Tesis de Pozos de Visitas

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

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

JULIO DAVID GUERRA QUIJADA ASESORADO POR ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA

Guatemala, noviembre de 2005

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERÍA

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

TRABAJO DE GRADUACIÓN PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA POR

JULIO DAVID GUERRA QUIJADA

ASESORADO POR: ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL GUATEMALA, NOVIEMBRE DE 2004

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA

NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA DECANO

Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

VOCAL I VOCAL II

Lic. Amahán Sánchez Álvarez

VOCAL III

Ing. Julio David Galicia Celada

VOCAL IV

Br. Kenneth Isuur Estrada Ruiz

VOCAL V

Br. Elisa Yazminda Vides Leiva

SECRETARIA

Ing. Marcia Ivonne Véliz Vargas

TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO DECANO

Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos

EXAMINADOR

Ing. Oswaldo Romeo Escobar Álvarez

EXAMINADOR

Ing. Ángel Roberto Sic García

EXAMINADOR

Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta

SECRETARIA

Ing. Marcia Ivonne Véliz Vargas

HONORABLE COMITÉ EXAMINADOR

Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación titulado:

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

tema que me fue asignado por la Dirección de Escuela de Ingeniería Civil, con fecha 26 de julio de 2005

Julio David Guerra Quijada

DEDICATORIA A:

Dios,

Porque Él es único digno de toda gloria y todos mis logros son porque me da fuerzas para triunfar.

Mis padres,

Julio David y Lolita, porque son el apoyo que yo siempre necesito para seguir adelante y este logro es de ellos mas que mío y no hubiera sido posible sin su gran amor.

Mis hermanos,

Oscar Augusto, Pablo Josué y Lolly Anahí, porque son lo que me inspira a ser cada día mejor.

Marielos Padilla,

Porque ha creído en mi y me ha apoyado siempre en todo lo que yo emprendo. Te amo mucho y gracias por estar a mi lado.

Mis abuelos,

Oscar Augusto, Chilita y Engracita, por su cariño y comprensión en todo momento. gracias siempre por tus oraciones.

Engracita,

AGRADECIMIENTOS A:

La Universidad de San Carlos.

La Facultad de Ingeniería.

Ingeniero Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta,

Por su paciencia y colaboración en toda la elaboración de este trabajo.

Ingeniero Emilio López,

Por su apoyo y oraciones.

Personal de Constructora Guerra,

Por su colaboración y amistad.

La municipalidad de Santa Catarina Pinula,

En especial al Ingeniero Antonio Vásquez, Ingeniero Antonio Suruy y Mónica Pinto.

Mi tío Ingeniero Oscar Augusto Guerra,

Por abrirme las puertas de su empresa incondicionalmente.

ÍNIDICE GENERAL ÍNDICE DE TABLAS E ILUSTRACIONES LISTADO DE SÍMBOLOS GLOSARIO RESUMEN OBJETIVOS RESULTADOS ESPERADOS INTRODUCCIÓN

V VI IX XIII XV XVII XIX

1.

MONOGRAFÍA

1

1. Descripción del lugar

1

1.1. Ubicación geográfica

1

1.2. Límites y colindancias de la aldea El Carmen

1

1.3. Clima

2

1.4. Vías de acceso

2

1.5. Actividades socioeconómicas

2

1.6. Suelo

3

1.6.1. Suelos de la altiplanicie central

3

1.6.2. Clases misceláneas de terreno

3

1.6.2.1. Descripción de las áreas fragosas 1.6.3. Descripción de suelos de guatemala 1.6.3.1. Suelo de Guatemala (franco arcilloso) 1.6.4. Variaciones del suelo

4 4 5 6

1.7. Servicios públicos e infraestructura existente 1.7.1. Salud

7 7

1.7.1.1. Agua potable

7

1.7.1.2. Drenajes

7

1.7.1.3. Basura

7

1.7.2. Centros asistenciales 2. EVALUACIÓN DE MERCADO

7 9

2.1. Cantidad de Usuarios

9

2.2. Evaluación del Lugar

9

2.3. Tiempo del proyecto

9 I

2.4. Costo

9

2.5. Instrumento para el Estudio de Mercado

10

2.6. Evaluación de Resultados

10

3. DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO

11

3.1. Levantamiento topográfico

11

3.2. Descripción del proyecto

11

3.3. Período de diseño

12

3.4. Población futura

12

3.5. Factor de Hardmon

13

3.5.1.

