias En el municipio de Chajul y en casi todas las comunidades, se
identificaron actividades pecuarias de ganado mayor y menor, caracterizándose
por ser de pequeña escala, de tipo familiar y sin tecnificación y asistencia
técnica.
1.1.1.12 Vivienda
La vivienda actual en Chajul es el resultado de un proceso
histórico social, que tiene precedentes desde la época pre-hispánica. Asimismo
han respondido a la mezcla de patrones arquitectónicos indígenas y coloniales.
La mayoría de las viviendas han conservado su arquitectura vernácula y están
conformadas por uno a dos ambientes para dormitorio, un ambiente para cocina
y un corredor que se improvisa muchas veces como comedor. En cuanto a
materiales, prevalece el adobe para muros, y teja para las cubiertas con artesón
de madera, mientras para el piso se continúa utilizando la tierra apisonada.
1.1.1.13 Salud En Chajul se cuenta con una cobertura e infraestructura de salud
limitada, con poco mantenimiento, con carencia de equipo e inclusive algunos
no tienen personal de atención asignado. Para su funcionamiento y para
facilitar la cobertura de atención a la mayoría de la población, el Distrito de
6
Salud sectorizó el territorio en tres jurisdicciones, lo cual obedece a criterios de
cercanía entre sí y al parámetro de una jurisdicción por cada 10,000 habitantes.
Todavía con esa sectorización las limitaciones afectan al usuario, los cuales
muchas veces tienen que caminar un promedio de 10 kilómetros al centro
asistencial más cercano. Existen 9 puestos de salud y se encuentran ubicados
en la misma proporción dentro las 3 jurisdicciones.
1.1.1.14 Educación
La mayoría de los niños no logran completar la primaria, ello
manifiesta la escasa asistencia y las pocas oportunidades de la población en
tener acceso a los servicios educativos.
A ello se le suma la brecha entre lo rural y lo urbano,
desigualdades entre géneros, marginalidad etno-lingüística y cultural.
El nivel de escolaridad del poblado de Chajul se distribuye de la
siguiente manera:
Pre-primaria = 3%
Primaria = 21%
Diversificado = 2%
Superior = 0.01%
Analfabeta = 73.99%
De esta población el 36% pertenece al área urbana y el 64% en
el área rural.
7
1.1.1.15 Infraestructura vial En el año 2002 la Oficina Municipal de Planificación (OMP)
reportó que de las 60 comunidades solamente el 30% contaban con carreteras
de terracería, que constituyen aproximadamente 62 kilómetros en todo el
municipio; el 70% restante de comunidades utilizan como vía de tránsito,
caminos de herradura.
1.1.1.16 Transporte Otra de las condiciones que mantienen al municipio de Chajul en
un parcial aislamiento del área y por ende de la región, es la carencia total de
medios adecuados de transporte para llegar al poblado. Se cuentan con 2
buses hacia la cabecera departamental y 2 buses escolares pequeños hacia
Nebaj y el resto lo tiene que hacer en “pick-up”. Las comunidades rurales para
transportarse, cuentan con 2 buses que salen una vez al día, el primero llega
hasta el cruce de El tesoro y el otro hasta Chemal.
1.2 Investigación diagnóstica sobre necesidades de servicios básicos e infraestructura
1.2.1 Descripción de las necesidades El municipio de Chajul se mantiene en parcial aislamiento en términos
generales con la cabecera departamental, peor aún sus comunidades que
carecen de infraestructura vial. Durante las visitas de campo se hizo un estudio
en términos de factibilidad técnica y económica de las comunidades más
necesitadas. Se dedujo que cuando más aislados están de la cabecera
municipal, las necesidades son muchas y muy básicas, en tanto que cuando
8
más cerca se encuentran, las exigencias son necesidades complementarias.
Lo anterior se resume que hay dificultad para llevar los servicios básicos y de
infraestructura a las comunidades lejanas. Tomando en cuenta lo descrito se
llegó a concluir lo siguiente:
a) Aldea Jua: es urgente el estudio de un sistema de agua
potable que garantice una mejora de salud y saneamiento en
la comunidad,
b) Aldea Chel: contiguo a la aldea anterior, la necesidad es un
edificio escolar, ya que el edificio existente es improvisado y
en malas condiciones.
Además de estas necesidades de cada población se determinó
que también se tienen las siguientes:
1) Aldea Jua a) Alcantarillado sanitario
b) Puesto de salud
c) Energía eléctrica
d) Producción agrícola con asistencia técnica
e) Manejo de desechos sólidos
f) Puente
2) Aldea Chel a) Alcantarillado sanitario
b) Producción agrícola con asistencia técnica
c) Manejo de desechos sólidos
d) Puente
9
Mientras tanto los servicios existentes en cada una de las
comunidades son:
1) Aldea Jua a) Edificio escolar de 3 aulas
b) Letrinización
2) Aldea Chel b) Sistema de agua potable
c) Letrinización
d) Puesto de salud
e) Energía eléctrica
1.2.2 Priorización de las actividades Al priorizar las necesidades entre las comunidades, se determinó en
función de factibilidad técnica, económica y de accesibilidad. Basado en el
diagnóstico de servicios inexistentes se llegó a concluir que es necesario:
1) Aldea Jua
a) Agua potable
b) Alcantarillado sanitario
c) Puesto de salud
d) Energía eléctrica
e) Producción agrícola con asistencia técnica
f) Manejo de desechos sólidos
g) Puente
10
2) Aldea Chel
a) Edificio escolar
b) Alcantarillado sanitario
c) Producción agrícola con asistencia técnica
d) Manejo de desechos sólidos
e) Puente.
11
2. SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL
2.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ALDEA JUA
2.1.1 Descripción del proyecto
El proyecto consiste en diseñar el sistema de abastecimiento de agua
potable, el cual se capta desde un solo nacimiento de brote definido. En la
estación 20 se divide en 2 ramales para distribuir entre 3 sub-comunidades,
separadas por el cauce de un río que se ha ido ensanchando hasta tornarse
peligroso, sobre todo en invierno.
El aforo obtenido en época de estiaje es de 0.82 litros/segundo. Todo
el sistema será por gravedad. Para la presión se consideró un 80% de la
presión de trabajo de la tubería. Las tuberías más usadas en el proyecto son
de PVC, excepto sobre el paso aéreo en donde se usará HG. La longitud del
sistema de conducción será de 2 kilómetros y la red de distribución de 1
kilómetro. A lo largo de la línea de conducción tendrá: 2 cajas distribuidoras de
caudales, un tanque de distribución para cada comunidad y 2 cajas rompe
presión.
Sobre la línea de conducción hacia Batz Jua 1, se hacen 2 pasos
aéreos, además este ramal se vuelve a separar para ser distribuido entre los
cantones de Batz Jua 1 y Batz Jua 2 (ver detalle en plano hoja 1 de
abastecimiento de agua potable).
12
2.1.2 Cálculo de demanda
2.1.2.1 Población actual La población actual, según datos obtenidos en la encuesta
realizada en la comunidad, es de 191habitantes (33 familias) distribuidos de la
siguiente manera:
Sexo:
Masculino 93 habitantes
Femenino 98 “
Total 191 “
2.1.2.2 Período de diseño
El período de diseño adoptado es de 21 años, tomando en
cuenta la vida útil de la tubería, accesorios y estructuras.
2.1.2.3 Población de diseño
Para calcular la población futura o población de diseño se
utilizó el “método Geométrico”, por ser el que más se adapta al crecimiento del
medio guatemalteco. Se tomó la tasa de crecimiento del departamento de El
Quiché que es de 3.3% según el Instituto Nacional de Estadística. La
población actual utilizada es de 191 habitantes para proyectarla a 21 años que
incluye un año de gestión.
2.1.2.4 Método de incremento geométrico
La fórmula del método es la siguiente
13
Pf = Pa*(1 + i )n
Donde:
Población futura (Pf )
Población actual (Pa ) = 191 habitantes
Tasa de crecimiento ( i ) = 3.1%
Período de diseño = 21 años
Entonces
Pf = 191*(1 + 0.031)21
Pf = 363 habitantes
2.1.3 Cantidad de agua
2.1.3.1 Tipo de la fuente
La fuente del sistema de abastecimiento de agua es un
manantial de brote definido en ladera, conocido como Xe Vitzich por los
pobladores. Se aforó en época de estiaje para ser más representativo el
resultado obtenido.
Se utilizó el método volumétrico para aforar, dando un
resultado de 0.82 litros/segundo.
2.1.3.2 Dotación Por las características de la población, se asumió una dotación
de 100 litros/habitante/día.
14
2.1.4 Cálculo de consumo
2.1.4.1 Caudal medio (Qm)
El caudal medio, conocido también por consumo medio diario,
es la cantidad de agua que consume una población en un día.
Se calcula en función de la población futura y la dotación.
Utilizando la siguiente fórmula se tiene:
díasegDotaciónP
Q fm /400,86
*=
Donde:
Población futura ( Pf ) = 363 habitantes
Dotación = 100 lts/hab/día
Entonces:
segltsdíaseg
díahabltshabQm /42.0/400,86
//100*363==
2.1.4.2 Caudal de día máximo maxdQ
Este caudal es conocido también como “caudal de
conducción”’ que se utiliza para diseñar la línea de conducción. Es el consumo
máximo de agua en 24 horas, observado en un año, sin incluir gastos causados
por incendio. Por no tener un registro de consumos diarios, se calcula
aplicando un factor llamado “factor de día máximo”, que sirve para compensar
las variaciones del consumo medio diario y este factor varía de acuerdo al tipo
de población así: para el área rural está en el rango de 1.20 a 1.80, para este
caso se tomó un factor de 1.20. Para su cálculo se utiliza la siguiente formula:
maxmax * FQQ m=
15
Donde:
Caudal de día máximo )( maxdQ
Caudal medio segltsQm /42.0( =
Factor de día máximo 2.1max =dF
Entonces:
dmáxQ = 0.42 * 1.2 = 0.50 lts/seg
2.1.4.3 Caudal de hora máxima maxhQ
Este caudal es conocido también como consumo máximo
horario, es el consumo máximo en una hora del día y se obtiene de la
observación del consumo durante un año. Es el caudal que se utiliza para
diseñar la red de distribución. De igual manera que los factores anteriores, al
no contarse con un registro, para su determinación se utiliza un factor llamado
“factor de hora máxima” que sirve para compensar las variaciones del consumo
medio diario y este factor varía de acuerdo al tipo de población así: para el
área rural está en el rango de 1.80 a 2.00. En este caso se tomó un factor de
1.80. Para su cálculo se utiliza la siguiente fórmula:
maxmax * hmh FQQ =
Donde:
Caudal de hora máximo )( hmáxQ
Caudal medio segltsQm /42.0)( =
Factor de hora máximo 80.1)( =hmáxF
Entonces:
segltssegltsQ axm /76.080.1*/42.0; ==
16
2.1.5 Calidad del agua
Según el uso que se dará al agua, así será la exigencia de su calidad.
En este caso aunque se trate de un manantial, no se sabe como se ha infiltrado
y de donde proviene. Entonces por destinarse al consumo humano, es
necesario que cumpla con las normas de calidad físico-químico y bacteriológica
que la hagan sanitariamente segura; lo cual debe acreditarse con un certificado
emitido por un laboratorio calificado, según lo establece en el artículo 88 del
Código de Salud.
Para determinar la calidad sanitaria del agua fue necesario efectuar
un análisis físico-químico y bacteriológico, como lo establece la Comisión
Guatemalteca de Normas COGUANOR, según especificaciones COGUANOR
NGO 29001, realizados en el laboratorio de Química y Microbiología Sanitaria
del Centro de Investigaciones de Ingeniería, de la Facultad de Ingeniería de la
Universidad de San Carlos de Guatemala.
2.1.5.1 Análisis del agua
2.1.5.1.1 Análisis físico-químico sanitario
Desde el punto de vista físico químico sanitario, este
análisis se realiza para determinar las características que se perciben por los
sentidos y que causan la aceptación o rechazo del agua por parte del
consumidor, entre éstas se pueden mencionar el aspecto: color, sabor, olor,
grados de turbiedad, temperatura y potencial de hidrógeno (ph). A través de los
resultados de laboratorio se puede expresar la intensidad de condiciones ácidas
y materias en suspensión.
17
Desde el punto de vista químico se determinan
cantidades de materia orgánica y minerales presentes en el agua, que afectan
su calidad, cuyas concentraciones deben permanecer dentro de los Limites
Máximos Aceptables de Normalidad para evitar efectos perjudiciales a la salud.
Entre las sustancias químicas que afectan la potabilidad del agua se
encuentran: amoniaco, nitritos, nitratos, cloro residual, manganeso, cloruros,
fluoruros, sulfatos, hierro, dureza total y sólidos existentes.
Los resultados del examen físico-químico sanitario
obtenidos son: COLOR Y POTENCIAL DE HIDRÓGENO (ph) ácido en límites
máximos permisibles. Las demás determinaciones se encuentran dentro de los
Límites Máximos Aceptables de Normalidad según norma COGUANOR NGO
29001.
2.1.5.1.2 Análisis bacteriológico
Este análisis se realiza con el objeto de determinar la
probabilidad de contaminación por gérmenes patógenos, causantes de
enfermedades gastrointestinales, también es el indicador del nivel de
contaminación bacteriológica en presencia de grupo de coliformes.
De acuerdo a los resultados obtenidos del análisis
bacteriológico del agua son los siguientes:
“Bacteriológicamente el agua ES POTABLE según
norma COGUANOR NGO 29001 (ver resultados apéndice en examen
bacteriológico).
18
2.1.5.2 Tratamiento del agua
De acuerdo con las especificaciones COGUANOR NGO
29001, cuando el agua no llena los requerimientos de potabilidad, debe ser
tratada, y para este caso el agua es potable, sin embargo, para garantizar a
los usuarios una desinfección en caso de desastre o epidemias se le dará
tratamiento, utilizando un hipoclorador que es el más usado en el área rural por
el costo reducido, exactitud, fácil construcción, operación y mantenimiento
sencillo (ver plano No. 7 de abastecimiento de agua potable en apéndice).
2.1.5.2.1 Proceso de potabilización Para este proyecto se optó por utilizar un clorador de
tabletas tipo termo, por ser un equipo adecuado para desinfectar agua en
pequeñas comunidades, entre 50 y 250 familias, con sistemas por gravedad y
que requiere un mantenimiento simple, cuyo procedimiento de desinfección
consiste en disolver paulatinamente, por el arrastre del agua, tabletas de cloro
acomodadas en una recámara.
El punto de aplicación del tratamiento de desinfección
se debe seleccionar de forma que garantice una mezcla efectiva con el agua y
asegure un período de contacto de 20 minutos, como mínimo, antes de que
llegue el agua al consumidor, lo cual se cumple perfectamente. La desinfección
debe asegurar cloro residual de 2 mg/lt en el punto más lejano.
Dosificación de la demanda de cloro Las tabletas a utilizar serán de 3” de diámetro y 1” de
grueso, con un peso de 200 gramos, que se diluye a razón de 15 gramos/día en
19
agua en reposo y 60 gramos/día en agua en circulación, a presión aproximada
de 60 PSI.
A la recámara del dosificador se le puede acomodar
desde 1 hasta 20 tabletas, esta cantidad depende del caudal de agua
conducida, de la demanda de cloro y del tipo de sistema, en este caso por
gravedad.
Para el cálculo de la dosis requerida se aplica la
siguiente fórmula:
DcQ *012.0*=ℑ
Donde
=ℑ Libras de cloro en 24 horas
=Q Caudal de agua conducida en galones/minuto
=Dc Demanda de cloro en mg/lt.
utosegundos
litrosgalonsegundolitrosQ
min160*
785.31*/42.0=
utogalonesQ min/66.6=
Entonces
ltgutogalones /2*012.0*min/66.6=ℑ
16.0=ℑ libras de cloro en 24 horas ≈ 73.0 gramos.
Luego, si cada tableta pesa 200 gramos y se diluye a
razón de 60 gramos en 24 horas, se necesita mantener en la recámara del
dosificador un mínimo de:
(73.0gramos)/(200gramos/tableta) = 0.37 tabletas.
Una tableta será suficiente en la recámara del
dosificador para un período de 48 horas, por lo que para un período de un mes
se necesitarán 15 tabletas, siendo el alimentador automático recomendable.
20
2.1.6 Levantamiento topográfico
2.1.6.1 Criterios Según las normas de la UNEPAR (Unidad Ejecutora del
Programa de Acueductos Rurales) y del INFOM (Instituto de Fomento
Municipal), cuando la diferencia de alturas entre la fuente y la comunidad es
menor o igual a 10 metros/kilómetro, deberá realizarse un levantamiento de
primer orden; y ha de utilizarse teodolito y nivel de precisión para la planimetría
y altimetría respectivamente. Cuando la diferencia de alturas entre la fuente y
la comunidad es mayor de 10 metros/kilómetro, se puede hacer levantamiento
de segundo orden, utilizando solamente un teodolito para trabajar planimetría y
altimetría por el método “taquimétrico”.
Para el levantamiento topográfico del sistema de
abastecimiento para la aldea Jua, se hizo por el método “taquimétrico” por
conservación de azimut y para ello se utilizó un teodolito marca “Sokkisha”
modelo TM 20 C con 20 segundos de aproximación y referido al Zenit.
2.1.6.1.1 Planimetría
Las distancias horizontales )(Dh se calcularon según
la siguiente fórmula:
)(**)( 2 cenitalsenChhDh is −=
Donde:
Dh = distancia horizontal
sh = hilo superior
ih = hilo inferior
C = 100 (constante de lectura horizontal del aparato).
21
2.1.6.1.2 Altimetría Las diferencia de nivel entre estaciones o puntos de
las líneas se calcularon de la siguiente fórmula:
Cota real = Cota ant. + HI + )tan(cenital
Dh - mh
Donde:
Cota real = cota de la estación de posición
Cota ant. = cota de la estación anterior
HI = altura de instrumento
Dh = Distancia horizontal calculado en planimetría
)tan(cenital = tangente del ángulo cenital o vertical
mh = hilo medio
Para el cálculo, ver libreta de topografía de aldea Jua
en apéndice.
2.1.7 Diseño sistema de agua potable y obras hidráulicas
2.1.7.1 Diseño hidráulico
2.1.7.1.1 Diseño de líneas de conducción
Para el diseño de la línea de conducción se utilizó la
fórmula de Hazen & Williams, para encontrar diámetros y pérdidas en las
tuberías de una longitud específica y/o crítica.
87.4852.1
852.1
***811.1743
DCQLhf c=
22
Donde:
hf = pérdida de carga por fricción, en metros
L = Longitud del tramo, en metros
Q = Caudal conducido, en litros/segundo
C = Coeficiente de rugosidad
C = 150 para PVC
C = 100 para HG
D = diámetro interno en pulgadas
a) Clase y presiones de trabajo de tubería
En la mayor parte del proyecto se utilizará tubería de cloruro
de polivinilo PVC, bajo las denominaciones SDR (relación de diámetro exterior,
espesor de pared), de las cuales se usarán las siguientes:
SDR 13.5, Presión de trabajo de 315 PSI (222 m.c.a.)
SDR 17, presión de trabajo de 250 PSI (176 m.c.a.)
SDR 26, presión de trabajo de 160 PSI(113 m.c.a.)
Para tramos donde la tubería PVC no se pueda colocar por
razones de seguridad, se utilizará tubería de hierro galvanizado tipo liviano.
b) Velocidades y presiones, mínimas y máximas
La velocidad mínima es de 0.60 metros/segundo, pero debido
a que el caudal no contiene sedimentos, este valor puede ser hasta 0.40
metros/segundo. La velocidad máxima será de 3 metros / segundo.
La presión estática en la línea de conducción no debe ser
mayor al 80% de la presión de trabajo de las tuberías, y en redes de distribución
23
no debe ser mayor de 60 metros columna de agua. La presión dinámica
mínima de llegada a cualquier obra de arte y en cualquier línea será de 6
metros columna de agua, según normas de diseño de abastecimiento de agua
potable para zonas rurales de Guatemala. (Curso de Ingeniería Sanitaria I)
A continuación, se diseñará desde la E-0 a la caja separadora
de caudales E-18.
Figura 1
980980
E-15E-5
DE TUBERIATRAMOS
TOPOGRAFICASESTACIONES E-2E-0 E-1 E-4E-3
E-11E-10
E-6 E-7 E-8 E-9 E-13E-12 E-14
930
940
950
960
970
V.L. Ø 1 1/2" BR.
1 V.A. Ø 1/2" BR.
ESTACIONESTOPOGRAFICAS
TRAMOSDE TUBERIA
E-16 E-20E-18E-17 E-19
970
960
950
940
930
V.L. Ø 1 1/2" BR.
