diseño de la red de alcantarillado del barrio centro poblado

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.
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.4
1.5
1.5.1
1.5.2
1.5.3
1.5.4
1.6
1.8
GENERALIDADES
ANTECEDENTES
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Descripción del problema
Formulación del problema
OBJETIVOS
Objetivo general
Objetivos específicos
JUSTIFICACIÓN
DELIMITACIÓN
Espacio
Tiempo
Contenido
Alcance
MARCO REFERENCIAL
DISEÑO METODOLÓGICO
11
11
15
15
18
18
18
19
19
19
19
19
19
19
20
21
2.
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
2.1.7
2.1.8
2.1.9
2.1.10
2.1.11
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.2.6
2.2.7
2.2.8
ALCANTARILLADO
ALCANTARILLADO SANITARIO
Nivel de complejidad del sistema
Proyección de Población
Caudal de aguas residuales domésticas (QD)
Caudal de aguas residuales industriales (QI)
Caudal de aguas residuales comerciales (QC)
Caudal de aguas residuales institucionales (QIN)
Caudal medio diario de aguas residuales (QMD)
Caudal máximo horario de aguas residuales (QMH)
Caudal de conexiones erradas (Qce)
Infiltración (Qinf)
Caudal de diseño
ALCANTARILLADO PLUVIAL
Caudal de diseño
Método raciona
Área de drenaje (A)
Curvas de intensidad-duración-frecuencia
Periodo de retorno de diseño
Intensidad de precipitación
Coeficiente de escorrentía
Tiempo de concentración
23
23
23
24
26
27
27
27
28
28
28
29
31
31
31
31
32
32
33
33
34
34
pág.
2.2.9
2.2.10
2.2.11
2.2.12
2.2.13
Diámetro mínimo
Velocidad mínima
Velocidad máxima
Pendiente mínima
Pendiente máxima
35
35
35
35
36
3.
PRESUPUESTO DE OBRA
37
4.
CONCLUSIONES
45
BIBLIOGRAFÍA
46
ANEXOS
47
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1.
Tabla 2.
Tabla 3.
Tabla 4.
Tabla 5.
Tabla 6.
Tabla 7.
Tabla 8.
Tabla 9.
Tabla 10.
Tabla 11.
Tabla 12.
Tabla 13.
Tabla 14.
Tabla 15.
Nivel de complejidad del sistema
Censos históricos
Población actual
Cálculos población futura
Aporte máximo por conexiones erradas con sistema pluvial
Aporte de infiltración en redes de sistemas de recolección y
evacuación de aguas residuales
Nivel de complejidad del sistema para obtención de las curvas
IDF
Ecuación IDF – Zipaquirá
Relaciones intensidad - duración - frecuencia Zipaquirá
Factor de reducción para la intensidad de lluvia
Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad
Velocidad máxima para tuberías de alcantarillado, m/s
Ejemplo APU, extraído del contenido total de APU del trabajo
Presupuesto Total de Obra, Alcantarillado sanitario
Presupuesto Total de Obra, Alcantarillado Pluvial
24
25
25
26
29
29
32
32
33
34
34
35
39
42
43
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1.
Figura 2.
Figura 3.
Figura 4.
Figura 5.
Figura 6.
Figura 7.
Figura 8.
Lotes aprovechados para beneficiarse del ganado
Localización del Barrio Centro Poblado de Pasoancho en el
municipio de Zipaquirá
Municipios con Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado
Cobertura de alcantarillado urbano y rural en Colombia
Visualización de la colmatación del colector final o pozo en
sus bordes
Estado del canal natural en el que descarga una porción de la
población
Paso del río Frío por el barrio Centro Poblado Pasoancho
Clasificación de los costos
11
12
14
15
16
17
18
40
LISTA DE ANEXOS
pág.
Anexo A.
Anexo B.
Anexo C.
Anexo D.
Anexo E.
Anexo F.
Anexo G.
Plano alcantarillado sanitario
Tabla de cálculos alcantarillado sanitario
Perfiles alcantarillado sanitario
Plano alcantarillado pluvial
Tabla de cálculos alcantarillado pluvial
Perfiles alcantarillado pluvial
Análisis de precios unitarios
47
49
52
54
56
58
60
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.
10
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.
11
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
12
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%.
13
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.
14
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.
15
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.
16
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.
17
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.
18
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
19
base en la información suministrada por el municipio
topográficos, hidrológicos, censos entre otros más.
como lo serán estudios
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.
20

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.
21
 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.