Fórmula

13

3.6. Velocidad de diseño 3.6.1.

14

Velocidad de arrastre

14

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

15

3.8. Cotas Invert

17

3.9. Pozos de visita

18

3.10. Conexiones domiciliares

19

3.11. Elaboración de planos finales

22

3.12. Presupuesto

22

3.13. Obras de protección

25

4. DISEÑO DE DRENAJE PLUVIAL

27

4.1. Sistema de drenaje de agua pluvial

27

4.2. Método racional

28

4.2.1. Tiempo de concentración

29

4.2.2. Coeficiente de escorrentía

31

4.2.3. Intensidad de la precipitación

33

4.3. Desarrollo para el cálculo de alcantarillado

35

5. DISEÑO DE PAVIMENTACIÓN

37

5.1. Descripción del proyecto

37

5.1.1. Alcances del proyecto

37

5.1.2. Levantamiento topográfico

37

5.1.3. Planimetría y altimetría

37

II

5.2. Estudio de suelos

39

5.2.1. Ensayos de laboratorio

39

5.3. Análisis de resultados

41

5.4. Diseño del pavimento

42

5.4.1. Pavimento rígido

42

5.4.2. Componentes estructurales del pavimento

42

5.4.2.1. Capa de rodadura

42

5.4.2.2. Base

43

5.4.2.3. Sub – Rasante

43

5.4.2.4. Bombeo

43

5.4.3. Parámetros de diseño

44

5.4.3.1.

Período de diseño

45

5.4.3.2.

Diseño de la base

45

5.5.3.3.

Diseño de espesor del pavimento

46

5.5.3.4.

Estructura final del pavimento

49

5.5.3.5.

Diseño de mezcla de concreto

49

5.5.3.6.

Conformación y curado del pavimento

52

5.5.3.6.1. Curador de concreto

53

5.6. Estudio de impacto ambiental

53

5.7. Elaboración de planos finales

53

5.8. Obras de protección

53

5.9. Presupuesto

54

6. RIESGO Y VULNERABILIDAD DE PROYECTOS 6.1.

Evaluación de Impacto Ambiental

57 57

6.1.1. Concepto

57

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

58

6.1.3. Amenazas naturales

60

6.1.3.1.

Desastre natural

61

6.1.4. Daños producidos por terremotos 6.2.

62

Vulnerabilidad de los proyectos

63

6.2.1. Concepto de vulnerabilidad

63

III

6.2.2. Calificación de la vulnerabilidad

63

6.2.3. Estimación de la vulnerabilidad

64

6.2.4. Identificación de la vulnerabilidad

65

6.2.5. Vulnerabilidad administrativa

65

6.2.6. Vulnerabilidad operativa

67

6.2.7. Vulnerabilidad física

67

6.3.

6.2.7.1.

Capacidad de respuesta del gobierno local

6.2.7.2.

Importancia de la concienciación y preparación

69

para emergencias a nivel local

70

Medidas de mitigación de los proyectos

70

6.3.1. Concepto

70

6.3.2. Mitigación de los efectos de los desastres naturales

72

CONCLUSIONES

73

RECOMENDACIONES

75

ANEXOS

77

IV

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES TABLAS I. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales

23

II. Presupuesto drenaje sanitario en quetzales

24

III. Tipo de Superficie y factor “C”

33

IV. Presupuesto drenaje pluvial en quetzales.

36

V. Presupuesto drenaje pluvial en dólares.

36

VI. Resistencia del suelo

40

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

41

VIII. Categorías de tránsito en función de cargas

45

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

47

X. Valores de k sobre bases granulares

47

XI. Determinación de espesores

48

XII. Determinación de estructura y asentamiento

49

XIII. Asentamiento de concreto

50

XIV. Relación agua-cemento

50

XV. Porcentaje de agregado

51

XVI. Diseño teórico de Mezcla (Proporción)

52

XVII. Presupuesto de pavimentación en quetzales

55

XVIII. Presupuesto de pavimentación en dólares

56

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

18

Figura 2. Pozo típico de visita

19

Figura 3. Conexiones domiciliares

21

Figura 4. Sección transversal típica

43

V

LISTADO DE SÍMBOLOS

km

Kilómetro (s)

m

Metro (s)

r.

Tasa de crecimiento de la población

%

Por ciento

v.

Velocidad del flujo en la alcantarilla

V.

Velocidad del flujo a sección llena

d.

Altura del tirante de agua en la alcantarilla

D.

Diámetro de la tubería

a.

Área que ocupa el tirante de agua en la drenaje.

A.

Área de la tubería (en caso a/A)

A.

Área de terreno (en el caso Q=CIA)

q.

Caudal de diseño

Q.

Caudal a sección llena de la tubería

v/V.

Relación de velocidades

d/D.

