Diplomado Agua Potable

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  • facultad de ingeniera

    EPILAS

    escuela piloto de acreditacin en agua y saneamiento

    universidad nacional de cajamarca

    diplomado en agua y saneamiento

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA PILOTO DE AGUA Y SANEAMIENTO

    DIPLOMADO EN AGUA Y SANEAMIENTO

    MODULO TCNICO I: ADMINISTRACIN, OPERACIN Y MANTENIMIENTO

    TEMA:

    INSTRUMENTOS DE MEDICION CONTEXTO DEL AGUA

    EXPOSITOR : Ing GASPAR MNDEZ CRUZ DOCENTE DAIRH

    CAJAMARCA - PER

  • Marzo 2003

    EQUIPOS PARA LA DETERMINACIN DE LA CALIDAD DEL AGUA

    Para tener una seguridad en la calidad de agua y sea aceptable para el consumo

    humano, necesariamente se debe optar por determinar las condiciones fsicas, biolgicas y

    qumicas de la misma. Por su generalidad, estas caractersticas se determinar con la

    utilizacin de diversos equipos, cada vez ms sofisticados. Teniendo en cuenta la realidad

    econmica que vive un pas como el nuestro, se busca la alternativa viable de obtener estos

    equipos para lograr tener una seguridad en la calidad del agua a consumir, en ese contexto

    se debe implementar los conocimientos de todas las personas involucradas en la prestacin

    de este imprescindible servicio, tanto profesionales, tcnicos y los usuarios mismos.

    Las caractersticas mas importantes del agua a determinar, en el contexto rural, se

    podra concentrar en: La turbiedad, el pH, la temperatura, la presencia de coliformes, la

    desinfeccin, etc.

    TTAAMMAAOO DDEE LLAASS DDIISSPPEERRSSIIOONNEESS

    Una sustancia puede estar dentro de otra de varios modos diferentes:

    Primero: La molcula de una sustancia A puede estar disgregada dentro de una sustancia B.

    La sustancia A est DISUELTA dentro de la B.

    Segundo: Partculas o gotitas muy pequeas de la sustancia A pueden estar dispersas dentro

    de la sustancia B. La sustancia A est en estado COLOIDAL dentro de la B.

    Tercero: Partculas relativamente grandes de la sustancia A est flotando dentro de la

    sustancia B. La sustancia A est en SUSPENSIN en la B

    Como se puede observar, segn el tamao de las partculas de slido o lquido

    disgregado dentro de otro, hay un cambio en la clasificacin del fenmeno y en las

    caractersticas que ste reviste.

  • VERDADERA SOLUCIN SOLUTO ( < 1 mu ).

    ESTADO COLOIDAL COLOIDE (1 1000 mu ).

    SUSPENSIN GRUESA ( > 1000 mu ).

    FASE DISPERSA FASE

    DISPERSANTE NOMBRE EJEMPLO

    1. Lquido 2. Slido 3. Gas 4. Lquido 5. Slido 6. Lquido 7. Slido 8. Gas

    Lquido Lquido Lquido

    Gas Gas

    Slido Slido Slido

    Emulsin Sol

    Espuma Aerosol Aerosol

    Gel - -

    Aceite en agua Turbiedad del agua Crema batida Niebla, neblina Humo, polvo Jalea Vidrio coloreado Piedra pmez

  • facultad de ingeniera

    EPILAS

    escuela piloto de acreditacin en agua y saneamiento

    universidad nacional de cajamarca

    diplomado en agua y saneamiento

  • 1DIPLOMADO EN AGUA Y SANEAMIENTODIPLOMADO EN AGUA Y SANEAMIENTO

    SISTEMA DE AGUA POTABLE SIN SISTEMA DE AGUA POTABLE SIN PLANTA DE TRATAMIENTOPLANTA DE TRATAMIENTO

    EXPOSITORES: Ing GASPAR MNDEZ CRUZIng WALTER CABRERA HUAMAN.

    CAJAMARCA

    MARZO - 2003

    DIPLOMADO EN AGUA Y SANEAMIENTODIPLOMADO EN AGUA Y SANEAMIENTO

    EL AGUA ES EL CONDUCTOR DE LA

    VIDA

  • 2DIPLOMADO EN AGUA Y SANEAMIENTODIPLOMADO EN AGUA Y SANEAMIENTO

    DONDE EL AGUA VA, LAS ENFERMEDADES SIGUEN SUS PASOS

    SISTEMAS DE AGUA POTABLESISTEMAS DE AGUA POTABLE

    SIN PLANTA DE TRATAMIENTOSIN PLANTA DE TRATAMIENTO

    El abastecimiento de agua potable y la evacuacin sanitaria de excretas son asuntos importantes no slo desde el punto de vista de la salud, sino porque representan elementos esenciales del desarrollo general de las comunidades. La calidad de vida en stas, se ver afectada en gran medida por el grado de atencin que se preste a esas necesidades bsicas.

  • 3Existe una amplia gama de tecnologas de abastecimiento de agua y evacuacin de excretas. La seleccin debe hacerse sensatamenete, teniendo en cuenta el costo, la conveniencia social y cultural, la localizacin, los requisitos operativos y los recursos locales. En la actualidad se reconoce que la participacin comunitaria y la organizacin institucional, son caractersticas de importancia crtica en los proyectos antes mencionados, an cuando la tecnologa seleccionada sea apropiada.

