DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO DEL …±o... · Anexo B. Tabla de cálculos alcantarillado...

DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO DEL BARRIO CENTRO POBLADO PASOANCHO SITUADO EN EL MUNICIPIO DE ZIPAQUIRÁ

CRISTIAN FERNANDO CÓRDOBA CATAÑO

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD PRÁCTICA SOCIAL

BOGOTÁ D.C. 2013

DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO DEL BARRIO CENTRO POBLADO PASOANCHO SITUADO EN EL MUNICIPIO DE ZIPAQUIRÁ

CRISTIAN FERNANDO CÓRDOBA CATAÑO

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil

Director ÁLVARO ENRIQUE RODRÍGUEZ PÁEZ

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL MODALIDAD PRÁCTICA SOCIAL

BOGOTÁ D.C. 2013

Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

Director de Investigación Ing. Álvaro Enrique Rodríguez Páez

______________________________________

Asesor Metodológico Ing. Juan Carlos Ruge Cárdenas

______________________________________ Jurado Bogotá D.C., diciembre de 2013

CONTENIDO

pág. INTRODUCCIÓN 10 1. GENERALIDADES 11 1.1 ANTECEDENTES 11 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 15 1.2.1 Descripción del problema 15 1.2.2 Formulación del problema 18 1.3 OBJETIVOS 18 1.3.1 Objetivo general 18 1.3.2 Objetivos específicos 19 1.4 JUSTIFICACIÓN 19 1.5 DELIMITACIÓN 19 1.5.1 Espacio 19 1.5.2 Tiempo 19 1.5.3 Contenido 19 1.5.4 Alcance 19 1.6 MARCO REFERENCIAL 20 1.8 DISEÑO METODOLÓGICO 21 2. ALCANTARILLADO 23 2.1 ALCANTARILLADO SANITARIO 23 2.1.1 Nivel de complejidad del sistema 23 2.1.2 Proyección de Población 24 2.1.3 Caudal de aguas residuales domésticas (QD) 26 2.1.4 Caudal de aguas residuales industriales (QI) 27 2.1.5 Caudal de aguas residuales comerciales (QC) 27 2.1.6 Caudal de aguas residuales institucionales (QIN) 27 2.1.7 Caudal medio diario de aguas residuales (QMD) 28 2.1.8 Caudal máximo horario de aguas residuales (QMH) 28 2.1.9 Caudal de conexiones erradas (Qce) 28 2.1.10 Infiltración (Qinf) 29 2.1.11 Caudal de diseño 31 2.2 ALCANTARILLADO PLUVIAL 31 2.2.1 Caudal de diseño 31 2.2.2 Método raciona 31 2.2.3 Área de drenaje (A) 32 2.2.4 Curvas de intensidad-duración-frecuencia 32 2.2.5 Periodo de retorno de diseño 33 2.2.6 Intensidad de precipitación 33 2.2.7 Coeficiente de escorrentía 34 2.2.8 Tiempo de concentración 34

pág. 2.2.9 Diámetro mínimo 35 2.2.10 Velocidad mínima 35 2.2.11 Velocidad máxima 35 2.2.12 Pendiente mínima 35 2.2.13 Pendiente máxima 36 3. PRESUPUESTO DE OBRA 37 4. CONCLUSIONES 45 BIBLIOGRAFÍA 46 ANEXOS 47

LISTA DE TABLAS

pág. Tabla 1. Nivel de complejidad del sistema 24 Tabla 2. Censos históricos 25 Tabla 3. Población actual 25 Tabla 4. Cálculos población futura 26 Tabla 5. Aporte máximo por conexiones erradas con sistema pluvial 29 Tabla 6. Aporte de infiltración en redes de sistemas de recolección y

evacuación de aguas residuales 29 Tabla 7. Nivel de complejidad del sistema para obtención de las curvas

IDF 32 Tabla 8. Ecuación IDF – Zipaquirá 32 Tabla 9. Relaciones intensidad - duración - frecuencia Zipaquirá 33 Tabla 10. Factor de reducción para la intensidad de lluvia 34 Tabla 11. Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad 34 Tabla 12. Velocidad máxima para tuberías de alcantarillado, m/s 35 Tabla 13. Ejemplo APU, extraído del contenido total de APU del trabajo 39 Tabla 14. Presupuesto Total de Obra, Alcantarillado sanitario 42 Tabla 15. Presupuesto Total de Obra, Alcantarillado Pluvial 43

LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Lotes aprovechados para beneficiarse del ganado 11 Figura 2. Localización del Barrio Centro Poblado de Pasoancho en el

municipio de Zipaquirá 12 Figura 3. Municipios con Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado 14 Figura 4. Cobertura de alcantarillado urbano y rural en Colombia 15 Figura 5. Visualización de la colmatación del colector final o pozo en

sus bordes 16 Figura 6. Estado del canal natural en el que descarga una porción de la

población 17 Figura 7. Paso del río Frío por el barrio Centro Poblado Pasoancho 18 Figura 8. Clasificación de los costos 40

LISTA DE ANEXOS

pág. Anexo A. Plano alcantarillado sanitario 47 Anexo B. Tabla de cálculos alcantarillado sanitario 49 Anexo C. Perfiles alcantarillado sanitario 52 Anexo D. Plano alcantarillado pluvial 54 Anexo E. Tabla de cálculos alcantarillado pluvial 56 Anexo F. Perfiles alcantarillado pluvial 58 Anexo G. Análisis de precios unitarios 60

10

INTRODUCCIÓN Las redes de alcantarillado se consideran uno de los servicios básicos e indispensables en una comunidad, pero son muchos los territorios en el país que no están debidamente adecuados con este medio. Con anterioridad en gran cantidad de lugares del país se le daba mayor prioridad a la adecuación de la red de suministro de agua potable, dejando indefinidamente la construcción de las redes de alcantarillado como si no existiera una idea tan lógica y simple como lo es que si entra agua de algún modo debe salir. El barrio Centro Poblado Pasoancho es uno de los tantos lugares que no poseen este servicio con eficiencia en el país, el proyecto de la red de alcantarillado pluvial y sanitario del barrio, se hace con el fin de mejorar las condiciones de vida de la población. El diseño se debe elaborar debido a que el sistema existente no tiene la capacidad suficiente para evacuar los fluidos de una población en crecimiento como lo es esta, y primordialmente para evitar problemas como grandes estancamientos de agua como las que se observaron en las pasadas olas invernales y la correcta evacuación de las aguas servidas generadas por la misma población. Con lo anteriormente descrito se dará paso a una descripción general de la problemática que conlleva el no tener un sistema de alcantarillado, posteriormente mostrar el proceso de diseño de un alcantarillado y un presupuesto de obra.

11

1. GENERALIDADES

1.1 ANTECEDENTES El barrio Centro Poblado de Pasoancho se encuentra ubicado en el municipio de Zipaquirá hacia la parte sur-este de la parte urbana (véase figura 2), se localiza entre el barrio Bavaria las Águila, el cultivo de flores el Candil y el cementerio de las Villas hasta la estación de Texaco. El barrio fue creado aproximadamente hace 70 años y se divide en dos sectores; centro poblado urbano y parte rural, a través de sus años la economía de la zona se genera en ganadería, flores y leche (véase figura 1). Figura 1. Lotes aprovechados para beneficiarse del ganado.

Fuente: Autor.

12

Figura 2. Localización del Barrio Centro Poblado de Pasoancho en el municipio de Zipaquirá.