Relación de diámetros

a/A.

Relación de alturas

q/Q.

Relación de caudales

m/s.

Metros por segundo (velocidad)

I.

Intensidad de lluvia

C.

Coeficiente de escorrentía de una superficie

A.

Área

mm/h.

Milímetros por hora

FH.

Factor de Harmond

P.

Población

n.

Coeficiente de rugosidad

S.

Pendiente

Rh.

Radio Hidráulico

Min.

Mínima

Max.

Máxima VII

P.V.C.

Material fabricado a base de Cloruro de Polivinilo

Est.

Estación

P.O.

Punto Observado

Dist.

Distancia

Lts/hab/día.

Litros por habitante por día

M2

Metros cuadrados

M3

Metros cúbicos

hab

Habitantes

S%

Pendiente en porcentaje

P.V.

Pozo de visita

conex.

Conexión

domic.

Domiciliar

INFOM

Instituto de Fomento Municipal

VIII

GLOSARIO

Aguas de lluvia

Aguas provenientes de la precipitación pluvial.

Aguas negras

El agua que se desecha, después de haber servido para un fin. Puede ser doméstica, comercial o industrial.

Aguas servidas

Sinónimo de aguas negras.

Amenaza

La probabilidad de ocurrencia dentro de un tiempo y lugar

determinado,

de

un

fenómeno

natural

o

provocado por la actividad humana y que se torna peligroso

para

las

personas,

edificaciones,

instalaciones, sistemas y medio ambiente.

Anaeróbico

Condición en la cual hay ausencia de aire u oxígeno libre.

Análisis de Vulnerabilidad

Proceso para determinar los componentes críticos, débiles o susceptibles de daño o interrupción de edificaciones, instalaciones y sistemas o de grupos humanos y las medidas de emergencia a tomarse ante las amenazas.

Área tributaria

Superficie que drena hacia un punto determinado.

Candela

Receptáculo donde se reciben las aguas negras provenientes del interior de la vivienda y que conduce al sistema de drenaje.

IX

Canon de agua

Volumen de agua que se utiliza en un mes en una vivienda, establecido por la municipalidad.

Coeficiente de escorrentía

Relación que existe entre la escorrentía y la cantidad de agua de lluvia que cae en una determinada área. Depende del tipo de superficie.

Colector

Conjunto de tuberías, canales, pozos de visita y obras accesorias que sirven para el desalojo de aguas negras o aguas de lluvia, pluviales.

Componentes

Parte

discreta

del

sistema

capaz

de

operar

independientemente, pero diseñado, construido y operado como parte integral del sistema. Ejemplos de componentes individuales son los pozos de visita, las conexiones domiciliares, el colector, etc.

Confiabilidad

Seguridad de un componente o sistema para resistir amenazas.

Cota invert

Cota o altura de la parte inferior interior del tubo ya instalado.

Desastre natural

Ocurrencia de un fenómeno natural en un espacio y tiempo limitado que causa trastornos en los patronos normales de vida y ocasiona pérdidas humanas, materiales y económicas debido a su impacto sobre poblaciones, propiedades, instalaciones y ambiente.

X

Descarga

Lugar

a

donde

se

vierten

las

aguas

negras

provenientes de un colector, sean crudas o tratadas.

Desfogar

Salida del agua de desecho en un punto determinado.

Efluente del emisario

Caudal de aguas negras que salen de la alcantarilla.

Emergencia

Situación fuera de control que se presenta por el impacto de un desastre.

Excretas:

Residuos de alimento que, después de hecha la digestión, despide el cuerpo por el ano.

Fenómeno natural

Manifestación de las fuerzas de la naturaleza, como terremotos, huracanes, erupciones volcánicas, etc.

Medidas de mitigación

Conjunto de acciones y obras a implementar antes del impacto

de

las

amenazas,

para

disminuir

la

vulnerabilidad de los componentes y sistemas.

Monografía

Breve

descripción

de

las

características

físicas,

económicas, sociales y culturales de una región o pueblo o tratamiento específico de un tema.

Nivelación

Término general que se aplica a cualquiera de los diversos procedimientos altimétricos por medio de los cuales se determinan elevaciones o niveles de puntos determinados.

XI

Permeabilidad

Propiedad que tienen los suelos de dejar pasar el agua a través de sus poros.

Planimetría

Parte de la topografía que enseña a medir las proyecciones horizontales de una superficie.

Pozo de visita

Estructura subterránea que sirve para cambiar de dirección, pendiente, diámetro, unión de tuberías, para iniciar un tramo de drenaje y para limpieza de las tuberías.

Prevención

Acciones de preparación para disminuir el efecto del impacto de los desastres.

