DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

Periodo de diseño

El período de diseño es el número de años durante los cuales una obra determinada prestará con eficiencia el servicio.

El período de diseño debe ser adoptado en función del componente del sistema y la característica de la población, según la tabla:

Población de diseño

La predicción de la población deberá estar fundamentada por los métodos de cálculo que para cada caso existen. Estos métodos deberán guardar relación con la importancia de la población de acuerdo a los parámetros de las normas.

Se aplicarán los datos estadísticos del INE para determinar las poblaciones de referencia y los índices de crecimiento demográfico respectivos.

Componente del sistema	Población menor a 20 000 habitantes	Población mayor o igual a 20 000 habitantes
Obra de captación Aducción Pozos profundos Estaciones de bombeo Plantas de tratamiento Tanques de almacenamiento Redes de distribución Equipamiento - Equipos eléctricos - Equipos de combustión interna	10 - 20 20 10 20 15 - 20 20 20 5 - 10 5	30 30 15 - 20 30 20 - 30 20 - 30 30 5 - 10 5

Para el proyecto se considerará un periodo de diseño de 20 años.

Se calculara la población futura con 3 métodos dados por el Reglamento Técnico pag. 35, los cuales se detallan a continuación:

Correcciones a las poblaciones calculadas

La población calculada según los métodos descritos deberá ser determinada y ajustada de acuerdo a las consideraciones siguientes:

Ø Población estable

Ø Población flotante (se refiere a la población ocasional que signifique un aumento notable y distinto de la población natural o vegetativa).

Ø Población migratoria (que depende de las condiciones de planificación sectorial en relación de los recursos naturales, humanos o económicos de cada localidad).

DISEÑO DE JUNTAS PAVIMENTO RIGIDO

Espaciamiento entre juntas

En los pavimentos de concreto, la junta es diseñada para formar un plano de debilidad para controlar la formación de grietas transversales y la separación de las juntas se diseña para que no se formen grietas transversales intermedias ó aleatorias.

Lo más recomendable es que el espaciamiento se base en las experiencias locales ya que un cambio en el tipo de agregado grueso puede tener un efecto significativo en el oeficiente térmico del concreto y por consecuencia en el espaciamiento adecuado para las juntas.

La modulación de losas va a estar regida por la separación de las juntas transversales que a su vez depende del espesor del pavimento.

Existe una regla práctica que nos permite dimensionar los tableros de losas para inducir el agrietamiento controlado bajo los cortes de losas, sin necesidad de colocar acero de refuerzo continuo:

Transferencias de cargas en juntas
El diseño de pasajuntas se basa mucho en la experiencia, aunque algunos métodos teóricos sobre el diseño de pasajuntas están disponibles. El tamaño de las pasajuntas depende del espesor de la losa. La tabla 2.6-1 muestra el diámetro y longitud de las pasajuntas para diferentes espesores de losa como lo recomienda la PCA (1975). Se puede apreciar que el diámetro de las pasajuntas es igual a un octavo del espesor de la losa. En una edición reciente de diseño de juntas, la PCA (1991) recomienda el uso de pasajuntas de 1.25 in de diámetro para pavimentos de autopistas con espesores menores a 10 in y pasajuntas de diámetro de 1.5 in para pavimentos con espesores mayores a 10 in. Se necesitan pasajuntas con un diámetro mínimo de 1.25 a 1.5 in para controlar fallas mediante la reducción del esfuerzo de carga en el concreto.

Las pasajuntas se usan en las juntas transversales para transferir las cargas a las losas adyacentes. El esfuerzo y la deflexión en la junta son mucho más pequeños cuando las cargas son soportadas por dos losas que cuando es por una sola. El uso de pasajuntas puede minimizar las fallas de bombeo y de diferencia de elevación de juntas, las cuales han sido considerados por la PCA como factores importantes en el diseño de espesor.

Profundidad inicial de la junta

La profundidad inicial de la junta es de h/3 o de h/4 dependiendo de que barra pasadora se coloque.

PROCERO DEL CORTADO DE JUNTAS EN PAVIMENTO RIGIDO

PAVIMENTOS DE ASFALTO

INTRODUCCION

Los pavimentos con una superficie de rodamiento asfáltica, con bases granulares y en algunos casos subbases granulares, son loa pavimentos flexibles típicos. A medida que la base se construye de suelo- cemento o de suelo- asfáltico, con una rigidez y resistencia mecánica alta, su flexibilidad puede desaparecer y tener un comportamiento rígido o semirrígido.