Fuente. NUESTRO MUNICIPIO. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.zipaquira-cundinamarca.gov.co/mapas_municipio.shtml?apc=bcxx-1-&x=1631053>. [Citado: 20, oct., 2013]. En el momento en que fue creado el barrio no se llegó a prever su crecimiento, que en la actualidad data de aproximadamente unos 1.100 habitantes dejando así problemas en la capacidad de la red de alcantarillado que se les construiría en un inicio a los primeros habitantes del sector. Con respecto a temas como este no solo es este barrio del municipio de Zipaquirá si no en gran parte del país, gracias

13

a datos estadísticos recopilados por parte de la UNICEF-Colombia se puede dar un análisis del descuido del país con la planeación del alcantarillado. En una ciudad o municipio para responder por la eficacia y la eficiencia en las inversiones con respecto al agua potable y saneamiento básico, ellos están obligados en crear un Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado (PMAA). En el plan se deben diagnosticar y analizar detalladamente la situación del municipio en el tema, y partiendo de esto, deben formular un proyecto acorde a las necesidades del sector para así diseñar un plan de inversión a largo plazo con esto garantizar que en un tiempo se poseerá la cobertura suficiente para suplir estas necesidades. Para el 2005, la Procuraduría General de la Nación invitó a los municipios del país a entregar los PMAA que poseían. A esto respondieron solo 172 municipios, de estos fueron pocos los que cumplen con las normativas dadas por el Reglamento Técnico del Sector (RAS 2000). Se evidencia que el PMAA no es un tema que efectúen los municipios en su plan de desarrollo. De los municipios analizados solo el 25% de estos hace referencia a esté; teniéndolo ya en implementación o elaborado, pero no se es posible decir si estos planes han sido realizados de acuerdo al criterio de la RAS 2000. De los 254 municipios que mencionan el tema, es un poco más de la mitad los que no tiene un Plan maestro elaborado (véase la figura 3). El gran número de municipios que se evidencian que no da informe alguno en su plan de desarrollo no dan con claridad exacta una cantidad de los lugares que no han elaborado o implementado su plan maestro, sin embargo con el contenido de estas bases de datos se muestra el descuido de los dirigentes de cada sector del país por un servicio fundamental como el acueducto y alcantarillado. Dando una mayor referencia a la temática de alcantarillado, este es un factor imprescindible en la calidad de vida de cada población por el tratamiento que se le da a las aguas residuales, por esto los departamentos y municipios están en el deber de suplir a toda la población de los servicios de saneamiento básico y así generar un ambiente sano. Entre 1993 y 2003 la cobertura urbana de alcantarillado en el país aumento en un 9%, aunque se ve un avance en el tema, la situación que presenta el servicio de alcantarillado en el país es alarmante. En la base de datos del Departamento Nacional de Planeación (DNP), en 3 de cada 4 municipios colombianos tiene una cobertura del 50% del alcantarillado siendo y solo el 8% de los municipios poseen una cobertura superior al 75%.

14

Figura 3. Municipios con Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado.

Fuente. UNICEF COLOMBIA y PROCURADURÍA GENERAL DE LA NACIÓN. Base de Datos con el análisis de 1.008 planes de desarrollo municipales. Bogotá; UNICEF, 2008. En algunos de los planes analizados por la UNICEF – Colombia es posible encontrar la información de la cobertura de alcantarillado como se ha mencionado anteriormente. Sin embargo esta cobertura a la que dan referencia es solo de la parte urbana, como se observa, para el área urbana el 51% de los municipios reportan poseer este servicio, mientras que para la parte rural solo se encuentra datos en un 20% de los planes maestros que entregaron los municipios (véase la figura 4). Según análisis del inventario sanitario rural en el 2001, solo el 34% de poblaciones en zonas rurales tenían algún sistema de evacuación de aguas residuales. De este porcentaje un 29% poseían un sistema como letrinas o tanques sépticos; un 5% poseía un alcantarillado y el resto no disponía de un tipo de sistema de estas aguas.

15

Figura 4. Cobertura de alcantarillado urbano y rural en Colombia.

Fuente. UNICEF COLOMBIA y PROCURADURÍA GENERAL DE LA NACIÓN. Base de Datos con el análisis de 1.008 planes de desarrollo municipales. Bogotá; UNICEF, 2008. Con lo mencionado anteriormente, se puede ver que es una problemática general del país, problemática en la que se encuentra incluido el barrio Centro Poblado Pasoancho. Se puede afirmar que el municipio no tuvo un plan maestro para el crecimiento de este barrio y más si se considera que inicio en un sector rural. Como consecuencia de no tener esta planificación, el barrio ha quedado estancado sin posibilidad alguna de progreso. 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.2.1 Descripción del problema. En la actualidad, como uno de los requisitos para aprobar la construcción de nuevas urbanizaciones debe estar adecuado el sistema de alcantarillado pluvial y sanitario, por separado por normativa de la RAS 2000, ya que de no estar tal sistema, generaría importantes problemas de salubridad. El barrio Centro Poblado Pasoancho posee actualmente alcantarillado sanitario y pluvial para un sector del mismo. Las nuevas construcciones que en general son casas de uno o dos pisos se conectan a esta red lo que lleva al sistema existente a no poder abastecer de este servicio a estas construcciones que se han realizado.

16

Con un diseño ya antiguo que no puede cumplir con la capacidad que ya requiere el barrio en la actualidad y sumado a las bajas pendientes del terreno, se generan estancamientos de residuos y una mala evacuación de las aguas residuales de la población. Este acaparamiento ha generado que el último colector (emisario final) se colmate y tenga derramamiento (véase la figura 5), trayendo consigo problemas de salubridad en la zona. Figura 5. Visualización de la colmatación del colector final o pozo en sus bordes.

Fuente: Autor. A su vez las nuevas construcciones que no se conectan al alcantarillado existente están descargando sus aguas en un canal natural (véase la figura 6) del sector que da al río Frío (véase la figura 7), esto acarreará con el tiempo un problema ambiental mayor de no ser tratado. Las bajas pendientes y la poca cobertura de alcantarillado también ha generado que las evacuación de la escorrentía superficial no se la más apropiada. Esto ha generado considerables inundaciones, como se observó en los últimos años durante las olas invernales en el país. Esto no solo causa pérdidas materiales si no que se pueden llegar a generar también enfermedades que se producen por este tipo desastres hidrológicos.

17

Figura 6. Estado del canal natural en el que descarga una porción de la población.

Fuente: Autor. Habiendo mencionado las problemáticas presentes en el barrio, la solución que se debe tomar es el aportar el diseño de los dos tipos de alcantarillados y así lograr con el tiempo la mitigación del impacto ambiental y social que se ha estado generando.

18

Figura 7. Paso del río Frío por el barrio Centro Poblado Pasoancho.

Fuente: Autor. 1.2.2 Formulación del problema. Considerando la necesidad actual de generar un diseño adecuado de las redes de alcantarillado, además de que por ley se está en la obligación de cumplir con la dotación de esta necesidad. Con una previa investigación o colaboración del municipio para identificar factores como lo pueden ser la población, la topografía y la hidrografía de la zona se parte para el desarrollo del alcantarillado, a si se podrá dar con la respuesta a la problemática de ¿Cuál es el diseño más óptimo para la red de alcantarillado tanto pluvial como sanitario? y ¿Qué sugerencia se le aportara a la comunidad para tener unas mejores condiciones ambientales? 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo general. Aportar diseños para las redes de alcantarillado de aguas servidas y pluviales así poder ofrecer una mejor calidad de vida de la población del barrio Centro Poblado Pasoancho.

19

1.3.2 Objetivos específicos.

Realizar la búsqueda de toda la información posible con el municipio que permita establecer el diseño óptimo.

Generar un diseño óptimo de la red de alcantarillado sanitario y pluvial por separado.

Proveer a la población de un supuesto económico de lo que sería la construcción de las redes de alcantarillado

Plantear una solución a los inconvenientes ambientales. 1.4 JUSTIFICACIÓN El presente proyecto de grado designado como “optimización de la red de alcantarillado del barrio centro poblado Pasoancho situado en el municipio de Zipaquirá”, se toma el compromiso de aportar al barrio ya nombrado un diseño de alcantarillado sanitario y pluvial con las normativas que da el RAS 2000, como ejemplo entre las principales normas que se pueden encontrar es el que tiene que ser un alcantarillado separado para evitar la combinación de aguas servidas y aguas lluvias, normas como esta se tendrán en cuenta para así mejorar las condiciones de vida de la población y evitar futuras problemáticas como las ya nombradas anteriormente. 1.5 DELIMITACIÓN 1.5.1 Espacio. Los diseños del alcantarillado pluvia y sanitario se desarrollará para el barrio Centro Poblado Pasoancho, abarcando todo el sector que en la actualidad se ha llegado a urbanizar y que anteriormente no contaba con este servicio correctamente. 1.5.2 Tiempo. El tiempo está determinado por el cronograma establecido en el anteproyecto, sin embargo se tiene en cuenta que el tiempo es limitado por la duración del periodo escolar. 1.5.3 Contenido. En el presente trabajo se encuentran los diseños óptimos del alcantarillado sanitario y pluvial; este con sus correspondientes memorias de cálculos, un presupuesto del proyecto y su correspondiente plan de manejo ambiental. 1.5.4 Alcance. Al finalizar el periodo académico se entregaran los correspondientes informes, cálculos y planos del diseño de alcantarillado pluvial y sanitario del barrio Centro Poblado Pasoancho del municipio de Zipaquirá, con