    CRITERIOS DE FORMULACINCRITERIOS DE FORMULACIN

    Debe reconocerse que la eleccin de criterios bsicos de formulacin controlar en gran medida el costo total de un proyecto de abastecimiento de agua, de modo que es preciso tener mucho cuidado al determinar la clase de servicio que se pretende ofrecer. La cantidad de agua suministrada y la clase de sistema instalado, deben ser compatibles con la situacin nacional en trminos de las condiciones existentes y las expectativas de la comunidad, pero no necesariamente deben basarse en normas internacionales.

  • 4COMPATIBILIZACIN OFERTACOMPATIBILIZACIN OFERTA--DEMANDADEMANDA

    Todo proyecto de abastecimiento de agua potable, para lograr su sostenibilidad debe equilibrar o campatibilizar sus principales componentes, la oferta y la demanda.OFERTA : (ciclo hidrolgico)- La precipitacin.- El agua superficial: Lagos y lagunas,

    ros, arroyos, embalses y cuencas.- El agua subterrnea: Manantiales ( de

    ladera, ascendentes ), pozos.

    DEMANDA:

    Para tener una mejor concepcin de este componente, es necesario conocer una serie de parmetros inter-relacionados, siendo stos:

    - Perodo de diseo (eficiencia).- Poblacin (modelos matemticos)- Dotacin Per cpita (por da)- Variaciones del consumo (diario y horario)- Caudal de diseo : Medio diario.

    Mximo diario.Mximo horario.

  • 5OPCIONES TCNICAS Y NIVELES DE SERVICIO

    Opcin tcnica:

    Solucin de ingeniera que probadas para las caractersticas de una zona, pueden permitir de manera ptima, la dotacin de agua potable y saneamiento

    Tipos:- Sistemas de agua por gravedad- Sistemas de agua por bombeo- Proteccin de vertiente- Servicio ventual por gravedad

    Niveles de servicio:

    Servico pblico pileta pblica

    Servicio domiciliario pileta domiciliaria

    - Pedestal- Con un lavadero- Un lavadero + un escurridero- Dos lavaderos + dos escurrideros- Otros

  • 6CAUDALES DE DISEOCAUDALES DE DISEO

    Caudal medio diario promedio anual ( Qm = Pob x Dot ). Con este valor se disea el almacenamiento del sistema.

    Caudal mximo diario ( Qmaxd = Qm x K1 ). Con este valor se disea la captacin y la conduccin del sistema.

    Caudal mximo horario ( Qmaxh = Qmaxd x K2 ). Con este valor se disea la aduccin y la distribucin del sistema.

    Es importante reflexionar en el trmino mximo mximorum de los coeficientes de variacin de consumo, es decir el valor del K3 = K1 x K2 (generalmente para viviendas con densidad unifamiliar).

  • 7CAPTACION

    R

    LC

    LD

    COMUNIDAD

    CRP T-7

    VALVULA DE PURGA

    VALVULA DE PURGA

    TUBO ROMPE CARGA

    VC

    Partes del sistema de agua potable y saneamiento:

    CAPTACINCAPTACIN

    Estructura que inicia todo sistema de abastecimiento de agua potable. Para una comunidad rural, es general que dicha captacin sea de un manantial.

    El caudal de diseo para esta estructura, es el caudal mximo diario, para lo cual se debe verificar que la oferta otorgada por dicha fuente, en estiaje, sea mayor a la demanda de la comunidad a servir.

  • 8CaptacinCaptacin:

    Niveles C. Rebose Tapa inspeccin Relleno C pobre

    CaptacinCaptacin:

    Niveles C. Rebose Tapa inspeccin Relleno C pobre

  • 9Dado mvilDado mvil:

    En Captacin, Reservorios, CRP, Vlvulas de Purga

    Captacin con caja de vlvulas

  • 10

    Captacin sin caja de vlvulas

    CONDUCCIONCONDUCCION

    Es la siguiente parte del sistema que consiste en conducir el agua desde la captacion hasta el reservorio.

    Su clculo se realiza con el caudal mximo diario, teniendo en cuenta todos los principios hidrulicos ( pricipio de la continuidad, perdida de carga, presin, cavitacin, etc). Para seguridad de la conduccin se coloca ciertos elementos complementarios ( CRP, Tubos rompe cargas ) .

  • 11

    Tubo rompecargaTubo rompecarga:

    Colocacin de proteccin de concreto.

    Uno adicional al diseo antes reservorio

    Mantener tubo exterior en ltimo TRC

    RESERVORIORESERVORIO

    Estructura que tiene por objetivo el de regular el caudal y la presin, y el de almacenar el agua y tratarla en l mismo.

    Su volumen se determina con el 25 % del caudal medio diario, teniendo adems un volumen de reserva para cualquier eventualidad. Para un mejor control, tiene una caseta de vvulas.

  • 12

    ReservoriosReservorios:

    Ubicacin canastilla Hipoclorador. Tapa de inspeccin

    ReservoriosReservorios

    Cerco Tapa metlica

  • 13

    Caseta de VlvulasCaseta de Vlvulas:

    Colocar grifo Drenaje

    Caseta de vlvula

    Colores en tubera

  • 14

    ReservoriosReservorios: Nivel esttico: Nivel esttico

    Detalle

    Nivel esttico Nivel esttico ReservorioReservorio

  • 15

    DISTRIBUCIONDISTRIBUCION

    Compuesto de dos partes: Aduccin ( sin conexiones para distribuir el agua) y la distribucin misma.

