REPRESA PARAPIA

SIMULACIÓN DE TRANSPORTE SUBTERRÁNEO DE CONTAMINANTES Y SU APLICACIÓN A LAS FUENTES DE AGUA DE LA CIUDAD DE ORURO (II)

OBJETIVO

El principal objetivo del presente estudio ha sido desarrollar el marco conceptual de un modelo matemático aplicable a la simulación (en mediano y largo plazo) del transporte no reactivo de contaminantes dentro del medio subterráneo, que pueda ser empleado como herramienta en Estudios de Evaluación de Impacto Ambiental en Bolivia. Fuera de ello, resultó vital el desarrollo de un código de computadora capaz de realizar los cálculos necesarios en la resolución del modelo, y estimar los parámetros de entrada correspondientes a la zona de estudio (Ciudad de Oruro y municipios circundantes) para la simulación en ésta.

HIPÓTESIS

En concreto, este trabajo trata de dar respuesta a las siguientes cuestionantes: ¿Cuánto afecta a la calidad del agua subterránea determinada descarga de contaminantes, para cierta frontera de tiempo?¿Hasta dónde llega el frente contaminante?.

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD: INVESTIGACION DEL SITIO

Por lo general, no se asigna a esta primera operación la oportunidad que merece. El estudio del sitio donde se proyecta construir un puente, un pavimento, una edificación, etc., y particularmente la operación de obtener muestras, se deja muchas veces en manos de personal poco experimentado.

Tanto el estudio del sitio donde se proyecta levantar una estructura, como la obtención de muestras, es de gran importancia y debería hacerse bajo la dirección y constante supervisión de un ingeniero especialista en suelos o de un geólogo.

El estudio del suelo no debe limitarse al lugar donde estará situada una estructura, sino que debe comprender toda la zona circunvecina. El estudio del sitio debe comprender los principales accidentes naturales del terreno, como ser: quebradas, riachuelos, zonas anegadizas, vegetación existente , etc., datos estos que son muy valiosos para poder proyectar sistemas de drenaje, prevenir y evitar deslizamientos que pudieran presentarse posteriormente, etc., Asimismo, el conocimiento de las características de la región: si es, o no una zona lluviosa, etc., es importante. Los taludes de los cortes a efectuarse, de los terraplenes a construirse, los espesores de pavimento, la profundidad de las excavaciones para las fundaciones, etc., pueden ser modificados de acuerdo con estos datos de campo.

Hoy en día el estudio del sitio se ha simplificado grandemente pues se cuenta ya con una información valiosa y detallada proveniente de los levantamientos topográficos que se realizan, de los estudios geológicos de la región y de los levantamientos aerofotogramétricos. Los mapas topográficos, geológicos, fotografías aérea , mosaicos, etc., proporcionan datos valiosísimos al ingeniero o geólogo que está a cargo del estudio de una zona determinada.

MODELO MATEMÁTICO PARA LA SIMULACIÓN DE TRANSPORTE SUBTERRÁNEO DE CONTAMINANTES Y SU APLICACIÓN A LAS FUENTES DE AGUA DE LA CIUDAD DE ORURO (I)

INTRODUCCIÓN

¿Cuánto afectan las actividades humanas al medio subterráneo?. Diariamente se vierten cientos de toneladas de pesticidas, residuos líquidos industriales y urbanos (lixiviados de residuos sólidos o drenaje de alcantarilla), etc. directamente sobre la superficie de nuestros suelos, de modo que en poco tiempo se incorporan a la zona saturada del mismo; aún las descargas a la atmósfera y a los cuerpos de agua superficiales siempre tienen como uno de sus destinos finales este sector de la corteza. La normativa disponible a nivel internacional ha registrado durante los últimos 30 años importantes avances en cuanto a las EIAs sobre agua subterránea y suelos, pero su punto flaco sigue siendo la estimación de impactos futuros, que es crítico respecto a la implementación de medidas de mitigación..

Este trabajo presenta una propuesta conceptual realizada justamente para estimación a futuro de frentes contaminantes subterráneos, mediante la unión y extensión tridimensional de dos modelos ampliamente estudiados en las pasadas décadas: elementos finitos y particle tracking; de manera adicional, se ha realizado su particularización al caso de la Ciudad de Oruro, cuya dependencia de las fuentes de agua subterránea para aprovisionamiento regular es prácticamente total.

continuara.........

El plan de vivienda le dará fuerza al crecimiento de la construcción

Después de casi 10 años de altibajos, el año pasado registró un crecimiento del cinco por ciento. Santa Cruz, Cochabamba y La Paz lideran este repunte. Para el 2007, las perspectivas son buenas y se espera mejores cifras con la inyección de $us 90 millones.

Después de varios años de funcionar a media máquina, la industria de la construcción comenzó a levantarse el año pasado con un crecimiento del cinco por ciento. Para el 2007 las perspectivas son positivas y se espera que el plan de vivienda, presentado por el Gobierno, le dé aún más fuerza.