El caso de pavimentos de concreto con una sobre carpeta asfáltica para prolongar su vida útil, es un caso de reconstrucción. En este manual, cuando mencionamos un pavimento de asfalto, nos estamos refiriendo a aquellos que inicialmente se construyen con una carpeta asfalto como superficie de rodamiento

CARPETAS ASFALTICAS

Se define como carpeta asfáltica, a la capa o capas, formadas de agregado pétreos y asfalto, colocados sobre la capa base. En pavimentos de poco a regular tránsito, se coloca una carpeta de un solo espesor y en casos de tránsito intenso y pesado, el espesor de la carpeta asfáltica se divide en:

a.-) Carpeta de desgaste.

b.-) Capa de liga.

La función de la carpeta asfáltica es proporcionar una superficie tersa y segura al rodamiento de los vehículos. Debe tener suficiente resistencia tanto al desgaste como ala fractura para soportar las cargas.

Debe ser antiderrapante y no deformarse. Ala carpeta asfáltica la acompañan otros elementos asfálticos, como riego de liga y riego de impregnación.

MANTENIMIENTO Y CONSERVACION DE PAVIMENTOS

CONCEPTOS GENERALES

A semejanza de cualquier esfuerzo que el hombre desarrolla para con­servar su salud, asimismo la conservación en los caminos viene siendo la mejor inversión posible, ya que una conservación adecuada no sólo garan­tiza la inversión inicial de construcción, sino que disminuye el costo de explotación y alarga la vida tanto del camino como de los vehículos que lo usan.
Es necesario entender claramente que la observación más que un pro­blema de economía es un problema de muy alta técnica de ingeniería y por lo tanto, los trabajos deben ejecutarse oportunamente ya que de ello depen­de el que los gastos que se hagan sean mínimos. Sin embargo, para ello es necesario contar con el personal con experiencia ya que sin ella o con per­sonal negligente, todos los sistemas, materiales y equipo que se empleen, por buenos que sean, tendrán como resultado despilfarros y trabajos defec­tuosos.
Se denomina conservación normal al conjunto de trabajos constantes o periódicos que se ejecutan para evitar el deterioro o destrucción prematu­ros de una obra y que la mantienen en su calidad y valor.
El programa de trabajos de conservación normal es generalmente ruti­nario y debe tender a ejecutarse en forma de ciclos, estudiando para formu­larlo los intervalos de periodicidad adecuados a la intensidad del tránsito para algunas obras, como rastreos y bacheos, y de acuerdo con las estacio­nes meteorológicas del año si se trata de efectos atmosféricos; como las limpias y desazolves de cunetas y los desyerbes de acotamiento y taludes.

La ejecución de los trabajos de conservación normal en forma de ciclos oportunos necesita de la formación previa de un calendario de operaciones. En dicho calendario deben aparecer los siguientes tópicos:

a) Programas y presupuestos anuales de conservación y mejoramiento.
b) Limpia y drenajes.
c) Limpia y derrumbes.
d) Desyerbes y podas.
e) Arreglo de taludes y acotamientos.
f) Rastreos y reconformaciones.
a) Inspección y reparación de estructuras.
b) Bacheos, riegos asfálticos y renivelaciones de superficies de rodamiento.
i) Pintura de rayas y señales de tránsito.
j) Reparación de defensas.
k) Reparación de equipo.
l) Explotación de canteras y bancos.
m) Informe de costos.

RIEGO DE SELLO

Las carpetas asfálticas de mezcla en el lugar y las de concreto asfáltico, deben recibir un riego de sello , para impermeabilizar, o para vitalizar su superficie reseca y desgranada.

Los riegos de sello pueden ser de dos clases.

a) De tratamiento superficial.
b) De mortero asfáltico ( Slurry Seal )

Los riegos de sello por “ tratamiento superficial “; consisten en aplicar el asfalto FR (2 o 3) o emulsión asfáltica y cubrirlo con agregado Núm. 3 ( A, C, D o E). El material 3-B, sólo se usa para tratamiento superficial de las carpetas de 2 o 3 riegos.

La cantidad de asfalto FR, varia de 1 a 2 lt/m`2, y se aplica en caliente. La emulsión asfáltica se aplica en frío. El defecto de este sé lo es de gran cantidad de agregado que no se liga con el asfalto, provocando mucho polvo y el rompimiento de parabrisas de vehículos durante mucho tiempo.

Los riegos de sello con “mortero asfáltico” , son muy adecuados para pavimentos de calles y aeropuertos, y consisten en mezclar un agregado (arena) , emulsión asfáltica, cemento portland o cal y agua haciendo un “lodo asfaltico” , el cual se coloca en frío sobre la carpetas.