22
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.
capítulo A.3.1 del RAS 2000.
1
Este nivel se define de acuerdo al
LÓPEZ CUELLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado 2 ed.
Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 342.
23
Tabla 1. Nivel de complejidad del sistema
Nivel de complejidad del
sistema NCS
Baja
Medio
Medio alta
Alto
Población de la zona
urbana
<2.500
2.501 a 12.500
12.501 a 60.000
> 60.000
Capacidad económica de
los usuarios
Baja
Baja
Media
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
24
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.
SUSCRIPTORES ACTUALES
SUSCRIPTORES PROYECTADOS
2485
TOTAL SUSCRIPTORES
NUMERO HAB POR FAMILIA
POBLACION ACTUAL 2011
2525
4.83
1490
40
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.
25
Tabla 4. Cálculos población futura.
AÑO
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
2031
2032
2033
2034
2035
2036
2037
2038
2039
2040
2041
2042
2043
METODO
GEOMETRICO
1518
1546
1575
1605
1635
1665
1697
1728
1761
1794
1827
1862
1896
1932
1968
2005
2043
2081
2120
2159
2200
2241
2283
2326
2369
2414
2459
2505
2552
2600
2648
METODO
EXPONENCIAL
1518
1547
1576
1606
1636
1667
1699
1731
1764
1797
1831
1865
1901
1937
1973
2011
2049
2087
2127
2167
2208
2250
2292
2335
2380
2424
2470
2517
2565
2613
2662
METODO
LINEAL
1497
1504
1511
1518
1525
1532
1538
1545
1552
1559
1566
1573
1580
1587
1594
1601
1608
1615
1621
1628
1635
1642
1649
1656
1663
1670
1677
1684
1691
1698
1704
PROMEDIO
1511
1532
1554
1576
1599
1621
1645
1668
1692
1717
1741
1767
1792
1818
1845
1872
1900
1928
1956
1985
2014
2044
2075
2106
2137
2169
2202
2235
2269
2303
2338
Fuente: Autor.
2.1.3 Caudal de aguas residuales domésticas (QD).
dado por la expresión:
26
El aporte doméstico está
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.
27
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.
28
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
Aporte
Nivel de complejidad del sistema
(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 sistema
Bajo y medio
Medio alto y alto
Infiltración alta
(L/s*ha)
0.15 - 0.4
0.15 - 0.4
Infiltración media
(L/s*ha)
Infiltración baja
(L/s*ha)
0.1 - 0.3
0.005 - 0.2
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.
29
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.
30
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.
31
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 intensidadduración-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 RAS200 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
3
5
10
25
50
100
i = C1 * (D + Xo) ^C2
C1
Xo
C2
3238.0
40.0
-0.97
4294.8
40.0
-0.99
5138.4
38.0
-0.99
6886.9
38.5
-1.00
7945.6
38.0
-1.00
9150.4
38.0
-1.01
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.
32
Tabla 9. Relaciones intensidad - duración - frecuencia Zipaquirá
Estación : ZIPAQUIRA
Código: 2120074
DURACION
PERIODO DE RETORNO, años
Minutos
3
5
10
25
50
15
66.4
81.3
100.9
128.7
149.9
30
52.5
64.0
78.8
100.5
116.8
60
37.2
45.0
54.9
69.9
81.1
120
23.6
28.2
34.2
43.5
50.3
360
9.7
11.4
13.7
17.3
20.0
Fuente. Secretaría de Planeación Zipaquirá
100
165.9
129.0
89.2
55.1
21.7
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.
Ibíd., D 46.
10
33
Tabla 10. Factor de reducción para la intensidad de lluvia
Áreas de drenaje (ha)
50 - 100
100 - 200
200 - 400
400 - 800
800 - 1600
Factor de reducción
0.99
0.95
0.93
0.90
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
Cubiertas
Pavimentos asfálticos y superficies de concreto
Vías adoquinadas
Zonas comerciales o industriales
Residencial, con casas contiguas, predominio de zonas duras
Residencial multifamiliar, con bloques contiguos y zonas duras entre estos
Residencial unifamiliar, con casas contiguas y predominio de jardines
Residencial, con casa rodeadas de jardines o multifamiliares apreciablemente separados
Residencial, con predominio de zonas verdes y parques-cementerios
Laderas sin vegetación
Laderas con vegetación
Parques recreacionales
C
0,75-0,95
0,75-0,95
0,75-0,85
0,60-0,95
0,75
0,60-0,75
0,40-0,60
0,45
0,30
0,60
0,30
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.