“Debido a la crisis económica y política que vivió el país en los pasados años, el sector de la construcción también tuvo altibajos y registró un decrecimiento constante porque los gobiernos de turno no pudieron poner en práctica planes de reactivación del aparato productivo. Según datos preliminares, el 2006 tuvimos un crecimiento aproximado del cinco por ciento, luego de varios años de decrecimiento”, señaló Iván Bustillos, presidente de la Cámara de la Construcción.

Aunque el impacto económico no está medido todavía, el plan de vivienda generará un movimiento de 90 millones de dólares, de los cuales 58,2 millones se ejecutarán este 2007. “Más allá de atender una de las grandes demandas del pueblo de Bolivia, como es la vivienda, también vamos a generar un importante movimiento en el sector de la construcción y la economía en general”, señaló el ministros de Obras Públicas, Jerges Mercado.

La construcción es uno de los sectores que más movimiento económico genera, tanto en mano de obra como en insumos. “Es el que más mueve a otros sectores y da empleos”, añadió el ministro.

Según Bustillos, su sector reclamó en forma constante a los gobiernos de turno porque se pusieran en práctica planes de vivienda y otros de infraestructura, porque la construcción puede ser el motor de la economía.

“No olvidemos que la construcción demanda una serie de insumos, la mayor parte de procedencia nacional, como cemento, ladrillos, calamina y otros. Por otra parte, es una actividad intensiva en la demanda de mano de obra. A esto se debe añadir que una obra en construcción demanda transporte, alimentación, ropa, por citar sólo algunos ítems”, explicó también Bustillos.

El movimiento en el sector salta a la vista. Entre las calles 2 y 17 de la zona de Obrajes, por ejemplo, seis grandes edificios están en construcción, y La Paz no es, precisamente, la primera en crecimiento en el ramo. “La construcción en Santa Cruz aumentó en 10 por ciento, en Cochabamba en tres por ciento y en La Paz en 2,39 por ciento”, señala también un informe de la Cámara.

Son varios los factores que explican el repunte de este sector, entre ellos, el estudio de la Cámara destaca la mayor disponibilidad de recursos que se tiene hoy producto del incremento en los impuestos petroleros. Este hecho tuvo un impacto directo en la ejecución de la inversión pública, especialmente en los gobiernos locales y departamentales.

“En términos generales, el 2006 se ejecutó una inversión pública superior a los 500 millones de dólares (estimado), distribuidos en infraestructura vial, saneamiento y riego, además de la inversión pública y privada para viviendas”.

Otro indicador que muestra el crecimiento del sector es la mayor demanda de materiales e insumos, tanto importados como nacionales. Incluso en La Paz hay escasez de ladrillos y en algún momento también del cemento.

Las cifras de Soboce, por ejemplo, registran un crecimiento de 13 por ciento en las ventas de este producto. Se cuentan también las autorizaciones que dan los municipios para las nuevas construcciones, que el año pasado aumentaron en 11 por ciento respecto al 2005 sólo en La Paz.

El Gobierno espera que estas cifras puedan ser mejores este año con la ayuda del plan de vivienda, que en total tendrá una inversión de 90,4 millones de dólares.

Con estos recursos se espera construir 14.000 nuevas viviendas este año, otras 25 mil serán ampliadas y mejoradas. Se espera beneficiar al menos a 38.600 familias.

Este año la inversión anunciada es de 58 millones de dólares, de los cuales 14,5 millones se ejecutarán en el área rural. El resto en las zonas urbanas, señala un informe del Ministerio de Obras Públicas. Según Mercado, el objetivo es generar movimiento económico en la mayor cantidad de áreas del país, rurales y urbanas, pues hasta ahora el crecimiento de la economía se siente más en el eje central. Lo mismo pasa con la construcción.

“Este crecimiento se registró en todo el país, con especial énfasis en el eje central: La Paz, Santa Cruz y Cochabamba. En la gestión pasada se registró un incremento en las actividades constructivas tanto en el sector caminero, como en vivienda e infraestructura”, señala el informe de la Cámara. Pese a la crisis, la construcción se mantuvo firme y ahora piden estabilidad para seguir adelante. “Si esto se produce, el futuro de la construcción es positivo y, consecuentemente, habrá mayor generación de empleo, demanda agregada y reactivación”, afirmó Bustillos.

Un principio para cubrir el gran déficit

El gran déficit
Con viviendas que fluctúan entre 5.000 y 15.000 dólares se crea un promedio de 10.000. Con este precio, atender el déficit de 300.000 viviendas demandará una inversión de 3.000 millones de dólares. Con una inversión anual de 100 millones, se necesitarán 30 años para cubrir este déficit.

Mejoramiento
Si el costo promedio del mejoramiento de una vivienda es de 1.000 dólares, y se tiene un déficit cualitativo de 850 mil viviendas, la inversión necesaria llega a 850 millones de dólares. Para reducir este déficit en 30 años se necesitará efectuar una inversión anual de 28,33 millones de dólares.

El crecimiento
Según datos oficiales que el mismo Gobierno los admite, cada año existe una demanda adicional de viviendas (por el crecimiento vegetativo de la población) de 20.000 unidades. A un costo de 10.000 dólares por cada una, se necesitarán por año otros 200 millones de dólares.