Riesgo

Resultado

de

una

evaluación,

generalmente

probabilística, de que las consecuencias o efectos de una determinada amenaza excedan valores prefijados.

Tirante

Altura de las aguas negras dentro de la alcantarilla.

Topografía

Ciencia y arte de determinar posiciones relativas de puntos situados encima de la superficie terrestre y debajo de la misma.

Vulnerabilidad

Grado de daño susceptible que experimentan las personas,

edificaciones,

sistemas,

cuando

están

expuestas a la ocurrencia de un fenómeno natural.

XII

RESUMEN

El presente trabajo de graduación consiste en un Diseño de drenaje sanitario, drenaje pluvial y pavimentación de la Colonia Vista Azul, El Ranchito, Aldea Cuchilla Del Carmen, del Municipio de Santa Catarina Pinula. Por medio de las visitas realizadas se observó que las condiciones sanitarias adecuadas para el desarrollo

de la comunidad.

no son las

Varias son las causas que

provocan tal situación, como lo es las condiciones topográficas del lugar, lo cual hace que la evacuación tanto de las aguas pluviales como las negras y que dan hacia las calles provoca que éstas siempre están en mal estado, además que no se cuenta con cunetas y sistemas de captación que reciban esta agua, agregándose la acumulación de basura y la falta de concientización de parte de los vecinos. . Se presenta a través de este trabajo la monografía del lugar con el fin de ubicar e identificar que clase de población que será beneficiada, el estudio de mercado que nos muestra la factibilidad, necesidad, tiempo de ejecución y costo del proyecto, la metodología a seguir para el diseño del drenaje sanitario así como también para el diseño de pavimentación y la vulnerabilidad de proyectos de ingeniería. Las soluciones propuestas están basadas en normas y especificaciones técnicas

contenidas en el Diseño Hidráulico del Drenaje

Sanitario y Pluvial y las Normas Técnicas para el Diseño de Pavimento Rígido, así como también basado en requerimientos y especificaciones Departamento

de parte del

de Ingeniería de la Municipalidad de Santa Catarina Pinula,

tomando en cuenta que éste ya tenía conocimiento de la gran necesidad de atender el problema.

XIII

OBJETIVOS ∗ General

Aportar para el desarrollo de de las comunidades del municipio de Santa Catarina Pinula, colaborando con la planificación y diseño de proyectos de infraestructura para beneficio de la población vecina. ∗ Específicos

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

2. Diseñar el pavimento de la misma colonia.

3. Tratar de solucionar los problemas de infraestructura de la manera más económica a corto y largo plazo.

XV

RESULTADOS ESPERADOS

En lo que respecta a la pavimentación, se espera facilitar el acceso de los vecinos de esta colonia a sus viviendas y favorecerá la buena circulación vehicular dentro de la misma, apoyando, de esa manera, el mejoramiento y ampliación de vías de comunicación entre sectores marginados de la región.

Para ayudar a conservar el pavimento propuesto en el diseño y evitar las pozas o charcos producidos por las lluvias, se espera que el sistema de drenaje pluvial evacue con eficiencia las aguas sobre el área impermeabilizada.

La circulación de aguas negras a flor de tierra genera problemas de salud y con el sistema de drenaje sanitario se espera ayudar al saneamiento e higiene ambiental.

XVII

INTRODUCCIÓN

El presente informe servirá de guía para encontrar soluciones viables a los problemas que enfrentan las comunidades en el municipio de Santa Catarina Pinula; ya que, contiene propuestas para mejorar su saneamiento, accesibilidad y ornato.

La colonia Vista Azul, aldea Cuchilla del Carmen no cuenta con servicio de drenajes sanitarios ni pluviales ni calle pavimentada, lo cual genera que las aguas pluviales corran por la brecha balastada, causando inundaciones y baches. El anteproyecto consiste en diseño de estos trabajos que abarca desde la entrada a la colonia hasta las calles vecinas en donde se cubrirá la mayor parte de la población.

Es necesario recolectar y remover las diferentes clases de agua y aguas residuales provenientes de todo lugar habitado.

Además de cumplir con una

necesidad sanitaria e higiénica, este proceso contribuya a mantener una calidad de vida adecuada.

La recolección, disposición y tratamiento de las aguas representan un factor de costo que no responde a beneficios a corto plazo. Es comprensible que en los países en desarrollo, el drenaje de las aguas residuales resulten poco económicos y sólo pueden realizarse a un costo razonablemente bajo.

Sin

embargo, la disposición de aguas residuales es una condición previa para satisfacer las necesidades más elementales de una población y dar paso a la industrialización.