34
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
Ladrillo común
3,0
Agua con fragmentos
de arena y grava
2,0
Ladrillo vitrificado y gres
5,0
3,3
140
3,0
2,0
210
5,0
3,3
250
6,0
4,0
280
6,5
4,3
315
Concreto reforzado mayor de
280 Kg/cm² y curado al vapor
7,5
5,0
10,0
6,6
10,0
10,0
Material de la tubería
Concreto (kg/cm²) de :
Cloruro de polivinilo (PVC)
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.
35
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.
36
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.
37
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.
38
Tabla 13. Ejemplo APU, extraído del contenido total de APU del trabajo.
EMPRESA DE ACUEDUCTO, ALCANTARILLADO Y ASEO DE ZIPAQUIRÁ
DISEÑO ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLUVIAL CENTRO POBLADO PASOANCHO
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
MUNICIPIO DE ZIPAQUIRÁ
OBRA
COLECTOR SALINAS
ITEM
1.1
I. EQUIPO
DESCRIPCION
EQUIPO DE TOPOGRAFIA
MARCA
Localización, accesos, limpieza y Replanteo
TIPO
TARIFA/H
2,130,000.00
RENDIMIENTO
0.0002
V/UNITARIO
435.00
PRECIO
UNITARIO
EN
m2
435.00
II. MATERIALES EN OBRA
DESCRIPCION
UNIDAD
P/UNITARIO
CANTIDAD
V/UNITARIO
Sub Total
III. TRANSPORTES
MATERIAL
VoP
DISTAN.
M3 o T/KM
TARIFA
V/UNITARIO
Sub Total
IV. MANO DE OBRA
TRABAJADOR
CADENERO 1
CADENERO 2
TOPOGRAFO
VR. HORA FACTOR
VR. TOTAL MES.RENDIMIEN. V/UNITARIO
800,000.00
0.0001
80.00
700,000.00
0.0000
25.00
1,400,000.00
0.0003
420.00
Sub Total
TOTAL COSTO DIRECTO
525.00
960.00
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.
39
 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
40
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.
41
Tabla 14. Presupuesto total de obra: alcantarillado sanitario.
DISEÑO ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLUVIAL CENTRO CENTRO POBLADO PASOANCHO
ALCANTARILLADO SANITARIO
ÍTEM DESCRIPCIÓN
1 PRELIMINARES
1.1
1.2
1.3
2
2.1
2.2
3
UNIDAD CANTIDAD
Localización y Replanteo
Plan de manejo de trafico
Señalización (suministro de barricadas, señales preventivas, vallas y
pasacalles)
Excavaciones mecánica para tubería a cualquier profundidad
Excavación para pozos y estructuras
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Relleno Tipo 1 (gravilla)
Relleno Tipo 2 (recebo)
Relleno tipo3 (Material de excavación)
Relleno Tipo 5 (Base Granular)
Relleno Tipo 6 (Sub base Granular)
Cargue y transporte de material sobrante al botadero
Concreto reforzado e impermeabilizado 4000 PSI
7.1
8
Acero de Refuerzo PDR - 60
8.1
Entibado (continuo en madera)
$ 2,000,000
$ 2,000,000
M3
M3
14306
435
$ 11,538
$ 31,019
$ 165,073,846
$ 13,493,117
M2
12
$ 6,990
$ 83,881
M3
41727
$ 14,003
$ 584,303,181
382
954
$ 86,487
$ 59,197
$ 12,062
$ 59,000
$ 44,890
$ 32,995,017
$ 225,838,084
$ 57,518,881
$ 84,407,760
$ 42,814,286
M3
12
$ 551,596
$ 6,619,150
Kg
3480
$ 3,699
$ 12,873,094
M2
11922
$ 21,380
$ 254,892,360
ML
ML
ML
ML
ML
4717
166
278
653
148
$ 6,453
$ 30,438,801
$ 1,090,458
$ 2,180,993
$ 6,865,560
$ 2,737,388
ML
ML
ML
ML
ML
4717
166
278
653
148
M2
3815
4769
1431
INSTALACIÓN DE TUBERÍA NOVAFORT Y NOVALOC
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