Los recursos
En términos generales, atender el gran déficit habitacional cuantitativo y cualitativo que tiene en este momento el país, demandará una inversión global de 3.850 millones de dólares. Monto al que se deben añadir 200 millones de dólares por año para atender el crecimiento vegetativo de la población.

La propuesta
Estas cifras muestran la magnitud del problema habitacional en el país. Al contrario de la propuesta del Gobierno con 90,4 millones de dólares de recursos, la Cámara de la Construcción propone utilizar estos mismos fondos para apalancar nuevos y mayores recursos que permitan un alcance mayor.

La respuesta
Según el Ministerio de Obras Públicas, el plan de vivienda tiene como principal objetivo llegar a las personas de menores ingresos del país y así luchar contra la pobreza. El plan propuesto por la Cámara significaría más de lo mismo que se ha hecho hasta hoy con las cifras ya conocidas.

CARGAS POR CARRILL Y CAMIONES TIPO

El espaciamiento de las ruedas, la distribución de los pesos y las dimensiones del gálibo para los camiones tipo H y HS (M o MS). muestra las cargas uniformes equivalentes por carril correspondientes a dichos camiones.

Cada carga `por carril consistirá de una carga uniforme por metro lineal de carril de tránsito, combinada con una sola carga concentrada (o dos cargas concentradas tratándose de claros continuos), como se indica en el inciso 1.2.8 ©, colocadas sobre el claro, de manera tal que produzcan el máximo esfuerzo. La carga concentrada y la carga uniforme se considerarán uniformemente distribuidas en un ancho de 3,05 m, sobre una línea normal al eje central del carril.

Para el cálculo de momentos flexionan tez y esfuerzos cortantes, se emplearán diferentes cargas concentradas. Cuando se trate fundamentalmente de esfuerzos de flexión, se usarán las cargas concentradas más ligeras, en tanto que, cuando se trate fundamentalmente de esfuerzos cortantes, se emplearán especificado en el Grupo A (“).

(2) Zapatas y presiones en las cimentaciones.
(3) Estructuras de madera.
(4) Cargas para banquetas.
(5) Alcantarillas y estructuras que tengan un colchón de tierra de 0,91 m de espesor o mayor.

( C ) Fórmula para impacto

La cantidad permisible en que se incrementan los esfuerzos se expresa como una fracción de los esfuerzos por carga viva, y se determinará con la fórmula siguiente:

15.24
I = -----------
L +38


Donde:
I = Impacto en por ciento ( máximo: 30%).
L = Longitud, en metros de parte del claro que debe cargarse para producir el máximo esfuerzo en el miembro.

Para uniformar su aplicación, la longitud cargada, “L”, se considerará específicamente como sigue:
Para pisos de la calzada, empléese la longitud de proyecto de aro.
Para miembros transversales, tales como piezas de puente, úsese longitud del claro del miembro, entre centros de apoyo.

Para calcular los momentos debido a cargas de camión, úsese la longitud del claro. Para tramos en voladizo, se usará la longitud desde el centro de momentos hasta el eje más alejado del camión.

Para esfuerzo cortante debido a cargas de camión, úsese la longitud de la parte cargada del claro, desde el punto en consideración hasta la reacción más alejada. Para tramos en voladizos, considérese el 30%.

En claros continuos, empléese la longitud del claro considerado para momento positivo y para momento negativo, el promedio de los dos claros adyacentes cargados.

Para alcantarillas con colchón de 0 a 31cm. I = 30%
Para alcantarillas con colchón de 33 a 61cm. I = 20%
Para alcantarillas con colchón de 64 a 89cm. I = 10%

CARACTERÍSTICAS DE LAS CALIZAS DESDE EL PUNTO DE VISTA GEOTECNICO

En Cuba se define como roca caliza aquella con un contenido de Carbona­to de Calcio superior al 50 por ciento en su composición.
Las características geotécnicas de las calizas se definen a partir de los si­guientes ensayos:
a) Composición química. Se deter­minan:

- Porcientos de carbonatos de cal­cio y magnesio
- Porcientos de óxidos de hierro y aluminio
- Porcientos de carbonatos, óxidos y sílice
- Porcientos de raíces, materias orgánicas y extrañas

b) Granulometría
Se siguen los criterios AASHTO, añadiéndose el criterio de estabilidad, que está determinado por los coefi­cientes de Hazen:
Cu = D60/D10 = Coeficiente de uni­formidad
Cc = (D30) 2/D60·D10 = Coeficien­te de curvatura
Donde:
D60 = diámetro tal que el 60% en peso (seco) de las partículas son igua­les o menos que él.
D30 = diámetro tal que el 30% en peso (seco) de las partículas son igua­les o menos que él.
D10 = diámetro tal que el 10% en peso (seco) de las partículas son igua­les o menores que él.
c) Límites de Atterberg.

Se determinaron los valores según la experiencia cubana, teniendo en cuenta las especificaciones dadas por los materiales recomendados o deseables y los fijados en otras partes del mundo.
En las investigaciones realizadas, se observó lo siguiente:

- En las capas de base en pruebas de campo el contenido de humedad, es generalmente similar a la óptima del Proctor Modificado (algo inferior).
- En las capas de subbase: el con­tenido de humedad es generalmente menor que la
óptima del Proctor Modificado.