    Su clculo se lo realiza con el caudal mximo horario. La distribucion en s, para la zona rural es abierta, y su entrega puede hacerse en pileta publica o en pileta domiciliaria.

    CRP T7CRP T7:

    Ubicacin tapa inspeccin Vlvula flotadora de barra.

    Proteccin tubera ingreso salida Proteccin : piedra piso - cerco

  • 16

    CRP T7CRP T7

    AGUAS GRISES

  • 17

    AGUAS GRISES.

  • facultad de ingeniera

    EPILAS

    escuela piloto de acreditacin en agua y saneamiento

    universidad nacional de cajamarca

    diplomado en agua y saneamiento

  • INDICE

    1. INTRODUCCIN.................................................................................. 1

    2. ANTECEDENTES................................................................................. 1

    3. QUE ES EL FERROCEMENTO? ....................................................... 3

    4. LOS MATERIALES CONSTITUTIVOS DEL FERROCEMENTO................................................................................ 3

    5. DISEO ESTRUCTURAL.................................................................... 4

    6. PROCESO CONSTRUCTIVO.............................................................. 7

    7. EVALUACIN ECONOMICA RESPECTO A LOS RESERVORIOS DE CA ...................................................................10

    8. ALGUNAS DIFICULTADES OBSERVADAS .................................11

    9. VENTAJAS DEL FERROCEMENTO................................................12

    10. DESVENTAJAS DEL FERROCEMENTO.......................................13

    11. LECCIONES APRENDIDAS DE LA EXPERIENCIA EN EL AMBITO RURAL................................................................................13

  • 1

    LA TECNOLOGA DEL FERROCEMENTO APLICADA A TANQUES DE AGUA

    1. INTRODUCCIN La tendencia general en el uso del hormign armado hoy en da hace que se busque un desarrollo activo y profundo para mejorar los indicadores tcnico-econmicos de esta tecnologa, as como la creacin y mayor aplicacin de nuevos elementos estructurales que se distingan por su menor peso propio y menor gasto en materiales. Debido a los escasos recursos econmicos con los que cuenta nuestro pas, surge la necesidad de buscar nuevas alternativas de construccin en los que se reduzcan los costos de materiales y mano de obra sin poner en riesgo la calidad y durabilidad de las estructuras. En tal sentido, el ferrocemento responde a esta necesidad como una tecnologa poco difundida en nuestro medio que consiste en un mortero de cemento de espesor delgado reforzado con acero de pequeo dimetro y utilizndose mallas para permitir la adherencia del mortero en ambos lados de la placa; estas placas sern aplicadas en la construccin de tanques de almacenamiento de agua en zonas rurales de difcil accesibilidad donde existe disponibilidad de materiales locales. Este compuesto llamado ferrocemento, tiene ventajas sobre el concreto armado de uso convencional, especialmente en lo referido a costos de construccin y tiempos de ejecucin. 2. ANTECEDENTES

    Antecedentes histricos en el mundo.- La historia del Ferrocemento se remonta al ao 1,848, fecha en la que Joseph Louis Lambot construy varios botes de remos, maceteros, asientos y otros artculos con un material que llam Ferciment obteniendo la patente en 1852, la cual en parte dice:

    Mi invencin es un producto nuevo que puede reemplazar la madera (en pisos, recipientes para agua, maceteros, etc.), la cual est sujeta a daos por el agua y la humedad. La base del nuevo material es una malla metlica de alambre o de varillas interconectadas para formar un emparrillado flexible. Moldeo esta malla en forma similar al artculo que quiero crear, despus utilizo cemento hidrulico o una brea bituminosa o una mezcla para rellenar las juntas.

    A principios de los aos cuarenta, el italiano Pier Luigi Nervi, rescat la idea original de Lambot, al observar que reforzando el concreto con capas de malla de alambre, se obtena un material que presentaba las caractersticas mecnicas de un material homogneo equivalente y que demostraba tener gran resistencia al impacto. A travs de una serie de pruebas, Nervi estableci las caractersticas preliminares del ferrocemento. Procedi a disear y construir diversas techumbres que se conservan hasta nuestros das como modelos racionales y estticos del diseo estructural. Despus de la Segunda Guerra Mundial, Nervi utiliz este material para construir barcos de poco tonelaje, siendo el mayor de ellos el velero de motor Irene de 165 ton. con un casco de 3.6 cm. de espesor y con peso 5% menor que el de un casco similar de madera con un costo 40% inferior en esa poca. En 1958, se construy en la Unin Sovitica la primera estructura de ferrocemento con techo de bveda sobre un centro comercial en la calle Reshetnikov en Leningrado. La mayor parte de

  • estas estructura tienen claros libres desde 24 a 30 m. con techos de ferrocemento de aproximadamente 1 cm. de espesor. Estas gigantescas estructuras se usan en auditorios, salas de exhibicin, centros comerciales, restaurantes y bodegas para productos y maquinaria agrcola. El inters por el ferrocemento fue tan grande que en 1968 Richard Hartley form la New Zealand Ferro Cement Marine Association (NZFCMA) con el apoyo de las personas de Auckland, quienes tenan inters en el sostenido desarrollo del ferrocemento. El propsito principal de la Asociacin era mejorar, fomentar y alentar la construccin marina a base de ferrocemento. En 1972 la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos llev a cabo una reunin de expertos para discutir respecto al uso del ferrocemento, identificando al ferrocemento como un material de tecnologa apropiada inadvertida, con amplio potencial de aplicaciones especialmente en los pases en desarrollo. Como resultado de este informe, muchas personas para quienes era desconocido se han dedicado a utilizarlo con xito considerable.