11
Tubo simple Ø 8", Novafort
Tubo simple Ø 10", Novafort
Tubo simple Ø 12", Novafort
Tubo simple Ø 16", Novafort
Tubo simple Ø 18", Novafort
11.1
12
Geotextil NT 2000 o similar
14
1
ENTIBADOS
Tubo simple Ø 8", Novafort
Tubo simple Ø 10", Novafort
Tubo simple Ø 12", Novafort
Tubo simple Ø 16", Novafort
Tubo simple Ø 18", Novafort
14.1
glb
ACERO DE REFUERZO
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
10
13.1
$ 5,722,560
$ 2,000,000
M3
M3
M3
M3
M3
6.1
7
13
$ 960
$ 2,000,000
RELLENOS PARA REDES
CONCRETO PARA OBRAS DE RECUBRIMIENTO
12.3
5961
1
CARGUE Y TRANSPORTE MATERIAL SOBRANTE
6
12.2
ML
glb
ROTURA Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS, ANDENES Y
SARDINELES
Rotura de pavimento asfáltico
12.1
VALOR TOTAL
EXCAVACIONES PARA REDES
3.1
4
4.1
5
9
COSTO DIRECTO
$ 6,569
$ 7,845
$ 10,514
$ 18,496
SUMINISTRO DE TUBERÍA NOVAFORT Y NOVALOC
$ 155,954
$ 199,957,876
$ 9,874,296
$ 23,723,960
$ 85,195,586
$ 23,081,229
1192
$ 9,360
$ 11,159,290
UND
87
$ 945,738
$ 82,279,192
UND
87
$ 351,903
$ 30,615,554
ML
87
$ 363,832
$ 31,653,364
UND
348
$ 948,762
$ 330,169,260
M3
6
$ 490,000
$ 42,391
$ 59,484
$ 85,338
$ 130,468
GEOTEXTILES
POZOS DE INSPECCIÓN Y ESTRUCTURAS DE CONEXIÓN
Placa de cubierta prefabricada, de 5000 PSI incluyen aro, base y tapa Ø=
1,50 m, e= 0,25m
Base para Pozo en concreto de 3000 PSI reforzado incluye cañuela e=,25
Ø= 1,50 m
Cilindro para Pozo de inspección en mampostería, Ø= 1,20 m - Ø= 1,50 m
, e= 0,25m
ACOMETIDAS
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.
REPOSICIÓN DE PAVIMENTOS Y ADOQUÍN
Reposición de pavimento asfáltico
Subtotal Costo Directo
20.00%
5.00%
5.00%
5.00%
ADMINISTRACIÓN
IMPREVISTOS
UTILIDAD
IMPUESTO A EL FONDO DE SEGURIDAD MUNICIPAL
TOTAL
INTERVENTORÍA
SUPERVISIÓN EPC
TOTAL OBRA + INTERVENTORÍA
7.00%
2.00%
Fuente. Autor.
42
$ 2,940,000
$ 2,364,598,026.00
$
472,919,605
$
118,229,901
$
118,229,901
$
118,229,901
$
3,192,207,335
$
223,454,513
$
63,844,148
$
3,479,505,997
Tabla 15.Presupuesto Total de Obra, Alcantarillado Pluvial.
DISEÑO ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLUVIAL CENTRO CENTRO POBLADO PASOANCHO
ALCANTARILLADO PLUVIAL
ÍTEM DESCRIPCIÓN
1 PRELIMINARES
1.1
1.2
1.3
2
2.1
2.2
UNIDAD CANTIDAD COSTO DIRECTO
Localización y Replanteo
Plan de manejo de trafico
Señalización (suministro de barricadas, señales preventivas, vallas y
pasacalles)
EXCAVACIONES PARA REDES
Excavaciones mecánica para tubería a cualquier profundidad
Excavación para pozos y estructuras
3
3.1
4
ROTURA Y CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTOS, ANDENES Y SARDINELES
Rotura de pavimento asfáltico
4.1
5
Cargue y transporte de material sobrante al botadero
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Relleno Tipo 1 (gravilla)
Relleno Tipo 2 (recebo)
Relleno tipo3 (Material de excavación)
Relleno Tipo 5 (Base Granular)
Relleno Tipo 6 (Sub base Granular)
6.1
7
Concreto reforzado e impermeabilizado 4000 PSI
7.2
8
Acero de Refuerzo PDR - 60
8.2
9
Entibado Tipo 2 (continuo en madera)
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
9.7
9.8
9.9
10
Tubo simple Ø 10", Novafort
Tubo simple Ø 12", Novafort