Como resultado de estos ensayos se recomienda no efectuar el ensayo CBR del modo convencional sino rea­lizarlo de acuerdo a las condiciones a que va a estar sometido el material.

d) CBR: en el trabajo se establecen los valores a utilizar en las diferentes obras viales, que para esté objetivo se califican en:

- Carreteras y Aeropuertos.
- Carreteras de baja intensidad de tráfico y caminos de bajo coste.

Empleo de Materiales Calizos (Calcáreos) en las Capas de Bases y Subbases de Pavimentos Flexibles (I)

Cada vez es más difícil hallar mate­riales que reúnan las cualidades y ca­racterísticas específicas para la utiliza­ción en las capas de base y subbase de los pavimentos flexibles.

Unido a esto nos encontramos con la necesidad de disminuir los costos de construcción, conservación y los con­sumos de energía en la ejecución de las obras y se señalan los esfuerzos que se están realizando para la preser­vación del medio ambiente, mante­niendo adecuadas tasas de crecimien­to económico y por lo tanto de niveles de desarrollo.

En Cuba los materiales calcáreos, o sea aquellos que contienen carbonates de calcio y magnesio, se presentan co­mo una alternativa por la: abundancia de yacimientos en el país.
El trabajo que se presenta expone los resultados de investigaciones y ex­periencias de su aplicación en diferen­tes obras, así como también detalla las especificaciones a cumplir por estos materiales.

INTRODUCCIÓN
El uso de aquellos materiales deno­minados "tradicionales" se hizo difícil, en Cuba debido al auge de las cons­trucciones y esto determinó que se ne­cesitara de materiales alternativos que fuesen capaces de satisfacer los requisitos exigidos a las capas de base y subbase de los pavimentos flexibles.

Esto unido a la ingente necesidad de disminuir los costos de construcción y los consumos energéticos en las obras, nos condujo a la exploración de materiales locales que reuniesen las características tales que los convierta en una alternativa viable a los denominados tradicionales.
Para esto se inició un profundo estudio bibliográfico y el análisis de expe­riencias realizadas en el país, en la década de 1940-1950, sobre los suelos calizos, o sea de origen calcáreo.

Paralelamente, se comenzó el estudio de determinadas canteras de materiales calizos en diferentes zonas del occidente del país, para determinar rápidamente si era posible su utilización en las capas de base de los pavimentos flexibles.

Estos materiales calizos fueron: utilizados en un grupo de importantes obras, a las cuales se les inspecciona frecuentemente, para analizar su com­portamiento.
Del análisis do las experiencias ob­tenidas, se llegó a la determinación de los requisitos a cumplir por los materiales calizos para su utilización en las ca­pas de base y subbase de los pavi­mentos flexibles.

En estos momentos se encuentra aprobada la/Norma Cubana "Carrete­ras. Base y Subbase de Caliza Blanda. Especificaciones Técnicas".
DESARROLLO DE LOS TRABAJOS
Como ya se planteó, se analizaron obras con materiales calizos en la dé­cada de 1949-1950, por la cercanía a una de las obras que se tenía en pro­yecto, este trabajo se concentró en la carretera Matanzas-Varadero.
Esta vía en ese momento, tenía cerca de cuarenta años de explotación y se conservaba en buen estado. De la misma se poseían los estudios de los materiales y el diseño del pavimento.

La situación era la siguiente:
Para usar los materiales calizos, se estabilizaron los mismos con arenas de origen calcáreo para reducir el valor del Índice plástico. Esto se debió a que la búsqueda de material no pudo ser más profunda por la limitación que pa­ra llevarla a cabo tenían en esa época.
Por nuestra parte, la búsqueda se realizó en zonas cercanas a las estu­diadas en aquella época pero algo más intrincadas y próximas a la obra en proyecto. Esta era el Aeropuerto internacional "Juan Gualberto Gómez", (Varadero). Las canteras estudiadas cum­plían las especificaciones dadas por la Federal Aviation Agency.
Se verificaron las evaluaciones hechas a la carretera Matanzas-Varade­ro, con el objetivo de conocer el com­portamiento de los mismos, para de esta manera tener una validación que nos permitiera su uso. Se sumó a esto que los materiales encontrados y estu­diados poseen valores del Índice Plás­tico menores de 6 o son no Plásticos.
Ya en la parte más occidental del país se nos hizo difícil, por la inexisten­cia de materiales tradicionales, la construcción de estas capas de base y subbase. Conociendo la formación geológica de las diferentes zonas se procedió a la búsqueda I de materiales calizos y se encontraron diferentes canteras que tenían posibilidades de ser utilizadas.
Se construyeron tramos de; prueba en la Autopista Habana-Pinar del Río que fueron sometidos a diferentes es­tudios de laboratorio y campo, en el que se destaca el deflectométrico con la viga Benkelman.