EN E-0=20+524.98CONSTRUIR CAJADISTRIBUIDORA DE CAUDALESCOTA TERRENO = 983.81COTA PISO = 983.11
1 V.A. Ø 1/2" BR.
EN E-0=0+000.00CONSTRUIR T.D. DE 5.5 M³COTA TERRENO = 1000.00COTA PISO = 998.60
990
1000Q = 0.50 L/S
1000
990CPz=995.02
1 V.A. Ø 1/2" BR.
90 TUBOS Ø 1 1/2" PVC 160 PSI
Datos del tramo:
Longitud = 540.73 metros (incluye 3% de ondulaciones)
Caudal = 0.50 litros/segundo
C = 150 tuberías PVC
Cota E-0 = 998.40 metros
Cota E-18 = 987.63 metros
24
Primero, se calcula la pérdida de carga disponible o diferencia
de nivel entre las estaciones, como a continuación:
metrosCotaCotaHf EEsdisponible 77.10)63.98740.998()( 200 =−=−= −−
Para ésta pérdida de carga disponible, se obtendrá un
diámetro teórico, despejando de la fórmula de Hazen & Williams, el diámetro, se
sustituyen los datos, dando como resultado lo siguiente: 87.4/1
852.1
852.1
***811.1743
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
hfCQLDteórico ; sustituyendo datos
lg19.177.10*150
50.0*73.540*811.174387.4/1
852.1
852.1
puDteórico =⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
Este resultado se aproxima a un diámetro comercial mayor y
menor, calculando la pérdida de carga que se provoca en cada uno, y se
selecciona el diámetro que menos pérdida presente. Para este ejemplo se
toma el mayor, siendo 1 ¼ pulgadas y sustituyendo en la fórmula da:
32.850.1*25.1
50.0*73.540*811.174387.4852.1
852.1
==hf metros.
8.32 metros de pérdida es ligeramente menor que los 10.77
metros disponibles, pero para asegurar los 6 metros de columna de agua
mínima en la E – 18 se prueba con un diámetro de 1 ½ pulgadas.
La pérdida hf para un diámetro de 1 ½ pulgadas es de 3.42
metros. Éste resultado indica que en la E-18, la piezométrica es de 994.98
metros, garantizando así que el fluido pase libremente sin obstáculo.
25
La cota piezométrica en la estación 18 se calcula así:
pérdidaCotaCota inicialterremoEcapiezométri −=− .18. de )(arg hfac
metrosCota Ecapiezométri 98.99442.340.99818. =−=−
La presión en la estación 18 se calcula así:
2020cotPr −− −= terrenoEcaEpiezométri Cotaaesión
metrosesión 35.763.98798.994Pr =−=
La velocidad del tramo se calcula de la siguiente fórmula:
./44.050.1
50.0*974.1*997.122 segundometros
DQV ===
Debido a que el caudal no contiene sedimentos, está en el
rango de velocidad aceptable.
2.1.7.1.2 Diseño de red de distribución
El diseño de la red de distribución, se hará por medio
de circuito cerrado y se usará el método de Hardy Cross. La importancia en
esta determinación radica en poder asegurar a la población el suministro
eficiente y continúo de agua en cantidad y presión adecuada durante todo el
período de diseño.
Para el cálculo de los caudales en las tuberías de la
red se toman los siguientes principios del método de Hardy Cross:
1. Se asume la dirección de los flujos
2. Se asume el caudal en cada tramo de la red
3. Se hacen iteraciones de compensación por medio de la
formula
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
=∑
∑
Qhf
hf
85.1 hasta que el dato converja.
26
Se hacen dos iteraciones para fines de demostración de una red a
continuación. Los resultados de la siguiente gráfica se obtienen a partir de
varias iteraciones (ver tabla de resultados de iteraciones de red de distribución
en apéndice).
Figura 2
E-36
EN E-31CONSTRUIR T.D . DE 5.40 M ³CO TA TERRENO = 767.91CO TA P ISO = 766.51
E-31
E-37
E-34
E-33
E-35
E-42
E-32
E-40
E-41
E-38
E-39727.91
729.05
729.68
730.98
722.82
725.51
731.01 733.20
735.28
738.63
743.63
767.91
0.0178
0.0283
0 .0705
0.0877
0.1687
0.0686
0.0949
++
Para la pérdida en cada tramo se usará la formula de Hazen &
Williams que se utilizó en las pérdidas en conducción.
27
Tabla I
1 Tram Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 2 Hf Hf/Q Delta Q(x+2) 34-37 70.30 1.00 150.0 -0.140 -0.2999 2.1421 -0.0237 -0.1637 -0.4007 2.4475 -0.0041 -0.1678
CI 34-42 20.10 0.75 150.0 0.124 0.2765 2.2364 -0.0237 0.0999 0.1864 1.8654 -0.0041 0.0958
42-38 63.73 0.75 150.0 0.097 0.5623 5.7806 -0.0237 0.0736 0.3352 4.5563 -0.0041 0.0695
37-38 44.51 0.75 150.0 -0.026 -0.0351 1.3289 -0.0237 -0.0294 -0.0429 1.4581 -0.0041 -0.0282
0.5039 11.4879 -0.0237 0.0780 10.3273 -0.0041
37-40 48.96 0.75 150.0 -0.061 -0.1815 2.9797 -0.0207 -0.0816 2 -0.3118 3.8221 -0.0053 -0.0869
CII 40-39 41.94 0.50 150.0 0.045 0.6289 14.1012 -0.0207 0.0239 0.1985 8.2959 -0.0053 0.0186
39-38 41.36 0.75 150.0 0.097 0.3649 3.7515 -0.0207 0.0766 0.2345 3.0607 -0.0053 0.0713
38-37 44.51 0.75 150.0 0.026 0.0351 1.3289 -0.0207 0.0294 0.0429 1.4581 -0.0053 0.0282
0.8475 22.1613 -0.0207 0.1641 16.6368 -0.0053
Cálculo de caudales en la red: a partir de los datos disponibles, de la
suposición del caudal (Q) y dirección se hacen iteraciones como a continuación:
Tramo: 34-37 Coeficiente (C) = 150 para PVC
Longitud = 70.30 Caudal (Q) supuesto = -0.14litros/seg
Diámetro = 1”
Usando la fórmula de Hazen & Williams para encontrar la pérdida en el tramo
se tiene:
87.4852.1
852.1
***811.1743
DCQLhf c= ; sustituyendo los datos anteriores se tiene:
mhf c 2999.000.1*150
14.0*30.70*811.174387.4852.1
852.1
3734 =−
=− ; igual procedimiento se sigue
para el resto de tramos (para los resultados ver la tabla anterior).
∑ =hf a la suma algebraica de las pérdidas de cargas de cada tramo.
∑ =−++−= 5039.00351.05623.02765.02999.0hf
=n
n
Qhf resultado de dividir la pérdida de carga entre el caudal de cada tramo.
28
3734
3734
−
−
Qhf 1421.21400.0/2999.0 =−−= ; igual procedimiento se sigue para el resto de
tramos (para resultados ver tabla anterior).
∑ Qhf = suma algebraica de los resultados obtenidos en el paso anterior.
4879.113289.17806.52364.21421.2 =+++=∑ Qhf
Para la variación de compensación de caudales )(Δ se utiliza la fórmula de
Hardy Cross:
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
=Δ∑
∑
Qhf
hf
85.1; sustituyendo los datos se tiene
( ) 0237.04879.1185.1
5039.0=
−=Δ ; igual procedimiento se hace para encontrar la
variación del otro circuito.
Nuevo caudal )1(3734 +− xQ = suma algebraica del caudal supuesto )( 3734−Q + )(Δ
)1(3734 +− xQ = -0.1400 + (-0.0237) = -0.1637lts/seg; el mismo procedimiento se
sigue para el resto de los tramos, a excepción del tramo compartido, al cual se
le resta variación de compensación del otro lado del circuito como sigue:
2138373837 )1( Δ−Δ+=+ −− QxQ
Donde =Δ2 variación de compensación del otro lado del circuito, entonces:
0294.0)0207.0()0237.0(026.0)1(3837 −=−−+−=+− xQ o sea del otro lado se
obtiene lo siguiente:
0294.0)0237.0()0207.0(026.0)1(3738 =−−−+=+− xQ
29
Se repite el procedimiento a diferencia que el caudal Q(x+1) = se toma como el
nuevo caudal para ser considerado en la fórmula de Hazen & Williams para
encontrar la nueva pérdida de carga (para más resultados de iteraciones ver en
apéndice de cálculo de iteraciones de red de distribución).
2.1.7.1.3 Obras hidráulicas
Las obras hidráulicas que irán en el proyecto son: caja
de captación, caja reunidora de caudales, caja distribuidora de caudales,
válvula de limpieza, válvula de aire, caja rompe presión, tanque de distribución,
pasos de zanjón, pasos aéreos, conexión domiciliar, recubrimientos y anclajes.
Las cajas de las obras hidráulicas se construirán de los siguientes materiales:
1) Los muros serán de mampostería de piedra con la siguiente
proporción:
Piedra = 67%
Mortero en un 33% (proporción 1:2 cemento arena).
2) Las losa de piso y tapadera de las cajas serán de concreto
reforzado con proporción 1: 2: 3
2.1.7.1.3.1 Caja de captación
El tipo de captación será para un manantial
de brote definido en ladera, la captación estará conformada de un filtro de
piedra bola, grava y arena con una capacidad de 1 m3, el cual tendrá un tubería
hacia la caja de captación de la misma capacidad, ambas con su respectivo
rebalse, la tubería de salida llevará una válvula de control de bronce. Alrededor
de la captación se colocará una contra cuneta para que el agua de lluvia
proveniente de la ladera no contamine el manantial.
30
2.1.7.1.3.2 Caja separadora de caudales Estas obras estarán ubicadas en las
estaciones 20 y 65, los cuales separarán el caudal de conducción proveniente
de las estaciones anteriores y tendrán una capacidad de 1m3 (para más detalle
ver planos No. 1 y 11 de abastecimiento de agua potable). Las partes que la
componen son: la caja de vertederos que es la que separa y distribuye los
caudales, válvula de control de entrada y salida. Debido a que los caudales
que saldrán son bajos, se propone un vertedero rectangular de las siguientes
dimensiones: 0.20 metros de alto y el ancho será en proporción al caudal de
cada comunidad así:
TOTALTOTAL
CANTON LQ
QLo =
Para el cantón Jua
mLjua 20.019.050.0*50.019.0
≈==
mL ybatzjua 35.031.050.0*50.031.0
21 ≈==
Válvula de limpieza
Estas obras se ubicarán en los puntos bajos donde
haya cambios de pendientes, servirán para extraer los sedimentos que hayan
ingresado en la tubería en la línea de conducción y en los ramales muertos en
la red de distribución. La válvula será de bronce de diámetro igual a la tubería,
pero diámetro mayor de 2”. El total de las válvulas de limpieza en el proyecto
son 4 (ver detalle en planos No. 3, 4 y 12 de abastecimiento de agua potable).
31
Válvula de aire Éstas estarán ubicadas en los puntos altos, donde
haya cambio de pendientes, su función será expulsar el aire disuelto en el agua
que tiende a depositarse en esas partes de la tubería de conducción. La
acumulación de aire reduce la sección de trabajo de la tubería, y por ende la
capacidad de conducción. La válvula será de bronce adaptada para tubería
PVC. El total de válvulas de aire del proyecto son 6 (ver detalle en planos No.
3, 4 y 12 de abastecimiento de agua potable).
Caja rompe presión En el proyecto se ubicarán en los puntos de la línea
de conducción, en donde la presión estática es mayor que el 80% de la presión
de trabajo de la tubería. En la red de distribución estarán colocadas cuando la
presión estática sea mayor de 60 m.c.a. Todas las cajas contarán con una
válvula de control en la entrada y dispositivo de desagüe y rebalse. El total de
cajas de 1m3 son 2 (ver detalle en planos No. 3, 4 y 8 de abastecimiento de
agua potable).
Conexión predial
La instalación domiciliar, consistirá en un chorro, que
se ubica en el límite de cada predio, se conecta a la red de distribución, por
medio de una tee reductora del diámetro de la red de distribución a la tubería de
½” para todas las viviendas, así también llevará una válvula de paso con su
respectiva caja de seguridad (ver detalle en plano No. 13 de abastecimiento de
agua potable).
32
2.1.7.1.3.3 Tanque de distribución
Para cubrir las variaciones horarias de
consumo de las comunidades, se diseñará un tanque de distribución superficial
para cada comunidad, a falta de datos real de las comunidades, se calcula la
capacidad de los tanques como un porcentaje del consumo de día máximo,
según las normas de diseño este porcentaje oscila entre 25 y 35%. Para este
caso se tomará 30%.
100086400**30.0 cQVol =
Donde:
Vol = Volumen del tanque de almacenamiento en m3.
cQ = Caudal de conducción
Sustituyendo los datos en la fórmula se obtiene:
Para la comunidad Jua:
30.592.41000
86400*//19.0*30.0 mm
segundosdíahabltsVol ≅==
Para la comunidad Batz Jua 2
30.540.41000
86400*//17.0*30.0 mm
segundosdíahabltsVol ≅==
Para la comunidad Batz Jua 1
30.463.31000
86400*//14.0*30.0 mm
segundosdíahabltsVol ≅==
33
Figura 3
Diseño de la losa superior del tanque Se diseñará por el método 3 del
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE
(ACI). Por ser una losa discontinua en
los cuatro lados se diseña por el caso 1.
Funcionamiento de losas
;50.190.190.1
>===bam entonces la losa trabaja en 2 sentidos.
Espesor de losa ( t )
metrosperímetrot 004.0180
)2*90.1()2*90.1(180
=+
==
Según ACI, para losas en dos sentidos: 0.09 < t < 0.15
Para este caso se tomó un espesor de 0.11 metros.
Integración de cargas Carga muerta (Cm )
Cm = Peso propio de losa + acabados
Peso propio de losa = 2,400kg/m3 * 0.11m = 264.0kg/m2
Peso de acabados (repello + cernido) = 90.0kg/m2
Cm = 354.0kg/m2
Carga viva (Cv )
Cv = 100kg/m2 (techo inaccesible)
Mb (-)
Caso 1
Mb (-)
Ma (-)Ma (-)
Ma (+)
Mb (+)
2.05
2.05
34
Carga muerta última ( uCm )
uCm = 1.4 (354.0kg/m2) = 495.60kg/m2
Carga viva última uCv
uCv = 1.7 (100.0kg/m2) = 170.0kg/m2
Carga última total 222 /60.665/0.170/60.495 mkgmkgmkgCvCmCUT uu =+=+=
mkgmmkgCUT /60.6651*/60.665 2 == .
Determinación de momentos
22 **** aWmCaaWvCaMa uu+++ +=
++ =⇒= MbMaba
Los momentos negativos vienen dados por:
++−− = oMbMayMbMa31 por ser discontinuos como en el
diagrama de momentos a continuación.
Figura 4
M (-) = 1/3M (+)
C aso 1
M (-) = 1/3M (+)
M (+ )
2 .05
35
Donde: +Ma = Momento positivo del lado “a” en kg-m −Ma = Momento negativo del lado “a” en kg-m +Mb = Momento positivo del lado “b” en kg-m −Mb = Momento negativo del lado “b” en kg-m +Ca = Coeficiente para el momento positivo “a”
uWm = Carga muerta última en kg/m
uWv = Carga viva última en kg/m
a = Medida en metros del lado “a” de la losa
b = Medida en metros del lado “b” de la losa
mkgmmkgmmkgMbMa
−=
+== ++
50.86))90.1(*)/0.170*036.0(())90.1(*)/60.495*036.0((
2
2
mkgmkgMaMbMa −=−=== +−− 83.2850.8631
31
Cálculo de refuerzo El diseño cumplirá las especificaciones siguientes:
F’c = Resistencia a compresión del concreto = 210kg/cm2
fy = Esfuerzo de fluencia del acero grado 40 = 2810kg/cm2
conγ = peso específico del concreto = 2400kg/m3
b = 100 cm
t = 11 cm
d (peralte) = t – recubrimiento - ϕ/2
Se diseñará con un recubrimiento de 2.5 cms
d = 11cms - 2.5cms – 0.95/2 = 8.02cms
Área de acero mínimo
vigamínimoAsAs .min *%40=
36
dbfy
As **10.14*%40min =
2min 61.102.8*100*
281010.14*%40 cmAs ==
Espaciamiento máximo
cmcmtS 3311*3*3max === .
Área de acero que resiste el momento calculado por “método 3” ACI
Formula cuadrática
fycf
cfbMudbdbAs '*85.0*
'*003825.0*)*(**( 2
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−=
Sustituyendo los datos anteriores se tiene:
2810210*85.0*
210*003825.0*)*()*( 2
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−=
bMudbdbAs
2810210*85.0*
210*003825.0100*50.86)02.8*100(02.8*100)( 2
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−=+MaAs
2
2
14.0)(43.0)(
cmMbAscmMaAs
=
=−
+
El minAsAs < ⇒ se toma según recomendaciones de ACI
Cálculo de espaciamiento, proponiendo hierro No.3 grado 40 1.61cms2 ---------------------- 100cms
0.71cms2 ---------------------- S
S = 44.10cm > máxS ; entonces se propone máxS = 30cms
37
Cálculo de nueva área de acero )(As para máxS propuesto
minAs --------------------------- 100cms
0.71cms ---------------------- 30cms
minAs = 2.37cms2
Cálculo del momento que resiste la nueva área de acero
mínimo )( minAs
100/*'*70.1
*(**. min
minmin ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−=
bcffyAs
dfyAsAsM φ
mkgAsM −=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −= 42.469100/
100*210*70.12810*37.202.8(2810*37.2*90.0. min
MuAsM >min. significa que el momento que resiste el área de
acero mínimo, es mayor que los momentos que actúan en la losa, por lo tanto,
la losa llevará hierro No. 3 grado 40 con espaciamiento entre varillas de 25 cms.
(ver detalle en los planos No. 9 y 10 de abastecimiento de agua potable).
Diseño del muro
El tipo de tanque en este caso es enterrado, la condición crítica
se da cuando el mismo está vacío y actúa sobre los muros el empuje del suelo.
Por la teoría de Rankine:
activaK = (1 – senφ)/ (1 + senφ)
Donde:
φ = 30° (ángulo de fricción del suelo)
activaK = Coeficiente de presión activa del suelo
38
Sustituyendo los datos se obtiene lo siguiente:
activaK = (1 – sen30°)/ (1 + sen30°)
activaK = 1/3
Figura 5
NIVEL DE AGUA0.25
1.50
0.30
0.30
1.75
0.30
2.05
3
2
1
4
TIERRA
1.10
El empuje del suelo viene dado por:
activamurosuelo
suelo KHP *2*
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=δ
El momento de empuje que causa el suelo sueloM viene dado por:
3* muro
suelosueloHPM =
39
Datos a utilizar:
Peso específico del suelo sueloγ = 1.60ton/m3
Peso específico del concreto conγ = 2.40ton/m3
Peso específico de concreto ciclópeo ciclγ = 2.0ton/m3
Ángulo de fricción del suelo ( φ ) = 30°
Valor soporte del suelo )( sueloV = 14.0 ton/m2
Altura de muro )(muro
H = 2.35m
Sustituyendo datos para encontrar el empuje del suelo:
mtonmmtonPsuelo /47.13333.0*2
)35.2)(/60.1( 23
=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
Momento de empuje del suelo )( sueloM
sueloM = 1.47ton/m * 2.35m /3
sueloM = 1.15 ton – m/m
Tabla II
Sección γmampostería Area Wmuro(ton/m) Brazo(metros) Total Brazo Mmuro(ton-m/m
1 2 0.73 1.46 0.80+(1/3 * 0.70) 1.03 1.50 2 2 0.63 1.26 0.50+( 0.30/2) 0.65 0.82 3 2 0.45 0.90 0.50 * 1.50 0.75 0.68 4 1.6 0.73 1.17 0.80+(2/3 * 0.70) 1.27 1.48
4.79 4.48
Carga uniformemente distribuida:
murosobrevigalosa WW −−+
)40.1*sec*()*( vigaciónL
ACUTW concretotributaria
vigalosa −+=+ γ
40
)40.1*20.0*15.0*/2400()05.2
06.1*/60.665( 22
2 mmmkgmmmkgW vigalosa +=+
mtonmkgW vigalosa /465.0/81.464 ≈=+
Peso total del muro vigalosamuromurototal WWW +− +=)(
mtonmtonW murototal /26.5/)465.079.4( =+=−
Se considera vigalosaW + como carga puntual:
tonmmtonP puntualac 465.01*/465.0.arg ==
Entonces el momento que ejerce la carga puntual respecto al
punto “0” es
mtonM puntualac −=+= 30.0)50.0)30.0*21((465.0.arg
Verificación de estabilidad contra volteo (Fsv > 1.5):
5.106.356.1
/)30.048.4(156
.arg >=+
=+
=mtonMM
F puntualacmurosv OK
Verificación de estabilidad de deslizamiento )50.1( >dF
73.230tan*90.0*26.530tan*90.0*. =°=°= murototald WF
50.152.180.173.2
>===s
dsd P
FF OK
De la verificación la estructura resiste el volteo y no se desliza.