    A principios de 1977, el American Concrete Institute (ACI) estableci El Comit 549 sobre ferrocemento, para revisar el estado actual de la tecnologa y posiblemente para formular un Reglamento de prctica para este material. Actualmente el ferrocemento, verstil material de construccin, tiene brillantes perspectivas y definitivamente encontrar mayores aplicaciones en un futuro cercano, siendo aplicado en varios pases vecinos. Antecedentes histricos en el Per En Enero de 1998, FONCODES, con el auspicio del Programa de Agua y Saneamiento PNUD/Banco Mundial, la Organizacin Panamericana de la Salud-OPS y el Centro Panamericano de Ingeniera Sanitaria CEPIS, organiza un Taller de Tecnologas Apropiadas para el Saneamiento Rural en Cieneguilla, Departamento de Lima, en el cual se present el Documento Tcnico NO-03-NT-Proyecto WASHED, realizado por el Ing. Remington Pin Silva as como las Experiencias en el Ecuador (presentadas como borrador para discusin), realizadas por el Ing. Carlos Ibarra, orientado a la Construccin de Tanques de Almacenamiento de Agua Potable con Ferrocemento. En el ao de 1998, SANBASUR, institucin dedicada a la promocin y financiamiento de proyectos de saneamiento bsico rural, basa sus estudios en esta tecnologa de acuerdo al Documento Tcnico Nro. 03-NT-PROYECTO WASHED, desarrollando primeras experiencias constructivas en comunidades altoandinas con buenos resultados. A la fecha se tienen construidos ms de 30 reservorios de agua con capacidades entre 1m3 y 25 m3. Paralelamente la ONG ProAnde en Andahuaylas desarrolla tambin sus primeras experiencias con la construccin de pequeos tanques con esta tecnologa. En Mayo de 1999, SANBASUR organiz un Taller en el cual el Ing. Carlos Ibarra Sandoval, expuso en el Cusco sus experiencias adquiridas en el Ecuador denominado Tecnologas Apropiadas: Diseo y Construccin de Tanques de Ferrocemento, habindose realizado la construccin de dos tanques de ferrocemento con fines didcticosen este Taller. En febrero del 2,003 se realiza un Taller sobre Ferrocemento en Lima, organizado por el Centro Panamericano de Ingeniera y Ciencias del Medio Ambiente (CEPIS), el Programa de Agua y Saneamiento del Banco Mundial, la Cooperacin Suiza, etc que busc motivar y fomentar la construccin de tanques de almacenamiento del agua para el medio rural y normalizar las consideraciones y criterios de diseo.

  • 3. QUE ES EL FERROCEMENTO? El ferrocemento es un tipo particular de hormign armado formado por un mortero de arena y cemento hidrulico, reforzado con una armadura altamente subdividida (telas de mallas de alambres de acero de pequeo dimetro) y distribuida en la masa de mortero, que posee una alta resistencia, compacidad y elasticidad, ello permite disminuir de forma notable las dimensiones de las seccin transversal de los elementos hasta 10-30 mm. Como resultado de ello el peso propio de las estructuras y el volumen de los materiales pueden reducirse en ms de un 50% y el de la armadura hasta un 35% en comparacin con las estructuras habituales de hormign armado. El Instituto americano del Concreto (ACI) Comit 549 define el ferrocemento como: "Ferrocemento es un tipo de concreto armado de pared delgada reforzada dnde normalmente un cemento hidrulico se refuerza con las capas de malla del dimetro continua y relativamente pequea. La malla puede hacerse de material metlico u otros materiales convenientes."

    4. LOS MATERIALES CONSTITUTIVOS DEL FERROCEMENTO El Cemento: Debe obedecer las especificaciones ASTM C 150-85a, ASTM C 595-85, o una norma equivalente. El cemento debe estar fresco, de consistencia uniforme y libre de materia ajena. Debe guardarse bajo condiciones secas.

    Los Agregados finos: Es el agregado ms comn usado en el ferrocemento. Debe estar limpio, duro, fuerte, libre de las impurezas orgnicas y relativamente libre de limos y arcilla. Debe estar inerte con respecto a otros materiales usados. La arena debe ser graduada con una fineza que pase el 100% del cedazo normal N 8.

    Algunas recomendaciones deseables del agregado fino:

    El tamao del cedazo El paso por ciento No. 8 80-100 No. 16 50-85 No. 30 25-60 No. 50 10-30 No. 100 2-10

    El agua: Debe estar fresca y libre de cualquier solucin orgnica y daina que llevar a una deterioracin en las propiedades del mortero. El agua salada no es aceptable pero el agua con cloro puede usarse.

  • Mortero de ferrocemento: Es la mezcla homognea compuesta de cemento Prtland, arena y agua, pudiendo eventualmente contener aditivos que mejoren sus cualidades. El peso especfico de esta mezcla no debe ser menor de 1800 kg/cm3. La relacin agua/cemento en peso, mxima admitida es de 0.45 para arenas de grano redondeado y 0.48 para arenas de grano anguloso. Para las aplicaciones comunes de ferrocemento la relacin arena/cemento en peso varan de 1.50 a 3.0.