XIX

1. MONOGRAFÍA 1. Descripción del lugar

1.1. Ubicación geográfica

Colonia Vista Azul-El Ranchito, aldea Cuchilla del Carmen del municipio de Santa Catarina Pinula, del departamento de Guatemala que se encuentra ubicado al sureste del mismo departamento, con latitud 14°34’13” y longitud 90°29’45”.

EL RANCHITO

CUCHILLA EL CARMEN VISTA AZUL

10

1.2. Límites y colindancias de la aldea El Carmen • Al Norte con la ciudad de Guatemala • Al

Sur

con

Fraijanes

y

Villa

Canales,

municipios

del

departamento de Guatemala. • Al Este con San José Pinula y Fraijanes, municipios del departamento de Guatemala. • Al Oeste con Guatemala y Villa Canales, municipio del departamento de Guatemala.

1

1.3. Clima

La aldea El Ranchito está situada a una altura de 1850 metros sobre el nivel del mar, goza de un clima templado que favorece la agricultura del lugar. Su precipitación anual va desde los 1057 a los 1588 milímetros.

1.4. Vías de acceso

Existen dos vías de acceso al lugar del proyecto las cuales son: • Acceso a la aldea El Pueblito • Carretera de Boca del Monte hacia Santa Catarina Pinula

1.5. Actividades socioeconómicas

Santa Catarina Pinula en el sector productivo cuenta con una agricultura en la que los principales cultivos son maíz, fríjol, café y hortalizas, aunque en pequeña escala, pues su producción agrícola ha disminuido, en la medida que avanza la construcción de viviendas en su territorio, el cual se está convirtiendo en área residencial aledaña a la ciudad capital. En cuanto a la ganadería, se encuentran sólo pequeñas crianzas de bovinos y equinos, en tanto que la de porcinos, ha sido siempre muy productiva pues abastece algunos mercados de la capital, con productos como carne, chicharrones y embutidos que gozan de merecida fama. La avicultura, ha experimentado últimamente sensible desarrollo y se conserva aún en este tiempo en crianzas de aves para consumo familiar. incrementando

a

través

de

tiendas,

librerías,

supermercados, restaurantes, cafeterías, etc.

2

El comercio se ha ido centros

comerciales,

1.6. Suelo

Los suelos del departamento de Guatemala han sido divididos en 26 unidades que incluyen 18 series de suelos, 3 fases de suelos y 5 clases de terreno misceláneos. Estas han sido divididas en 3 amplias clases:

•

Suelos de la altiplanicie central

•

Suelo del declive del pacífico

•

Clases misceláneas de terreno.

1.6.1. Suelos de la altiplanicie central

Ha sido dividida en sub-grupos según la profundidad del suelo, la clase de material madre y altitud. A. Suelos profundos sobre materiales volcánicos, a gran altitud B. Suelos profundos sobre materiales volcánicos, a mediana altitud C. Suelos poco profundos sobre materiales volcánicos débilmente sementados. D. Suelos poco profundos sobre materiales volcánicos firmemente sementados. E. Suelos poco profundos sobre roca.

1.6.2. Clases misceláneas de terreno

Se dividen en áreas fragosas, cimas volcánicas, lava volcánica, suelos aluviales no diferenciados, suelos de los valles no diferenciados y Lagos. En el mapa del departamento de Guatemala, mostrando la localización de los diferentes grupos de suelos, podemos visualizar que el municipio de Santa Catarina Pinula abarca el fragosa, suelo Morán y suelo Guatemala.

3

Santa Catarina Pinula cuenta con áreas fragosas, suelo Guatemala y Suelo Morán los cuales se pueden visualizar claramente en el mapa de serie de suelos Simmons. Series que a continuación serán ampliamente descritas en forma independiente.

1.6.2.1.

Descripción de las áreas fragosas

Es un terreno quebrado grueso. Es una clase de terreno mapificado en la vecindad de la ciudad de Guatemala, donde los barrancos de laderas perpendiculares de casi 100 m. de profundidad han cortado la planicie de Guatemala y otras cercanas.

Las áreas de esta clase de terreno son, en su mayoría baldías, pero algunas incluyen partes de planicie que han sido cortadas del cuerpo principal por el avance de los barrancos que se han juntado, dejando aisladas e inaccesibles unas partea potencialmente arables. Algunas secciones de esta clase de terrenos están en los suelos de Guatemala.