Verificación de la presión máxima bajo la base del muro
sueloVP <max
61.027.5
56.130.048.4
.
.arg =−+
=−+
=murototal
suelopuntualacmuro
WMMM
a
41
Longitud de la base del muro donde actúa la presión positiva
Debe cumplir 3 * a > base del muro
3 * a = 3 * 0.61 = 1.83
Base del muro = 1.50
1.83 > 1.50
Como la distancia total de la presión positiva (3 * a) es mayor
que la base del muro, entonces debajo del muro no hay presiones negativas.
La excentricidad “e” es:
61.0250.1
2−=−= aBe muro
El módulo de sección por metro lineal es:
322
375.01*6
)(*6
)( mBLBS muromurox ===
Las presiones vienen dadas por:
x
murototal
muro
mutototal
SeW
LBWq *
*.. ±=
3375.014.0*/26..5
1*50.1/26.5
mmton
mmmtonq ±=
23 /47.5
375.014.0*/26..5
1*50.1/26.5 mton
mmton
mmmtonqmáxima =+=
22 /0.14/47.5 mtonmton < ⇒ (no excede el sueloV )
23 /54.1
375.014.0*/26..5
1*50.1/26.5 mton
mmton
mmmtonqmínima =−=
⇒> 0/54.1 2mton (No hay presiones negativas)
42
Losa inferior del tanque
Las losa de piso de los tanques serán de concreto reforzado
con proporción 1: 2: 3.
2.1.7.1.3.4 Pasos aéreos
Se utilizan para salvar depresiones y
obstáculos, en este caso se colocaron dos pasos aéreos de 160 metros entre la
estación E-55 y E-56, y otra de 150 metros entre E-56 y E-57. Para el proyecto
servirá para salvar el cauce de dos crecidas continuas, en estos tramos la
tubería HG quedará horizontalmente sostenida con cables tirantes y de
suspensión, los cuales, a su vez, se apoyarán sobre columnas.
A continuación se diseñará el paso aéreo de
160.00 metros, siendo igual el diseño para el paso aéreo de 150.0m de longitud.
Datos de diseño
Diámetro de la tubería = 3/4” hierro galvanizado liviano
Luz del claro = 160.0 metros
Peso del tubo = 1.80 lb / pie
Peso específico del agua = 62.4 lb / pie3
(ver detalles en planos No.5 y 6 de abastecimiento de agua
potable en apéndice).
CARGA MUERTA )(CM
=+= tuboagua CMCMCM aguaArea γ* + peso del tubo
pielbpielbCM /0.2/4.62**4
32 +⎟⎠⎞
⎜⎝⎛= φπ
43
pielbpielbpielbCM /0.299.1/80.1/4.62*'12"4/3*
43
2
≈=+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
π
CARGA VIVA (CV )
Considerando el peso de una persona de 150 libras en cada
tubo.
pielbpieslbCV /5.7
20150
==
CARGA HORIZONTAL (Wv )
Para un paso aéreo, la carga crítica es la de viento,
considerando una velocidad de viento de 60 Km / h y una presión de viento de
15 lb / pie3
W = diámetro del tubo * presión del viento
pielbpielbWv /94.0/15*'12"4/3 2 ==
INTEGRACIÓN DE CARGAS (U )
( ) ( ) ( )[ ]WCVCMU 7.17.14.175.0 ++=
( ) ( ) ( )[ ] pielbU /86.1294.0*7.15.7*70.100.2*40.175.0 =++=
U no debe ser menor de 1.4CM + 1.7CV
pielb /55.15)5.7(7.1)0.2(4.1 =+
Entonces la carga crítica será de 15.55 lb / pie.
44
2.1.7.1.3.4.1 Diseño de cable principal
Para este proyecto se utilizarán
cables estructurales enrollados helicoidalmente alrededor de un núcleo formado
por un torón u otro cable según norma ASTM A603.
El cable se diseñará usando las fórmulas siguientes:
;*161*;*8*
2
22
SdHT
dSWH +== 22 HTV −= donde;
W = Carga última
S = Luz
H = Tensión horizontal del cable
T = Tensión máxima del cable
V = Tensión vertical del cable
d = Flecha
Se calcularán diferentes valores de flecha “d”. (ver tabla de
cable principal en apéndice para diferentes valores de b, d y E). Las
recomendaciones del Dr. D. B. Steinman sugieren emplear una relación de luz
y flecha entre L/9 y L/12 en pasos aéreos y puentes colgantes, sin embargo, es
conveniente que la flecha sea lo menor posible para evitar deflexiones bajo
cargas de viento y evitar columnas muy esbeltas. Considerando lo anterior,
según ACI 318-83, con respecto a la función de esbeltez (E):
Cortas E < 21
Medianas 10021 ≤≤ E
Largas E > 100
45
La esbeltez se determina por medio de la siguiente fórmula:
rLuKE *
=
Donde:
K = Factor de pandeo = 2(debido al alabeo)
Lu = (d + 0.50) = (flecha + separación mínima entre cable y
tubo.
r = Radio de giro AI
Donde:
I = Inercia de la sección de la columna
A = Área de la sección de la columna
bbbb
dE
***12/1
)50.0(*23
+= y
b = lado de la base de la columna.
Diferentes valores de tensiones (T) para diferente flechas (ver
tabla de resultados de paso aéreo en apéndice).
De los resultados referidos de las tablas anteriores de paso
aéreo de 160mts. en apéndice, la longitud mínima de péndola será de 0.50
metros y una flecha de 4.50 metros por tratarse de un tramo largo. Esta flecha
producirá una tensión máxima de 38,387.04 libras. Para cubrir esta tensión se
usará un cable de 5/8” que tiene una resistencia admisible de 43,650 libras,
(ASTM A603), el cual será suficiente para resistir la tensión máxima de la flecha
propuesta. Luego de proponer el cable a utilizar se integrará la carga muerta de
nuevo para considerar el peso propio del cable elegido, la cual queda de la
siguiente manera:
CM = 2.0 lb / pie + 0.52 lb / pie = 2.52 lb / pie
46
La nueva carga última será:
U = 1.40*2.52 lb / pie + 1.70*7.5 lb / pie = 16.27 lb / pie.
Los nuevos componentes de la tensión serán:
lbH 071.124,3876.14*8
01.526*27.16 2
==
lbT 46.363,3801.52676.14*161*07.124.38 2
2
=+=
lbV 06.279,407.124,3846.363,38 22 =−=
Longitud del cable principal ( TL )
Para cuantificar el cable se usan las formulas de la sección 3
del Wire Hand Book, 1963, para flechas menores de 5% de luz (S), donde:
TL = [ 1L + ( 2L * 2)] * 1.10*(factor por empalmes y dobleces)
Donde:
1L = longitud de cable entre columnas
2L = longitud de cable entre anclaje y columna
]*3*8[
2
1 SdSL += y
22
2 4dSL +⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
Donde:
S = Luz
d = Flecha máxima en el cable
Entonces:
mtsL 71.16037.160*3
50.4*837.1602
1 =+=
47
mtsL 34.4050.44
37.160 22
2 =+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
( ) ( )[ ] .26653.26510.12*34.4071.160 mtsmtsmtsLT ≈=+=
2.1.7.1.3.4.1.1 Cálculo de péndolas
Las péndolas son las que
sostienen la tubería y van unidas al cable principal, la separación máxima ( máxS )
entre péndolas es de 2 metros.
La carga de tensión que soportará viene dada por la siguiente
fórmula:
Q = carga última * ( máxS )
Q = 16.27 lb / pie * 6.56pie = 106.73 libras
Para esta carga se utilizará cable galvanizado de ¼” con
resistencia admisible a tensión de 3600 libras.
Para calcular la longitud de las péndolas se utilizará la
ecuación siguiente:
:;*2
** dondeHXSXWY −
=
Y = variación de la flecha
W = carga última 16.27 lb / pie (25.81 Kg / m)
X = variable
S = luz, 20 metros
H = tensión máxima del cable 38,363.46lb (17,437.94kg.)
48
La tabla de péndolas para diferentes flechas se aprecia en
apéndice.
Las péndolas se sujetan con guarda cables y abrazaderas,
debido a estos accesorios se aumentará la longitud en un 15%.
Longitud total = 156.54*1.15 = 180.02metros.
2.1.7.1.3.4.2 Diseño de torres para soporte de cable
La función básica de estas
columnas es la de cambiar el sentido a la tensión del cable principal en
dirección del anclaje. Tendrá una altura de 6 metros (flecha = 4.50 metros +
1.50 metros de profundidad de cimentación), con una sección de 0.60 x 0.60
metros, serán de concreto reforzado y se diseñarán bajo el código ACI 318-83,
usando las siguientes especificaciones:
E = Módulo de elasticidad el concreto = 15100 x F’c
F’c = Resistencia a compresión del concreto = 210 Kg / cm2
fy = Esfuerzo de fluencia del acero grado 40 = 2,810 Kg / cm2
cγ = Peso específico del concreto = 2.4 T / m3
sγ = Peso específico del suelo = 1.6 T / m3
Vs = Valor soporte del suelo = 14 T / m2
=ccγ Peso específico del concreto ciclópeo = 2.5 T / m3
Lu = Longitud libre de la columna = 5.0 metros
L = Longitud total de la columna = 6.0 metros
A = Área de sección de la columna = 0.36m2
49
Se trata de una columna empotrada en su base y libre en su extremo,
entonces se determinará el tipo de columna. Según el código ACI, está en
función de la esbeltez “ E ” de la columna (ver sección de diseño cable principal
para fórmula).
73.57
60.0*60.060.0*60.0*12/1
0.5*23==E
Con el resultado anterior se clasifica como una columna
intermedia.
Carga crítica de la columna (Pcr)
La carga crítica de una columna, es la que produce pandeo en
dos puntos de inflexión, según la fórmula de Leonhard Euler es:
( )2
2
***
LuKIEPcr π
=
)45.363,1315(44.332,2000,1)500*2(
)60*12/1)(210100,15(12
42
lbtonPcr =÷=π
Refuerzo en la columna
En la columna sólo actúa una fuerza axial V = 4,279.06 libras,
que es la tensión vertical del cable (ver en apéndice tabla de cable principal de
paso aéreo de 160 metros), que trabaja únicamente a compresión, debido a que
la fuerza es muy pequeña comparada a lo que la sección transversal de la
columna puede resistir, se usará el criterio de la sección 10.8.4 del código ACI,
que dice que cuando un elemento sujeto a compresión tiene una sección
transversal mayor a la requerida para las condiciones de carga, con el fin de
50
determinar el refuerzo mínimo, se emplear un área efectiva reducida no menor
que ½ del área total, por lo tanto:
minAs = 0.01 * 602 = 36cm2
minAs = 2minAs = 18cm2
Repartiendo en 8 varillas grado 40 el área encontrada, se distribuye así:
4 varillas No. 6 = 11.40cm2
4 varillas No. 5 = 7.92cm2
19.32cm2
La carga resistente la columna será:
[ ] 1000)*()('*85.07.0 ÷+−= FyAAAcFPu aceroacerocolumna
[ ] tonPu 18.441000,1)810,2*32.19()32.1960(210*85.07.0 22 =÷+−=
tonPu 18.441= (970,596lb) > V = 4,279.06lb; por lo que la
columna propuesta es suficiente para soporta la carga resistente y se
mantendrá en equilibrio.
Ya que no estará sometida a ningún tipo de esfuerzo
flexionante, se reforzará transversalmente con hierro No. 3 grado 40, a cada 15
centímetros.
2.1.7.1.3.4.2.1 Diseño de zapatas
Debido a la carga que soportará la zapata, se asumirá el
peralte mínimo recomendado por el ACI.
Peralte mínimo encima del refuerzo inferior = 15cm
Recubrimiento mínimo del refuerzo = 7.5cm
51
t = (15 + 7.5) cm = 22.5cm
Se utilizará t = 30cm y un área de planta (Az) = (1.0*1.0) m2.
El factor de carga última es de:
71.150.70.2
27.16=
+=
+=
CvCmCuFCU
La carga que soportará la zapata será de: Componente vertical de la tensión del cable = 1.96 ton
Peso propio de columna (6.00*0.60*0.60) m3*2.4 T / m3 = 5.18 ton
Peso propio del suelo (1.0m*(1.02-0.602) m2*1.6 T / m3 = 1.02 ton
Peso propio de la zapata (0.30*1.0*1.0) m3*2.4 T / m3 = 0.72 ton
Pz = 8.88ton
Se debe cumplir que Pz/Az2, debe ser menor que el valor soporte
del suelo, entonces:
8.88ton/1.0m2 = 8.88 T / m2, menor que el valor soporte del suelo
que es de Vs = 14 T / m2, entonces si cumple.
La carga última que soportará la zapata es:
Cu = 8.88T/m2 *1.71 = 15.18 T / m2
Se efectuarán diferentes verificaciones, con el objeto de determinar
cómo trabaja la zapata con el espesor asumido.
52
Figura 6 Corte actuante corte punzonante
e d 21.23
78.77
COLUMNA
COLUMNA 60+ d= 81.23
CORTE PUNZONANTE
Verificación por corte simple
Peralte (d) = t – R - ϕ
Donde:
t = espesor de la zapata
R = recubrimiento mínimo del refuerzo en metros
ϕ = diámetro del refuerzo en metros (se asume ϕ = ½”; área =
1.27cm2)
Peralte d = 30 – 7.5 – 1.27 = 21.23 cm
Condición inicial VcVa <
e = 100 – 21.23 = 78.77 cm
Cálculo de corte actuante (Va )
Va = Cu * ancho de zapata * e
Va = 14.56 *1.0 * 0.7877 = 11.47 ton.
Cálculo de corte simple resistente
Vc = 0.85*0.53 cF ' *b*d
Vc = (0.85*0.53 210 *100*21.23)/1,000 = 13.86ton
Según este resultado VaVc > , esto quiere decir que si resiste el
corte simple.
53
Verificación por corte punzonante Condición VcVa <
Cálculo del corte punzonante actuante:
Va = Cu )( punzonantezapata AA −
Va = 14.56 (1.02 – 0.8122) = 4.96 ton
Cálculo del corte punzonante resistente:
000,1/)**'06.1*85.0( dbcFVr o= ; donde
bo = 4(40 + d)
toneladasVr 07.90000,1/)23.21*))23.2160(4(*21006.1*85.0( =+=
VaVr > ; 90.07 > 4.96, por lo tanto si resiste el corte punzonante.
Cantidad de acero
Cálculo del acero requerido:
mKgLCuMu −=== 60.303000,1*2
2.0*18.152* 22
( )Fy
cFcF
bMrostrodbdbAsreq'85.0*
'*003825.0*** 2
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−−=
( ) 22 57.0810,2
210*85.0*210*003825.0
100*60.30323.21*10023.21*100 cmAsreq =⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−−=
Comprobación del acero mínimo:
minAs = 0.002*b*d
minAs = 0.002*100*21.23 = 4.25 cm2
Como minAsAsreq < , entonces se colocará acero mínimo que es
4.25 cm2.
54
Utilizando varillas No. 4 grado 40 con área de 1.27cm2 cada una.
Entonces se tiene:
4.25cm2 ---------------------- 100cm2
1.27cm2 ---------------------- S ⇒ S = 29.88cm2
Esta separación ( S ), resultaría muy grande respecto al área de la zapata,
por lo que se optó por darle menor espaciamiento en función de mayor refuerzo.
La nueva separación propuesta será de 0.14m.
2.1.7.1.3.4.2.2 Diseño de anclajes
Este diseño se basará en la
teoría de Rankine, para empuje de tierras y será de concreto ciclópeo, se usará
30=φ y 4.0=μ
;3301301
11
=−+
=−+
=sensen
sensenKp
φφ 3333.0
301301
11
=+−
=+−
=sensen
sensenKa
φφ
Cálculo de cargas:
mtmmtareaPp ccestructura /97.2219.9*/5.2* 23 === γ
mtmttonPa verticalcomponente /56.050.3/96.1 ==−
mtmttonPa horizontalcomponente /85.46.3/47.17 ==−
Momentos con respecto a “o”
mmtmmtMpestructura −== /2.40)2/50.3(*/97.22
mmtmmtMa verticalcomponente −==− /98.0)2/50.3(*/56.0
mmtmmtMa horizontalcomponente −==− /49.8)2/50.3(*/85.4
55
Verificando estabilidad contra volteo:
5.124.4/)49.898.0(
/20.40>=
−+−
==∑∑
mmtmmt
MactivosMpasivos
Fsv , si cumple con
estabilidad contra volteo
Verificando estabilidad contra deslizamiento:
5.170.1/)85.456.0(
/97.22*4.0>=
+==
∑∑
mtmt
FactivasFpasivas
Fsd , si chequea por
deslizamiento.
Verificación de presiones:
mmt
mmtWMo
a 34.1/97.22
/)49.898.020.40(=
−−−== ∑
3 * a = 3 * 1.34 = 4.02 > 1.50; por lo que no existen presiones
negativas.
e = 3.50/2 – 1.34 = 0.41
;** S
eWbL
Wq ±= donde S = módulo de sección.
=±= 2)50.3(*6/141.0*/97.22
50.3/97.22
mmmt
mmtq
);/16(/76.11 22 mtVsmtq <= no excede el Vs del suelo
;0/95.1 2 >= mtq no existen presiones negativas.
Los detalles de cada uno de los elementos del paso aéreo se
presentan en el apéndice plano No. 5.
56
2.1.5 Operación y mantenimiento Para el buen funcionamiento del acueducto es necesario un
conjunto de acciones externas que se ejecutan en las instalaciones o equipo.
La operación y mantenimiento quedará en manos de la
comunidad, por lo cual será necesario implementar programas de capacitación
en la administración, operación y mantenimiento para que dicha comunidad sea
capaz de promover los recursos y de utilizarlos correctamente para cumplir las
condiciones de calidad, cantidad y continuidad exigidas por la naturaleza del
sistema de abastecimiento para la aldea Jua.
2.1.5.1 Planificación Esta actividad proporcionará a los comités de agua potable
de la comunidad un procedimiento por el cual conocerán las diferentes
actividades en el tiempo, con el fin de lograr una buena operación de su
sistema.
2.1.5.1.1 Calendarización
El comité deberá elaborar un plan en el que
calendarizará las actividades a realizar durante todo el año, poniéndole
especial énfasis a las actividades críticas minimizando el recurso a utilizar. Esta
actividad debe hacerla el comité con la asesoría de instituciones que cuenten
con personal especializado en operación de acueducto.
57
Esta Calendarización será repetitiva en cierta época
del año y podrá variar en invierno y ésta debe incluir lo siguiente:
• La actividad a realizar
• Frecuencia con la que se debe realizar
• Responsable de la actividad
2.1.5.1.2 Frecuencia
Con este término se identifica la periodicidad con la
que deben efectuarse cada una de las labores de la operación de los sistemas
de agua potable rural y ésta va a depender del tipo de sistema construido, sea
este por gravedad, por bombeo o mixto y dependerá del caudal que lo
abastece. Para este caso el sistema es por gravedad por lo que la operación se
reduce a la revisión del funcionamiento de las válvulas y aforos para controlar
el funcionamiento de las líneas de conducción y distribución. De acuerdo a las
características del proyecto la operación se concreta a la vigilancia mensual del
acueducto. La frecuencia de otros tipos de actividades dependerán de su
importancia en el sistema, como: revisión de presión de trabajo, estructuras y
obras de arte, etc. Para la aldea Jua se recomienda la periodicidad y frecuencia
como en el cuadro de operación de acueducto rural en apéndice.
2.1.5.2 Organización Toda la comunidad debe estar involucrada en el
funcionamiento del sistema. El comité debe estar integrado por el presidente,
secretario, vocal I y vocal II, de los cuales es requisito que el secretario y el
tesorero sepan leer y escribir, lo que indica las limitantes que el comité tendrá
para operar el sistema. Para resultados ver cuadro de operación de acueducto
aldea Jua en apéndice.
58
2.1.6 Elaboración del presupuesto Para la elaboración del presupuesto del sistema de
abastecimiento de agua potable aldea Jua, y edificio escolar Chel, se tomó en
cuenta lo siguiente:
Materiales: Para el efecto se aplicó como base, los precios
locales que se manejan. Debido a la distancia a la que se encuentra la obra se
consideró el flete de Q18.00 por cada quintal trasladado, desde la cabecera
municipal hasta el lugar de la obra.
Mano de Obra: En este renglón se consideró la mano de obra
no calificada y calificada, aplicando un promedio de los salarios que se pagan
en la región.
Costos Indirectos: equivale a todos los gastos y salarios de
supervisor, personal de oficina, suministros, como también depreciación de los
equipos de oficina durante todo un año, dividido entre el monto total de obras
similares en un año. Generalmente esta cantidad oscilará entre el 30 y 35%.
Combinando resultados y experiencia de los salarios que perciben las
personas de la localidad, se aplicó un 30% para este caso.
Costo total: Consiste en la suma de todos los porcentajes
integrados anteriormente.