20

base en la información suministrada por el municipio como lo serán estudios topográficos, hidrológicos, censos entre otros más. No se ha llegado a encontrar algún tipo de limitante en el momento, se prevé como limitante la falta de algún estudio como los ya mencionados anteriormente. 1.6 MARCO REFERENCIAL Al suministrar la siguiente información se hace con la meta de lograr las soluciones adecuadas para el problema ya presentado y un buen planteamiento del porque es necesario un servicio como lo es el alcantarillado pluvial y sanitario. Los diseños se orientaran a la respuesta de las necesidades de la población, necesidades como lo es la correcta recolección de aguas servidas a las que ha estado afectada por tanto tiempo. Como inicio se describirá el porqué de un sistema de alcantarillado, la importancia de un sistema tan fundamental como este que tiene como fin el desalojo de aguas pluviales y residuales. En toda ciudad se tiene la necesidad de evacuar las aguas lluvias para evitar la inundación de las viviendas, calles, comercio, industria o cualquier otro sector que posea la población. Con respecto al tema sanitario, las aguas negras dentro de su composición se encuentran constituidas por partículas orgánicas en descomposición. Esto genera la creación de agentes patógenos, que afectarían la salud humana y el entorno en el que este, y llamara otros agentes como lo son organismos vivos como las ratas y focos de insectos. Como se mencionó el incorrecto manejo de estas aguas hará el llamado a agentes contaminantes lo cuales traerán consigo enfermedades hídricas, estas se originan por descargas intestinales o por contagio. Estas enfermedades son causadas por virus, bacterias, protozoos o helmintos, estas pueden ser enfermedades endémicas que son aquellas que insisten durante un prolongado tiempo en un lugar en concreto y que puede afectar a un gran número de habitantes, o enfermedades esporádicas las cuales no tienen la misma persistencia pero igual son de tener cuidado. Las más conocidas enfermedades hídricas son:

Fiebre tifoidea.

Fiebre paratifoidea.

Disentería bacilar.

Cólera.

Parálisis infantil.

Parasitismo intestinal.

Gastroenteritis.

Hepatitis infecciosa.

21

Disentería amibiana. Para remediar daños o enfermedades que ya se han dado y prevenir futuros imprevistos como estos en la población, es por lo que se debe dar un correcto diseño de alcantarillado pluvial y sanitario. Aportando una definición más concreta un sistema de alcantarillado consiste en la combinación de una red de tuberías junto con elementos complementarios, los cuales se encargaran de solucionar la problemática recibiendo y evacuando las aguas lluvias y servidas. Los sistemas de alcantarillado se clasifican en convencionales y los no convencionales. Debido a su aporte básico y complicaciones como lo es un mantenimiento constante y una necesaria culturización con la población por los limitantes que puede tener el alcantarillado, se dejaran de lado los no convencionales para trabajar solo con los convencionales que poseen gran cantidad de estudios y estandarizaciones, sistemas con tuberías de diámetros grandes siendo actualmente su material más utilizado el PVC, permitiendo una fácil operación de sistema necesario para las dudas generadas en los parámetros de los caudales como lo son la densidad poblacional actual y su estimación futura, parámetros que deben ser correctamente analizados para evitar caer en mantenimientos innecesarios que trae un incremento en los costos. Se desarrollará el diseño óptimo para ambos sistemas con las correspondientes normativas del RAS 2000, por cuestiones de sanidad y de normas ya puestas en aplicación en el país el proyecto para Pasoancho se elaboraran los dos sistemas serán independientes uno del otro ya que unidos se podrían incrementar costos constructivos en la localidad; dificultando los procesos a realizar en el tratamiento y frecuentemente limita la eficacia de los recursos disponibles. Desde puntos de vista como el social, económico y técnico es más viable mirar los problemas de saneamiento y drenaje de la población por sistemas separados. 1.8 DISEÑO METODOLÓGICO El presente proyecto de investigación se desarrolló con la siguiente metodología:

Recopilación de información sobre la población.

Climatología.

Topográfica de la zona.

Descripción de los recursos hídricos.

Recopilación de información para el estudio de la demanda.

Obtención de las tasas de crecimiento.

Proyección de la población.

Obtención de las dotaciones futuras.

22

Estimación de las pérdidas del sistema.

Obtención de los coeficientes de mayoración.

Obtención del caudal máximo diario.

Obtención del caudal máximo horario.

Obtención del caudal de diseño.

Descripción y redimensionamiento de la alternativa.

Realización de los diseños de las estructuras de conducción para la red de distribución.

Realización de los diseños de las estructuras de recolección para el alcantarillado sanitario y pluvial.

Planteamiento de conclusiones

Planteamiento de recomendaciones.

23

2. ALCANTARILLADO Se mencionó anteriormente que un alcantarillado consiste en un conjunto de tuberías y obras complementarias unidas entre sí, para recoger las aguas residuales generadas por la población y la escorrentía superficial que dejan con sigo las lluvias para así poder evacuarlas. El sistema a diseñar para la población será uno convencional separado. El alcantarillado separado es un sistema que se encarga de independizar o de separar como el mismo nombre lo dice la evacuación de aguas residuales de las pluviales, considerando lo anterior se puede dar el término de cada uno de ellos:

“Alcantarillado Sanitario. Es el sistema de recolección diseñado para recolectar exclusivamente las aguas residuales domésticas e industriales.

Alcantarillado Pluvial. Es el sistema de evacuación de la escorrentía superficial producida por la precipitación”.1 Aunque un sistema de alcantarillado separado elevara lo costos, por normativa y pensando en el saneamiento público que incluye el tema de la planta de tratamiento de aguas residuales que no podrá actuar eficientemente debida a que el caudal combinado de estas aguas genera daños en los procesos que hace realiza la planta. 2.1 ALCANTARILLADO SANITARIO Anteriormente se mencionó el funcionamiento de un alcantarillado sanitario, el cual es poder evacuar las aguas residuales de una población. Sobre el plano topográfico de la población, se hace el trazado de la red de colectores, seleccionando los iniciales y se numera cada pozo. Este proceso se realiza teniendo en cuenta la topografía del terreno, el funcionamiento del sistema por gravedad (véase Anexo A). Se entiende de antemano que una población está compuesta por varios componentes, es por esto que para hallar el caudal de aguas residuales en cada uno de estos componentes, para así llegar al caudal de diseño. 2.1.1 Nivel de complejidad del sistema. Este nivel se define de acuerdo al capítulo A.3.1 del RAS 2000.

1 LÓPEZ CUELLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado 2 ed.

Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 342.

24

Tabla 1. Nivel de complejidad del sistema

Nivel de complejidad del

sistema NCS

Población de la zona

urbana

Capacidad económica de

los usuarios

Baja <2.500 Baja

Medio 2.501 a 12.500 Baja

Medio alta 12.501 a 60.000 Media

Alto > 60.000 Alta Fuente. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000. Numeral A.3.1. 2.1.2 Proyección de población. Para establecer unos caudales iniciales hay que considerar el volumen de aguas residuales que aporta la población, se debe tener en cuenta una estimación de la población actual y a futuro que en el presente proyecto se realizara a una estimación de 30 años, a partir del 2013, año en el que se supone inicia el proyecto. Esta estimación actual y futura se efectúa a partir de censos oficiales que son aportados por las empresas de servicios públicos como lo puede ser el acueducto de la región o de otros similares. Los métodos que se usan son varios para llegar a una estimación del crecimiento de la población, en este caso se usaran los métodos de crecimientos lineal, geométrico y logarítmico. Estos son métodos estadísticos para darle un ajuste a los datos censados, estos métodos están descritos en el numeral B.2.2.4 del RAS 2000.

Crecimiento lineal.

Crecimiento geométrico

Crecimiento logarítmico

25

Ka: Pendiente de la recta r: Tasa de crecimiento anual Kg: Pendiente de la recta Puc: Población de último censo Pci: Población del censo inicial Pcp: Población del censo posterior Pca: Población del censo anterior Pf: Población proyectada Tuc: Año del último censo Tci: Año del censo inicial Tf: Año de la proyección Tabla 2. Censos históricos

AÑO HABITANTES

1985 170

1993 177

2005 260 Fuente. Empresa de acueducto y alcantarillado de Zipaquirá. Tabla 3. Población actual.