1.6.3. Descripción de suelos de guatemala

Son profundos, y bien drenados, desarrollados sobre la ceniza volcánica débilmente cementada, en un ambiente húmedo seco. Ocupan un relieve casi plano a latitudes medianas en la parte Sur central de Guatemala, Están asociadas con los suelos Cauqué, Fraijanes y Morán, pero se distinguen de estos porque los suelos Guatemala se encuentran en planicies y los otros en relieve de ondulado a inclinado y además, porque Guatemala son más profundos que los Cauqué y Fraijanes y se encuentra a elevaciones más bajas que los Morán.

4

La profundidad del suelo varía según el grado de erosión al cual ha estado sujeto durante su desarrollo. Típicamente ocupa un valle o un bolsón intramontañoso que es casi plano pero algunas partes son de ondulada a suavemente onduladas.

1.6.3.1.

Suelo de Guatemala (franco arcilloso)

El suelo superficial, a una profundidad alrededor de 25 cm., es franco arcilloso café muy oscuro. Tiene un contenido alrededor del 4% de materia orgánica. La estructura granular está desarrollada en algunos lugares, pero en la mayor parte se ha destruido a causa del cultivo y la exposición al sol, de modo que se vuelve duro cuando está seco y es plástico cuando está húmedo. Grietas de 1 a 2 cm. de ancho y de más de 30 de profundidad, se desarrollan durante la estación seca. La relación es de mediana a ligeramente ácida, PH alrededor de 6.0.

El suelo adyacente al superficial, a una profundidad alrededor de 40 cm. es franco arcilloso o arcilla de café oscuro. El contenido de materia orgánica es bajo (0.8%). Los planos de cruce verticales son más definidos que los horizontales, dando apariencia de una macro-estructura prismática. Es duro cuando está seco y plástico cuando está húmedo. La reacción es ligeramente ácida, de PH de 6.0 a 6.5.

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

estructura

micro-cúbica

y

la

estructura

macro-prismática

están

desarrolladas hasta cierto grado. Es friable bajo condiciones óptimas, pero es dura cuando está seco y plástico cuando está húmedo. La reacción es ligeramente ácida PH de 6.0 a 6.5.

El subsuelo más profundo en la parte superior del substrato, es franco arcilloso o franco arcillo arenoso, café amarillento y cementado. Este material

5

es masivo en la mayoría de los lugares y se conoce localmente como talpetate, el cual se excava para usarlo como material de construcción. Es ceniza volcánica parcialmente intemperizada. La reacción es ligeramente ácida de PH de 6.0 a 6.5.

El substrato es pómez huesa cementada débilmente. Casi todos los fragmentos tienen un grueso alrededor de i cm. Se excava fácilmente y las paredes verticales se sostienen por años sin soporte alguno. Una separación en tamaño de partícula tuvo lugar, asumiéndose por esto, que estos valles fueron rellenados durante un período de actividad volcánica intensa, acompañada de fuertes lluvias, lo que dio por resultado la formación de una masa semifluida, pero lo suficiente consistente como para haber sido contenida en un área restringida.

1.6.4. Variaciones del suelo

Gran parte de la variación que se encuentra en los suelos Guatemala franco arcillosos ha resultado a causa de la erosión normal lenta, o geológica, que no permitió que se desarrollara un suelo profundo normal para la región. En ciertas partes la erosión recientemente ha provocado la remoción de todo o parte del suelo superficial y en algunos pocos lugares se penetra hasta el subsuelo. El espesor del subsuelo inferior varía de medio metro a 1 m. a un máximo de 2 m., pero el promedio es alrededor de 1 m. En la clasificación de reconocimiento de suelos, están incluidos terrenos muy quebrados,

que

consisten

en

barrancos

profundos

con

paredes

perpendiculares. Muchos de estos barrancos tienen una profundidad de casi 100 m. y solo 50 de ancho. También están incluidas áreas de suelos formados en superficies más antiguas, representadas por lomas de roca sedimentaria y volcánica.

6

1.7. Servicios públicos e infraestructura existente

1.7.1. Salud

1.7.1.1.

Agua potable

En la mayoría de las comunidades, no cuentan con un servicio de agua potable, la población cuenta con su propio pozo para abastecer sus necesidades y en algunos de los casos la municipalidad brinda el servicio.

1.7.1.2.

Drenajes

Las condiciones sanitarias no son adecuadas, mala evacuación de aguas residuales, que a flor de tierra corren en las calles, lo cual provoca los malos olores y contaminación, la mayoría de viviendas con causantes de la contaminación a causa de la mala disposición de sus aguas residuales.

1.7.1.3.

Basura

El manejo de los desechos sólidos no es el adecuado, no existen métodos eficientes para resolver este problema, lo cual provoca basureros clandestinos y que la población queme su propia basura.