Tabla III
MATERIALES UNIDAD CANTIDAD P. U. TOTAL
DESCRIPCIÓN
HERRAMIENTAS UNIDAD 1 Q 3,430.60 Q 3,430.60
CAPTACIÓN TÍPICA UNIDAD 1 Q 11,755.47 Q 11,755.47
59
CAJA DISTRIBUIDORA DE CAUDALES UNIDAD 2 Q 2,826.79 Q 5,653.58
TANQUE DE DISTRIBUCIÓN DE 5.40 M^3 UNIDAD 2 Q 8,579.89 Q 17,159.77
TANQUE DE DISTRIBUCIÓN DE 8.40 M^3 UNIDAD 1 Q 14,843.29 Q 14,843.29
VÁLVULAS DE LIMPIEZA UNIDAD 4 Q 1,345.57 Q 5,382.28
VÁLVULAS DE AIRE UNIDAD 6 Q 1,412.15 Q 8,472.89
CAJAS ROMPE PRESIÓN UNIDAD 2 Q 1,993.22 Q 3,986.43
PASO AEREO DE 160 METROS UNIDAD 160 Q 185.74 Q 29,718.28
PASO AEREO DE 150 METROS UNIDAD 150 Q 178.33 Q 26,750.00
COLUMNAS O TORRES DE SOPORTE UNIDAD 4 Q 4,790.01 Q 19,160.05
ANCLAJES DE MAMPOSTERÍA UNIDAD 4 Q 9,277.60 Q 37,110.40
LÍNEA DE CONDUCCIÓN UNIDAD 1 Q 39,956.97 Q 39,956.97
LÍNEA DE DISTRIBUCIÓN UNIDAD 1 Q 20,695.50 Q 20,695.50
CONEXIONES PREDIALES UNIDAD 34 Q 369.43 Q 12,560.66
CAJA CLORADORA UNIDAD 1 Q 1,868.37 Q 1,868.37
SUB-TOTAL DE LA OBRA Q 258,504.55
IMPREVISTOS % 10 Q 25,850.46
TOTAL Q 284,355.01
UTILIDAD % 10 Q 28,435.50
MONTO TOTAL DE LA OBRA Q 312,790.51 (ver detalle de integración de cada precio unitario en apéndice).
2.1.7 Planos elaborados Los planos elaborados para este proyecto son:
4. Planta de conjunto y diseño hidráulico
5. Planta de conjunto y dirección de caudales
6. Perfil hidráulico
7. Detalle de pasos aéreos de 160 y 150 metros
8. Detalle de captación de brote definido
9. Caja rompe presión
10. Detalles de tanque de distribución
11. Detalles de caja distribuidora de caudales
12. Detalles de caja y válvula de aires y limpieza
13. Detalle de conexión domiciliar.
60
2.2 DISEÑO DE EDIFICIO ESCOLAR ALDEA CHEL
2.2.1 Descripción del proyecto
Los espacios educativos que integran un edificios escolar se clasifican en
cuatro grupos: educativos, administrativos, complementarios y circulaciones.
Para el caso del edificio escolar de la aldea Chel, la parte educativa será
de 4 aulas con capacidad para 36 alumnos cada una, con servicio sanitario al
final de cada módulo, separado por género del usuario con los artefactos
necesarios.
En lo administrativo tendrá una dirección con las dimensiones siguientes:
6.05*4.85 mts. Para la parte complementaria, en este caso recreativa, el comité
de Desarrollo Local y la Corporación Municipal, ha construido una cancha de
concreto que tiene función de recreación especialmente para básquet-ball y
papi foot ball. El edificio será de un nivel, con una altura de 2.60mts sobre el
nivel del piso y dividido en dos módulos paralelos. El material del cual estará
construido el muro será de block de (0.15m*0.20m*0.40m), con columnas y
soleras de concreto reforzado, techo de costaneras y tendales de madera.
2.2.2 Reconocimiento del lugar Durante la inspección directa del lugar y luego de hacer el levantamiento
topográfico se estableció que el área disponible es de 452.92m2.
2.2.3 Normas para el diseño de edificios escolares En Guatemala no existen normas o leyes definidas para la construcción
de Edificios Escolares. En la unidad de Construcción de Edificios Educativos
(UCEE), existe un libro de guía de reglamentos que norma la construcción de
61
edificios para la educación, este fue elaborado por el Ministerio de Educación y
su División de Infraestructura Física. En este libro se especifican requisitos
mínimos que deben de llenarse para construcción de edificios destinados a la
educación. Estas normas fueron elaboradas en 1978 y por razones
desconocidas nunca llegaron a convertirse en ley, por lo cual solo quedan como
un guía que ya poco se consulta.
Para propósitos de diseño de esta edificación se consultaron las normas
para fines arquitectónicos como: ubicación del edificio en el terreno, iluminación,
dimensionamiento, altura del edificio y entre otros para ser agradable a los ojos
y al ambiente. Para el funcionamiento estructural se rige en las Normas
American Concrete Institute (ACI) que es el más usado para cubrir área de
acero con factores de seguridad.
2.2.3.1 Criterio de iluminación
La iluminación sea ésta natural o artificial, debe ser abundante y
uniformemente distribuida, debiendo evitarse la proyección de sombras y
contrastes muy marcados. Para optimizar lo anterior se debe de tomar los
siguientes criterios:
• Es importante el número, tamaño y ubicación de las ventanas
y/o lámparas.
• Un local pequeño recibe mejor iluminación que uno grande,
pero sus dimensiones dependen de los requerimientos de
espacio.
• Los acabados más brillantes permiten mayor reflexión de luz, y
como resultado, una mejor iluminación.
La iluminación natural puede ser:
62
Iluminación Unilateral: Este caso se da cuando sólo un lado del
aula tiene ventanas. El área de ventanas debe ser del 25% al 30% del área del
piso. El techo (cielo falso), y el muro del fondo (opuesto a la ventana) debe ser
de color muy claro. El muro del fondo no debe estar a una profundidad mayor
de 2.5 veces de altura del muro donde están las ventanas.
Iluminación Bilateral: Este caso se da cuando existen ventanas
en las paredes laterales del aula, en este caso el área total de ventanas debe
ser del 25% al 30% del área del piso.
Iluminación Cenital: Requiere de un 15% a un 20% del área total
del piso del local. Los porcentajes anteriores se dan para vidrios transparentes
o block de vidrio (para el caso de losas), material blanco, y estas son colocadas
en el techo.
Iluminación artificial: Este caso se acepta únicamente cuando
sea muy justificado: debe ser difuso y proveer una iluminación correcta sobre el
plano de trabajo, para evitar molestias en la vista; también debe ser lo más
parecido a la iluminación natural.
2.2.3.2 Otros criterios
Entre otros criterios que se tomarán en cuenta de gran
importancia en el desarrollo de la educación son:
Ventilación: cantidad de aire disponible.
Criterios de color: desde el punto de vista psicológico influyen en
el ánimo del usuario del aula.
Confort acústico: se tomará en cuenta toda interferencia por
ruido que pueda afectar la atención de los alumnos.
63
2.2.3.3 Instalación
Las instalaciones usadas regularmente en los edificios escolares
cualquiera que se su nivel educativo al que pertenezcan son: las hidráulicas,
sanitarias, eléctricas y de gas.
En su diseño y colocación deberá garantizarse lo siguiente:
1. Seguridad de operación para los habitantes;
2. Capacidad adecuada para prestar servicio específico.
3. Duración razonable y economía de mantenimiento.
2.2.4 Tipo de estructura a diseñar
Partiendo de la vida útil que el edificio debe de tener, en el diseño se
tomaron modos críticos de comportamiento, cumpliendo así una condición sólo
si “el esfuerzo de trabajo < esfuerzo permisible” para así garantizar una
estructura de Servicio y Seguridad
2.2.5 Distribución arquitectónica
La distribución se refiere a darle la forma adecuada y distribuir en
conjunto los diferentes ambientes con el fin de hacer funcional para su uso.
2.2.5.1 Prediseño del edificio
Consiste en distribuir el área disponible y darle medidas
preliminares como: las aulas de 6.35m*7.40m, pared de 0.15m, sección de
columnas de 0.15m*0.15m, separación entre columnas de 2.40m, sillares de
1.30m, pendiente de techo de 25%, etc y ajustes de los elementos que
componen, desde cimientos hasta techos.
64
2.2.5.2 Ubicación del edificio en el terreno
Para la construcción del centro educativo, se dispone de un
terreno de 452.92m2 de área. Se ubicó en forma paralela a la cancha de
“basket ball” del lugar. (ver hoja de plano No.1 de edificio escolar).
2.2.5.3 Distribución de ambientes
Debido a la forma irregular del terreno de que se dispone se
distribuirá en forma equitativa tomando en cuenta la capacidad óptima de cada
clase.
La capacidad óptima máxima en el nivel primario es 30 alumnos, pero se permite un máximo de 40 alumnos por aula.
El área teórica óptima por alumno es de 1.50m2, pero se acepta
un mínimo de 1.30m2.
Para aprovechar mejor el espacio, se tomó una capacidad máxima
de 36 alumnos por aula a una distribución de área de 1.30m2 cada alumno.
2.2.5.4 Alturas de edificio Según las normas de la Unidad de Construcción de edificios
educativos (UCEE), el edificio escolar debe alcanzar su máximo desarrollo en la
planta baja, dentro de los límites que imponen la dimensión del terreno
disponible. Teniendo en cuenta: el acceso, facilidad y seguridad, los niveles
máximos admisibles de acuerdo con la edad de los alumnos y para este caso
particular; será un edificio de un nivel con altura de 2.60 metros sobre el nivel
del piso a la parte más baja, con una pendiente de 25% en la cubierta. El techo
será de lámina galvanizada, con estructura de costaneras y tendales de
madera.
65
2.2.6 Distribución de cargas gravitatorias
2.2.6.1 Carga viva La carga viva a aplicar será de: 80kg/m2
2.2.6.2 Carga muerta Para el tipo de techo o cubierta estarán integradas por el peso
propio de las láminas, costaneras y tendales.
2.2.6.3 Carga de sismos Consistirá en el 10% del peso total de la estructura que se calcula
posteriormente.
2.2.7 Diseño de techo El techo estará compuesto de tendales y costaneras de madera, y
la cubierta de lámina de zinc de calibre 28, a 2 aguas, con una pendiente de
25%.
ESPECIFICACIONES DE DISEÑO
Madera pino blanco grado “A”
Peso específico de madera = 500kg/m3
Esfuerzo de flexión permisible (Ffp) = 102kg/cm2
Esfuerzo de corte permisible (Fcp) = 8.5kg/cm2
Esfuerzo de compresión perpendicular = 30kg/cm2
Módulo de elasticicidad (E) = 0.80 x 105 kg/cm2
Pendiente de techo = 25%
Traslape de cubierta = 20cm en sentido longitudinal
10cm en sentido transversal
Dimensiones de lámina
Ancho = 0.80metros (ancho útil 70 cms)
Longitud útil = L – 10cms.
66
2.2.7.1 Diseño de costaneras Se asumirá una sección de 2”*4” espaciadas a 1.07m y 1.25m
entre apoyos.
Pesos de costanera por m2 de superficie a esa separación = 2.50
kg/m2, (tabla 3 diseño simplificado para constructores y arquitectos, Harry
Parker)
Integración de cargas Carga viva = 80.0kg/m2
Peso de lámina + traslape = 10.50kg/m2
Peso propio de costanera = 2.50kg/m2
Carga Total = 93.00kg/m2
Carga total en la costanera )(Pc = 93kg/m2*1.20m = 111.60 ≈ 112kg/m
2.2.7.1.1 Proyección horizontal
Pendiente = 25%
Figura 7
08.10325100 22 =+=C
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=⇒= −
10025tan
10025tan 1αα
°≈= 1504.14α
Carga en proyección horizontal (Cph)
112kg/m * 100
08.103 = 115.45 ≈ 116.00kg/m
100
25
67
Cálculo de componentes de la carga Figura 8
112.05 kg/m116.00 kg/m
30.02 kg/m
2"
4"
(COSTANERA DE 2" X 4")
Carga perpendicular )(Wp
mkgsensenCCCCsen chcx
ch
cx /02.3015*11615*15 =°=°=⇒=°
Carga normal )(Wn
mkgCCCC
chcych
cy /05.11215cos*11615cos*15cos =°=°=⇒=°
Carga perpendicular ( )Wp
mkgsensenhahasenWp /02.3015*0.11615*15 =°=°=⇒=°=
Carga normal ( )Wn
mkghbhbWn /05.11215cos*0.11615cos*15cos =°=°=⇒=°=
a) CORTES ( )V
Corte perpendicular ( )Vp
kgmmkglWpVp 01.182
20.1*/02.302*
===
Corte normal ( )Vn
kgmmkglWnVp 23.672
20.1*/05.1122*
===
68
b) MOMENTOS
Momento perpendicular ( )Mp
mkgmmkglWpMp −=== 40.58
)20.1(*/02.308* 22
mkgmmkglWnMn −=== 17.208
)20.1(*/05.1128* 22
2.2.7.1.2 Chequeo a corte
FvpÁreaVn
ÁreaVp
≤+ *23*
23 (esfuerzo de corte permisible)= 8.50kg/cm2
Para la carga más crítica se tiene
22
2222
/5.8/52.210*08.5*
23.67*23
10*08.5*01.18*
23
)"4"*2..(5186.11/50.823.67*50.1
/50.850.1
cmkgcmkgcmcmcmcm
kgFv
oComproband
deareacmcmmkg
kgmkg
VcA
<=+=
<===
Del resultado se concluye que la sección asumida soporta esfuerzo
a corte.
2.2.7.1.3 Chequeo a flexión
fpf FF < (esfuerzo actuante < esfuerzo permisible)
SpMp
SnMnFf += = esfuerzo actuante
Esfuerzo a flexión permisible 2/0.102 cmkgFfp =
=Sn Módulo de sección normal = 2*61 hb
=Sp Módulo de sección perpendicular = hb *61 2
69
322 67.84)0.10)(08.5(61*
61 cmcmcmhbSn ===
322 01.43)0.10()08.5(61*
61 cmcmcmhbSp ===
2222
33
/0.102/52.36/56.12/96.2301.43
100*40.567.84
100*17.20
cmkgcmkgcmkgcmkgFcmmkg
cmmkg
SpMp
SnMnF
f
f
<=+=
−+
−=+=
Por lo tanto se comprueba que la costanera soporta esfuerzos a
flexión.
2.2.7.1.4 Chequeo por deflexión
)60.0220.1
2( maxmax cmslFdFdFd ===<
25
433
433
444
/10*80.0
25.109)0.10()08.5(121*
121
33.423)0.10)(08.5(121*
121
][*384
5*
*384
5
cmkgE
cmcmcmhbIp
cmcmcmhbIn
IpWpl
InWnl
EIEWlFd
=
===
===
+==
Sustituyendo los datos anteriores
max
4
4
4
4
25
60.043.025.109
)100*20.1(/03.3033.423
)100*20.1(/05.112[100*/10*80.0*384
5
FdFdcmscmsFdcm
mkgcm
mkgcmcmkg
Fd
<⇒<=
+=
Por lo que la costanera elegida 2”x4” es apta para soportar las
cargas a que estarán sujetas.
70
2.2.7.2 Diseño de tendal
El tendal es el elemento encargado de soportar el peso de la
cubierta, el propio peso y transmitirlos hacia los muros. Se asume una sección
de 7.5cms*20cms (3”*8”).
Carga de las costaneras sobre el tendal LPPc *=
mkgP /112=
mL 25.1= (distancia entre tendales)
kgmmkgPc 00.140)25.1)(/0.112( ==
Peso propio del tendal ** hbWt = peso específico
mkgmkgmmW /50.7/500*20.0*075.0 3 ==
2.2.7.2.1 Proyección horizontal
mkgmkgWPh /80.777.715cos
/50.7cos
≈=°
==φ
2.2.7.2.2 Integración de cargas Figura 9
1.25 1.25 1.25 1.25
1.07
1.07
1.07
1.07
COSTANERAS
TENDALES
71
Figura 10
4 5 4 .0 0 K g /m
3 6 7 .0 7 K g .
8 6 .1 6 K g .
7 7 .8 9 K g .
6 2 . 1 1 K g .7 0 .3 8 K g .
2 1 0 .3 8 K g .2 1 8 .6 5 K g .
3 5 8 .6 5 K g .
1 4 0 K g .
D IA G R A M A D E F U E R Z A S A C T U A N T E S
7 .8 K g /m
1 4 0 K g .1 4 0 K g .1 4 0 K g .1 4 0 K g .
D IA G R A M A D E C O R T E
D IA G R A M A D E M O M E N T O
Del diagrama de fuerzas se tiene:
Corte (V )
∑ = 01RM
- (140.0kg) (4.25m) + 4.25R2 – (140.0kg) (3.18m) – (140.0kg)
(2.12m) – (140.0kg) (1.06m) - 2
25.4*140 2
= 0
4.25R2 = 1555.84 ⇒ R2 = 366.08kg.
72
0=∑ vF
- (140.0kg) (5) – (7.80kg/m) (4.25) + R1 + R2 = 0 ∴R2 =
366.08
R1 = 367.07kg
2.2.7.2.3 Chequeo a corte
)(/50.8*23 2max permisiblecmkgFvp
ÁreaVFv =<=
22 /50.8/67.320*50.7
07.367*23 cmkgcmkg
cmcmkgFv <==
Por lo tanto la sección de tendal asumida soporta el corte de la
carga distribuida y puntual.
2.2.7.2.4 Chequeo a flexión
fpf FF < (esfuerzo actuante < esfuerzo permisible)
SMFf = = esfuerzo actuante
Esfuerzo a flexión permisible 2/0.102 cmkgFfp =
=S módulo de sección = 2*61 hb
322 00.500)0.20)(50.7(61*
61 cmcmcmhbS ===
223 lg/00.102/88.90
500100*40.454 cmcmkg
cmmkgFf <=
−=
Por lo tanto se comprueba que el tendal soporta esfuerzos a flexión.
73
2.2.7.2.5 Chequeo por deflexión
)13.2200
100*25.4200
( maxmax cmsmlFdFdFd ===<
mkgm
mkgLMWLWM
cmcmcmhbI
IEWlFd
/26.201)25.4(
40.454*8*88*
5000)0.20)(50.7(121*
121
**
3845
22
2
433
4
=−
==⇒=
===
=
425
44
5000*/1080.0*100)410(*/26.201*
3845
***
3845
cmcmkgxcmmkg
IELWD ==
)(13.285.1 permisiblecmcmD <=
La sección asumida para tendal de 3”x8” soporta las cargas a que
estarán sujetas.
2.2.7.2.6 Diseño de pernos El corte máximo en el tendal es de 140kg y será
perpendicular a la fibra.
Se usará pernos de 3/8” (0.9525cm)
Resistencia del perno )(Rp
esfuerzodiámetroLongitudRp **=
Longitud = 4 1/2” = 11.43cm
Constante 00.129525.043.11)( ===
cmDLA
Esfuerzo básico 2/50.17)( cmkgB =
Corrección por esfuerzo perpendicular 95.1)( =K
Esfuerzo admisible 2/13.3450.17*95.1*)( cmkgBKF ===
74
Número de pernos Rp
VN max)( =
kgcmkgcmcmRp 52.371)/13.34)(9525.0)(43.11( )2 ==
138.013.372
0.140≈==
kgN
Por criterios de seguridad se usarán 4 pernos por empalme.
2.2.7.3 Diseño de viga del corredor (soporte de tendales)
Integración de cargas
Se diseñará una viga de concreto reforzado con los siguientes
datos:
E = Módulo de elasticidad el concreto = 15100.0 x F’c
F’c = Resistencia a compresión del concreto = 210.0 Kg / cm2
fy = Esfuerzo de fluencia del acero grado 40 = 2,810 Kg / cm2
cγ = Peso específico del concreto = 2.4 T / m3
L = Longitud total de la viga (cada tramo) = 3.70m
d = Peralte efectivo de la viga
b = base de la viga
Peso propio de la madera = 500kg/m3
La carga que es transferida de los tendales hacia la viga es el valor
del corte máximo en los apoyos )(Pt ≈ 368.0kg.
Peso propio del cordón inferior *)( AreaPci = peso específico
mkgmkmmPci /50.7/500*20.0*075.0 3 ==
75
DIAGRAMA DE FUERZAS Y REACCIONES SOBRE VIGA Figura 11
7.80 Kg.
368 Kg.368 Kg.
368 Kg.
0.20
0.25
R2 R1
VIGA CORREDOR
R3
Aplicando estática como en los tendales se encuentra la reacción
mayor de 399.08 ≈ 400.0kg.