El cemento y la cal pueden no ser necesarios dependiendo de los finos agregado.

En las emulsiones asfálticas, al evaporarse el agua agregada y la de la emulsión, el agregado quede cementado junto con el asfalto, produciendo una delgada capa solamente sobre la carpeta asfáltica. Al abrirla al tránsito, no se desprende el agregado, ya que al compactar ligeramente la capa, éste queda totalmente fijo, pero con salientes para dar una superficie antiderrapante.

Hoy se producen emulsiones asfálticas de tipo aniónico o catiónico ( fraguado normal y rápido) muy estables, que permiten hacer un tendido continuo usando máquinas dosificadoras y mezcladoras montadas sobre un chasis de camión, que producen muchos metros cuadrados de sello por hora.

Los sellos de mortero asfáltico varían de acuerdo a la condición del pavimento (viejo o nuevo ) , o de la base en donde también pueden aplicarse como carpeta simple, todo en función de la textura y agrietamiento correspondiente.

El tipo y volumen del tránsito influyen en el tipo de mortero asfáltico y también las condiciones climáticas del lugar

· El sello de mortero asfáltico “ superficie general “, es el más usado para aplicarlo a carpetas nuevas. El otro, “superficie fina”, es adecuada para carpetas agrietadas. En las cuales penetra mejor.

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS (II)

SUELO-CAL.-

El uso de cal para mejorar suelos con mayor plasticidad, aparte de conseguir ese fin, aumenta también su resistencia a la compresión sin confinar, produciendo una textura granular más abierta.

La cantidad de cal es de un 2 a 8% en peso. Para que la cal reaccione convenientemente se necesita que el suelo tenga minerales arcillosos, o sea sílice y alumina, y se pueda lograr la acción puzolánica, que aglomerará adecuadamente las partículas del suelo esto debe recordarlo el ingeniero de pavimentos. El suelo-cemento adquiere su resistencia rápidamente, ya que solo se necesita que el cemento se hidrate adecuadamente. En cambio el sulo-cal, necesita la reacción química de los iones calcio y los minerales arcillosos, que lentamente adquieren resistencia. En cambio el suelo-cal, necesita la reacción química de los iones calcio y los minerales arcillosos, que lentamente adquieren resistencia. Una capa subbase para pavimento de concreto hecho de suelo cemento, permite iniciar la colocación de cimbras al rendir la comopactación y empezar a colocar concreto a los dos días. Una ventaja del suelo cal es que su period de curado puede iniciarse más tarde, en cambio, el suelo-cemento requiere curado inmediato.

Por lo general, las arenas no reaccionan favorablemente con la cal y no pueden estabilizarse con ella.

El éxito de la estabilización con cal, no solo para disminuir plasticidad, sino para adquirir resistencia, es el tipo de suelo o el tipo de mineral arcilloso que contenga.

El criterio para diseñar en el laboratorio las mezclas, sulo-cal, depende del papel que vaya a desempeñar la cal:

a) Modificador de plasticidad o humedad.
b) Proporcionador de resistencia.

Para verificar si un suelo pierde plasticidad mezclándolo con cal, se determina su índice de plasticidad y su porcentaje de contracción lineal antes y después de agregar la cal.

Cuando se desea adquirir resistencia, existe el problema de que no todos los suelo desarrollan rápido su resistencia con la cal, por lo que en Texas han establecido el criterio de que si una mezcla suelo cal se prueba a la compresión sin confinar inmediatamente después de compactarse, si se obtienen 7 kg/cm^2, la mezcla es adecuada.

El precedimiento de construcción tiene la s mismas fases que las del suelo cemento.

SUELO-ASFALTO

En algunos casos conviene estabilizar un material usando algún producto asfáltico para elaborara capas base o subbase. A estas base asfálticas también se los conoce como base negras. El uso de productos asfálticos (aslfatos rebajados, emulsiones asfálticas y cemento asfálticos) está limitado a suelos granulares o de partículas gruesas. Es muy difícil estabilizar un material arcilloso, por los grumos de esos suelos. La estabilización con asfalto puede tener dos fines:

a) Reducir la absorción de agua del material, usando poca cantidad de asfalto
b) Incrementar la resistencia de un material usando mayor cantidad de asfalto, como en las base asfálticas.