1.7.2. Centros asistenciales

En materia de salud, existe un centro de salud y se inauguró recientemente un hospital, ambos en la cabecera municipal.

7

8

2. EVALUACIÓN DE MERCADO 2.1. Cantidad de usuarios

La cantidad de familias beneficiadas con el proyecto son cincuenta y dos familias, con un promedio de seis usuarios por familia, lo cual significa que son trescientos doce beneficiados.

2.2. Evaluación del lugar

Actualmente no se cuenta con drenajes sanitarios y pluviales, la carretera es de terracería lo que dificulta el acceso. Esto afecta directamente la salud y bienestar de los habitantes, lo que detiene el progreso de la comunidad.

2.3. Tiempo del proyecto

El proyecto está programado para un período de tiempo de mes y medio, con tres equipos de trabajo, trabajando 08 horas diarias de acuerdo al Programa de trabajo anexo al trabajo.

2.4. Costo

En base a trabajos realizados por la Municipalidad de Santa Catarina Pinula, se ha determinado un costo promedio por proyecto de:

Q 603,183.00

Pavimentación

Q 356,833.19

Drenaje Sanitario

Q 311,170.00

Drenaje Pluvial

Que genera un total de Q 1,271,186.19

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Los datos presentados son un promedio en proyectos similares. 2.5. Instrumento para el Estudio de Mercado

El instrumento ha utilizar para recabar la información y los comentarios de la población es LA ENCUESTA, esta se le aplicará personalmente a una muestra del 50% de la población, 30 familias. Tiene como finalidad obtener la perspectiva del usuario del futuro proyecto, para determinar la factibilidad del mismo.

2.6. Evaluación de Resultados

Los resultados de la encuesta se presentarán en una gráfica de barras, para realizar un análisis en base a los comentarios y necesidades de los habitantes de la comunidad. Por medio de este método de podrá comprobar la factibilidad y necesidad de éste proyecto.

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3. DISEÑO DE DRENAJE SANITARIO 3.1. Descripción del proyecto

El proyecto consistirá en diseñar el sistema de drenaje sanitario para la aldea Ranchito de la aldea Cuchilla del Carmen.

Actualmente, la aldea

cuenta con servicios sanitarios y las aguas de pila y cocina son expulsadas a las calles. Se diseñará la tubería principal y secundaria, también pozos de visita y conexiones domiciliares.

3.2. Levantamiento topográfico

En un levantamiento topográfico nunca es tomada en consideración la curvatura de la esfera terrestre, desde este principio se efectúan todos los trazos topográficos. La planimetría se utiliza para localizar la red de drenaje dentro de las calles, ubicar los pozos de visita y todos aquellos puntos de importancia para el diseño.

Para el levantamiento planimétrico se utilizó el método de

conservación del azimut, con una poligonal cerrada, y con el uso del siguiente equipo:

Un teodolito marca Wild T-16 Una estadia Una cinta métrica de 30 metros de largo Una plomada Estacas

Los resultados obtenidos son mostrados en la sección de anexos del trabajo de graduación.

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La altimetría tiene por objeto determinar las diferencias de alturas entre los puntos del terreno. Las alturas de los puntos se toman sobre planos de comparación diversos, el más común de estos es el nivel del mar. A estas alturas, los puntos sobre esos planos de comparación se llaman cotas, elevaciones o alturas y, a veces, niveles. Para el levantamiento altimétrico se trabajó con el método compuesto y con el siguiente equipo:

Un nivel de precisión marca Wild Una estadia Una cinta métrica de 30 metros de largo Estacas

Los resultados obtenidos son mostrados en la sección de anexos del trabajo de graduación.

3.3. Período de diseño

El período de diseño de un sistema de drenaje es el tiempo durante el cual el sistema dará un servicio con una eficiencia aceptable. Este período varía de acuerdo con el crecimiento de la población, capacidad de la administración operación y mantenimiento, criterio de instituciones como el Instituto de Fomento Municipal INFOM, EMPAGUA, y el Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia UNICEF, quienes recomiendan que los drenajes se diseñen para un período de 30 a 40 años. Para el diseño de este proyecto se adoptó un período de 40 años.

3.4. Población futura

El estudio de la población se efectúa con el objeto de estimar la población futura, para la cual se hace necesario determinar el período de diseño y hacer un análisis de los censos existentes.

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El crecimiento de la población es afectado por factores como nacimientos, anexiones, muertes y migración. Para obtener la proyección del crecimiento de la población se pueden utilizar distintos métodos, y dicha proyección se hace según los datos estadísticos de censos de población, realizados en el pasado.