Peralte mínimo de viga )(d según el tipo de apoyo. Código ACI318-89
Tabla IV
Elementos Simplemente
apoyada
Un extremo
continuo
Ambos
extremos
continuos
En voladizo
Vigas L/16 L/18.50 L/21 L/8
Para esta viga se tiene dos casos: un extremo continuo y ambos
continuos. Por la relación de longitud se tiene los siguientes resultados:
cmscmsL 0.2050.18
37050.18
== y cmscmsL 1862.1721
37021
≈==
Se tomará un peralte de 25cms y una base de 20cms que es la
dimensión de la columna y un recubrimiento de 4cms.
Peso propio de la viga = 0.20m*0.25m*2400.0kg/m3 = 120.0kg/m
Carga transmitida por tendal = 400kg
76
2.2.7.3.1 Diseño por carga última
Calculo de cuantía de acero F’c = 210kg/cm2
fy = 2810kg/cm2
d = 21
b = 20
Mu = 1558.98kg-m
De la fórmula cuadrática (Ver sección 2.1.7.1.3.3) se tiene
As = 3.11cm2
minAs = 2.11cm2
máxAs = 7.76cm2
⇒<< máxAsAsAsmin No necesita refuerzo a compresión.
Se propone un armado en el centro de 4 varillas No.3 + 1
varilla No.4 = 4(0.71cm2) + 1.27cm2 = 4.11cm2 (ver detalle en apéndice en
plano No. 6 de edificio escolar).
2.2.7.3.2 Diseño por corte
Cálculo de corte simple resistente (Vcr )
VaVcr >
kgVa 80.1110= (ver diagrama cortante máximo de viga)
Vcr = 0.85*0.53 cF ' *b*d
Vcr = (0.85*0.53 210 *20.0*21.0)/1,000 = 2,741.91kg.
77
Según este resultado VaVcr > ; significa que si cumple por corte
simple, esto significa que todo lo resiste el concreto por si sólo. Así se refuerza
con el minAs No.2 @ .11221
2cm
d==
Buscando espaciamiento por fuerza actuante se tiene:
2/64.20.21*0.20
80.1110 cmkgkgA ==ν
22 /53.6/0.210*53.0*85.0 cmkgcmkgcu ==ν
)(67.2120*/53.6/64.2(
2810*30.0*2*)(
**222
2
oinnecesaricmkgcmkg
cmb
FyAScua
v −=−
=−
=νν
Por lo que se colocará estribos @ 20cms.
2.2.8 Diseño de columnas del corredor
La función básica de estas columnas es resistir la carga total de
la armadura de techo que transmite los tendales. Tendrá una altura de 3.40
metros (2.60 metros + 0.80 metros de profundidad de cimentación), con una
sección de 0.20 x 0.20 metros, serán de concreto reforzado y se diseñarán bajo
el código ACI 318-83, usando las siguientes especificaciones:
E = Módulo de elasticidad el concreto = 15100 x F’c
F’c = Resistencia a compresión del concreto = 210 Kg / cm2
fy = Esfuerzo de fluencia del acero grado 40 = 2,810 Kg / cm2
cγ = Peso específico del concreto = 2.4 T / m3
Lu = Longitud libre de la columna = 2.60 metros
L = Longitud total de la columna = 3.40 metros
A = Área de sección de la columna = 0.04rm2
78
2.2.8.1 Área de columnas
Se trata de una columna doblemente empotrada (base y
extremo superior) entonces se determinará el tipo de columna. Según el código
ACI, está en función de la esbeltez “E” de la columna (para referencia ver
sección de cable principal. Se propondrá una sección de 20cms*20cms.
Figura 12
Cortas E < 21
Medianas 10021 ≤≤ E
Largas E > 100
La esbeltez se determina por medio de la
siguiente fórmula:
rLuKE *
=
Donde:
K = Factor de pandeo = 2 (debido a la deflexión en el extremo libre)
Lu = Longitud de columna = 2.60 metros
r = Radio de giro AI
I = Inercia de la sección de la columna
A = Área de la sección de la columna
07.90
20.0*20.020.0*20.0*12/1
60.2*23==E
Con el resultado anterior se clasifica como una columna intermedia.
1110.80 kg.
1110.80 1110.80 kg.
79
Carga crítica de la columna (Pcr)
La carga crítica de una columna, es la que produce pandeo en dos
puntos de inflexión, según la fórmula de Leonhard Euler es:
( )2
2
***
LuKIEPcr π
=
)16.283.234(49.106000,1)260*2(
)20*12/1)(210100,15(2
42
lbtonPcr =÷=π
2.2.8.2 Área de acero en columnas Refuerzo en la columna
En la columna sólo actúa una fuerza axial V = 1,110.80 Kg. (carga
máxima), trabajando únicamente a compresión, debido a que la fuerza es muy
pequeña comparada a lo que la sección transversal de la columna puede
resistir, se usará el criterio de la sección 10.8.4 del código ACI, que dice que
cuando un elemento sujeto a compresión tiene una sección transversal mayor a
la requerida para las condiciones de carga, con el fin de determinar el refuerzo
mínimo, se emplea un área efectiva reducida no menor que ½ del área total, por
lo tanto:
minAs = 0.01 * 202 = 4cm2 2
minmin 22/ cmAsAg ==
Repartiendo en 4 varillas grado 40 el área encontrada, se distribuye así:
4 varillas No. 3 = 2.84cm2 > 2.00cm2 requerido.
La carga resistente en la columna será:
[ ] 1000)*()('*85.07.0 ÷+−= FyAAAcFPu aceroacerocolumna
[ ] toncmcmPu 21.55000,1)810,2*84.2()84.220(210*85.07.0 222 =÷+−=
kgPukgV 210,5580.1110 =<=
80
Además kgkgPuVact 210,5580.1110 <=< , por lo que la sección de
la columna propuesta es suficiente para la carga resistente y se mantendrá en
equilibrio.
Debido a que no estará sometida a ningún tipo de esfuerzo
flexionante, se reforzará transversalmente con hierro No. 2 grado 40 a cada 15
cm.
2.2.9 Diseño de muros
Se diseñará con las normas del Instituto Fomento de Hipotecas
Aseguradas (FHA), por ser de un edificio de un nivel ya que los esfuerzos a
flexión y corte actuantes son menores que los esfuerzos mínimos.
Se seleccionará un módulo tipo de dos aulas, con su corredor, por ser lo
más crítico para dimensionar las bases y alturas de los muros.
Para el diseño se tomarán los muros más críticos en altura y longitud
porque son los más afectados por la flexión y corte.
tdAsAsv *0007.0min == (As mínimo vertical)
tdAsAsh *0013.0min == (As mínimo horizontal)
tdAsAst *002.0min == (As mínimo total)
Donde:
d = longitud de muro
t = espesor de muro
2.2.9.1 Refuerzo mínimo horizontal y vertical
Refuerzo mínimo horizontal = tdAsh *0013.0=
Refuerzo mínimo vertical = tdAsv *0007.=
81
2.2.9.2 Diseño de muro horizontal (transversal)
Diseño de muros (1,2, 3, 4, 5)
Figura 13
5432
SA
NIT
AR
IO N
IÑO
S
PA
SIL
LO
AU
L A
AU
LA
PA
SIL
LO
1
BA
DIR
EC
CIO
N1 2 3 4 5A
B
5.0022.05
7.40 2.107.40
8.65
2.15
6.35
2.2.9.2.1 Diseño a flexión
Área de acero vertical = tdAsv *0007.= 267.6)15)(635(0007.0 cmAsv ==
Usando varillas de hierro No.3 (0.71 cm2) se tiene
# varillas = illascmcm
hierroAsv var1040.9
71.067.6
2
2
≈==φ
Por ser muro de 6.35 metros de longitud se colocarán 4 columnas
con 4 varillas de hierro No.3 en cada columna y refuerzo a corte @ 0.20 m.
4 columnas (4 varillas) = 16 varillas > 10 varillas.
82
2.2.9.2.2 Diseño a corte
Área de acero horizontal = tdAsh *0013.0= 238.12)15)(635(0013.0 cmAsh ==
Usando varillas de hierro No.3 (0.71cm2) se tiene
# varillas = hierroAsh
φ= illas
cmcm var1844.17
71.038.12
2
2
≈= No. 3
Se colocarán 3 soleras (hidrófuga, intermedia y de corona) con 4
varillas No.3 cada una y las de cimiento corrido con 3 varillas No. 3, que
también trabaja como solera, completará el refuerzo horizontal. Se colocarán
los estribos No.2 @ 0.20 m.
3 soleras (4 varillas No.3) + cimiento corrido (3 varillas No.3) + 1
sillar (2 varillas No.3) = 21varrillas No.3. > 18 varillas (ver planta de
cimentación, columnas y zapatas en plano No. 6 de edificio escolar).
2.2.9.3 Diseño de muro vertical (longitudinal)
Diseño de muros eje B y A (ver figura 13)
2.2.9.3.1 Diseño a flexión
216.0)15)(15(0007.0 cmAsv ==
0.16cm2 < 0.71cm2 (varilla No.3)
Por ser ventana a lo largo del aula, se colocará 2 columnas con
refuerzo No.3; consistirá en 4 hierros cada una y estribos No.2 @ 0.20m.
Proporcionando una área de acero de 5.68cm2 > 0.16cm2 (refuerzo requerido).
83
2.2.9.3.2 Diseño a corte
229.0)15)(15(0013.0 cmAsh ==
0.29cm2 < 0.71cm2 (varilla No.3)
Se utilizarán 3 soleras, cada una tendrá 4 varillas No.3 con estribos
No.2 @ 0.20m, proporcionando una área de acero de 8.52 cm2 >
0.29cm2 (refuerzo requerido).
2.2.10 Diseño de cimientos
2.2.10.1 Cimiento corrido
El cimiento corrido a utilizar será de tipo T invertida, el cual
regularmente se utiliza en muros de carga. Tendrá de ancho 30cm y 20cm de
espesor, con zapatas aisladas en columnas tipo A y B, como se indica en los
planos (ver planta de cimientos y columnas en plano No. 6 de edificio escolar
apéndice).
Integración de cargas Se utilizará el muro intermedio entre aulas y el corredor por ser el
más crítico de todos.
Se diseñará para el módulo de 2 aulas y una dirección, siguiendo la
misma analogía el modulo de sólo dos aulas.
Determinando el peso de la estructura se tiene:
Techo: carga de cubierta + carga de costaneras + carga de
tendales
Wcubierta = (peso específico de lámina*área de c/lámina)*
#unidades
Wcubierta = (8.5kg/m2*0.75*2.45)*132unidades = 2061.68kg
84
Wcostanera = (largo*área* peso específico)*#unidades
Wcostanera = (22m*0.0762*0.1016*500)*10u = 851.61kg
Wtendales = (largo*área* peso específico)*#unidades
Wtendales = (8.80m*0.0762*0.2032*500)*20u = 1,362.58kg
Wtecho = 2,061.68kg + 851.61kg + 1,362.58kg
Wtecho = 4,275.87kg.
Muros: consistirá en la carga de 5 muros transversales y 2
longitudinales, sin tomar en cuenta las ventanas, columnas y soleras.
Área de muros longitudinales = 85.32m2
Área de muro transversales = 33.22m2
Área total en muros = 118.51 m2
Cada metro2 de muro = 12 blocks y
cada block pesa = 10.0kg entonces se tiene
Wmuros = área de muros*#block/m2*peso de c/block
Wmuros = 118.51m2*12.5block/m2*10.0kg/block = 14,817.5kg
Columnas: se tiene de tres tipos y su peso están determinados por:
Wcolumna = sección*longitud* peso específico de concreto* #
unidades
Columnas tipo A (0.20)(0.20)(2.60)(2,400.0kg/m3)* 7unidades = 1,747.20kg
Columnas tipo B (0.15)(0.15)(2.60)(2,400.0kg/m3)* 10unidades = 1,404.0kg
(0.15)(0.15)(3.20)(2,400.0kg/m3)* 15unidades = 2,592.0kg
(0.15)(0.15)(3.85)(2,400.0kg/m3)* 5unidades = 1,039.5kg
Columnas tipo C (0.10)(0.15)(2.60)(2,400.0kg/m3)* 4unidades = 374.40kg
Wtotal de columnas = 7,157.10kg
85
Soleras: su cálculo estará en función de una longitud lineal.
Wsoleras = longitud lineal*ancho*altura* peso específico de
concreto
Wsoleras = (200ml)(0.15)(0.20)(2,400kg/m3) = 14,400kg.
Wtotal de estructura = Wtechos = 4,275.87kg Wmuros = 14,817.50kg
Wcolumnas = 7,157.10kg Wsoleras = 14,400.0kg = 40,650.47kg
2.2.10.1.1 Corte basal Se considera el 10% del peso total de estructura.
Corte Basal = 40,650.47kg * 10%
Corte Basal = 4,065.05kg.
2.2.10.1.2 Dimensionamiento de base y peralte
Se utilizará el muro intermedio entre aulas y el corredor,
por ser el más crítico. Se determinó que el peso de la estructura es de
40,650.47kg, el cual la mitad contribuye al muro del eje A (20,325.34kg).
Carga muerta mkgm
kgWm /96.851,195.21
47.650,40)( ==
Carga viva mkgWv /80)( =
Carga total última )(70.1)(40.1 WvWmWu +=
./74.728,2)/80(70.1)96.851,1(40.1 mkgmkgkgWu =+=
kgmmkgWu 74.728,21*/74.728,2 == .
86
Dimensionamiento de base (b) y peralte (d) b = base del cimiento
F’c = 210.0kg/cm2
F’y = 2810.0kg/cm2
fs = 14,000kg/m2 (fs = capacidad de soporte neta)
;fsPA
APfs =⇒= y 1*bA =
mmfsPb 20.019.0
000,1474.728,2
≈===
Para efectos de diseño se tomará un ancho de cimiento de 0.30m;
un peralte de 0.20m y recubrimiento de 0.075m.
2.2.10.1.2.1 Chequeo a corte simple
Con las dimensiones asumidas anteriormente se comprueba si el
corte actuante es menor que el corte resistente )( VrVa <
21053.0*85.0=Vr (Vr = corte que resiste el concreto) 2/53.6 cmkgVr =
cmcmAPVa
20*3074.728,2
== (Va = corte actuante)
VrVacmkgcmkgVa <⇒<= 22 /53.6/55.4
Por lo tanto la sección asumida resiste el corte actuante.
2.2.10.1.2.2 Chequeo a flexión
Con las secciones asumidas anterior se tiene:
b = 0.30m
h = 0.20; recubrimiento 0.075m
d = 0.13m
87
mkgm
kgbPW /80.095,9
30.074.728,2
===
mkgmkgLWM −=== 06.712
)125.0(*/80.095,92* 22
Refuerzo
Mu = 71.06kg-m δ = 0.002
F’c = 210.0kg/cm2 Fy = 2810.0kg/cm2
b = 30cm As (varilla No.3) = 0.71cm2
d = 13cm
De la fórmula cuadrática con los datos anteriores, para el área de
acero se tiene:
As = 0.22cm2
278.02810
)13)(30)(10.14(*40.0min cmAs ==
22 78.020.120*30*002.0***
cmcmdbAsdb
As>===⇒= δδ
min;AsAs < según normas ACI se colocará Asmin mayor de los
dos.
illascmcm
illlaAsillas var269.1
71.020.1
varminvar# 2
2
≈===φ
Se usarán 3 varillas No.3 con eslabones No.2 @ 0.20m.
2.2.10.2 Zapatas
Se colocarán zapatas para reforzar la estructura en donde haya
columnas de tipo A y algunas de tipo B. Estas serán aisladas y concéntricas.
(ver planta de cimientos y columnas en plano No. 6 de edificio escolar en
apéndice).
88
F’c = 210.0kg/cm2
f’y = 2810.0kg/cm2
Fs = 0.50f’y = 14,000kg/cm2
μ = 16,000kg/cm2 (capacidad de carga permisible)
η = coeficiente para fórmula de viga de sección rectangular
cuando fs = 14000kg/cm2.
Carga de la columna crítica en el pasillo (Pcr) Longitud de muro de pasillo = 21.95m
Peso estructura modular = 40,657.50kg
# de columnas principales = 27unidades
Se asume las dimensiones de zapata
0.55m*0.55m*0.25m
Peso de zapata )(Pz
kgmkgmmmP 50.181/400,2*25.0*55.0*55.0 2 ==
Peso de la columna )(Pcol
kgmkgmmmPcol 40.326/2400*40.320.0*20.0 2 ==
Carga por columna )(P
zapatakgkgP /57.505,127
50.657,40==
Peso total sobre suelo: peso de zapata + peso de columna + Carga por columna
kgkgkgkg 47.013,257.150540.32650.181 =++
2.2.10.2.1 Área de zapata requerida
)(30.014.0000,14
47.013,2 22 propuestammPA <===μ
El área propuesta es mayor que la requerida por lo que
las dimensiones asumidas son correctas.
89
2.2.10.2.2 Chequeo de peralte
bRMd*
= ; para ello
mmalc 18.02
)20.055.0(2
=−
=−
=
94.15=R (según tabla de coeficientes para las dimensiones) 2***50 clWM = ; y
APW =
Donde:
=P peso de columna + carga de columna
=P 326.40kg + 1,505.57kg = 1,831.97kg
kgm
kgW 11.046,6303.0
97.831,12 ==
cmkgMmkgmmmkgM
−=−==
40.708,53808,287,5)18.0(*55.0*/11.046,6*50 22
cmcmcm
cmkgd 0.2571.2455*94.15
40.708,538<=
−=
Por lo que el peralte que se asumió es correcto.
2.2.10.2.3 Presión del suelo
222 /000,14/12.645,6
303.047.013,2 mkgmkgm
kgAzPQ <===
2.2.10.2.4 Chequeo a corte simple
VrVa <
dbcFVr **'*53.0*85.0=
90
kgVr 43.565,55.15*55*210*53.0*85.0 ==
QbXVa **=
Donde:
X = distancia de chequeo a corte simple
h = base de la zapata
Q = presión estimada del suelo
cmd 50.15=
50.20.152
202
5522
=−−=−−= dcbX
)43.565,5(37.9112.645,6*55.0*025.0 kgVrkgVa <==
Por lo que la zapata resiste el corte actuante.
2.2.10.2.5 Chequeo por corte punzonante
dbcFVr o **'*53.0*85.0=
Donde:
=ob perímetro de sección crítica punzonante
=ob 4(20+ d) = 4(20 + 15.00) = 140cm
kgVr 57.709,130.15*0.140*210*53.0*85.0 ==
kgkgVa 12.196,112.645,6*)]35.0*35.0()55.0*55.0[( =−=
VrVa < ; con el peralte de 25cm, la zapata soporte el corte
punzonante.
2.2.10.2.6 Chequeo a flexión
b = 55cm
d = 15cm
91
mkgmmkglWM −=== 65.1072
)18.0(*/12.645,62* 222
De la fórmula cuadrática con los datos anteriores se tiene el área de
acero siguiente:
As = 0.29cm2
minAs = 1.65cm2; según normas ACI se colocarán minAs cuando
AsAs >min
Se propone 6 varillas No. 3 @ 9.0cm = 4(0.71cm2) = 2.84cm2
>1.65cm2.
Figura 14
6 No. 3 EN AMBOS SENTIDOS0.
30
0.40
0.20
0.20
0.30
0.55
2.2.11 Elaboración de presupuesto En la elaboración del presupuesto para: edificio escolar aldea Chel, se
aplicaron los mismos criterios en el sistema de abastecimiento de agua potable,
a excepción de los indirectos por la dificultad y acceso del lugar.