2485

40

TOTAL SUSCRIPTORES 2525

NUMERO HAB POR FAMILIA 4.83

1490

SUSCRIPTORES ACTUALES

SUSCRIPTORES PROYECTADOS

POBLACION ACTUAL 2011 Fuente. Empresa de acueducto y alcantarillado de Zipaquirá. Es de tener en cuenta que para poder llegar a utilizar estos métodos hay que tener como mínimo tres censos para poder medir las tasas de crecimiento en la población.

26

Tabla 4. Cálculos población futura.

AÑOMETODO

GEOMETRICO

METODO

EXPONENCIAL

METODO

LINEALPROMEDIO

2013 1518 1518 1497 1511

2014 1546 1547 1504 1532

2015 1575 1576 1511 1554

2016 1605 1606 1518 1576

2017 1635 1636 1525 1599

2018 1665 1667 1532 1621

2019 1697 1699 1538 1645

2020 1728 1731 1545 1668

2021 1761 1764 1552 1692

2022 1794 1797 1559 1717

2023 1827 1831 1566 1741

2024 1862 1865 1573 1767

2025 1896 1901 1580 1792

2026 1932 1937 1587 1818

2027 1968 1973 1594 1845

2028 2005 2011 1601 1872

2029 2043 2049 1608 1900

2030 2081 2087 1615 1928

2031 2120 2127 1621 1956

2032 2159 2167 1628 1985

2033 2200 2208 1635 2014

2034 2241 2250 1642 2044

2035 2283 2292 1649 2075

2036 2326 2335 1656 2106

2037 2369 2380 1663 2137

2038 2414 2424 1670 2169

2039 2459 2470 1677 2202

2040 2505 2517 1684 2235

2041 2552 2565 1691 2269

2042 2600 2613 1698 2303

2043 2648 2662 1704 2338 Fuente: Autor. 2.1.3 Caudal de aguas residuales domésticas (QD). El aporte doméstico está dado por la expresión:

27

Donde: QD: es el caudal medio de aguas residuales domesticas en L/s CR: es el coeficiente de retorno, nivel de complejidad medio-bajo (según parámetros del RAS 2000, tabla D.3.1) C: es el consumo neto de agua potable L/hab*día P: es el número de habitantes en el tiempo que se quiera determinar el caudal 86400: Factor de conversión de días a segundos. 2.1.4 Caudal de aguas residuales industriales (QI). Para la determinación de estas aguas se debe tener en cuenta la tabla D.3.2 del RAS 2000 en el cual para un nivel de complejidad bajo es de 0.4 L/s ha*ind. Para el barrio Centro Poblado Pasoancho se hace una estimación de 0.2 ha netamente industriales ya que se debe tener en cuenta que en algún futuro puede llegar a existir un tipo de industria.

2.1.5 Caudal de aguas residuales comerciales (QC). Para la determinación de estas aguas se debe tener en cuenta la tabla D.3.3 del RAS 2000 en el cual para un nivel de complejidad bajo es de 0.4 L/s ha*com. Para el barrio Centro Poblado Pasoancho se hace una estimación de 0.5 ha netamente comercial ya que se debe tener en cuenta que el barrio no es un sector es más residencial que de comercio.

2.1.6 Caudal de aguas residuales institucionales (QIN). Para la determinación de estas aguas se debe tener en cuenta la tabla D.3.4 del RAS 2000 en el cual para un nivel de complejidad bajo es de 0.4 L/s ha*com. Para el barrio Centro Poblado Pasoancho se hace una estimación de 0.5 ha netamente institucional ya que el barrio solo consta con una institución educativa, aunque se considera que a futuro pueda poseer cualquier otro tipo de institución.

28

2.1.7 Caudal medio diario de aguas residuales (QMD). “El aporte medio diario al alcantarillado sanitario resulta de sumar los aportes domésticos con los industriales, comerciales e institucionales a que haya lugar”.2

2.1.8 Caudal máximo horario de aguas residuales (QMH). El caudal máximo horario es el punto de partida para establecer el caudal de diseño de la red de alcantarillado. El caudal máximo horario se halla a partir de la multiplicación entre el caudal medio diario y el factor de mayoración, F. El factor de mayoración disminuye si el número de habitantes crece, la variación de este factor puede estimarse a partir de mediciones de campos ya que los colectores ayudan a disminuir los flujos. Este procedimiento no es siempre acertado por lo que es mejor estimarlo cono relaciones existentes como la de Harmon que será la utilizado para este caso, estas relaciones son válidas para poblaciones entre 1.000 a 1’000.000 habitantes.

Donde: P: población en miles de habitantes

2.1.9 Caudal de conexiones erradas (Qce). “Deben considerarse los aportes de aguas lluvias al sistema de alcantarillado sanitario, provenientes de malas conexiones de bajantes de tejados y patios, Qce. Estos aportes son función de la efectividad de las medidas de control sobre la calidad de las conexiones

2 Ibíd., p. 382.

29

domiciliarias y de la disponibilidad de sistemas de recolección y evacuación de aguas lluvias”3. De la tabla D.3.5 se dan los valores para conexiones erradas dependiendo del nivel de complejidad del sistema. Como el sistema del presente proyecto es de complejidad bajo y medio se realizara también el sistema pluvial, sin embargo se toman las medidas necesarias para el reducir el aporte que dan las conexiones erradas al sistema sanitario. Tabla 5. Aporte máximo por conexiones erradas con sistema pluvial

Nivel de complejidad del sistemaAporte

(L/s*ha)

Bajo y medio 0.2

Medio alto y alto 0.1 Fuente. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000. D.3.5. Qce = 0.2 L/s*ha

2.1.10 Infiltración (Qinf). “Es inevitable la infiltración de aguas subsuperficiales a las redes de alcantarillado sanitario, principalmente freáticas, a través de fisuras en los colectores, en juntas ejecutadas deficientemente, en la unión de colectores con pozos de inspección y demás estructuras, y en estos cunado no son completamente impermeables”.4 No existen mediciones directas para hallar este caudal, pero este aporte puede ser establecido en base a los valores de la tabla D.3.7 del RAS-2000. Tabla 6. Aportes de infiltración en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales.

Nivel de complejidad del sistemaInfiltración alta

(L/s*ha)

Infiltración media

(L/s*ha)

Infiltración baja

(L/s*ha)

Bajo y medio 0.15 - 0.4 0.1 - 0.3 0.005 - 0.2

Medio alto y alto 0.15 - 0.4 0.1 - 0.3 0.005 - 0.2 Fuente. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000. Tabla D.3.7. Qinf = 0.1 L/s*ha

3 MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento

Básico – RAS 2000. Título D, Sistemas de Recolección y Evacuación de Aguas residuales y pluviales: D36. 4 Ibíd., Título D, Sistemas de Recolección y Evacuación de Aguas residuales y pluviales: D37.

30

2.1.11 Caudal de diseño. El caudal final para el diseño corresponde a la sumatoria del caudal máximo horario, el caudal de infiltración y caudal de conexiones erradas. “Debe calcularse para las condiciones finales del proyecto (periodo de diseño), situación para la cual se ha de dimensionar el sistema, y para las condiciones iniciales en las que se verifican los parámetros de funcionamiento hidráulico del sistema previamente dimensionado”.5 Para cualquier colector el caudal de diseño mínimo de ser de 1.5 L/s, si no cumple con esta condición se debe adoptar este valor como caudal de diseño. A continuación se enseñará el cálculo del caudal para cada tramo en donde se tienen en cuenta los parámetros anteriormente descritos. Columna 1: Numeración del colector. Columna 2: Área parcial (Ha). Columna 3: Área total de drenaje (Ha). Columna 4: Aporte unitario ponderado (L/s*Ha). Columna 5: Caudal máximo horario de aguas residuales (L/s). Columna 6: Caudal de infiltración (L/s*Ha). Columna 7: Caudal de conexiones erradas (L/s). Columna 8: Caudal de diseño (L/s) Al definirse el caudal de diseño para cada colector, se debe continuar con el cálculo hidráulico de la red de colectores teniendo encuentra los parámetros de diseño dados por el RAS-2000, para un mayor entendimiento del desarrollo de estos se recomiendo revisar el capítulo D.3 del RAS-2000. Columna 1: Numeración del colector. Columna 2: longitud del colector (m). Columna 3: Pendiente del colector Columna 4: Diámetro nominal de la tubería (pulg). Columna 5: Diámetro interno de la tubería (m). Columna 6: Caudal a tubo lleno (L/s). Columna 7: Velocidad a tubo lleno (m/s). Columna 8: Relación entre el caudal y el caudal a tubo lleno. Columna 9: Relación entre Velocidad real y velocidad a tubo lleno. Columna 10: Velocidad real (m/s). Columna 11: Relación entre la lámina de agua y diámetro interno de la tubería. Columna 12: Altura de la lámina de agua (m). Columna 13: Relación entre el radio hidráulico de la sección de flujo y radio hidráulico a tubo lleno (D/4).