    Malla de refuerzo: Uno de los componentes esenciales del ferrocemento es la malla de alambre. Esta es de diferentes tipos y est disponible en varias presentaciones, consisten en alambres delgados, tejidos o soldados en una malla, pero el requisito principal es que debe manejarse fcilmente bastante flexible a ser doblado alrededor de las esquinas. La funcin de la malla de alambre y refuerzo en un primer momento es proporcionar la forma y apoyar el mortero en su estado fresco. En el estado endurecido su funcin es absorber las tensiones tensoras en la estructura que el mortero slo, no seria capaz resistir y evitar el agrietamiento.

    La conducta mecnica del ferrocemento es muy dependiente del tipo, cantidad, orientacin y propiedades de la malla y refuerzo.

    Acero de armazn: Est conformado por barras lisas o corrugadas que forman el esqueleto o armazn de la estructura de pequeo dimetro. El dimetro de las barras y almabres complementarios no debe ser mayor que del espesor de la pieza de ferrocmento, ni mayor de 10mm, as como no debe ocupar en su conjunto ms de la mitad del espesor del elemento. 5. DISEO ESTRUCTURAL Consideraciones sobre el diseo estructural El clculo estructural est basado principalmente en el estudio de tensiones normales uniformes de esferas y cilindros sometidos a presin interior, en los cuales se producen tensiones normales en dos direcciones. Se presenta un procedimiento de clculo simplificado para tanques de pequeo volumen de 5 a 20 m3, que corresponden a la mayora de tanques que se construyen en las comunidades de la sierra. Algunas de las expresiones para el diseo son mostradas a continuacin: Espesores mnimos:

    c

    w

    f424.0

    hre

    =

    D7453.1episo = D745.1e techo =

    Refuerzo Longitudinal en pared

    fyDH500

    A isi =

    dbfy14

    A smin = Donde: e espesor de la pared del tanque episo espesor de la losa de fondo etecho espesor de la losa de techo w densidad del agua h altura del nivel mximo de agua

  • r radio del reservorio fc resistencia a la compresin del mortero D dimetro del reservorio Asi Area de acero a una altura i Asi Area de acero mnima Hi altura a la que se desea calcular el refuerzo fy esfuerzo de fluencia del refuerzo b ancho de referencia d espesor

    Para tanques mayores, no solo es necesario estudiar la distribucin de tensiones, sin que se debe determinar la carga para la cual la membrana pandea debido a la diferencia de rigideces respecto a los ejes, lo cual puede producir un fallo por pandeo o inestabilidad. Ante este problema se recomienda rigidizar las paredes mediante un nmero determinado de columnas, las mismas que evitan el pandeo de la membrana y adems soportan las cargas de la losa de cubierta si esta es plana, este procedimiento especialmente para tanques muy grandes. Es importante determinar los esfuerzos y las solicitaciones de carga a las que estar sometido nuestro diseo. Existen tres parmetros importantes en el diseo con ferrocemento que son usados para caracterizar el refuerzo, estos son:

    =H/N

    Tn=*D*H^2*(2*m-1)/(4*N^2)

    p=*H + M*D/(2*I)

    F=0.15*W(tapa)

    m1

    m2

    m3 H

    eH h

    episo

    elosa

    q1

    x

    D

    D e

    Refuerzo

    Malla de gallinero

    T T

    P

  • El factor de volumen: El factor volumen Fv es la relacin entre el volumen del refuerzo y del compuesto Fv = Volumen de refuerzo / Volumen de la seccin ferrocemento. Fv = n. pm . Area / rm . h . Area = n . pm / rm. h Donde: rm = densidad del acero de la malla n = nmero de capas de malla pm = peso de malla por unidad de superficie h = espesor del ferrocemento. En elementos de ferrocemento el factor de volumen vara usualmente entre 1.8% y 8%, teniendo en cuenta el acero en barras. El factor de volumen correspondiente a las mallas de acero ser como mnimo de 0.30% en cada direccin analizada Superficie especfica: Se define como la relacin del rea superficial del refuerzo (rea del acero en contacto con el acero) y el volumen del compuesto. Los valores de la superficie especfica pueden variar entre 0.3 y 3 cm-1 no tenindose en cuenta la correspondiente al acero en barras. Para telas de mallas de acero usuales se recomienda valores 0.50 y 2 cm-1. Mdulo efectivo del refuerzo: El mdulo de elasticidad de una tela de malla de acero no es necesariamente el mismo que el del alambre del cual ser hecha. Cuando se ensayan en traccin, las mallas de alambre tejidas o torcidas, se estiran ms que una malla soldada hecha con igual alambre. Por este motivo se usa el trmino de mdulo de elasticidad efectivo del sistema de refuerzo Er. Valores de diseo para las telas de mallas ms comunes se encuentran en la siguiente tabla:

    CARACTERISTICAS Malla tejida cuadrada

    Malla soldada cuadrada

    Malla torcida hexagonal

    Metal expandido

    Barras longitud

    Resistencia a la fluencia

    Fy (kg/cm2) 4550 4550 3150 3150 4200

    Er long Efl (103 kg/cm2) 1400 2030 1050 1400 2030

    Md. De elasticidad

    Er transv.