92
PRESUPUESTO DE EDIFICIO ESCOLAR ALDEA CHEL Tabla V
MATERIALES UNIDAD CANTIDAD P. U. TOTAL DESCRIPCION LIMPIEZA Y NIVELACIÓN M^2 491.42 Q 20.99 Q 10,314.91 ZAPATAS UNIDAD 27 Q 187.69 Q 5,067.63 CIMIENTO CORRIDO ML 189.45 Q 109.44 Q 20,733.41 MUROS DE CIMENTACIÓN ML 133.4 Q 110.90 Q 14,794.06 SOLERA DE HUMEDAD ML 133.4 Q 68.98 Q 9,201.93 COLUMNAS ML 327.6 Q 81.50 Q 26,699.40 LEVANTADO DE MURO M^2 267.71 Q 253.73 Q 67,926.06 SOLERA INTERMEDIA EN BLOCK U ML 185.6 Q 85.34 Q 15,839.10 SOLERA DE SILLARES CON PESTAÑA ML 82.4 Q 40.14 Q 3,307.54 SOLERA DE REMATE ML 123 Q 62.86 Q 7,731.78 SOLERAS DE MOJINETE ML 74.52 Q 76.85 Q 5,726.86 SOLERA INTERMEDIA FUNDIDA ML 87.1 Q 67.90 Q 5,914.09 TALLADO DE VIGAS, SOLERAS Y MOJINETE ML 233.4 Q 125.78 Q 29,357.05 REPELLO Y ALISADO EN BAÑOS M^2 23.23 Q 55.39 Q 1,286.71 BANQUETA EXTERIOR ML 65.1 Q 51.52 Q 3,353.95 CORREDOR M^2 77.6 Q 113.64 Q 8,818.46 PISO DE CONCRETO Y ALISADO EN AULAS M^2 235.91 Q 122.48 Q 28,894.26 GRADAS GLOBAL 1 Q 2,972.86 Q 2,972.86 TORTA DE CONCRETO PARA PATIO M^2 140.87 Q 108.74 Q 15,318.20 ESTRUCTURA DE TECHO M^2 352 Q 59.72 Q 21,021.44 CUBIERTA DE TECHO M^2 352 Q 70.25 Q 24,728.00 PUERTAS UNIDAD 7 Q 1,492.78 Q 10,449.46 VENTANAS M^2 63 Q 476.46 Q 30,016.98 ACOMETIDA DE ELECTRICIDAD GLOBAL 1 Q 4,587.94 Q 4,587.94 INSTALACION ELÉCTRICA(FUERZA GLOBAL 1 Q 19,254.44 Q 19,254.44 INSTALACION ELÉCTRICA(ILUMINACION) GLOBAL 1 Q 30,692.29 Q 30,692.29 INSTALACION DE AGUA POTABLE GLOBAL 1 Q 22,515.65 Q 22,515.65 INSTALACIÓN DE DRENAJE GLOBAL 1 Q 28,893.47 Q 28,893.47 INODOROS LAVABLES UNIDAD 5 Q 1,201.37 Q 6,006.85 URINAL COLECTIVO M^2 4.4 Q 528.82 Q 2,326.81 LAVAMANOS COLECTIVO M^2 6 Q 383.49 Q 2,300.94 PINTURA INTERIOR Y EXTERIOR M^2 514 Q 26.66 Q 13,703.24 SUB-TOTAL DE LA OBRA Q 499,755.77 IMPREVISTOS % 10 Q 49,975.58
TOTAL Q 549,731.35
UTILIDAD % 10 Q 54,973.13
MONTO TOTAL DE LA OBRA Q 604,704.48
93
2.2.12 Planos elaborados
Los planos que se elaboraron para este proyecto son los siguientes:
1. Planta arquitectónica
2. Planta de cotas y acabados
3. Fachadas módulo 1
4. Fachadas módulo 2 y secciones transversales
5. Planta de instalación eléctrica luz y fuerza
6. Planta de cimientos y columnas
7. Planta de techos e instalación hidráulica y sanitaria.
94
3. EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL
En este capítulo se efectúa el Estudio de Impacto Ambiental (EIA) para el
sistema de agua potable para la aldea Jua y edificio escolar para la aldea Chel.
Se describen las características físicas de cada proyecto, sirviendo de base
para la identificación de los impactos al ambiente. También se indican las
medidas de mitigación a través de los planes sobre las acciones a tomar para
contrarrestar los efectos causados por los impactos negativos generados por el
proyecto en estudio.
3.1 Descripción del medio ambiente
Se define como el sistema de elementos bióticos, abióticos,
socioeconómicos, culturales y estéticos que interactúan entre sí, en permanente
modificación por la acción humana o natural y que afectan o influyen sobre las
condiciones de vida de los organismos, incluyendo al ser humano (formulario
ambiental CONAMA).
Existen cuatro regiones bien definidas del medio ambiente terrestre:
a) Litosfera: lo forma la corteza rocosa y montañosa de la tierra.
b) Atmósfera: son los gases circundantes que rodean la tierra.
c) Hidrosfera: se incluye aquí el agua de los lagos, ríos, mares y
depósitos subterráneos al igual que el agua en forma de hielo y nieve,
la que forma parte de las nubes, y la humedad de la atmósfera que en
conjunto representa una cantidad considerable.
95
d) Biosfera: lo conforman la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera.
Dentro de la atmósfera y la hidrosfera y sobre la litosfera, habitan las
diferentes plantas y los animales.
3.2 Descripción técnica del proyecto
Construcción: para la etapa de construcción de cada proyecto se
enumeran las actividades principales para la materialización física de la misma.
Actividades preliminares o Trazo y preparación de paso de zanjeo
o Chapeo y limpieza general
o Fabricación de guardianía y bodega de materiales temporales
3.2.1 Abastecimiento de agua potable aldea Jua Obra civil
o Limpieza o Excavación de zanjas para tuberías de conducción o Armado de refuerzo para estructuras de concreto reforzado o Relleno de zanjas o Colocación de formaleta de estructuras o Fundición de elementos de concreto armado o Colocación de tuberías de conducción o Fundición de obras de arte y otras estructuras o Acabados finales de obras de arte o Colocación de tuberías de distribución o Conexión domiciliar
96
o Reforestación o Uso de agua sanitariamente segura o Operación y mantenimiento del sistema o Abandono
3.2.2 Edificio escolar aldea Chel Obra Civil
o Limpieza y chapeo o Zanjeado o Fundición de cimientos o Levantado de paredes o Instalación de techo o Instalación de agua, luz, eléctrica y acabados o Construcción de letrinas o Jardinización o Equipamiento o Desarrollo de actividades de aprendizaje o Actividades recreativas y físicas del alumno o Actividades cívicas y reuniones o Abandono
3.2.2.1 Identificación y valoración de los impactos
Se hará una identificación de impactos y su origen, sin
proporcionar un valor cuantitativo de ese impacto. Sin embargo, por la
importancia del proyecto en la comunidad, esto hará que muchos se beneficien,
no sólo en lo económico sino en salubridad. Basado en la clasificación de
97
Leopold se tienen algunos elementos ambientales fundamentales, que en un
proyecto como el agua potable para la aldea Jua deben ser considerados.
Entre éstos se pueden mencionar:
a) Características físicas: entre estas características se
pueden mencionar: tierra, agua y atmósfera. b) Condiciones biológicas: flora y fauna. c) Factores culturales: usos del suelo, recreo, ética e interés
humano, instalación fábrica y actividades. d) Relaciones ecológicas: salinización de recursos hídricos,
insectos, vectores y enfermedades. e) Factores socioeconómicos: comercio, empleo, tránsito y
vehículos. Para evaluar el proyecto en su conjunto es necesario basarse
en resultados donde se haga un balance entre el beneficio contra el impacto
que se tendrá durante la construcción y operación del mismo, el proyecto es imprescindible para evitar enfermedades gastrointestinales en la población.
Algunos de los elementos afectados durante la construcción y
operación del proyecto que tienen impactos negativos, pero mitigables son:
f) Características físicas: tierra y agua g) Condiciones biológicas: flora h) Factores culturales: usos del suelo y actividades. i) Relaciones ecológicas: salinización de recursos hídricos,
insectos.
98
Interpretación de impactos Los factores y elementos que no se mencionan tienen
impactos positivos o su impacto negativo es casi inexistente. Evaluando el
proyecto en conjunto, se harán algunas mitigaciones necesarias, con las cuales
se hará que el proyecto tenga un impacto equilibrado y por consecuente
aceptable. 3.2.2.2 Medidas de mitigación La conservación de la salud humana es el mayor beneficio que
se puede obtener durante el ciclo de vida de todo proyecto. Sin embargo, el
análisis de las etapas del proyecto se determinó que la construcción de
proyecto de agua potable es la etapa que representa mayor riesgo para el
medio ambiente.
3.2.2.2.1 Plan de contingencia Para este proyecto se recomienda que el supervisor
verifique que la edificación se ejecute de acuerdo a las especificaciones y
planos, además velar por la implementación de plan de seguridad que consistirá
en evitar lo siguiente:
No usar recipientes inadecuados o dañados para
almacenar líquidos combustibles.
También evitar la exposición directo de vapores a
altas temperaturas, para salvaguardar, que la integridad de los trabajadores
tanto física como emocional sea expuesta. Para todo lo anterior es necesario que haya orden y limpieza en el área de trabajo, así como almacenamiento adecuado de materiales.
99
3.2.2.2.2 Plan de seguridad humana
El objetivo de un plan de seguridad humana es
proporcionar tanto a los administradores como a los trabajadores del proyecto
las medidas y conductas de proyección personal.
El ejecutor del proyecto deberá proporcionarle y
dotar al trabajador de equipo de protección, desde un botiquín de primeros
auxilios básicos, así como involucrar a cada trabajador a realizar con
responsabilidad y ayudar a un compañero en caso de accidente. Debe haber
también un entrenamiento personal en primeros auxilios.
3.2.2.2.3 Plan de seguridad ambiental El objetivo de este plan es minimizar los impactos
negativos asociados con la construcción del sistema de abastecimiento de agua
potable para la aldea Jua. Aunque los impactos negativos que genera el
proyecto no son críticos, se plantean las medidas preventivas, mitigación y/ o
correctivas, según su aplicación.
Impactos críticos Los impactos críticos identificados se dan en el
proceso constructivo, toda vez que se altera el uso de la tierra en los puntos
donde se ubican las obras de arte, como el paso de la línea de conducción.
De acuerdo a las características del proyecto, se han
diseñado medidas de mitigación, las cuales son de carácter general y se basan
en las acciones más importantes del proyecto relacionadas con cada uno de los
componentes ambientales. Estas medidas son las siguientes:
100
o Medidas de control: las que se implementan para reducir los efectos
ambientales negativos de las operaciones de construcción del proyecto.
o Medidas preventivas: aquellas que anticipadamente se implementan
para evitar el deterioro del ambiente.
o Medidas de rehabilitación: las medidas necesarias para minimizar el
deterioro del ambiente, procurando su mejoramiento durante o después
de las operaciones del proyecto.
1. Preparación del terreno
a) Prevención y control
o Evitar al máximo la deforestación innecesaria en el paso de
tubería de conducción.
o Realizar el mínimo de excavaciones y observar técnicas
ambientales para su manejo.
o Movilizar materiales sobrantes o ripio.
o Realizar la disposición final de la basura de una manera adecuada
en recipientes de dimensiones y calidades adecuadas.
b) Mitigación
o Optimizar el uso de materiales sobrantes en los rellenos
o Optimizar el ingreso de materiales y almacenarlos
adecuadamente.
o Controlar los hábitos higiénicos de los trabajadores.
101
2. Excavación e instalación de tuberías
a) Prevención y control
o Tener consideraciones generales a la estabilidad del suelo,
avalanchas de lodos, deslizamiento de tierra y control de erosión.
o Colocar el material excavado a un costado de la zanja, para que
se haga el uso máximo para rellenar.
o La tubería de conducción deberá ser enterrada a fin de protegerla
y alejarla de la superficie.
b) Mitigación
o Prohibir la quema de vegetación desmontada u otros productos
o Mantenimiento adecuado y periódico del sistema de tuberías.
3. Rehabilitación
o Retirar desperdicios
o Rellenar las zanjas inmediatamente después de finalizado el
trabajo.
o Nivelar el terreno a la misma cota original.
o Tallar el concreto y darle los acabados adecuados.
4. Transporte
a) Prevención y control
o Mantener vehículos y vías de acceso al proyecto en buen estado.
o Conservar e implementar señalización de carácter vial, tales como
las señales para el área de carga y descarga.
102
b) Mitigación
o Limpieza oportuna de los posibles derrames de combustible y
aceite.
o Planificar y optimizar rutas.
o Disponer y rehabilitar áreas afectadas.
5. Mantenimiento de equipo
a) Prevención y control
o Implementación de plan de contingencia y seguridad humana.
o Revisión periódica de equipos y brindarles el servicio adecuado
o Clasificación y disposición adecuad de desechos sólidos.
b) Mitigación
o Reducción de la fuente de desechos.
o Reciclaje de desechos cuando se pueda.
Los factores ambientales más importantes o relevantes que se afectan en la construcción del sistema de abastecimiento de agua potable para la aldea Jua son los siguientes:
6. Atmósfera, calidad del aire
o Utilización de agua en las únicas partes donde lo permitan, para
evitar desprendimiento de partículas tales como el polvo en
suspensión generado por movimiento de tierras al zanjear.
o Realizar mantenimiento preventivo a la maquinaria y los vehículos
a utilizar.
103
7. Suelos, geología y geomorfología
a) Prevención y control
o La excavación de zanjas en el suelo es inevitable, sin embargo
este factor ambiental no representa mayores consecuencias
negativas, toda vez que no es remoción crítica. Así mismo no se
reportan sitios de interés científico, arqueológico o académico en
la localización de la obra.
b) Mitigación
o No habrá movimiento de tierra, y el volumen no será alterado
puesto lo que se excave servirá de relleno para ocupar el mismo
volumen removido.
8. Flora
o Revegetar con especies locales las áreas que fueron afectadas.
9. Fauna
a) Prevención y control
o Como medidas de prevención deberá prohibirse la caza o captura
de cualquier especie animal y facilitar la revegetación y
reforestación de espacios para la recuperación de los hábitats,
tanto de aves como fauna terrestre.
b) Mitigación
o Rellenar todos los huecos, fosas y cualquier otra excavación para
que o sirvan de trampa a la fauna local, empeorándose la
situación en horarios nocturnos.
104
3.2.2.2.4 Plan de recuperación ambiental Este plan entrará en vigencia si se da el abandono
del proyecto. Es muy difícil que se abandone el proyecto, salvo caso extremo.
Sin embargo, hay que considerar esta posibilidad.
a) Prevención y control
o Establecer actividades para la desmovilización que expresen
prioridades, destino y disposición de materiales.
b) Mitigación
o Rellenar todos los huecos, zanjas y cualquier otra excavación.
o Reestablecer la capa natural del suelo.
3.2.3 Edificio escolar aldea Chel
3.2.3.1 Identificación y valoración de los impactos La ponderación de los valores se hará con los mismos pasos
especificados en el impacto de agua potable.
3.2.3.2 Medidas de mitigación Los mismos criterios para los planes de: contingencia,
seguridad humana, seguridad ambiental y de recuperación ambiental.
También los impactos críticos dentro de seguridad ambiental
deben ser considerados iguales. Dentro del plan de seguridad ambiental,
difiere el edificio en la demolición y en que no se cortará ningún árbol debido al
área que está despejado.
105
CONCLUSIONES 1 El área rural del municipio de Chajul, del departamento de El Quiché, se
encuentra al margen del desarrollo de la región, la que por muchos años
ha sido excluida y marginada, tanto por las autoridades locales como
gubernamentales, siendo víctimas y padeciendo las consecuencias por
falta de asistencia en las áreas de salud, educación, alimentación,
vivienda y otras necesidades básicas.
2 Uno de los problemas que afronta la aldea Jua, es la utilización de fuentes
de agua contaminadas, ocasionando, con ello, enfermedades de tipo
gastrointestinal en la población en general.
3 Los resultados del examen bacteriológico, practicado en el Laboratorio de
Química y Microbiología Sanitaria del Centro de Investigaciones de
Ingeniería, determinó que el agua está en los rangos permisibles, por lo
tanto, es apta para consumo humano, sin embargo, con el propósito de
garantizar la potabilidad, se incorporará al sistema un proceso de
desinfección a base de cloración.
4 El proyecto en su totalidad será por gravedad, tendrá dos ramales con los
que se abastecerán a los pobladores de los cantones Batz Jua 1 y Batz
Jua 2. Topográficamente, Batz Jua 1 se ubica en la parte más alta, por lo
que para que la red llegue sin obstáculos, se construirán dos pasos
aéreos para salvar el cauce de un río.
5 El caudal de aforo de la fuente fue de 0.82 litros/segundo, el cual es
suficiente para abastecer a 191 beneficiarios del proyecto con una
dotación de 100 litros/habitante/día para un período de diseño de 20 años.
106
6 La red que se diseñó para el sistema de distribución fue por circuito
cerrado. Esta decisión se basó bajo los siguientes criterios: presión en la
red, distribución de viviendas, con esto se está garantizando un sistema
más eficiente.
7 La necesidad más urgente de los pobladores de la aldea Chel es la
construcción de un edificio escolar, que garantice comodidad y seguridad
para los usuarios.
8. La construcción del edificio escolar de la aldea Chel, beneficiará
directamente a más de 200 estudiantes de nivel primario, que hacen uso
de aulas improvisadas que no cumplen las normas mínimas de
construcción de edificios escolares.
9. Debido a la forma irregular del terreno y al espacio disponible, la ubicación
del edificio escolar, se hizo en forma paralela a la cancha deportiva
existente, aprovechando así al máximo el área e instalaciones existentes.
10. En la elaboración de los presupuestos de cada proyecto, se tomaron en
cuenta el precio de los materiales locales y el salario promedio de mano de
obra calificada y no calificada que se pagan en la región. Así también se
consideraron aspectos como accesibilidad, ubicación de las obras y
disponibilidad de recursos.
107
RECOMENDACIONES Al Comité de Desarrollo, aldea Jua 1. Legalizar las fuentes de agua, los derechos de pasos y los terrenos donde
se construirán los tanques de distribución, para que no existan conflictos
durante la ejecución del proyecto.
2. Elaborar un reglamento acerca de los derechos y obligaciones de los
usuarios, con respecto al uso, mantenimiento y operación del proyecto.
3. Con el fin de hacer un sistema funcional, sostenible y eficiente, deberá
proveérsele mantenimiento al sistema como mínimo dos veces al mes, en
especial las válvulas de aire y de limpieza, para garantizar una buena
circulación en las conducciones y la vida útil del proyecto.
4. Para que el servicio sea eficiente en cantidad, calidad y continuidad es
necesario que la operación y mantenimiento del sistema se haga dentro de
la comunidad de la forma que exista una directiva con bases políticas de
elección y bases permanentes para mejorar el programa de monitoreo y de
registro.
Al Comité de Desarrollo, aldea Chel
5. Gestionar la participación conjunta de la municipalidad, comunidad y
entidades nacionales e internacionales de acción social, para la realización
del proyecto de Edificio Escolar.
108
6. Garantizar la supervisión técnica de la obra, para que se cumpla con los
requisitos de los elementos estructurales de la Edificación, de acuerdo a los
planos y especificaciones técnicas.
A la entidad ejecutora de las aldeas Jua y Chel
7. Construir el proyecto basándose en los planos respectivos, sin alterar
especificaciones de los materiales de construcción y de la tubería propuesta.
109
BIBLIOGRAFÍA
Arocha R, Simon. -- “Abastecimiento de agua, teoría y diseño”. Edición 6ª. : Venezuela: Editorial Vega s.r.l. 1998. – 281p.
Barrios de León, José Daniel. -- “Diseño de un centro educativo en la aldea Chiul, municipio de Cunen, departament5o de El Quiché”.-- Trabajo de Graduación, Ingeniería Civil, USAC, Facultad de Ingeniería. : Guatemala, 2001. –149p.
Betancourt Ruiz, Carlos Humberto. -- “Planificación y diseño de dos escuelas rurales de nivel primario, una escuela rural de nivel pre-primario y diseño de un puente para vehículos livianos”.-- Tesis de Graduación, Ingeniería Civil, USAC, Facultad de Ingeniería. : Guatemala, 1998. --84p.
Mcghee, Terence J. “Abastecimiento de agua y alcantarillado”. Ingeniería Ambiental. Edición 6ª. : Colombia: Editorial McGraw Hill, 2002. – 602p.
Racancoj Mendoza, Juan Bruno. -- “Consideraciones de análisis y diseño estructural de pasos elevados para tuberías de conducción de agua potable por medio de puentes colgantes”. Tesis de Graduación, Ingeniería Civil, USAC, Facultad de Ingeniería. : Guatemala, 1984. – 194p.
Roger L. Brockenbrough, Frederick S. Merrit. -- “Diseño de estructuras de acero”. Edición 2ª. : tomo 3. Colombia: Editorial MacGraw Hill, 1997. – sección 14.