5 LÓPEZ CUELLA. Op. cit., p. 396.

31

Columna 14: Energía específica (m). Columna 15: Profundidad hidráulica en la sección de flujo (m). Columna 16: Número de Froude. Columna 17: Cota rasante en el pozo inicial. Columna 18: Cota rasante en el pozo final. Columna 19: Cota clave de la tubería en el eje del pozo inicial. Columna 20: Cota clave de la tubería en el eje del pozo final. Columna 21 y 22: Profundidad de la cota clave sobre el eje del pozo. Para las tablas de cálculos y el diseño final del alcantarillado sanitario (perfiles) ver los Anexos B y C respectivamente. 2.2 ALCANTARILLADO PLUVIAL Como se dice al inicio del capítulo, el alcantarillado pluvial es el conjunto de colectores y canales necesarios para evacuar la escorrentía superficial que produce la lluvia. “Inicialmente, el agua se capta a través de los sumideros en las calles y las conexiones domiciliarias, y se lleva a una red de tuberías que van ampliando su sección a medida que aumenta el área de drenaje. Posteriormente, estos colectores hacen muy grandes y entregan su caudal a una serie de canales de aguas lluvias, los que harán la entrega a un receptor final”6. Para tener conceptos más claros sobre consideraciones o parámetros de diseño se recomienda revisar el capítulo D.4 del RAS-2000. 2.2.1 Caudal de diseño. Para el caso del presente proyecto se usara el método racional, ya que por su simplicidad es recomendado usarlo al poseer superficies menores de 1.300 ha. 2.2.2 Método racional. El modelo propone que el caudal producido por las precipitaciones es:

En donde: Q: caudal superficial (L/s) C: coeficiente de escorrentía (adimensional) I: intensidad promedio de la lluvia (L/s*ha) A: área de drenaje (ha). Si los datos de la intensidad de lluvia llegan a ser suministrados en mm/h, el factor de conversión a L/s*ha es 2,78.

6 Ibíd., p. 430.

32

2.2.3 Área de drenaje (A). “El trazado de la red de drenaje de aguas lluvias debe, en general, seguir las calles de la localidad. La extensión y el tipo de áreas tributarias deben determinarse para cada tramo por diseñar. Las áreas de drenaje deben ser determinadas por medición directa en planos, y su delimitación debe ser consistente con las redes de drenaje natural”.7 Sobre el plano topográfico de la población, se hace el trazado de la red donde se puede observar el trazado de las áreas entre otros aspectos como pozos, rejillas, sumideros (véase Anexo D). 2.2.4 Curvas de intensidad-duración-frecuencia. “Las curvas de intensidad-duración-frecuencia (IDF) constituyen la base climatológica para la estimación de los caudales de diseño”.8 Según el nivel de complejidad del sistema, se señala en la tabla D.4.1 del RAS-200 la manera mínima permitida para la obtención de las curvas IDF. Tabla 7. Nivel de complejidad del sistema para obtención de las curvas IDF.

Nivel de complejidad del sistema Obtención mínima de curvas IDF

Bajo y medio Sintética

Medio alto Información pluviográfica regional

Alto Información pluviográfica local Fuente. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000. Tabla D.4.1 Tabla 8. Ecuación IDF - Zipaquirá

PERIODO

RETORNO C1 Xo C2

3 3238.0 40.0 -0.97

5 4294.8 40.0 -0.99

10 5138.4 38.0 -0.99

25 6886.9 38.5 -1.00

50 7945.6 38.0 -1.00

100 9150.4 38.0 -1.01

i = C1 * (D + Xo) ^C2

Fuente. Secretaria de Planeación Zipaquirá

7 MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento

Básico. Op. cit. Titulo D, Sistemas de Recolección y Evacuación de Aguas residuales y pluviales: D44. 8 Ibíd.

33

Tabla 9. Relaciones intensidad - duración - frecuencia Zipaquirá

DURACION

Minutos 3 5 10 25 50 100

15 66.4 81.3 100.9 128.7 149.9 165.9

30 52.5 64.0 78.8 100.5 116.8 129.0

60 37.2 45.0 54.9 69.9 81.1 89.2

120 23.6 28.2 34.2 43.5 50.3 55.1

360 9.7 11.4 13.7 17.3 20.0 21.7

Estación : ZIPAQUIRA

Código: 2120074

PERIODO DE RETORNO, años

Fuente. Secretaría de Planeación Zipaquirá 2.2.5 Periodo de retorno de diseño. “El periodo de retorno de diseño debe determinarse de acuerdo con la importancia de las áreas y con los daños, perjuicios o molestias que las inundaciones periódicas puedan ocasionar a los habitantes, tráfico vehicular, comercio, industria, etc. La selección del periodo de retorno está asociada entonces con las características de protección e importancia del área de estudio y, por lo tanto, el valor adoptado debe estar justificado”9. Se recomienda utilizar valores de la tabla D.4.2 del RAS-2000. 2.2.6 Intensidad de precipitación. La intensidad media de precipitación que aportan las curvas IDF para el periodo de retorno de diseño será la intensidad de precipitación que debe usarse en la estimación del caudal pico de aguas lluvias. Los valores de intensidad aportados por las curvas IDF corresponden a datos precisos que representan áreas que se pueden considerar pequeñas. Si las medidas de las áreas de drenajes que fueron consideradas aumentan, la intensidad media de la lluvia se reduce a causa de la variabilidad espacial del fenómeno de precipitación. “En consecuencia, resulta conveniente considerar factores de reducción de la intensidad media de la precipitación en la medida en que el área de drenaje se incremente. Los valores de la Tabla 10 corresponden a factores de reducción para convertir la intensidad puntual en intensidad media espacial”10.

9 Ibíd, D 44.

10 Ibíd., D 46.

34

Tabla 10. Factor de reducción para la intensidad de lluvia Áreas de drenaje (ha) Factor de reducción

50 - 100 0.99

100 - 200 0.95

200 - 400 0.93

400 - 800 0.90

800 - 1600 0.88 Fuente. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000. Tabla D.4.4 2.2.7 Coeficiente de escorrentía. “El coeficiente de escorrentía, C, está función del tipo de suelo, del grado de permeabilidad de la zona, de la pendiente del terreno y otros factores que determinan la fracción de la precipitación que se convierte en escorrentía. El valor del coeficiente C debe ser estimado tanto para la situación inicial como la futura, al final del periodo de diseño”11. Cuando existe algún área de drenaje con sub áreas que posean diferentes coeficientes de escorrentías, el valor de C del área debe calcularse como el promedio ponderado con las respectivas áreas.

Para la estimación de C existen tablas de valores y fórmulas, algunas de las cuales se presentan en la Tabla 11. Tabla 11. Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad

Tipo de superficie C

Cubiertas 0,75-0,95

Pavimentos asfálticos y superficies de concreto 0,75-0,95

Vías adoquinadas 0,75-0,85

Zonas comerciales o industriales 0,60-0,95

Residencial, con casas contiguas, predominio de zonas duras 0,75

Residencial multifamiliar, con bloques contiguos y zonas duras entre estos 0,60-0,75

Residencial unifamiliar, con casas contiguas y predominio de jardines 0,40-0,60

Residencial, con casa rodeadas de jardines o multifamiliares apreciablemente separados 0,45

Residencial, con predominio de zonas verdes y parques-cementerios 0,30

Laderas sin vegetación 0,60

Laderas con vegetación 0,30

Parques recreacionales 0,20-0,35 Fuente. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000. Tabla D.4.5 2.2.8 Tiempo de concentración. El tiempo de concentración mínimo o máximo, lo puede definir cada entidad prestadora del servicio. Según la norma del RAS-2000,

11

Ibíd., D 46.