    Eft (103 kg/cm2) 1680 2030 700 700 ----

    Cuando se utilice acero en barras para cualquier estado intermedio de cargas habr que tener en cuenta la diferencia del mdulo de elasticidad de este con el de las mallas, establecindose un factor de equivalencia. Fe = Ea / Em Este factor multiplicar al refuerzo de malla o dividir el del acero en barras segn sea el caso.

  • 6. PROCESO CONSTRUCTIVO Cimentacin Luego de seleccionar un lugar adecuado, de preferencia con una capacidad de carga admisible mayor a 1.50 kg/cm2, se procede a replantear el reservorio y excavar y vaciar la zanja de cimentacin. Ubicar el punto de desage del tanque. Excavar y rellenar las zanjas de drenaje. Sobre el suelo firme colocar un empedrado si el terreno no es muy recomendable o la estructura es muy grande. Replantear y colocar el acero de refuerzo de la losa de fondo. Proceder al vaciado dejando bastones de amarre con la pared.

    Fotografa 1. Empedrado y colocacin de piso

    Encofrado de Pared y techo El encofrado es colocado solamente en una cara dependiendo por donde se desea empezar, interior y/o exterior del reservorio y podr ser de cualquier material (madera, acero, planchas de tripay, calamina, etc). Constructivamente tambin se podr prescindir el encofrado para abaratar costos. Una vez paeteadas las paredes estan deben endurecer y tener la debida resistencia para construir el techo, el cual puede ser plano o abovedado, dependiendo del diseo.

  • Fotografa 2. Estructura de madera para encofrado

    Colocacin de Refuerzo Se coloca una primera capa de refuerzo consistente en una o mas mallas hexagonaesl (malla de gallinero), debidamente tensada y en las zonas de empalmes observando un traslape adecuado, esta capa va en contacto directo con el encofrado. A continuacin se coloca el refuerzo diseado el que se une con la malla que sale de la base del tanque, a fin de lograr un empalme adecuado entre la armadura de piso y pared. Los refuerzos van amarrados con alambre N16, los traslapes debern ubicarse en diferentes sitios a fin de no provocar zonas crticas que puedan causar fallas en la estructura. Luego se proceder a colocar nuevamente una capa de malla de gallinero, observando las mismas indicaciones que para la primera capa, este refuerzo se coloca con el objeto de evitar las fisuras por retraccin de fragua.

    Fotografa 3. Armado de refuerzo con encofrado

    Fotografa 4. Armado de

    refuerzo sin encofrado

  • Preparacin y Colocacin del Mortero De acuerdo a las proporciones de diseo se procede a obtener un mortero de consistencia seca pero trabajable. El mortero se aplica a la cara exterior o interior del tanque debiendo la mezcla penetrar en todas las capas de refuerzo hasta el encofrado, debiendo quedar todo el refuerzo de acero y malla embebido de mortero, una vez seco este (puede ser el mismo da) se concluye con el revestido. Si es que se encofr y de acuerdo a la dimensin del tanque debe esperarse unas 48 horas menos para desencofrar y proceder al paeteo del lado interno o externo dependiendo por donde se empez. Se recomienda dar un acabado liso por el interior del tanque y de preferencia con impermeabilizante. A continuacin se ejecuta el acabado del piso observando una pendiente mnima de 1% hacia el desague, y ejecutando un chafln en la junta piso-pared. Luego de la prueba de estanqueidad se procede al encofrado, colocacin de refuerzo y vaciado de la losa de techo con un mortero de similares caractersticas al utilizado en la pared.

    Fotografa 5. Forjado inicial con encofrado

    Fotografa 6. Paeteo sin encofrado

  • Curado Es importante mantener un curado constante en las paredes del tanque (siete das mnimo), pudiendo colocarse un aditivo sellador o manteniendo permanentemente hmedo el mortero, de ser posible se puede construir un techo provisional que proteja las paredes del sol y la lluvia durante el proceso constructivo.

    Fotografa 7. Reservorio concluido

    7. EVALUACIN ECONOMICA RESPECTO A LOS RESERVORIOS DE

    CA Una de las ventajas del uso del ferrocemento es el costo relativamente menor con respecto a los reservorios rectangulares de concreto armado convencional. Este ahorro es proporcional a la capacidad del reservorio cuanto ms grande sea este mayor nivel de ahorro se obtendr.

    PRECIOS EN DOLARES AMERICANOS ( $ ) DESCRIPCION C A Convencional Ferrocemento

    Reservorio 5 m3 1,000.00 700.00 Reservorio 25 m3 2,800.00 1,900.00 Reservorio 50 m3 9,300.00 4,600.00 Reservorio 100 m3 16,800.00 6,800.00 Reservorio 150 m3 22,800.00 11,600.00 Reservorio 200m3 34,100.00 13,400.00

  • 8. ALGUNAS DIFICULTADES OBSERVADAS

    Fotografia : Agrietamiento y exudaciones observadas En las primeras experiencias observadas en una evaluacin preliminar en dos reservorios construidos en Cusco, se observaron algunos defectos como afloramientos blanquecinos tipo exudaciones as como agrietamientos pequeos. Estas exudaciones si bien no mostraron problemas de filtracin de agua a nivel de apariencia crearon algunas dudas en cuanto a la durabilidad de los tanques. Realizadas las indagaciones del caso tanto en el agua como en los agregados utilizados el problema fue que estas exudaciones son carbonatos cristalizados, los cuales provienen del agregado, al no tener una adecuada impermeabilizacin interior, el agua se desplaza por el interior de las paredes delgadas y precipita la exudacin del carbonato presente en el agregado, esta deficiencia tambin se pudo observar en algunos reservorios de concreto armado convencionales en la zona. La solucin a este problema es garantizar un adecuado acabado interior para impermeabilizar totalmente el reservorio y evitar cualquier exudacin.