En el estudio se diseñaron diferen­tes alternativas de estructura de pavi­mentos en las capas dé base y sub­base. Estas fueron las siguientes:

- Materiales calizos como base y subbase.
- Base pétrea en las capas de base y subbase.
- Base pétrea en la capa de base y material calizo en la subbase.

En las mismas se evaluó:

- Condiciones de humedad de los suelos bajo el pavimento.
- Resistencia y comportamiento de las diferentes alternativas planteadas
Se ejecutaron los siguientes traba­jos:
- Evaluación del tráfico actual.
- Evaluación deflectométrica
- Realización de un conjunto de ca­licatas.

El resultado fue que tanto la base pétrea de granulometría continua, como los materiales calizos pueden ser empleados indistintamente, siempre que se tengan en cuenta en la estruc­tura de pavimento diseñado la resis­tencia de estos materiales en los espe­sores que se construyan.

CARRILES DE TRANSITO

Se supondrá que la carga por carril o la del camión tipo, ocupa un ancho de 3.05m.

Estas cargas se colocarán sobre los carriles de tránsito para proyecto de 3.66m de ancho, espaciados en todo el ancho de la calzada del puente, en el número de posiciones requeridas para producir el máximo esfuerzo en el elemento considerado. El ancho de la calzada será la distancia entre guarniciones. No se utilizarán partes fraccionarias de carriles para proyecto. En calzadas con anchos entre 6.10m y 7,32m se utilizarán dos carriles para proyecto cada uno con un ancho igual a la mitad del ancho de la calzada.

Las cargas por carril o de los camiones tipos que tengan 3,05 m de ancho se considerarán que pueden ocupar cualquier posición dentro del carril individual de tránsito para proyecto, para producir el máximo esfuerzo.

Clases de cargas

Las cargas para puentes de caminos son de cinco clases: H 20, H 15, H 10, HS 20 y HS 15 . Las cargas H 15 y H10 constituyen, respectivamente el 75% y el 50% de la carga H 20. La carga HS 15 constituye el 75% de la carga HS 20. Si se desean usar las cargas con pesos diferentes de los anotados, se podrán obtener cambiando proporcionalmente los pesos indicados para el camión tipo y las cargas correspondientes por carril.

Designación de las cargas

A partir de la edición de 1944 de estas Especificaciones, se estableció la costumbre de adicionar el año en que se efectuó la última modificación al tipo de carga en cuestión en la forma siguiente:

Carga H 10, edición 1944 se designará ................H 10 - 44
Carga H 15, edición 1944 se designará ................H 15 - 44
Carga H 20, edición 1944 se designará ................H 20 - 44
Carga H 15-S 12, edición 1944 se designará .......HS 15 - 44
Carga H 20-S16, edición 1944 se designará ........H S 20 - 44

La cifra indicará por lo tanto, la vigencia de las especificaciones, la que habrá de modificarse cuando se realicen nuevas revisiones. Este sistema se aplicará, asimismo, en las referencias futuras a cargas previamente adoptadas por la AASHTO.

Carga mínima

Para caminos principales o para aquellos que se espera tengan tránsito de camiones pesados, se considerará que la carga mínima será la correspondiente al tipo HS 15 (MS 13.5), ya mencionado.

Cargas en puentes de carreteras interestatales.

Los puentes para carreteras interestatales serán proyectados para cargas HS 20-44 (MS 18), o una carga militar alternativa consistente en dos ejes separados 1.22m, con un peso por eje de 108 KN, la que produzca los mayores esfuerzos.

CARGAS PARA PUENTES DE CAMINOS

(A) Generalidades

La cargas vivas que se consideren sobre la calzada de los puentes o en las estructuras que circunstancialmente se presenten en los caminos, serán las establecidas para camiones tipo o carga uniforme por carril, equivalentemente a un convoy de camiones. Se especifican, al respecto, dos tipos de cargas, las tipo H (M) y las HS (MS), siendo las HS (MS) más pesadas que las H (M).

(B) Cargas tipo H (M)

Las cargas tipo H (M) Consisten en un camión de dos ejes, o la carga uniforme equivalente correspondiente sobre un carril. Estas cargas se designan con la letra H (M), seguida de un número que indica el peso bruto, (en toneladas inglesas de 2.000lb), del camión-tipo.

( C ) Cargas tipo HS (MS)

Las cargas tipo HS (MS) Consisten en un camión tractor con semi-remolque o la carga uniforme equivalente correspondiente, sobre un carril. Estas cargas se designan con las letras HS (MS), seguidas de un número que indica el peso bruto, (en toneladas Inglesas de 2.000Lb), del camión tractor. La separación entre los ejes se ha considerado variable, con el objeto de tener una aproximación mayor con los tipos de tractores con semi-remolques que se usan actualmente. El espaciamiento variable hace que la carga actúe mas satisfactoriamente en los claros continuos, ya que así las cargas pesadas de los ejes se pueden colocar en los claros adyacentes, a fin de producir los máximos momentos negativos.

PATOLOGIA DE LAS ESTRUCTURAS presentacion power point

El tema tiene por objeto motivar en los profesionales de nuestro medio a incursionar en la ciencia de la patología estructural, cuyo conocimiento es actualmente necesario para la práctica profesional del ingeniero civil en todos sus especialidades, es presentado por el Ing. Mario A. Panozo V.