35

el tiempo de concentración de cese del sistema de evacuación debe estar por encima de cinco minutos. Como ejemplo la empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá dicta un mínimo de quince minutos. 2.2.9 Diámetro mínimo. “Para la red de alcantarillado pluvial convencional, se especifica el diámetro mínimo de 10” (250 mm). Sin embargo, con la debida justificación, es posible reducir el diámetro mínimo a 8” (200 mm) en los tramos iniciales de poblaciones pequeñas”12. 2.2.10 Velocidad mínima. Se establece una velocidad necesaria como criterio de diseño para que tenga un efecto autolimpiante, que pueda transportar los sólidos que puedan llegar a depositarse en los colectores. La norma del RAS-2000 establece una velocidad mínima real permitida de 0,75 m/s para el caudal de diseño. 2.2.11 Velocidad máxima. Para aguas con cantidades no significativas de sedimentos suspendidos, la velocidad máxima es función del material de la tubería. En la medida en que el tamaño de los sólidos aumenta, se debe reducir la velocidad a causa de la posible abrasión de la tubería (véase Tabla 12). Tabla 12. Velocidad máxima para tuberías de alcantarillado, m/s.

Agua con sedimentos

coloidales

Agua con fragmentos

de arena y grava

3,0 2,0

5,0 3,3

3,0 2,0

5,0 3,3

6,0 4,0

6,5 4,3

7,5 5,0

10,0 6,6

10,0 10,0

Material de la tubería

Ladrillo común

Ladrillo vitrificado y gres

Concreto reforzado mayor de

280 Kg/cm² y curado al vapor

Cloruro de polivinilo (PVC)

210

250

280

315

Concreto (kg/cm²) de : 140

Fuente. LÓPEZ CUELLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 396. 2.2.12 Pendiente mínima. De acuerdo con los criterios del RAS-200 en el literal D.4.3.10 el valor de la pendiente mínima permitida será el que le aporte las condiciones de autolimpieza al colector.

12

LÓPEZ CUELLA. Op. cit., p. 430.

36

2.2.13 Pendiente máxima. De acuerdo con los criterios del RAS-200 en el literal D.4.3.11 el valor de la pendiente máxima admisible será aquella que conceda una velocidad máxima real. Para una descripción más amplia del reglamento o normatividad del alcantarillado pluvial se recomienda revisar el capítulo 4 del título D del RAS-2000. La tabla de cálculos del sistema de alcantarillado pluvial del presente proyecto se presenta en el (Anexo D) el cual se describe columna por columna a continuación. Columna 1: Numeración del colector. Columna 2: Área parcial (ha). Columna 3: Área total de drenaje (ha). Columna 4: Tiempo total de concentración (min). Columna 5: Tiempo supuesto de recorrido en el colector (min). Columna 6: Tiempo real de recorrido en el colector (min). Columna 7: Coeficiente de escorrentía. Columna 8: Intensidad de diseño (L/s*ha). Columna 9: Caudal de diseño (L/s). Columna 10: Longitud del tramo (m). Columna 11: Diámetro nominal de la tubería (pulg). Columna 12: Diámetro interno de la tubería (m). Columna 13: Pendiente del diseño (%). Columna 14: Caudal a tubo lleno (L/s). Columna 15: Velocidad a tubo lleno (m/s). Columna 16: Relación entre el caudal y el caudal a tubo lleno. Columna 17: Relación entre Velocidad real y velocidad a tubo lleno. Columna 18: Velocidad real (m/s). Columna 19: Relación entre la lámina de agua y diámetro interno de la tubería. Columna 20: Altura de la lámina de agua (m). Columna 21: Relación entre profundidad hidráulica de la sección de flujo y diámetro interno de la tubería. Columna 22: Profundidad hidráulica en la sección de flujo (m). Columna 23: Número de Froude. Columna 24: Cota rasante en el pozo inicial. Columna 25: Cota rasante en el pozo final. Columna 26: Cota clave de la tubería en el eje del pozo inicial. Columna 27: Cota clave de la tubería en el eje del pozo final. Para las tablas de cálculos y el diseño final del alcantarillado sanitario (perfiles) ver los Anexos E y F respectivamente.

37

3. PRESUPUESTO DE OBRA El hombre realiza múltiples obras siempre con la motivación de una necesidad o interés, y para esto se hace necesario analizar diferentes aspectos entre los cuales se cuenta estudios y diseños, uso de diferentes técnicas de planeación y ejecución, cronogramas de actividades y un aspecto importante tiene que ver con el análisis de costos al cual se refiere este capítulo. Con respecto a la determinación de presupuestos de un proyecto de obra civil en particular, existen técnicas y métodos para el análisis de precios, determinación de tiempos de ejecución de actividades que se van haciendo cada día más competitivos y funcionales desarrollando diferentes métodos y con la ayuda y utilización de programas. Sin llegar a quitar importancia a campos como lo constructivo o la organización del tiempo, se puede afirmar que si el factor costo de una obra cualquiera que sea esta, se encuentra en un rango lógico y asequible para el momento, es posible realizarla, así pudiendo quizás reducir los tiempos de ejecución y en ciertos casos supliendo la carencia de técnicas. Hablando de obras civiles hay que pensar en lo que costara, siendo el concepto más usado “costo de obra”, una obra puede llegar a contener uno o varios presupuestos. Para dar una referencia clara de lo que se está hablando se puede dar un concepto básico de presupuesto, este es la consideración de un supuesto del valor de un producto en condiciones y tiempos definidos previamente. En una obra civil el presupuesto es la sumatoria del costo total o valor total de todos los ítems o actividades a ejecutar, dependiendo del tipo de obra la cantidad de actividades varia. Cada una de estas actividades indica el alcance que se desea, su unidad de medida varía según la actividad y otras características. Más adelante se analizan las actividades referentes al proyecto del alcantarillado al presentar el presupuesto total de obra (PTO). Para hallar el valor total de cada actividad, se deben tener en cuenta el producto entre la cantidad y el precio unitario (PU); la “cantidad” es la totalidad del material que se empleara en cada actividad y el “PU” es el resultante del análisis de precios unitarios (APU). Los APU son analizados mediante modelos matemáticos, estos modelos expresan en términos de moneda el estudio al que se somete una actividad, probablemente los APU son el instrumento más confiable al momento de realizar el correcto presupuesto para toda persona que desee construir, remodelar o realizar cualquier tipo de obra, por grande o pequeña que sea.

38

Hay que tener en cuenta que los APU están sometidos a su actualización, es decir depende del tiempo, espacio y las condiciones del entorno, debido a que no es lo mismo construir en un lugar o en otro, o no es lo mismo haber construido en épocas diferentes. Este modelo matemático analiza los diferentes componentes como materiales, equipos, transporte y mano de obra, los agrupa en filas conformando una tabla y las columnas están conformadas por los precios tanto unitarios como globales y totales de acuerdo a cada uno de los componentes esto se puede observar en el ejemplo de la tabla 1, donde se ve la correspondiente numeración y orden que se le da a los componentes analizados. Estos componentes son más explícitamente los condicionantes de los que se hablaban anteriormente y estos existen es debido a los costos. Los costos deben estar a consideración de especificaciones, cuantificaciones y análisis, estos aspectos dictan que los costos deben tener un balance entre las diversas características a las que se pueden aplicar. Dependiendo de sus características los costos se pueden clasificar, porque el análisis de un costo es dado de una forma genérica por la apreciación de un proceso determinado. Con el avanzar del tiempo todo va modificándose, por lo tanto también es debida la actualización de los análisis de costos. El costo puede analizarse inductiva o deductivamente dependiendo a las condiciones en que se encuentre la actividad, ya que un costo está precediendo uno anterior y a su vez es integrante de otro posterior.

39

Tabla 13. Ejemplo APU, extraído del contenido total de APU del trabajo.