Para el este proyecto se optó por el método de incremento

geométrico, este método se seleccionó por ser el que más se adapta a la realidad del crecimiento poblacional en el medio, para el efecto se aplicó una tasa de crecimiento de 4% fuente INE.

− Incremento geométrico:

Pf = Pa + (1+ t )

n

Pf = 1498 habitantes Donde:

Pf

= población futura

Pa = población actual (312) n

= período de diseño (40)

t

= tasa de crecimiento (4%)

3.5. Factor de Hardmon

El factor de Hardmon o factor de flujo instantáneo, es un factor de seguridad que involucra a la población para servir en un tramo determinado, actúa en las horas pico o de mayor utilización del drenaje.

3.5.1.

Fórmula

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

F.H. =

18 + (p / 1000) 4 + (p / 1000)

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

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El factor de Hardmon se encuentra entre los valores de 1.5 a 4.5, según sea el tamaño de la población a la que se piensa atender.

3.6. Velocidad de diseño

La velocidad de diseño está dada por la pendiente del terreno y el diámetro de la tubería que se utiliza. La velocidad del flujo se determina por la fórmula de Manning y las relaciones hidráulicas, de v/V, donde v es la velocidad del flujo y V es la velocidad a sección llena. Según la norma ASTM 3034, las velocidades mínimas y máximas dependen del tipo de tubería, éstas son: • Para tubería de P.V.C. la v mín. = 0.40 m/seg. y V máx. = 5.0 m/seg. • Para tubería de concreto la v mín. = 0.60 m/seg. y V máx. = 3.0 m/seg.

3.6.1.

Velocidad de arrastre

La velocidad de arrastre es la que asegura un buen funcionamiento del sistema, cuando éste funciona en su límite más bajo, es decir, cuando el tirante es de 0.10.

Por norma, la velocidad de arrastre deberá ser la mínima velocidad, con que el flujo que está compuesto de sólidos y líquidos, evita que los sólidos se sedimenten y por lo tanto obstruyan el sistema; la velocidad de arrastre es 0.40 para la tubería PVC.

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

Al realizar el cálculo de las tuberías que trabajan en una sección parcialmente llena y para agilizar de alguna manera los resultados de la velocidad, área y caudal, perímetro mojado y radio hidráulico.

Se relacionaron los términos de la sección totalmente llena con los de la sección parcialmente llena, de los resultados obtenidos se construyó el gráfico y tablas, para esto se utilizó la fórmula de Manning.

Se deberán determinar los valores de la velocidad y caudal de la sección llena, por medio de las ecuaciones ya establecidas, se procederá a obtener la relación de caudales (q/Q), caudal de diseño entre caudal de sección llena. El resultado obtenido se busca en la gráfica, en el eje de la abscisas, desde allí se levanta una vertical hasta la curva de relaciones de caudales; el valor de la relación (d/D), se obtiene en la intersección de la curva vertical, leyendo sobre el eje de las ordenadas; la profundidad de flujo (tirante) se obtiene al multiplicar el valor por el diámetro de la tubería.

Para el valor de la relación (v/V), velocidad parcial entre velocidad a sección llena, ubicar el punto de intersección entre la vertical y la curva de relación de caudales que se estableció anteriormente, se traza una horizontal hasta llegar a interceptar la gráfica de velocidades. En éste nuevo punto se traza una vertical hacia el eje de las abscisas y se toma la lectura de la relación de velocidades, la cual se multiplica por la velocidad de la sección parcial; de igual manera, se calculan las otras características de la sección.

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Para utilizar las tablas, primero se determina, la relación (q/Q), el valor se busca en las tablas y si no esta el valor exacto, se busca uno que sea aproximado; en la columna de la izquierda se ubica la relación (v/V), y de la misma forma se debe multiplicar el valor obtenido por la velocidad en una sección llena y así obtener la velocidad de la sección parcial.

Se debe considerar las siguientes especificaciones hidráulicas: Que Q diseño < Q lleno

La velocidad debe estar comprendida entre:

0.40 m/seg < v

para que existan fuerzas de tracción y arrastre de

los sólidos, para PVC.

V< 5.00 m/seg

Para evitar deterioro de tubería debido a la fricción

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

0.60 m/seg < V

para que existan fuerzas de tracción y arrastre de

los sólidos, para tubería de concreto.

V < 3.00 m/seg

para evitar deterioro de la tubería debido a la

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

El tirante debe de estar entre:

0.10< d/D

EJE A PVC 6" S=5% DIST.78.85m ==>

PLANTA Y PERFIL EJE "A" ALDEA CUCHILLA DEL CARMEN

93

S=11%

PVC 6" S=6%