Contenido:
Introducción
Definición de patología estructural
Antecedentes
Proceso patológico
Relación de causas
Diagnóstico y
Evaluación
Intervención
Conclusión

OPTIMIZACION DE REDES HIDRAULICAS

Dentro del estudio de la hidráulica de los conductos forzados o funcionando bajo presión, uno de los temas mas interesantes se refiere al análisis del balance hidráulico y determinación de presiones en las redes abiertas y cerradas de tuberías. El problema adquiere mayor relevancia cuando se adicionan algunos condicionamientos como los que se refieren al costo de las tuberías y su minimización, lo cual comprende aspectos de optimización; siempre que sea posible este será la meta que buscará el ingeniero en el desempeño de sus actividades profesionales.

No obstante de la existencia de diferentes procedimientos de cálculo y programas computacionales al presente, la mayoría se restringen al cálculo de caudales y pérdidas de carga en los tramos en redes hidráulicas, así como la determinación de cotas piezométricas y presiones disponibles en los nudos.
La tendencia actual es la de utilizar métodos que permitan optimizar el costo de la redes hidráulicas, que a su vez implica la utilización de diámetros mínimos.

Generalmente, al realizar el balance hidráulico y la determinación de los diámetros óptimos, éstos últimos dan resultados que no siempre se aproximan a los diámetros comerciales disponibles. Esta dificultad es superada tomando en consideración la sustitución de la tubería de diámetro no comercial de longitud “L”y diámetro no comercial “D”, por dos tuberías de diámetros comerciales, dispuestas en serie, de longitudes “L1” y “L2” y diámetros “D1” y “D2”, pero, que cumplirán la condición: L = L1 + L2

Además, debe tomarse en cuenta que “una tubería puede ser reemplazada por otras dos tuberías dispuestas en serie, si éstas tuberías conducen el mismo caudal con la misma pérdida de carga (que resulta ser la suma de las pérdidas de carga provocada por ambas tuberías) que la primera”.

Métodos de Resolución:
El estudio del diseño de redes hidráulicas, agrupa los diferentes métodos así:

a) Métodos de Verificación
b) Métodos de Diseño o Dimensionamiento

a) En este grupo se consideran los métodos de Hardy Cross, Matricial, Newton Raphson, etc. Dichos métodos solo sirven para verificar, si los diámetros adoptados dan lugar a caudales y presiones razonables, sin contemplar aspectos económicos como el costo de las tuberías.
b) Aquí, los métodos incluidos se caracterizan por estudiar diseños con algún criterio económico y a través de ciertas condiciones en cada malla o anillo de la red permiten hallar los diámetros de los diferentes tramos. Entre estos métodos se citan a: recosido simulado, algoritmos genéticos, heurísticos y de programación dinámica.

Es evidente que a través del tiempo, los diferentes investigadores han formulado diferentes hipótesis y métodos que consideran un cierto criterio económico, pero que no presentan una base matemática sólida de respaldo, que asegure que el diseño realizado sea el óptimo.

Antes de la era computacional actual, el cálculo de redes daba lugar a tareas prolongadas y reiterativas, limitando considerablemente las posibilidades de evaluar y confrontar diferentes alternativas. Esta limitación era mas notoria en el caso de grandes redes, que requieren imperativamente un diseño óptimo, por la gran influencia en el costo del sistema.

En la actualidad, dado el uso generalizado de los equipos de computación, las dificultades que representaban anteriormente: la resolución de sistemas de ecuaciones, los procesos iterativos y otros tipos de cálculo engorrosos, han sido superados ampliamente, por lo cual muchos métodos que implicaban muchas operaciones en el pasado, ahora se resuelven planteando modelos matemáticos complementados con programas computacionales, que simplifican el análisis y la evaluación de diferentes alternativas.

Es imprescindible el estudio de nuevos métodos de optimización para el cálculo de redes hidráulicas, no solo por lograr bajar los costos en la construcción de sistemas de agua potable, sino porque es un deber de quienes logran alguna formación académica contribuir con algún aporte en el desarrollo de la ciencia, como una retribución por el beneficio recibido en su profesionalización.

LA NORMALIZACIÓN DEL LENGUAJE GRÁFICO DE LA INGENIERÍA

Empecemos rescatando la siguiente cita: “A menudo el dibujo se ha llamado el lenguaje gráfico, el lenguaje de la industria u otros términos eufónicos. Como un lenguaje el dibujo debe tener un diccionario reconocido y autorizado y un método normalizado, con el fin de que se pueda ejecutar y leer con precisión invariable” (1). La normatividad en el dibujo es muy importante y tiene gran alcance. Si consideramos que podemos clasificar al dibujo o “representación gráfica” utilizada en Ingeniería en las siguientes dos áreas (ver figura 1):

● Representación gráfica usada para DESCRIBIR principalmente la forma, el tamaño, el material y los métodos de fabricación de cuerpos, objetos, elementos, etc.
● Representación gráfica usada para REPRESENTAR hechos estadísticos, ecuaciones y leyes de los fenómenos de la ingeniería.