110
111
APÉNDICE 1. RESULTADO DE ANÁLISIS DE AGUA
TABLA VI. Análisis bacteriológico
112
TABLA VII. Análisis físico químico sanitario
113
APÉNDICE 2. LIBRETA TOPOGRÁFICA
TABLA VIII. Libreta topográfica, agua potable aldea Jua, Chajul RAMAL 1 ESTACIÓN P.O AZIMUT DISTANCIA DIST. ACUM COTA D.E.PUNT
Fuente 1000 0 1 354.42 19.11 19.11 993.39 19.11 1 2 14.14 34.79 53.90 984.37 34.79 2 3 33.23 27.37 81.27 982.34 27.37 3 4 298.04 20.48 101.75 983.15 20.48 4 5 283.23 12.60 114.35 985.57 12.60 5 6 34.42 19.70 134.05 988.03 19.70 6 7 337.47 31.65 165.70 984.68 31.65 7 8 334.02 41.97 207.67 981.50 41.97 8 9 338.06 41.10 248.77 974.47 41.10 9 10 1.20 10.10 258.87 972.92 10.10
10 11 358.44 4.94 263.81 972.16 4.94 11 12 45.21 4.16 267.97 970.72 4.16 12 13 39.21 63.09 331.06 962.65 63.09 13 14 37.23 50.53 381.59 970.39 50.53 14 15 46.25 21.44 403.03 967.14 21.44 15 16 59.57 10.38 413.41 964.48 10.38 16 17 75.30 20.92 434.33 961.06 20.92 17 18 80.48 26.82 461.15 987.63 26.82 18 19 79.40 27.97 489.12 986.34 27.97 19 20 81.14 35.86 524.98 983.81 35.86
524.98
20 21 353.49 55.07 580.05 948.03 55.07 21 22 357.01 35.56 615.61 922.43 35.56 22 23 359.25 26.88 642.49 906.40 26.88 23 24 355.21 16.58 659.07 892.08 16.58 24 25 40.25 53.93 713.00 856.87 53.93 25 26 23.25 38.86 751.86 831.44 38.86 26 27 14.32 29.66 781.52 827.52 29.66 27 28 341.44 24.31 805.83 819.37 24.31 28 29 340.06 18.96 824.79 813.25 18.96 29 30 345.50 17.15 841.94 803.58 17.15 30 31 350.40 52.86 894.80 767.91 52.86 31 32 342.45 40.95 935.75 743.63 40.95 32 33 359.40 28.40 964.15 738.63 28.40 33 34 5.04 23.28 987.43 733.20 23.28
462.45
34 35 274.23 24.81 1012.24 735.28 24.81 RED JUA 35 36 264.13 31.53 1043.77 731.01 31.53 RED JUA 34 37 80.00 44.00 1087.77 730.98 44.00 RED JUA 37 38 341.20 44.51 1132.28 722.82 44.51 RED JUA 38 39 78.18 41.36 1173.64 727.91 41.36 RED JUA 39 40 150.36 41.94 1215.58 729.05 41.94 RED JUA 40 41 255.45 19.00 1234.58 729.68 19.00 RED JUA 41 37 253.88 29.96 1264.54 728.67 29.96 RED JUA 35 42 341.47 20.10 1284.64 725.51 20.10 RED JUA 42 38 62.34 63.73 1348.37 721.99 63.73 RED JUA
360.94
114
RAMAL 2 ESTACIÓN P.O AZIMUT DISTANCIA DIST. ACUM COTA DIS.E.PUNT
Fuente 1000.00 0 1 354.42 19.11 19.11 993.39 19.111 2 14.14 34.79 53.90 984.37 34.792 3 33.23 27.37 81.27 982.34 27.373 4 298.04 20.48 101.75 983.15 20.484 5 283.23 12.60 114.35 985.57 12.605 6 34.42 19.70 134.05 988.03 19.706 7 337.47 31.65 165.70 984.68 31.657 8 334.02 41.97 207.67 981.50 41.978 9 338.06 41.10 248.77 974.47 41.109 10 1.20 10.10 258.87 972.92 10.10
10 11 358.44 4.94 263.81 972.16 4.9411 12 45.21 4.16 267.97 970.72 4.1612 13 39.21 63.09 331.06 962.65 63.0913 14 37.23 50.53 381.59 970.39 50.5314 15 46.25 21.44 403.03 967.14 21.4415 16 59.57 10.38 413.41 964.48 10.3816 17 75.30 20.92 434.33 961.06 20.9217 18 80.48 26.82 461.15 987.63 26.8218 19 79.40 27.97 489.12 986.34 27.9719 20 81.14 35.86 524.98 983.81 35.86
524.98
20 44 31.16 41.50 566.48 914.89 41.5044 45 25.26 41.69 608.17 888.88 41.6945 46 46.42 38.78 646.95 859.89 38.7846 47 40.03 26.87 673.82 861.44 26.8747 48 21.57 20.60 694.42 854.06 20.6048 49 29.53 26.88 721.30 834.81 26.8849 50 33.44 45.22 766.52 804.75 45.2250 51 37.04 20.00 786.52 795.53 20.0051 52 37.50 30.92 817.44 769.77 30.9252 53 48.06 30.24 847.68 744.55 30.2453 54 51.35 29.23 876.91 732.48 29.2354 55 50.25 19.49 896.40 721.73 19.4955 56 44.49 160.37 1056.77 711.53 160.3756 57 45.12 149.43 1206.20 733.36 149.4357 58 351.48 17.33 1223.53 740.07 17.3358 59 358.44 21.86 1245.39 755.32 21.8659 60 78.22 25.05 1270.44 775.31 25.0560 61 87.04 7.06 1277.50 779.98 7.0661 62 43.00 18.63 1296.13 796.81 18.6362 63 38.39 23.07 1319.20 807.46 23.0763 64 46.53 6.70 1325.90 807.02 6.7064 65 42.50 37.52 1363.42 828.42 37.52
838.44
65 66 274.20 25.67 1389.09 816.94 25.67 BATZ JUA 1 66 67 217.23 20.35 1409.44 807.75 20.35 BATZ JUA 1 67 68 385.05 39.63 1449.07 803.84 39.63 BATZ JUA 1 68 69 312.50 43.32 1492.39 793.97 43.32 BATZ JUA 1 69 70 44.44 20.05 1512.44 800.73 20.05 BATZ JUA 1 70 71 129.15 40.05 1552.49 809.38 40.05 BATZ JUA 1 71 66 132.43 37.82 1590.31 818.44 37.82 BATZ JUA 1
226.89
115
65 72 298.30 38.97 1629.28 817.30 38.97 72 70 304.42 61.72 1691.00 801.22 61.72 70 73 293.08 14.20 1705.20 796.50 14.20 73 74 288.54 39.43 1744.63 778.54 39.43 74 75 290.54 28.49 1773.12 764.92 28.49 75 76 304.44 37.41 1810.53 746.22 37.41 76 77 276.11 34.53 1845.06 741.74 34.53 77 78 286.39 27.34 1872.40 730.45 27.34 78 79 283.39 41.14 1913.54 724.51 41.14 79 80 205.04 41.34 1954.88 711.42 41.34 80 81 246.04 13.29 1968.17 706.12 13.29
377.86
81 82 171.56 34.48 2002.65 698.78 34.48 BATZ JUA 2 82 83 261.13 22.91 2025.56 696.79 22.91 BATZ JUA 2 83 84 350.31 28.00 2053.56 697.20 28.00 BATZ JUA 2 84 85 265.44 12.56 2066.12 694.63 12.56 BATZ JUA 2 85 86 347.32 24.00 2090.12 694.18 24.00 BATZ JUA 2 86 87 68.49 27.33 2117.45 705.29 27.33 BATZ JUA 2 87 88 154.40 17.96 2135.41 705.18 17.96 BATZ JUA 2 88 89 127.20 11.68 2147.09 706.34 11.68 BATZ JUA 2
178.92
116
APÉNDICE 3. CÁLCULO HIDRÁULICO TABLA IX. Cálculo Hidráulico de conducción y distribución entre estaciones de diseño
De A Cota de Cota de Longitud # Caudal En.
Disp. Diámetro C PérdidaCota
Presión Presión
local Velocidad Presión
Estación Estación Estación P.
Observado metro Tubos litro/seg Hf
(metro) pulgada metro Metro m.c.a m/s m.c.a en
red 0 20 998.40 983.81 540.73 90.12 0.5000 14.59 1.50 150 3.38 995.02 11.21 0.43867
20 25 983.81 856.87 193.66 32.28 0.1900 126.94 0.75 150 5.90 977.91 121.04 0.66677 25 31 856.87 767.91 187.25 31.21 0.1900 88.96 0.75 150 5.71 851.16 83.25 0.66677 31 34 767.91 735.28 95.41 15.90 0.1900 32.63 0.75 150 2.91 765.00 29.72 0.66677 34 37 735.28 729.82 68.81 11.47 0.1687 5.46 0.75 150 1.68 733.60 3.78 0.59202 33.50 34 42 735.28 725.51 20.10 3.35 0.0949 9.77 0.75 150 0.17 735.11 9.60 0.33304 39.32 42 38 725.51 722.82 63.73 10.62 0.0686 2.69 0.75 150 0.29 725.22 2.40 0.24074 32.12 37 38 729.82 722.82 44.51 7.42 0.0283 7.00 0.50 150 0.29 729.53 6.71 0.22346 36.43 38 37 729.82 722.82 44.51 7.42 0.0283 7.00 0.50 150 0.29 729.53 6.71 0.22346 36.43 37 40 729.82 729.05 48.96 8.16 0.0877 0.77 0.50 150 2.57 727.25 1.80 0.69248 31.52 40 39 729.05 727.91 41.94 6.99 0.0178 1.14 0.50 150 0.11 728.94 1.03 0.14055 30.75 39 38 727.91 722.82 41.36 6.89 0.0705 5.09 0.50 150 1.45 726.46 3.64 0.55667 33.36
20 65 983.81 828.42 863.59 143.93 0.3100 155.39 0.75 150 65.18 918.63 90.21 1.08789
20 44 983.81 914.89 42.74 7.12 0.3100 68.92 0.75 150 3.23 980.58 65.69 1.08789 44 65 914.89 828.42 820.85 136.81 0.3100 86.47 0.75 150 61.96 852.93 24.51 1.08789 65 66 828.42 817.69 24 4.00 0.1400 10.73 0.75 150 0.42 828.00 10.31 0.49131 66 67 817.69 807.75 20.35 3.39 0.1055 9.94 0.75 150 0.21 817.48 9.73 0.37023 20.05 67 69 807.75 793.97 82.95 13.83 0.0769 13.78 0.50 150 3.41 804.34 10.37 0.60720 20.68 69 70 793.73 800.73 20.05 3.34 0.0374 -7.00 0.50 150 0.22 793.51 7.22 0.29531 17.53 66 70 817.69 800.73 82.95 13.83 0.0945 16.96 0.75 150 0.69 817.00 16.27 0.33163 26.58
65 78 828.42 724.51 332.93 55.49 0.1700 103.91 0.75 150 8.26 820.16 95.65 0.59659 78 81 724.51 706.12 95.77 15.96 0.1700 18.39 0.75 150 2.38 722.13 16.01 0.59659 81 83 706.12 696.79 34.48 5.75 0.0996 9.33 0.75 150 0.32 705.80 9.01 0.34953 25.03 83 84 696.79 697.2 22.91 3.82 0.0996 -0.41 0.75 150 0.21 696.58 0.62 0.34953 16.64 84 85 697.2 694.63 28 4.67 0.1334 2.57 0.75 150 0.44 696.76 2.13 0.46815 18.14 85 86 694.63 694.18 12.56 2.09 0.0947 0.45 0.75 150 0.11 694.52 0.34 0.33233 16.36 86 87 694.18 705.29 24 4.00 0.0375 -11.11 0.50 150 0.26 693.92 11.37 0.29610 27.39 87 81 705.29 706.12 27.33 4.56 0.0174 -0.83 0.50 150 0.07 705.22 0.90 0.13739 16.92
117
TABLA X. Iteraciones en circuito cerrado, aldea Jua 1 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 2 Tram Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1)
34-37 70.30 1.00 150.00 -0.140 -0.2999 2.1421 -0.02371 -0.1637 34-37 70.30 1.00 150.00 -0.1637 -0.4007 2.4475 -0.004084 -0.1678 C I 34-42 20.10 0.75 150.00 0.124 0.2765 2.2364 -0.02371 0.0999 34-42 20.10 0.75 150.00 0.0999 0.1864 1.8654 -0.004084 0.0958 42-38 63.73 0.75 150.00 0.097 0.5623 5.7806 -0.02371 0.0736 42-38 63.73 0.75 150.00 0.0736 0.3352 4.5563 -0.004084 0.0695 37-38 44.51 0.75 150.00 -0.026 -0.0351 1.3289 -0.02371 -0.0294 37-38 44.51 0.75 150.00 -0.0294 -0.0429 1.4581 -0.004084 -0.0282 0.5039 11.4879 -0.02371 0.0780 10.3273 -0.004084
37-40 48.96 0.75 150.00 -0.061 -0.1815 2.9797 -0.0207 -0.0816 37-40 48.96 0.75 150.00 -0.0816 -0.3118 3.8221 -0.005333 -0.0869 C II 40-39 41.94 0.50 150.00 0.045 0.6289 14.1012 -0.0207 0.0239 40-39 41.94 0.50 150.00 0.0239 0.1985 8.2959 -0.005333 0.0186 39-38 41.36 0.75 150.00 0.097 0.3649 3.7515 -0.0207 0.0766 39-38 41.36 0.75 150.00 0.0766 0.2345 3.0607 -0.005333 0.0713 38-37 44.51 0.75 150.00 0.026 0.0351 1.3289 -0.0207 0.0294 38-37 44.51 0.75 150.00 0.0294 0.0429 1.4581 -0.005333 0.0282 0.8475 22.1613 -0.0207 0.1641 16.6368 -0.005333
3 Tram Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 4 Tram Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 34-37 70.30 1.00 150.00 -0.1678 -0.4194 2.4994 -0.0008138 -0.1686 34-37 70.30 1.00 150.00 -0.1686 -0.4232 2.5097 -0.00009531 -0.1687 34-42 20.10 0.75 150.00 0.0958 0.1725 1.8003 -0.0008138 0.0950 34-42 20.10 0.75 150.00 0.0950 0.1698 1.7872 -0.00009531 0.0949
C I 42-38 63.73 0.75 150.00 0.0695 0.3016 4.3399 -0.0008138 0.0687 42-38 63.73 0.75 150.00 0.0687 0.2951 4.2965 -0.00009531 0.0686 37-38 44.51 0.75 150.00 -0.0282 -0.0396 1.4052 -0.0008138 -0.0283 37-38 44.51 0.75 150.00 -0.0283 -0.0400 1.4113 -0.00009531 -0.0283 0.0151 10.0448 -0.0008138 0.0018 10.0048 -0.00009531 37-40 48.96 0.75 150.00 -0.0869 -0.3506 4.0340 -0.0006711 -0.0876 37-40 48.96 0.75 150.00 -0.0876 -0.3556 4.0605 -0.00008117 -0.0877 40-39 41.94 0.50 150.00 0.0186 0.1244 6.6922 -0.0006711 0.0179 40-39 41.94 0.50 150.00 0.0179 0.1163 6.4859 -0.00008117 0.0178
C II 39-38 41.36 0.75 150.00 0.0713 0.2051 2.8782 -0.0006711 0.0706 39-38 41.36 0.75 150.00 0.0706 0.2016 2.8551 -0.00008117 0.0705 38-37 44.51 0.75 150.00 0.0282 0.0396 1.4052 -0.0006711 0.0283 38-37 44.51 0.75 150.00 0.0283 0.0400 1.4113 -0.00008117 0.0283 0.0186 15.0096 -0.0006711 0.0022 14.8127 -0.00008117
5 Tram Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 6 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 34-37 70.30 1.00 150.00 -0.1687 -0.4236 2.5110 -0.000011391 -0.1687 34-37 70.30 1.00 150.00 -0.1687 -0.4237 2.5111 -0.00000127 -0.1687
C I 34-42 20.10 0.75 150.00 0.0949 0.1695 1.7857 -0.000011391 0.0949 34-42 20.10 0.75 150.00 0.0949 0.1695 1.7855 -0.00000127 0.0949 42-38 63.73 0.75 150.00 0.0686 0.2943 4.2915 -0.000011391 0.0686 42-38 63.73 0.75 150.00 0.0686 0.2942 4.2909 -0.00000127 0.0686 37-38 44.51 0.75 150.00 -0.0283 -0.0400 1.4119 -0.000011391 -0.0283 37-38 44.51 0.75 150.00 -0.0283 -0.0400 1.4120 -0.00000127 -0.0283 0.0002 10.0000 -0.000011391 0.0000 9.9995 -0.00000127 37-40 48.96 0.75 150.00 -0.0877 -0.3562 4.0637 -0.000009085 -0.0877 37-40 48.96 0.75 150.00 -0.0877 -0.3563 4.0641 -0.00000108 -0.0877 40-39 41.94 0.50 150.00 0.0178 0.1153 6.4608 -0.000009085 0.0178 40-39 41.94 0.50 150.00 0.0178 0.1152 6.4580 -0.00000108 0.0178
C II 39-38 41.36 0.75 150.00 0.0705 0.2012 2.8523 -0.000009085 0.0705 39-38 41.36 0.75 150.00 0.0705 0.2011 2.8520 -0.00000108 0.0705 38-37 44.51 0.75 150.00 0.0283 0.0400 1.4119 -0.000009085 0.0283 38-37 44.51 0.75 150.00 0.0283 0.0400 1.4120 -0.00000108 0.0283 0.0002 14.7887 -0.000009085 0.0000 14.7860 -0.00000108
118
TABLA XI. Iteraciones en circuito cerrado, Batz Jua 1 y 2 1 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 2 Tram Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1)
66-67 20.35 0.75 150.00 0.079 0.1223 1.5467 0.026644 0.1057 66-67 20.35 0.75 150.00 0.1057 0.2094 1.9810 -0.000240 0.1055 67-69 82.95 0.75 150.00 0.050 0.2172 4.3023 0.026644 0.0771 67-69 82.95 0.75 150.00 0.0771 0.4761 6.1735 -0.000240 0.0769 C III 70-69 20.05 0.75 150.00 -0.064 -0.0810 1.2696 0.026644 -0.0372 70-69 20.05 0.75 150.00 -0.0372 -0.0298 0.8010 -0.000240 -0.0374 66-70 77.87 0.75 150.00 -0.121 -1.0285 8.5032 0.026644 -0.0943 66-70 77.87 0.75 150.00 -0.0943 -0.6487 6.8787 -0.000240 -0.0945 -0.7700 15.6218 0.026644 0.0070 15.8342 -0.000240
3 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 4 Tram Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 66-67 20.35 0.75 150.00 0.1055 0.2085 1.9772 0.0000003 0.1055 66-67 20.35 0.75 150.00 0.1055 0.2085 1.9772 0.00000000 0.1055 67-69 82.95 0.75 150.00 0.0769 0.4734 6.1571 0.0000003 0.0769 67-69 82.95 0.75 150.00 0.0769 0.4734 6.1571 0.00000000 0.0769
C III 70-69 20.05 0.75 150.00 -0.0374 -0.0301 0.8054 0.0000003 -0.0374 70-69 20.05 0.75 150.00 -0.0374 -0.0301 0.8054 0.00000000 -0.0374 66-70 77.87 0.75 150.00 -0.0945 -0.6518 6.8937 0.0000003 -0.0945 66-70 77.87 0.75 150.00 -0.0945 -0.6518 6.8936 0.00000000 -0.0945 0.0000 15.8333 0.0000003 0.0000 15.8333 0.00000000
5 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 6 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 66-67 20.35 0.75 150.00 0.1055 0.2085 1.9772 0.000000000 0.1055 66-67 20.35 0.75 150.00 0.1055 0.2085 1.9772 0.00000000 0.1055 67-69 82.95 0.75 150.00 0.0769 0.4734 6.1571 0.000000000 0.0769 67-69 82.95 0.75 150.00 0.0769 0.4734 6.1571 0.00000000 0.0769
C III 70-69 20.05 0.75 150.00 -0.0374 -0.0301 0.8054 0.000000000 -0.0374 70-69 20.05 0.75 150.00 -0.0374 -0.0301 0.8054 0.00000000 -0.0374 66-70 77.87 0.75 150.00 -0.0945 -0.6518 6.8936 0.000000000 -0.0945 66-70 77.87 0.75 150.00 -0.0945 -0.6518 6.8936 0.00000000 -0.0945 0.0000 15.8333 0.000000000 0.0000 15.8333 0.00000000
CIRCUITO BATZ JUA 2 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 2 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1)