    Otras deficiencias observadas son los agrietamiento los cuales pueden deberse a: Grietas debido al trabajo estructural: Este tipo de grieta obedece a que las tensiones y zonas de traccin presentan fisuramientos por un mal diseo debido al trabajo estructural, se caracterizan por ser profundas y comprometen la capacidad de retencin del agua.

  • Grietas por contraccin de fragua: Se presentan debido a la prdida de humedad durante el endurecimiento y secado del mortero, con una disminucin de volumen que puede provocar grietas por contraccin entre los efectos observados que favorecen la aparicin de estas grietas se han evidenciado:

    La armadura es una restriccin interna que evita la contraccin pero cuando se presenta sta provoca fisuramiento.

    A mayor relacin agua/cemento mas probable que se produzca mayor disminucin de humedad.

    En reservorios en zona de selva donde la humedad es alta no se han observado muchas fisuras por contraccin

    A mayor cantidad de cemento en los morteros mas contraccin Los reservorios grandes no han presentado muchas grietas de contraccin

    Se recomienda para disminuir la aparicin de estas grietas trabajar preferentemente con mezclas secas y bien curadas. La bibliografa consultada recomienda la incorporacin de refuerzo adicional y el uso de aditivos expansivos en el mortero. Grietas por variaciones trmicas: Estas grietas por lo general interactan con las grietas de contraccin, cerrndolas o abrindolas con dilataciones y contracciones. Para estas grietas la armadura no es una restriccin puesto que el mortero y el acero tienen el mismo coeficiente de dilatacin. Grietas por deficiencia de materiales o un mal proceso constructivo: Es importante cuidar la calidad de los materiales especialmente el acero de refuerzo si este se encuentra oxidado y para espesores de pared tan delgados el incremento del volumen del acero por oxidacin puede ocasionar grietas, de igual manera se recomienda cuidar el proceso constructivo para evitar fisuramientos prematuros. Podemos comentar algunas apreciaciones observadas en campo y encontradas en la revisin bibliogrfica que puedan servir como referencia a futuras experiencias:

    Tanto las fisuras evidenciadas por contraccin como por variaciones de temperatura no afectan el comportamiento estructural ni la capacidad de retencin del agua en los reservorios.

    Si un reservorio presenta fisuras por contraccin de fragua las variaciones trmicas raramente provocan ms fisuras, se limitan a abrir o cerrar las existentes..

    La bibliografa consultada recomienda que las construcciones se realicen en invierno para que en verano no se produzcan nuevas fisuras, ocurre lo contrario cuando se construye en verano, esta ltima recomendacin se est evaluando an no podemos afirmar que as sea.

    9. VENTAJAS DEL FERROCEMENTO

    Es una tecnologa de construccin simple, que no requiere mucha especializacin en cuanto a mano de obra y la transferencia de la tecnologa es sencilla, utilizando materiales conocidos en la zona y de fcil acceso.

    La construccin de reservorios de ferrocemento permite una optimizacin de costos tiempo y aporte comunal en materiales locales, especialmente el transporte de agregado y otros materiales.

    Con los materiales y la mano de obra disponible en la zona se puede alcanzar una calidad de mortero y acabado que garantice una correcta operacin del reservorio.

    Los reservorios de ferrocemento son estructuras livianas que evitan problemas de cimentacin.

    Estos reservorios son fciles de reparar y mantener.

  • Es posible aplicar esta tecnologa con xito a otro tipo de estructuras tales como filtros, piletas domiciliaras, etc.

    Se espera en un futuro cercano una mayor aceptacin de esta tecnologa por parte de los usuarios y una mayor experiencia en la mano de obra calificada que reduzca los costos y permita mejorar los procesos constructivos.

    10. DESVENTAJAS DEL FERROCEMENTO

    Se ha observado que no existi mucho inters por desarrollar esta tecnologa por parte de algunas instituciones financieras, lo cual limita su difusin e implementacin.

    De acuerdo a encuestas desarrolladas existe un porcentaje bajo de personal tcnico (menos del 20%) familiarizado con esta tecnologa.

    En los cursos de capacitacin impartidos se not bastante duda respecto al xito y comportamiento de estos tanques en zonas de altura (mayores a 3,800 msnm) en condiciones de fros severos , heladas, etc.

    No se tiene un reconocimiento legal ni ninguna normalizacin que sirva de soporte para la prctica de esta tecnologa en el pas.

    11. LECCIONES APRENDIDAS DE LA EXPERIENCIA EN EL AMBITO

    RURAL

    Podemos mencionar algunas lecciones luego de haber construido ms de 30 tanques con esta tecnologa: Se requiere de mayor difusin (intercambios de experiencias, tanques demostrativos,

    etc) entre las instituciones ligadas a la promocin del saneamiento como a la investigacin (Universidades).

    La estandarizacin del diseo y los mtodos constructivos permiten optimizar tiempos en la ejecucin y en los estudios.