ESTABILIZACIÓN DE SUELOS (I)

Como el nombre lo indica, con este recurso se pretende hacer más estable a un suelo. La primera y la que siempre acompaña a todas las estabilizaciones, es la de aumentar la densidad de un suelo, compactándola mecánicamente. La segunda estabilización usada es la de mezclar a un material de granulometría gruesa, otro que carece de esa característica. Finalmente, está el recurso de estabilizar un suelo mezclándole cemento portland, cal hidratada, asfalto o cloruro de sodio. El uso de la cal está limitado a suelos que contengan minerales arcillosos, con los cuales hacer la “acción puzolánica”que lentamente cementando las partículas del suelo. La utilidad de la cal es para aquellos casos en los que no se necesite pronta resistencia. Este aglomerante es muy adecuado para bajar la plasticidad de los suelos arcillosos o para contrarrestar el alto contenido de humedad en terracerías o en bases y subbases, siempre que éstas no sean muy arenosas.
El ingeniero de pavimentos debe recordar que la estabilización es un asunto económico.

Los siguientes casos pueden justificar una estabilización:

a) Un suelo de subrasante desfavorable, o muy arenoso, o muy arcilloso.
b) Materiales para base o subbase en el límite de especificaciones.
c) Condiciones de humedad.
d) Cuando se necesite una base de calidad superior, como en una autopista.
e) En repavimentación, aprovecjhando los materiales existentes.

Los materiales más usados para mezclarlos con suelo para formar capas de pavimento son: el cemento, la cal y el asfalto.

SUELO- CEMENTO.-

La estabilización de suelo con cemento portland, es la más ampliamente usada en el mundo. Es muy sencilla de hacer y no se necesita equipo especial de construcción. En nuestro país no se han usado mucho las capas de subsuelo-cemento. Sólo se emplea como un material que sirve para disminuir la plasticidad en suelos dçfuera de especificaciones.

Este papel de modificador, es muy limitado para el cemento.

Al mezclar un suelo con cemento, se produce un nuevo material, duro, con mejores características que el usado como agregado. Esta estabilización no es tan sensible a la humedad como la hecha en asfalto. Pueden usarse todos los suelos para efectuarla, excepto los altamente orgánicos, aunque los más convenientes son los granulares, de fácil disgregado. Los limos, la arenas limosas y arcillas, todas las gravas y las arenas, son agregados adecuados para producir este material suelo-cemento,que tienen excelentes cualidades, que respecto a la de los suelos granulares son:

Es más resistente y como capa base reparte las cargas a una mayor área, permitiendo así reducir el espesor de las capas. Espesor de suelo-cemento = 0.6 espesor suelo
granular.

a) Tiene mayor módulo de elasticidad.
b) Es más impermeable.
c) Es muy resistente a la erosión del agua.
d) En presencia de la humedad, en lugar de perder resistencia, la aumenta bastante.
e) Al secarse no pierde compactación, como muchos suelos granulares.
f) Su resistencia aumenta bastante con el tiempo. Es mayor ese incremento que en el concreto normal.

La cantidad de cemento necesaria varia con el tipo de suelo, siendo menor si el suelo es poco arcilloso. Para limos finos arenosos, con 50 kg m· de suelo compactado, puede producirse una base o subbase de buena calidad. Con cantidades de cemento de 100 kg/m3 de suelo compactado, se obtiene un material para base que supera al obtenid con grava triturada y con menor costo. Estas cantidades de cemento corresponden a un 3 a 6% en peso.

El criterio de diseño de las mezclas suelo-cemnto es para obtener un material de mayor resistencia. No sólo se debe pensar en disminuir plasticidad. La resistencia es a la compresión, efectuada en probetas cilindricas elaboradas según el molde AASHO estándar, con energía de compactación “estándar” y una humedad óptima.El procedimiento de construcción consta de las fases siguientes:

a) Pulverización o desgrumado.
b) Mezclado de cemento y agua.
c) Compactación
d) Curado de unos 7 días.

En el suelo-cemento, al principio de su uso, sobre todo en los EEUU, el criterio de diseño de las mezclaS era durabilidad del material, determinando su valor en pruebas de congelamiento-dehielo y humedecimiento-secado.Hoy son muchos los paises que diseñan las mezclas en función de su resistencia a la compresión isn confinar.

Resistencia a la compresión sin confinar, en kg/cm2

California Clase A, más de 5% de cemento, 52 a 7 días
California Clase B, más de 4% de cemento, 28 a 7 días
Texas................................... 50 a 7 días
Inglaterra, tránsito ligero............. 17 a 7 días
Inglaterra, tránsito pesado............. 28 a 7 días

El requisito de compactación es igual que para suelos no tratados con cemento, 95% mínimo. El control de compactación no difiere del tradicional, excepto que en el suelo-cemento no se debe determinar el “peso volumétrico seco máximo.