MUNICIPIO DE ZIPAQUIRÁ

OBRA COLECTOR SALINAS

ITEM 1.1 Localización, accesos, limpieza y Replanteo

I. EQUIPO

DESCRIPCION MARCA TIPO TARIFA/H RENDIMIENTO V/UNITARIO

EQUIPO DE TOPOGRAFIA 2,130,000.00 0.0002 435.00 PRECIO

UNITARIO

EN

m2

435.00

II. MATERIALES EN OBRA

DESCRIPCION UNIDAD P/UNITARIO CANTIDAD V/UNITARIO

Sub Total

III. TRANSPORTES

MATERIAL V o P DISTAN. M3 o T/KM TARIFA V/UNITARIO

Sub Total

IV. MANO DE OBRA

TRABAJADOR VR. HORAFACTORVR. TOTAL MES.RENDIMIEN. V/UNITARIO

CADENERO 1 800,000.00 0.0001 80.00

CADENERO 2 700,000.00 0.0000 25.00

TOPOGRAFO 1,400,000.00 0.0003 420.00

Sub Total 525.00

TOTAL COSTO DIRECTO 960.00

EMPRESA DE ACUEDUCTO, ALCANTARILLADO Y ASEO DE ZIPAQUIRÁ

DISEÑO ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLUVIAL CENTRO POBLADO PASOANCHO

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

Fuente. Autor. Para una mayor facilidad de operación y entendimiento, los costos tienen una subdivisión, costos indirectos y costos directos (véase figura 6) que van determinados según sus características:

Costo indirecto. Son los costos que afectan el proceso de un producto cualquiera que sea, pero sin tener aplicación en los gastos del mismo.

40

Costo directo. Es el costo que se asocia a la a la aplicación de producción de un ítems determinado. Figura 8. Clasificación de los costos.

Fuente. CLASIFICACIÓN DE LOS COSTOS. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.umss.edu.bo/epubs/etexts/downloads/18/alumno/im/cap2/figura65.gif>. [Citado: 20, oct., 2013]. Este tipo de desglosamiento que se le da a un costo es el necesario para dar un adecuado y óptimo aprovechamiento en los APU, entonces como se viene describiendo los APU están unido a la contabilidad, siendo el registro de la información de cada actividad, pudiendo llegar a una definición concluyente que es el trabajo de almacenar los datos financieros del proyecto. Anteriormente se describía el hecho de que los APU están sometidos a sus actualizaciones por el espacio y entorno. Para cumplir con esto se sabe que en cualquier país o territorio se podrán encontrar revistas de presupuestos para la construcción como por ejemplo en Colombia la revista Construdata, estas son uno de los mejores indicadores a la hora de realizar la plantilla de los APU al estar constantemente actualizadas en el costo de materiales, mano de obra, herramientas y equipos que lleguen a utilizarse. En el caso del presente proyecto

41

estos precios se extraen del documento GOBERNACIÓN DE CUNDINAMARCA LISTA DE PRECIOS CONSTRUCCIÓN, URBANISMO Y VIAS 2013 aportados por el Instituto de Infraestructura y Concesiones de Cundinamarca (ICCU). A pesar de ser un modelo matemático, donde se trata de manejar todo objetivamente como por ejemplo con lo anterior descrito de los costos, este incluye el concepto de rendimiento. Uno de los aspectos más importante de un APU es fijar el rendimiento de la obra, en la cual se debe asignar la cantidad de obra que se elaborará en un día por la unidad de medida. Este parámetro toma gran importancia ya que la mano de obra, y los equipos giran en torno a este concepto. El rendimiento en ocasiones puede ser difícil de entender ya que es la parte de los APU se deja a la subjetividad y muchas veces se realiza a criterio del trabajador, como ejemplo simple se puede señalar que cuando se están construyendo dos paredes con trabajadores distintos, cada una presenta rendimiento diferentes, un trabajador la construye a un rendimiento de 25 m²/día y el otro a 20 m²/día, si se va a reportar el PU de la mano de obra se deberá dividir el valor total del trabajador por su rendimiento. Haciendo el análisis anterior se puede observar que a mayor rendimiento menor será el precio, esto aplica tanto para el PU del equipo como como para el de la mano de obra. Con esto se puede concluir que el rendimiento es inversamente proporcional al precio unitario, estas características lo convierten un costo indirecto. Por otro lado debido a la subjetividad a la que está sujeta el rendimiento, esto se presta a que en muchas ocasiones es aprovechado para ajustar el costo final deseado. Cerrando este capítulo hay que decir, que no es el fin de este trabajo dar una amplia explicación de cómo realizar el presupuesto de una obra, pero ya con lo anteriormente descrito se puede dar una buena interpretación de las tablas que contienen los APU y la tabla del PTO.

42

Tabla 14. Presupuesto total de obra: alcantarillado sanitario.

ÍTEM DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD COSTO DIRECTO VALOR TOTAL

1 PRELIMINARES 1.1 Localización y Replanteo ML 5961 $ 960 $ 5,722,560

1.2 Plan de manejo de trafico glb 1 $ 2,000,000 $ 2,000,000

1.3Señalización (suministro de barricadas, señales preventivas, vallas y

pasacalles)glb 1 $ 2,000,000 $ 2,000,000

2 EXCAVACIONES PARA REDES

2.1 Excavaciones mecánica para tubería a cualquier profundidad M3 14306 $ 11,538 $ 165,073,846

2.2 Excavación para pozos y estructuras M3 435 $ 31,019 $ 13,493,117

3ROTURA Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS, ANDENES Y

SARDINELES

3.1 Rotura de pavimento asfáltico M2 12 $ 6,990 $ 83,881

4 CARGUE Y TRANSPORTE MATERIAL SOBRANTE

4.1 Cargue y transporte de material sobrante al botadero M3 41727 $ 14,003 $ 584,303,181

5 RELLENOS PARA REDES

5.1 Relleno Tipo 1 (gravilla) M3 382 $ 86,487 $ 32,995,017

5.2 Relleno Tipo 2 (recebo) M3 3815 $ 59,197 $ 225,838,084

5.3 Relleno tipo3 (Material de excavación) M3 4769 $ 12,062 $ 57,518,881

5.4 Relleno Tipo 5 (Base Granular) M3 1431 $ 59,000 $ 84,407,760

5.5 Relleno Tipo 6 (Sub base Granular) M3 954 $ 44,890 $ 42,814,286

6 CONCRETO PARA OBRAS DE RECUBRIMIENTO

6.1 Concreto reforzado e impermeabilizado 4000 PSI M3 12 $ 551,596 $ 6,619,150

7 ACERO DE REFUERZO

7.1 Acero de Refuerzo PDR - 60 Kg 3480 $ 3,699 $ 12,873,094

8 ENTIBADOS

8.1 Entibado (continuo en madera) M2 11922 $ 21,380 $ 254,892,360

DISEÑO ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLUVIAL CENTRO CENTRO POBLADO PASOANCHOALCANTARILLADO SANITARIO

9

9.1 Tubo simple Ø 8", Novafort ML 4717 $ 6,453 $ 30,438,801





10






11 GEOTEXTILES

11.1 Geotextil NT 2000 o similar M2 1192 $ 9,360 $ 11,159,290

12 POZOS DE INSPECCIÓN Y ESTRUCTURAS DE CONEXIÓN

12.1Placa de cubierta prefabricada, de 5000 PSI incluyen aro, base y tapa Ø=

1,50 m, e= 0,25mUND 87 $ 945,738 $ 82,279,192

12.2Base para Pozo en concreto de 3000 PSI reforzado incluye cañuela e=,25

Ø= 1,50 mUND 87 $ 351,903 $ 30,615,554

12.3Cilindro para Pozo de inspección en mampostería, Ø= 1,20 m - Ø= 1,50 m

, e= 0,25mML 87 $ 363,832 $ 31,653,364

13 ACOMETIDAS

13.1

Acometidas domiciliarias (incluye rotura de pavimento y/o anden, caja

de inspección de 0,80 x0,80 en mampostería con tapa en concreto

reforzado, suministro e instalación tubería Novafort de 6" L =4m,

suministro e instalación de semicodo o silla yee 6" a 18, relleno en arena

y recebo común y excavación manual y/o mecánica.

UND 348 $ 948,762 $ 330,169,260

14 REPOSICIÓN DE PAVIMENTOS Y ADOQUÍN

14.1 Reposición de pavimento asfáltico M3 6 $ 490,000 $ 2,940,000

$ 2,364,598,026.00

ADMINISTRACIÓN 472,919,605$

IMPREVISTOS 118,229,901$

UTILIDAD 118,229,901$

IMPUESTO A EL FONDO DE SEGURIDAD MUNICIPAL 118,229,901$

TOTAL 3,192,207,335$

INTERVENTORÍA 223,454,513$

SUPERVISIÓN EPC 63,844,148$

TOTAL OBRA + INTERVENTORÍA 3,479,505,997$

SUMINISTRO DE TUBERÍA NOVAFORT Y NOVALOC

INSTALACIÓN DE TUBERÍA NOVAFORT Y NOVALOC

Subtotal Costo Directo

20.00%

5.00%

5.00%

5.00%

7.00%

2.00%

Fuente. Autor.