1 81-83 57.39 0.75 150.00 0.150 1.1292 7.5283 -0.028131 0.1219 81-83 57.39 0.75 150.00 0.1219 0.7687 6.3074 -0.00131656 0.1206 83-84 28.00 0.75 150.00 0.073 0.1441 1.9816 -0.028131 0.0446 83-84 28.00 0.75 150.00 0.0446 0.0582 1.3061 -0.00131656 0.0433 84-85 12.56 0.75 150.00 0.034 0.0158 0.4652 -0.028131 0.0059 84-85 12.56 0.75 150.00 0.0059 0.0006 0.1041 -0.00131656 0.0046
C IV 85-86 24.00 0.75 150.00 0.015 0.0064 0.4351 -0.028131 -0.0134 85-86 24.00 0.75 150.00 -0.0134 -0.0054 0.4029 -0.00131656 -0.0147 86-87 27.33 0.75 150.00 -0.063 -0.1069 1.7051 -0.028131 -0.0908 86-87 27.33 0.75 150.00 -0.0908 -0.2124 2.3382 -0.00131656 -0.0921 87-81 29.64 0.75 150.00 -0.121 -0.3900 3.2309 -0.028131 -0.1488 87-81 29.64 0.75 150.00 -0.1488 -0.5748 3.8623 -0.00131656 -0.1501 0.7986 15.3462 -0.028131 0.0349 14.3210 -0.00131656
3 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 4 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 81-83 57.39 0.75 150.00 0.1206 0.7534 6.2493 0.0000005 0.1206 81-83 57.39 0.75 150.00 0.1206 0.7534 6.2493 0.00000000 0.1206 83-84 28.00 0.75 150.00 0.0433 0.0551 1.2731 0.0000005 0.0433 83-84 28.00 0.75 150.00 0.0433 0.0551 1.2731 0.00000000 0.0433 84-85 12.56 0.75 150.00 0.0046 0.0004 0.0839 0.0000005 0.0046 84-85 12.56 0.75 150.00 0.0046 0.0004 0.0839 0.00000000 0.0046
C IV 85-86 24.00 0.75 150.00 -0.0147 -0.0064 0.4363 0.0000005 -0.0147 85-86 24.00 0.75 150.00 -0.0147 -0.0064 0.4363 0.00000000 -0.0147 86-87 27.33 0.75 150.00 -0.0921 -0.2181 2.3671 0.0000005 -0.0921 86-87 27.33 0.75 150.00 -0.0921 -0.2181 2.3670 0.00000000 -0.0921 87-81 29.64 0.75 150.00 -0.1501 -0.5843 3.8914 0.0000005 -0.1501 87-81 29.64 0.75 150.00 -0.1501 -0.5843 3.8913 0.00000000 -0.1501 0.0000 14.3010 0.0000005 0.0000 14.3010 0.00000000
5 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 6 Tramo Long Diam C Q Hf Hf/Q Delta Q(x+1) 81-83 57.39 0.75 150.00 0.1206 0.7534 6.2493 0.00000000 0.1206 81-83 57.39 0.75 150.00 0.1206 0.7534 6.2493 0.00000000 0.1206 83-84 28.00 0.75 150.00 0.0433 0.0551 1.2731 0.00000000 0.0433 83-84 28.00 0.75 150.00 0.0433 0.0551 1.2731 0.00000000 0.0433 84-85 12.56 0.75 150.00 0.0046 0.0004 0.0839 0.00000000 0.0046 84-85 12.56 0.75 150.00 0.0046 0.0004 0.0839 0.00000000 0.0046
C IV 85-86 24.00 0.75 150.00 -0.0147 -0.0064 0.4363 0.00000000 -0.0147 85-86 24.00 0.75 150.00 -0.0147 -0.0064 0.4363 0.00000000 -0.0147 86-87 27.33 0.75 150.00 -0.0921 -0.2181 2.3670 0.00000000 -0.0921 86-87 27.33 0.75 150.00 -0.0921 -0.2181 2.3670 0.00000000 -0.0921 87-81 29.64 0.75 150.00 -0.1501 -0.5843 3.8913 0.00000000 -0.1501 87-81 29.64 0.75 150.00 -0.1501 -0.5843 3.8913 0.00000000 -0.1501
0.0000 14.3010 0.00000000 0.0000 14.3010 0.00000000
119
APÉNDICE 4. CUADRO DE RESULTADOS PASOS AEREOS TABLA XII. Paso aéreo de 160 metros
dm Dp H T V b E b E b E b E b E b E metros pies 13.36 43.82 12,849.08 13,543.71 4,281.72 0.40 240.06 0.50 192.05 0.60 160.04 0.70 137.18 0.80 120.03 0.75 128.0312.00 39.36 14,305.31 14,932.35 4,281.72 0.40 216.51 0.50 173.21 0.60 144.34 0.70 123.72 0.80 108.25 0.75 115.4711.50 37.72 14,927.28 15,529.23 4,281.72 0.40 207.85 0.50 166.28 0.60 138.56 0.70 118.77 0.80 103.92 0.75 110.8511.00 36.08 15,605.79 16,182.52 4,281.72 0.40 199.19 0.50 159.35 0.60 132.79 0.70 113.82 0.80 99.59 0.75 106.2310.50 34.44 16,348.93 16,900.31 4,281.72 0.40 190.53 0.50 152.42 0.60 127.02 0.70 108.87 0.80 95.26 0.75 101.6110.00 32.80 17,166.37 17,692.30 4,281.72 0.40 181.87 0.50 145.49 0.60 121.24 0.70 103.92 0.80 90.93 0.75 96.99
9.50 31.16 18,069.87 18,570.22 4,281.72 0.40 173.21 0.50 138.56 0.60 115.47 0.70 98.97 0.80 86.60 0.75 92.389.00 29.52 19,073.75 19,548.43 4,281.72 0.40 164.54 0.50 131.64 0.60 109.70 0.70 94.03 0.80 82.27 0.75 87.768.50 27.88 20,195.73 20,644.63 4,281.72 0.40 155.88 0.50 124.71 0.60 103.92 0.70 89.08 0.80 77.94 0.75 83.148.00 26.24 21,457.97 21,880.99 4,281.72 0.40 147.22 0.50 117.78 0.60 98.15 0.70 84.13 0.80 73.61 0.75 78.527.50 24.60 22,888.50 23,285.54 4,281.72 0.40 138.56 0.50 110.85 0.60 92.38 0.70 79.18 0.80 69.28 0.75 73.907.00 22.96 24,523.39 24,894.37 4,281.72 0.40 129.90 0.50 103.92 0.60 86.60 0.70 74.23 0.80 64.95 0.75 69.286.50 21.32 26,409.81 26,754.64 4,281.72 0.40 121.24 0.50 96.99 0.60 80.83 0.70 69.28 0.80 60.62 0.75 64.666.00 19.68 28,610.62 28,929.24 4,281.72 0.40 112.58 0.50 90.07 0.60 75.06 0.70 64.33 0.80 56.29 0.75 60.045.50 18.04 31,211.59 31,503.91 4,281.72 0.40 103.92 0.50 83.14 0.60 69.28 0.70 59.38 0.80 51.96 0.75 55.435.00 16.40 34,332.75 34,598.71 4,281.72 0.40 95.26 0.50 76.21 0.60 63.51 0.70 54.44 0.80 47.63 0.75 50.814.50 14.76 38,147.50 38,387.04 4,281.72 0.40 86.60 0.50 69.28 0.60 57.74 0.70 49.49 0.80 43.30 0.75 46.194.00 13.12 42,915.94 43,129.00 4,281.72 0.40 77.94 0.50 62.35 0.60 51.96 0.70 44.54 0.80 38.97 0.75 41.573.50 11.48 49,046.78 49,233.32 4,281.72 0.40 69.28 0.50 55.43 0.60 46.19 0.70 39.59 0.80 34.64 0.75 36.953.00 9.84 57,221.25 57,381.22 4,281.72 0.40 60.62 0.50 48.50 0.60 40.41 0.70 34.64 0.80 30.31 0.75 32.332.50 8.20 68,665.50 68,798.86 4,281.72 0.40 51.96 0.50 41.57 0.60 34.64 0.70 29.69 0.80 25.98 0.75 27.712.00 6.56 85,831.87 85,938.60 4,281.72 0.40 43.30 0.50 34.64 0.60 28.87 0.70 24.74 0.80 21.65 0.75 23.091.50 4.92 114,442.49 114,522.56 4,281.72 0.40 34.64 0.50 27.71 0.60 23.09 0.70 19.79 0.80 17.32 0.75 18.481.00 3.28 171,663.74 171,717.13 4,281.72 0.40 25.98 0.50 20.78 0.60 17.32 0.70 14.85 0.80 12.99 0.75 13.860.50 1.64 343,327.48 343,354.18 4,281.72 0.40 17.32 0.50 13.86 0.60 11.55 0.70 9.90 0.80 8.66 0.75 9.24
120
TABLA XIII. Paso aéreo de 150 metros
dm Dp H T V b E b E b E b E b E b E metros pies 13.36 43.82 11,155.95 11,847.90 3,989.66 0.40 240.06 0.50 192.05 0.60 160.04 0.70 137.18 0.80 120.03 0.75 128.0312.00 39.36 12,420.29 13,045.35 3,989.66 0.40 216.51 0.50 173.21 0.60 144.34 0.70 123.72 0.80 108.25 0.75 115.4711.50 37.72 12,960.31 13,560.49 3,989.66 0.40 207.85 0.50 166.28 0.60 138.56 0.70 118.77 0.80 103.92 0.75 110.8511.00 36.08 13,549.41 14,124.59 3,989.66 0.40 199.19 0.50 159.35 0.60 132.79 0.70 113.82 0.80 99.59 0.75 106.2310.50 34.44 14,194.62 14,744.65 3,989.66 0.40 190.53 0.50 152.42 0.60 127.02 0.70 108.87 0.80 95.26 0.75 101.6110.00 32.80 14,904.35 15,429.10 3,989.66 0.40 181.87 0.50 145.49 0.60 121.24 0.70 103.92 0.80 90.93 0.75 96.99
9.50 31.16 15,688.79 16,188.13 3,989.66 0.40 173.21 0.50 138.56 0.60 115.47 0.70 98.97 0.80 86.60 0.75 92.389.00 29.52 16,560.39 17,034.20 3,989.66 0.40 164.54 0.50 131.64 0.60 109.70 0.70 94.03 0.80 82.27 0.75 87.768.50 27.88 17,534.53 17,982.69 3,989.66 0.40 155.88 0.50 124.71 0.60 103.92 0.70 89.08 0.80 77.94 0.75 83.148.00 26.24 18,630.44 19,052.84 3,989.66 0.40 147.22 0.50 117.78 0.60 98.15 0.70 84.13 0.80 73.61 0.75 78.527.50 24.60 19,872.47 20,269.00 3,989.66 0.40 138.56 0.50 110.85 0.60 92.38 0.70 79.18 0.80 69.28 0.75 73.907.00 22.96 21,291.93 21,662.50 3,989.66 0.40 129.90 0.50 103.92 0.60 86.60 0.70 74.23 0.80 64.95 0.75 69.286.50 21.32 22,929.77 23,274.28 3,989.66 0.40 121.24 0.50 96.99 0.60 80.83 0.70 69.28 0.80 60.62 0.75 64.666.00 19.68 24,840.59 25,158.94 3,989.66 0.40 112.58 0.50 90.07 0.60 75.06 0.70 64.33 0.80 56.29 0.75 60.045.50 18.04 27,098.82 27,390.94 3,989.66 0.40 103.92 0.50 83.14 0.60 69.28 0.70 59.38 0.80 51.96 0.75 55.435.00 16.40 29,808.71 30,074.51 3,989.66 0.40 95.26 0.50 76.21 0.60 63.51 0.70 54.44 0.80 47.63 0.75 50.814.50 14.76 33,120.79 33,360.21 3,989.66 0.40 86.60 0.50 69.28 0.60 57.74 0.70 49.49 0.80 43.30 0.75 46.194.00 13.12 37,260.88 37,473.87 3,989.66 0.40 77.94 0.50 62.35 0.60 51.96 0.70 44.54 0.80 38.97 0.75 41.573.50 11.48 42,583.87 42,770.35 3,989.66 0.40 69.28 0.50 55.43 0.60 46.19 0.70 39.59 0.80 34.64 0.75 36.953.00 9.84 49,681.18 49,841.12 3,989.66 0.40 60.62 0.50 48.50 0.60 40.41 0.70 34.64 0.80 30.31 0.75 32.332.50 8.20 59,617.41 59,750.76 3,989.66 0.40 51.96 0.50 41.57 0.60 34.64 0.70 29.69 0.80 25.98 0.75 27.712.00 6.56 74,521.77 74,628.49 3,989.66 0.40 43.30 0.50 34.64 0.60 28.87 0.70 24.74 0.80 21.65 0.75 23.091.50 4.92 99,362.36 99,442.42 3,989.66 0.40 34.64 0.50 27.71 0.60 23.09 0.70 19.79 0.80 17.32 0.75 18.481.00 3.28 149,043.53 149,096.92 3,989.66 0.40 25.98 0.50 20.78 0.60 17.32 0.70 14.85 0.80 12.99 0.75 13.860.50 1.64 298,087.07 298,113.77 3,989.66 0.40 17.32 0.50 13.86 0.60 11.55 0.70 9.90 0.80 8.66 0.75 9.24
121
TABLA XIV. Longitud de péndolas de paso aéreo de 160 metros W H W/2*H Y Longitud de No. de Longitud
kg/m kg metros péndola (m) péndola Total (m) 24.25 17,329.12 0.00069969 0.22 4.78 2 9.56 24.25 17,329.12 0.00069969 0.44 4.56 2 9.13 24.25 17,329.12 0.00069969 0.65 4.35 2 8.71 24.25 17,329.12 0.00069969 0.85 4.15 2 8.30 24.25 17,329.12 0.00069969 1.05 3.95 2 7.90 24.25 17,329.12 0.00069969 1.24 3.76 2 7.51 24.25 17,329.12 0.00069969 1.43 3.57 2 7.14 24.25 17,329.12 0.00069969 1.61 3.39 2 6.78 24.25 17,329.12 0.00069969 1.79 3.21 2 6.42 24.25 17,329.12 0.00069969 1.96 3.04 2 6.08 24.25 17,329.12 0.00069969 2.12 2.88 2 5.75 24.25 17,329.12 0.00069969 2.28 2.72 2 5.43 24.25 17,329.12 0.00069969 2.44 2.56 2 5.12 24.25 17,329.12 0.00069969 2.59 2.41 2 4.83 24.25 17,329.12 0.00069969 2.73 2.27 2 4.54 24.25 17,329.12 0.00069969 2.87 2.13 2 4.27 24.25 17,329.12 0.00069969 3.00 2.00 2 4.01 24.25 17,329.12 0.00069969 3.12 1.88 2 3.75 24.25 17,329.12 0.00069969 3.24 1.76 2 3.51 24.25 17,329.12 0.00069969 3.36 1.64 2 3.28 24.25 17,329.12 0.00069969 3.47 1.53 2 3.06 24.25 17,329.12 0.00069969 3.57 1.43 2 2.86 24.25 17,329.12 0.00069969 3.67 1.33 2 2.66 24.25 17,329.12 0.00069969 3.76 1.24 2 2.48 24.25 17,329.12 0.00069969 3.85 1.15 2 2.30 24.25 17,329.12 0.00069969 3.93 1.07 2 2.14 24.25 17,329.12 0.00069969 4.01 0.99 2 1.99 24.25 17,329.12 0.00069969 4.07 0.93 2 1.85 24.25 17,329.12 0.00069969 4.14 0.86 2 1.72 24.25 17,329.12 0.00069969 4.20 0.80 2 1.60 24.25 17,329.12 0.00069969 4.25 0.75 2 1.50 24.25 17,329.12 0.00069969 4.30 0.70 2 1.40 24.25 17,329.12 0.00069969 4.34 0.66 2 1.32 24.25 17,329.12 0.00069969 4.38 0.62 2 1.25 24.25 17,329.12 0.00069969 4.41 0.59 2 1.18 24.25 17,329.12 0.00069969 4.43 0.57 2 1.13 24.25 17,329.12 0.00069969 4.45 0.55 2 1.09 24.25 17,329.12 0.00069969 4.47 0.53 2 1.07 24.25 17,329.12 0.00069969 4.48 0.52 2 1.05 24.25 17,329.12 0.00069969 4.48 0.52 2 1.04
SUMA TOTAL 156.73
122
TABLA XV. Longitud de péndolas de paso aéreo de 150 metros
W H W/2*H Y Longitud de No. de Longitud kg/m kg metros péndola (m) péndola Total (m)
24.25 15,045.66 0.00080588 0.24 4.76 2 9.52 24.25 15,045.66 0.00080588 0.47 4.53 2 9.06 24.25 15,045.66 0.00080588 0.70 4.30 2 8.61 24.25 15,045.66 0.00080588 0.92 4.08 2 8.17 24.25 15,045.66 0.00080588 1.13 3.87 2 7.74 24.25 15,045.66 0.00080588 1.33 3.67 2 7.33 24.25 15,045.66 0.00080588 1.53 3.47 2 6.93 24.25 15,045.66 0.00080588 1.73 3.27 2 6.54 24.25 15,045.66 0.00080588 1.91 3.09 2 6.17 24.25 15,045.66 0.00080588 2.10 2.90 2 5.81 24.25 15,045.66 0.00080588 2.27 2.73 2 5.46 24.25 15,045.66 0.00080588 2.44 2.56 2 5.13 24.25 15,045.66 0.00080588 2.60 2.40 2 4.80 24.25 15,045.66 0.00080588 2.75 2.25 2 4.49 24.25 15,045.66 0.00080588 2.90 2.10 2 4.20 24.25 15,045.66 0.00080588 3.04 1.96 2 3.91 24.25 15,045.66 0.00080588 3.18 1.82 2 3.64 24.25 15,045.66 0.00080588 3.31 1.69 2 3.39 24.25 15,045.66 0.00080588 3.43 1.57 2 3.14 24.25 15,045.66 0.00080588 3.55 1.45 2 2.91 24.25 15,045.66 0.00080588 3.66 1.34 2 2.69 24.25 15,045.66 0.00080588 3.76 1.24 2 2.48 24.25 15,045.66 0.00080588 3.86 1.14 2 2.29 24.25 15,045.66 0.00080588 3.95 1.05 2 2.11 24.25 15,045.66 0.00080588 4.03 0.97 2 1.94 24.25 15,045.66 0.00080588 4.11 0.89 2 1.79 24.25 15,045.66 0.00080588 4.18 0.82 2 1.64 24.25 15,045.66 0.00080588 4.24 0.76 2 1.52 24.25 15,045.66 0.00080588 4.30 0.70 2 1.40 24.25 15,045.66 0.00080588 4.35 0.65 2 1.30 24.25 15,045.66 0.00080588 4.40 0.60 2 1.21 24.25 15,045.66 0.00080588 4.44 0.56 2 1.13 24.25 15,045.66 0.00080588 4.47 0.53 2 1.06 24.25 15,045.66 0.00080588 4.49 0.51 2 1.01 24.25 15,045.66 0.00080588 4.51 0.49 2 0.97 24.25 15,045.66 0.00080588 4.53 0.47 2 0.95 24.25 15,045.66 0.00080588 4.53 0.47 2 0.94
SUMA TOTAL 143.39
123
APÉNDICE 5. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO TABLA XVI. Programa de operación y mantenimiento de acueducto, aldea
Jua
Comunidad: _________________ Operador: _________________ Municipio: _________________ Fecha _________________ Departamento: _________________
COMPOMENTE TIPO O CLASE ACTIVIDAD SITUACIONES FRECUENCIA OBSERVACIÓN DEL SISTEMA IDENTIFICADAS
REDUCCIÓN RECTIFICAR DE CAUDAL VERANO CAUDAL EN
FUENTE MANANTIAL AFORO EL TANQUE CRECIMIENTO INVIERNO PROGRAMAR DE CAUDAL MANTENIMIENTO
CAPTACIÓN DIQUE - TOMA REVISIÓN DE OPERAR VÁLVULA SEMANAL REDUCIR LA ESTRUCTURAS DE DRENAJE SEDIMENTACIÓN ACUMULACIÓN DE MENSUAL
REJILLA REJILLA REVISIÓN DE BASURA PROGRAMAR PICHACHA ACUMULACIÓN DE SEMANAL MANTENIMIENTO SEDIMENTACIÓN AFORO OPERAR LA VALVULA MENSUAL EFECTUAR CAJA ROMPE DE DRENAJE LIMPIEZA PRESIÓN REVISIÓN DE IDENTIFICAR GRIETAS MENSUAL REPARACIÓN Y ESTRUCTURAS Y FUGAS MANTENIMIENTO
LÍNEA DE CAUDALES VERANO CONDUCCIÓN SEPARADORA AFORO CONTROLADOS PROGRAMAR
DE CAUDALES CAUDALES MENSUAL MANTENIMIENTO DEFICIENTES
VÁLVULAS DE CIRCULACIÓN ACUMULACIÓN DE
AIRE SEMANAL AIRE Y LIMPIEZA Y SEDIMENTACIÓN Y SEDIMENTACIÓN PROGRAMAR PASOS REVISIÓN DE CRECIMIENTO MENSUAL MANTENIMIENTO AÉREOS ESTRUCTURAS DE MALEZA TANQUE DE AFORO REDUCCION DIARIO MAMPOSTERÍA DE CAUDAL PROGRAMAR VÁLVULAS REVISIÓN DE ACUMULACIÓN DE MENSUAL MANTENIMIENTO
TANQUE DE ESTRUCTURAS SEDIMENTOS ALMACENAMIENTO APLICACIÓN CONTROL DE CADA 4 DÍAS PROGRAMAR
CLORADOR DE CLORO DOSIFICACIÓN MANTENIMIENTO REVISIÓN DE ADHERENCIA DE CADA 4 DÍAS LIMPIEZA ESTRUCTURAS CLORO CAJA ROMPE REVISIÓN VÁLVULA NO CIERRA LA SEMANAL CALIBRAR
LÍNEA DE PRESIÓN DE FLOTE VÁLVULA DISTRIBUCIÓN RAMALES DE REVISIÓN VÁLVULA OPERACIÓN DE DIARIO CALIBRAR
DISTRIBUCIÓN DE CADA SECTOR VÁLVULAS CONEXIONES REVISIÓN DE IDENTIFICACIÓN DE MENSUAL APLICAR
DOMICILIARES SIN MEDIDOR SERVICIOS INTER- CONEXIONES
ILÍCITAS REGLAMENTO PREDIALES
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