Caeremos en la cuenta de que importantes organismos de normalización en el mundo (la estandarización americana ANSI, la normalización alemana DIN, la ISO, JIS, etc) elaboraron normas de dibujo técnico específicas para los casos que aparecen dentro el recuadro de línea punteada en la figura 1, estas normas lograron difundirse y usarse en nuestro medio debido principalmente al uso de bibliografía extranjera y a algunas publicaciones nacionales.

Ahora analicemos las aplicaciones del dibujo que aparecen fuera del recuadro de línea punteada en la fig. 1, específicamente se trata de gráficos estadísticos y de ingeniería, ningún profesional o estudiante de ingeniería negará haberlos utilizado en cierta medida (también puede afirmarse que es inexistente la bibliografía técnica que no recurra a este tipo de gráficas); en nuestro medio no es extraño ver publicaciones nacionales que presentan excelentes artículos técnicos y de investigación, pero algo estropeados por deficiencia en la presentación de sus gráficas, sería muy conveniente considerar pautas de alguna normatividad que auxilie en la preparación efectiva y legible de este tipo de ilustraciones técnicas, por ejemplo, puede consultarse para este fin el estándar ANSI Y15.1M-1979 (2).

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

1. OBJETIVO:

El objetivo es el de determinar la cantidad de humedad contiene un suelo aprendiendo a sacar una muestra inalterada.

2. FUNDAMENTO TEORICO:

El suelo es el material de construcción más barato y mas abundante del mundo. Desde el periodo neolítico, se utiliza para realizar las primeras construcciones Civiles como ser presas, viviendas, tumbas etc.

Para el empleo de suelo como material de construcción debe seleccionarse apropiadamente el mismo, así como también la más adecuada colocación, una masa de suelo se denomina relleno, los problemas más habituales es este tipo de construcción se debe a la gran diversidad de los puntos de extracción, denominados zonas de préstamo, una parte esencial de la tarea del ingeniero es la de determinar las propiedades del suelo y su utilización o rechazo de acuerdo a las exigencias del proyecto.

El suelo sirve también como cimentación para soportar todo tipo de estructuras y terraplenes, estos trabajos se realiza sobre una capa sólida de suelo, si la capa del terreno no tuviera la solidez necesaria el ingeniero debe realizar estructuras para la retención o sostenimiento del terreno, también se debe realizar este tipo de trabajos en excavación subterráneas.

Todo suelo debe ser identificado clasificado por laboratorista antes de ser sometido a un ensayo.

Para simplicidad, los suelos se pueden dividir en dos clases:

a) Granulares:

Son los suelos que no poseen ninguna cohesión, y consisten en rocas, gravas, arenas y limos.

b) Cohesivos:

Son suelos que poseen características de cohesión y plasticidad . Dichos suelos pueden ser granulares con parte de arcilla o limo orgánico, que les importen cohesión y plasticidad, o pueden ser arcillas o limos orgánicos sin componentes granulares.

Existen numerosas clasificaciones de suelos, pero la mas recomendable es la clasificación unificada adoptada por el cuerpo de ingenieros y por el "BUREAU OF RECLAMATION", de los Estados Unidos.

Los factores que intervienen en la formación de los suelos podríamos resumirlos a los siguientes:

a) Materia de origen, o roca madre, de la cual se ha originado el suelo;
b) el agua;
c) la topografía del lugar;
d) el clima de la región;
e) la Temperatura;
f) los organismos existentes,
g) el ser humano.

GALIBOS

(A) Para navegación

La autorización para la construcción de un paso sobre una vía navegable, exceptuando aquéllas que por su categoría se hallen previamente autorizadas por la Comandancia de la Guardia Costera, debe obtenerse de esta propia Comandancia y de las demás autoridades competentes. Las solicitudes para tales permisos habrán de dirigirse al Comandante del Distrito correspondiente, de la citada Guardia.

(B) Vehicular

Para la circulación de los vehículos, el gálibo horizontal será el ancho libre, en tanto que el gálibo vertical será la altura libre.

( C ) Diversos

Los claros y gálibos deben, además, determinarse de acuerdo con las disposiciones establecidas por las autoridades componentes. Asimismo, respecto a su ancho, altura y ubicación, habrán de ajustarse a los requerimientos federales, estatales o locales, según el caso.

UBICACIÓN, LONGITUD Y AREAS HIDRÁULICAS DE LAS ALCANTARIALLAS

Las recomendaciones relacionadas con la ubicación de alcantarillas, su longitud y áreas hidráulicas deberán estar de acuerdo con la Guía para el Diseño Hidráulico de Alcantarillas de la AASHTO.

ESPACIAMENTO ENTRE PILAS, ORIENTACIÓN Y TIPO

Las pilas de un puente deben ubicarse de acuerdo con los requerimientos de la navegación y de manera que produzcan la mínima obstrucción a la corriente. En general, deben colocarse paralelamente a la dirección que ésta tiene, en épocas de avenidas. Asimismo, para dar paso a los materiales de arriaste y los hielos, los claros del puente y el espacio libre vertical deberán tener la amplitud adecuada, de acuerdo con el tipo de pila y, en caso necesario, emplear desviadores de materiales de arrastre. Cuando se empleen grandes ataguías en los lechos de ríos con corriente divagante, deberán tomarse medidas especiales para evitar la socavación.