43

Tabla 15.Presupuesto Total de Obra, Alcantarillado Pluvial.

ÍTEM DESCRIPCIÓN UNIDAD CANTIDAD COSTO DIRECTO VALOR TOTAL

1 PRELIMINARES 1.1 Localización y Replanteo ML 3355 $ 960 $ 3,220,800

1.2 Plan de manejo de trafico glb 1 $ 2,000,000 $ 2,000,000

1.3Señalización (suministro de barricadas, señales preventivas, vallas y

pasacalles)glb 1 $ 2,000,000 $ 2,000,000

2 EXCAVACIONES PARA REDES

2.1 Excavaciones mecánica para tubería a cualquier profundidad M3 8052 $ 11,538 $ 92,907,692

2.2 Excavación para pozos y estructuras M3 255 $ 31,019 $ 7,909,758

DISEÑO ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLUVIAL CENTRO CENTRO POBLADO PASOANCHOALCANTARILLADO PLUVIAL

3 ROTURA Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS, ANDENES Y SARDINELES

3.1 Rotura de pavimento asfáltico M2 12 $ 6,990 $ 83,881

4 CARGUE Y TRANSPORTE MATERIAL SOBRANTE

4.1 Cargue y transporte de material sobrante al botadero M3 23485 $ 14,003 $ 328,860,455

5 RELLENOS PARA REDES

5.1 Relleno Tipo 1 (gravilla) M3 215 $ 86,487 $ 18,570,422

5.2 Relleno Tipo 2 (recebo) M3 3815 $ 59,197 $ 225,838,084

5.3 Relleno tipo3 (Material de excavación) M3 4769 $ 12,062 $ 57,518,881

5.4 Relleno Tipo 5 (Base Granular) M3 1431 $ 59,000 $ 84,407,760

5.5 Relleno Tipo 6 (Sub base Granular) M3 954 $ 44,890 $ 42,814,286

6 CONCRETO PARA OBRAS DE RECUBRIMIENTO

6.1 Concreto reforzado e impermeabilizado 4000 PSI M3 12 $ 551,596 $ 6,619,150

7 ACERO DE REFUERZO

7.2 Acero de Refuerzo PDR - 60 Kg 2040 $ 3,699 $ 7,546,297

8 ENTIBADOS

8.2 Entibado Tipo 2 (continuo en madera) M2 3355 $ 21,380 $ 71,729,900

9

9.1 Tubo simple Ø 10", Novafort ML 73 $ 6,569 $ 479,539









10










11 GEOTEXTILES

11.1 Geotextil NT 2000 o similar M2 671 $ 9,360 $ 6,280,728

12 POZOS DE INSPECCIÓN Y ESTRUCTURAS DE CONEXIÓN

12.1Placa de cubierta prefabricada, de 5000 PSI incluyen aro, base y tapa Ø=

1,50 m, e= 0,25mUND 51 $ 945,738 $ 48,232,630

12.2Base para Pozo en concreto de 3000 PSI reforzado incluye cañuela e=,25

Ø= 1,50 mUND 51 $ 351,903 $ 17,947,049

12.3Cilindro para Pozo de inspección en mampostería, Ø= 1,20 m - Ø= 1.50 m,

e= 0,25mML 51 $ 363,832 $ 18,555,420

13 ACOMETIDAS

13.1

Acometidas domiciliarias (incluye rotura de pavimento y/o anden, caja

de inspección de 0,80 x0,80 en mampostería con tapa en concreto

reforzado, suministro e instalación tubería Novafort de 6" L =4m,

suministro e instalación de semicodo o silla yee 6" a 18, relleno en arena

y recebo común y excavación manual y/o mecánica.

UND 348 $ 948,762 $ 330,169,260

14 REPOSICIÓN DE PAVIMENTOS Y ADOQUÍN

14.1 Reposición de pavimento asfáltico M3 6 $ 490,000 $ 2,940,000

15 SUMIDERO15.1 Sumidero en ladrillo SL-100 UND 160 $ 742,000 $ 118,720,000

15.2Carcamo en concreto reforzado de 3500 PSI en varilla de 1/2" y rejilla h=

0,4m con marco en ángulo de 2"*3/16" y varilla de 5/8" con 4 bisagrasML 80 $ 607,000 $ 48,560,000

$ 2,552,836,361.00

INSTALACIÓN DE TUBERÍA NOVAFORT Y NOVALOC

Subtotal Costo Directo

SUMINISTRO DE TUBERÍA NOVAFORT Y NOVALOC

44

Tabla 15. Continuación ADMINISTRACIÓN 510,567,272$

IMPREVISTOS 127,641,818$

UTILIDAD 127,641,818$

IMPUESTO A EL FONDO DE SEGURIDAD MUNICIPAL 127,641,818$

TOTAL 3,446,329,087$

INTERVENTORÍA 241,243,036$

SUPERVISIÓN EPC 68,926,583$

TOTAL OBRA + INTERVENTORÍA 3,756,498,706$

20.00%

5.00%

5.00%

5.00%

7.00%

2.00%

Fuente. Autor. Como aclaraciones del presupuesto realizado se pueden dejar las siguientes notas:

Las cantidades están calculadas para una rasante supuesta. Estas deberán ajustarse una vez se realice el diseño vial definitivo

Los porcentajes de los costos indirectos se harán según lo establezcan los entes supervisores del contrato, de momento se efectúa el presupuesto con unos porcentajes supuestos. Los APU se pueden ver en el Anexo G y como se puede observar la tabla de PTO tanto para el alcantarillado sanitario y pluvial, da el precio total de obra siendo 3.514’347.084 y 3.782’894.074 pesos respectivamente (véase tablas 2 y 3).

45

4. CONCLUSIONES

La realización del presente proyecto de grado facilito el complementar los conocimientos teóricos adquiridos en la línea de aguas del programa de ingeniería civil de la Universidad Católica de Colombia, con un desarrollo práctico y una visualización hacia las necesidades de una comunidad.

El diseño de las redes de alcantarillado sanitario y pluvial se desarrolló por el método convencional, contemplando las exigencias y parámetros trazados por el RAS-2000. Se determinaron datos como desde el nivel de complejidad del sistema a diseñar, periodos de diseño y coeficientes para cada cálculo efectuado en el diseño de la red.

Con la investigación realizada sobre el estado actual de las redes de alcantarillado en el país se evidencia el descuido que existe con respecto a este tema, por esto tanto al inicio como al final del presente proyecto se socializo esto con la comunidad del barrio Centro Poblado Pasoancho. Con la socialización realizada se les dio a entender la problemática que trae consigo la falta de un sistema de alcantarillado óptimo.

Se espera como resultado final que los habitantes del barrio considerando que ya hay un diseño hagan valer sus derechos de tener una ambiente saludable en el cual vivir y a su vez que se efectué el Plan de Manejo de Acueducto y Alcantarillado existente para unas futuras generaciones.

46

BIBLIOGRAFÍA CLASIFICACIÓN DE LOS COSTOS. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.umss.edu.bo/epubs/etexts/downloads/18/alumno/im/cap2/figura65.gif>. [Citado: 20, oct., 2013]. LÓPEZ CUELLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. 513 p. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000: Resolución No. 1096/2000 de noviembre de 2000. NUESTRO MUNICIPIO. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.zipaquira-cundinamarca.gov.co/mapas_municipio.shtml?apc=bcxx-1-&x=1631053>. [Citado: 20, oct., 2013]. UNICEF COLOMBIA y PROCURADURÍA GENERAL DE LA NACIÓN. Base de Datos con el análisis de 1.008 planes de desarrollo municipales. Bogotá; UNICEF, 2008.

Anexo A. Plano alcantarillado sanitario

Anexo B. Tabla de cálculos alcantarillado sanitario

Anexo C. Perfiles alcantarillado sanitario

Anexo D. Plano alcantarillado pluvial

Anexo E. Tabla de cálculos alcantarillado pluvial

Anexo F. Perfiles alcantarillado pluvial

Anexo G. Análisis de precios unitarios

DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO DEL …±o... · Anexo B. Tabla de cálculos alcantarillado...

Documents

Transcript of DISEÑO DE LA RED DE ALCANTARILLADO DEL …±o... · Anexo B. Tabla de cálculos alcantarillado...