Tubo simple Ø 16", Novafort
Tubo simple Ø 18", Novafort
Tubo simple Ø 20", Novafort
Tubo simple Ø 24", Novafort
Tubo simple Ø 27", Novafort
Tubo simple Ø 30", Novafort
Tubo simple Ø 36", Novafort
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
11
Tubo simple Ø 10", Novafort
Tubo simple Ø 12", Novafort
Tubo simple Ø 16", Novafort
Tubo simple Ø 18", Novafort
Tubo simple Ø 20", Novafort
Tubo simple Ø 24", Novafort
Tubo simple Ø 27", Novafort
Tubo simple Ø 30", Novafort
Tubo simple Ø 36", Novafort
11.1
12
Geotextil NT 2000 o similar
12.3
13
13.1
14
14.1
15
15.1
15.2
3355
1
$ 960
$ 2,000,000
$ 3,220,800
$ 2,000,000
glb
1
$ 2,000,000
$ 2,000,000
M3
M3
8052
255
$ 11,538
$ 31,019
$ 92,907,692
$ 7,909,758
M2
12
$ 6,990
$ 83,881
M3
23485
$ 14,003
$ 328,860,455
215
954
$ 86,487
$ 59,197
$ 12,062
$ 59,000
$ 44,890
$ 18,570,422
$ 225,838,084
$ 57,518,881
$ 84,407,760
$ 42,814,286
M3
12
$ 551,596
$ 6,619,150
Kg
2040
$ 3,699
$ 7,546,297
M2
3355
$ 21,380
$ 71,729,900
ML
ML
ML
ML
ML
ML
ML
ML
ML
73
401
862
496
457
104
167
167
629
$ 6,569
$ 7,845
$ 10,514
$ 18,496
$ 19,885
$ 22,064
$ 31,528
$ 33,892
$ 34,922
$ 479,539
$ 3,145,965
$ 9,062,960
$ 9,173,949
$ 9,087,393
$ 2,294,641
$ 5,265,224
$ 5,659,919
$ 21,965,908
ML
ML
ML
ML
ML
ML
ML
ML
ML
73
401
862
496
457
104
167
167
629
$ 59,484
$ 85,338
$ 130,468
$ 155,954
$ 208,890
$ 306,944
$ 387,033
$ 508,161
$ 696,354
$ 4,342,311
$ 34,220,532
$ 112,463,392
$ 77,353,308
$ 95,462,668
$ 31,922,126
$ 64,634,569
$ 84,862,883
$ 438,006,620
M2
671
$ 9,360
$ 6,280,728
UND
51
$ 945,738
$ 48,232,630
UND
51
$ 351,903
$ 17,947,049
ML
51
$ 363,832
$ 18,555,420
UND
348
$ 948,762
$ 330,169,260
M3
6
$ 490,000
$ 2,940,000
UND
160
$ 742,000
$ 118,720,000
ML
80
$ 607,000
RELLENOS PARA REDES
CONCRETO PARA OBRAS DE RECUBRIMIENTO
12.2
ML
glb
CARGUE Y TRANSPORTE MATERIAL SOBRANTE
6
12.1
VALOR TOTAL
M3
M3
M3
M3
M3
3815
4769
1431
ACERO DE REFUERZO
ENTIBADOS
INSTALACIÓN DE TUBERÍA NOVAFORT Y NOVALOC
SUMINISTRO DE TUBERÍA NOVAFORT Y NOVALOC
GEOTEXTILES
POZOS DE INSPECCIÓN Y ESTRUCTURAS DE CONEXIÓN
Placa de cubierta prefabricada, de 5000 PSI incluyen aro, base y tapa Ø=
1,50 m, e= 0,25m
Base para Pozo en concreto de 3000 PSI reforzado incluye cañuela e=,25
Ø= 1,50 m
Cilindro para Pozo de inspección en mampostería, Ø= 1,20 m - Ø= 1.50 m,
e= 0,25m
ACOMETIDAS
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.
REPOSICIÓN DE PAVIMENTOS Y ADOQUÍN
Reposición de pavimento asfáltico
SUMIDERO
Sumidero en ladrillo SL-100
Carcamo 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 bisagras
Subtotal Costo Directo
43
$ 48,560,000
$ 2,552,836,361.00
Tabla 15. Continuación
20.00%
5.00%
5.00%
5.00%
ADMINISTRACIÓN
IMPREVISTOS
UTILIDAD
IMPUESTO A EL FONDO DE SEGURIDAD MUNICIPAL
TOTAL
INTERVENTORÍA
SUPERVISIÓN EPC
TOTAL OBRA + INTERVENTORÍA
7.00%
2.00%
$
$
$
$
$
$
$
$
510,567,272
127,641,818
127,641,818
127,641,818
3,446,329,087
241,243,036
68,926,583
3,756,498,706
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).
44
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.
45
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.
46
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