AREA HIDRÁULICA DEL PUENTE

La determinación de área hidráulica del puente es un elemento esencial para lograr un proyecto económico y confiable. Para ello, es necesario realizar estudios hidráulicos en el sitio propuesto, los que deberán formar parte del anteproyecto del puente. Estos estudios deberán contener, de ser aplicables, los elementos siguientes:

(A) Información sobre el sitio:

1. Mapas, secciones transversales de la corriente y fotografías aéreas.
2. Información completa sobre los puentes ya existentes, incluyendo fechas de construcción y su comportamiento durante las avenidas registradas.
3. Niveles de aguas máximas extraordinarias (NAME) así como las fechas en que ocurrieron.
4. Datos sobre hielos, materiales flotantes y estabilidad del cauce.
5. Factores que afectan el nivel de las aguas .

(B) Estudios hidrológicos

1. Recopilación de datos sobre avenidas, que permitan estimar el gasto máximo en el cruce, incluyendo tanto las avenidas máximas registradas como las conocidas históricamente.
2. Determinación de la curva avenida-frecuencia correspondiente al sitio.
3. Determinación de la distribución del gasto y de las velocidades en el cruce,
para considerar el gasto de las avenidas en el proyecto de la estructura.
4. Curva tirante-gasto en el cruce.

( C ) Estudios hidráulicos

1. Estimación de remansos y cálculo de velocidades medias en el sitio, para diferentes longitudes tentativas del puente y evaluación de gastos.
2. Estimación de la profundidad de socavación en las pilas y estribos de las estructuras propuestas.

Usualmente, el área hidráulica de un puente se determina para una avenida de proyecto cuya magnitud y frecuencia se relaciona con el tipo e importancia de la carretera de la que forma parte el puente. En la elección de dicha área deberán considerarse los remansos aguas arriba, el paso de hielos y de materiales flotantes, así como la posible socavación en la cimentación del puente. Cuando es factible que ocurran avenidas que excedan a la de proyecto, o cuando las máximas avenidas puedan causar grandes daños a las propiedades vecinas, o bien originar la pérdida de una estructura costosa, se justifica considerar un área hidráulica mayor que la necesaria. En este caso, deberán tomarse en cuenta las deposiciones de las autoridades locales, estatales y federales sobre la materia.

Cuando sea necesario reducir al mínimo los efectos desfavorables de gastos adversos, deberán construirse estructuras de desfogue, espolones, desviadores de materiales flotantes y obras de encauzamiento. Cuando exista la probabilidad de que ocurran socavaciones, las pilas y estribos del puente deberán protegerse contra los daños consiguientes mediante un proyecto adecuando. Asimismo, los taludes de los terraplenes adyacentes a la estructura sujetos a erosión, deben protegerse convenientemente por medio de zampeados, revestimientos flexibles, diques reguladores, espolones y otras obras adecuadas. También deberá evitarse la existencia de maleza y de árboles en los taludes de los terraplenes de acceso inmediatos a la estructura para evitar grandes velocidades y posibles socavaciones. No deben permitirse bancos de préstamos en sitios donde éstos puedan incrementar las velocidades y originar socavaciones en el puente.

NORMAS DE DISEÑO PARA PUENTES

Para cualquier caso en el que las especificaciones recomienden el uso de una formula empírica, ésta podrá substituirse por un análisis racional basado en la teoría correspondiente, aprobado por la Comisión de Puentes y Estructura de la American Association State Highway and Transportation Officials. (AASHTO), siempre y cuando los esfuerzos resultantes se ajusten a lo establecido en las propias especificaciones.

CAPITULO I

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE PROYECTO

1.1.1.- UBICACIÓN DEL PUENTE

Al efectuar el trazo preliminar de una ruta, deberá seleccionarse cuidadosamente el sitio de cruce de las corrientes fluviales, con objeto de reducir al mínimo los costos de construcción, conservación y reposición de los puentes. Asimismo, deberá estudiarse el curso de los meandros, y en caso necesario, rectificar el de la corriente mediante obras de encauzamiento u otras medidas que pudieran reducir los problemas de erosión y posible pérdida de las estructuras. Las cimentaciones de los puentes que se construyan transversalmente a un cauce modificado, deberán proyectarse tomando en cuenta posible ensanchamientos o una mayor profundidad de dicho cauce. Cuando existan grandes zonas inundadles, deberá considerarse la necesidad de construir terraplenes de acceso con escasa altura para facilitar el paso de avenidas extraordinarias sobre la rasante del camino y evitar así la pérdida de las estructuras. Si resulta necesaria la construcción de estructuras de desfogue, para facilitar el escurrimiento natural e las aguas y reducir remansos, habrá que seleccionar cuidadosamente tanto su ubicación como las dimensiones de las mismas, a fin de evitar socavaciones perjudiciales y cambios en el cauce principal del río.

Plantilla

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