    Es importante una mayor incidencia en la direccin tcnica (supervisores) para dar confianza a los ejecutores, cuando estos construyen por primera vez un tanque, por lo que de acuerdo a nuestra experiencia nicamente se construyeron tanques en las zonas donde se acompa el proceso constructivo.

    Si desde las financieras no se promueve e incentiva la prctica con esta tecnologa est ser relegada a segundo plano, puesto que los tcnicos, maestros de obra, etc en su mayora no quieren complicarse con cosas nuevas y prefieren seguir con la prctica de lo convencional.

    El buen aspecto de los tanques es importante para la aceptacin de la comunidad, la cual una vez que el tanque se encuentra lleno y operando est conforme con este y se siente orgullosa por poseer tanques modernos.

    Se aplica el dicho ver para creer por lo que es necesario capacitar previamente al personal tcnico encargado de la construccin

    Ing. Herberth Pacheco De La Jara Proyecto SANBASUR Cusco

    Tel. 084-227998 Email: [email protected] [email protected]

  • facultad de ingeniera

    EPILAS

    escuela piloto de acreditacin en agua y saneamiento

    universidad nacional de cajamarca

    diplomado en agua y saneamiento

  • 1FERROCEMENTODefinicin: forma de concreto armado que

    consiste en paredes delgadas de mortero de cemento reforzado con malla de gallinero y alambre

    Difusin: Ampliamente difundido en los pases en desarrollo, EEUU, Nueva Zelanda. En Latino Amrica tiene buena difusin en Cuba, Ecuador, Brazil, ...

    FERROCEMENTOAntecedentes: COSUDE Y CEPIS propician conformacin

    del grupo Colaborativo de Saneamiento Bsico .

    El Grupo discute y promueve temas de inters del sector, principalmente el de tecnologas apropiadas.

    En Per 1998 y 1999 se realizan talleres de tecnologas apropiadas exitosas.

  • 2FERROCEMENTO Como tecnologa exitosa se presenta al uso

    de ferrocemento en estructuras de sistemas de saneamiento rural.

    Conclusin de proponer una gua de diseo e incluirla en normatividad nacional.

    2003 se realiza el Taller Internacional de ferrocemento, participan expositores expertos de Brasil,Cuba, Ecuador y Per.

    FERROCEMENTOLas Experiencias:Cuba:Dcada del 60 necesidad de contar con flota pesquera. 1967-1969 construyen un barco con ferrocemento. Otras aplicaciones: depsitos, esculturas, mobiliario urbano, piscinas,viviendas.

  • 3FERROCEMENTOEcuador:Construccin de tanques de gran capacidadhasta 600 m3.Brasil:Tanques de almacenamiento de aguaPlanta de tratamiento produce 150 l/sla mas grande en Amrica Latina.

    FERROCEMENTOPer:SANBASUR en Cusco , inicia la experiencia en 1998 construyen 2 reservorios de 10 y 5 m3. Retoman en el 2000 preparando documentacin tcnica ( planos, presupuestos,especificaciones, etc)Efectuaron ensayos de laboratorio donde concluyen:relacin agua / cemento = 0.4 - 0.45dosificacin cemento arena = 1: 2.5resistencia a la compresin: 350 kg/cm2agregado seleccionado especif. ASTM C33-86, % que pasa malla 200 , 1% y 3%

  • 4VENTAJAS DEL FERROCEMENTO

    Ahorro en costos del orden de 50% Fcil de construir Peso liviano de los equipos y materiales

    necesarios para su construccin Estructura liviana

    DISEO DE PEQUEOS TANQUES CILINDRICOS DE FERROCEMENTO

    Mortero:Proporcin cemento/arena: 1:3 (volumen)Proporcin cemento/agua: 1:0.5 (peso)Refuerzos:Un espesor de malla de gallineroVarias vueltas horizontales de alambre

    galvanizadoEspesor de las paredes: 5 cm

  • 5MTODO DE CONSTRUCCIN

    Utiliza un encofrado simple, de forma cilndrica, hecho de calaminas enrolladas

    Ventajas Liviano Slido, reutilizable >> econmico Las corrugaciones facilitan el proceso de

    construccin

    ARMADO DEL ENCOFRADO

  • 6ARMADO DE LOS REFUERZOS

    PRIMERA CAPAEXTERNA

  • 7SEGUNDA CAPA EXTERNA

    DESENCOFRADO

  • 8PRIMERA CAPA INTERNA

    SEGUNDA CAPA INTERNA

  • 9CONSTRUCCIN DE LA LOZA DE CUBIERTA (I)

    CONSTRUCCIN DE LA LOZA DE CUBIERTA (II)

  • 10

    CONSTRUCCIN DE LA LOZA DE CUBIERTO

    TANQUE 6 M3

  • 11

    TANQUE 1,2 M3

    DURABILIDAD Y MANTENIMIENTO

    Desde 1997, ProAnde ha construido cerca de 80 tanques de 1 a 6 m3. Actualmente todos los tanques estn en servicio.

    En los primeros tanques o en condiciones climticas extremas han aparecido grietas externas de contraccin que no afectan la estabilidad estructural de los tanques y son fciles de reparar.

  • 12

    TANQUE DE 1,2 M3PULPERIA

    (4000 msnm)

    TANQUE 6 M3SAN JUAN PAMPA

    (3900 msnm)