resumen técnico final
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL
Proyecto Ejecutivo para el mejoramiento del Arroyo Paso Bogarín en el tramo comprendido entre ruta Luque – San Bernardino y la calle 12 de Octubre de la ciudad de Luque
Carlos Manuel Latorre López Moreira
Guillermo Javier Velázquez Saldívar
RESUMEN TÉCNICO
Campus Universitario - San Lorenzo, Paraguay
2013
“Proyecto Ejecutivo para el mejoramiento del Arroyo Paso Bogarín
en el tramo comprendido entre la Ruta Luque – San Bernardino y la
Calle 12 de Octubre de la ciudad de Luque”
Carlos Manuel Latorre López Moreira (1); Guillermo Javier Velázquez Saldívar (2)
(1) Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería
(2) Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería
RESUMEN
El tramo estudiado del Arroyo Paso Bogarín presenta un particular interés
debido a la existencia del Asentamiento San Miguel, cuyos residentes sufren
frecuentemente perjuicios debido a las crecidas que inundan las calles y
viviendas. El trabajo se enfoca en proponer medidas de mejoramiento que
reduzcan la frecuencia de desbordes mediante la modificación de las
características del arroyo.
Se realizaron estudios previos de Topografía, Geotecnia e Hidrología, de
manera a determinar las condiciones actuales del arroyo y de las cuencas que
descargan en el mismo. Para la topografía se realizaron levantamientos
planialtimétricos del perfil longitudinal y de secciones transversales del tramo y
a lo largo de él, georeferenciados. Los estudios geotécnicos consistieron en
ensayos SPT, toma de muestras y clasificación de suelos. Los estudios
hidrológicos consistieron en la determinación de las cuencas, construcción de
la tormenta de diseño mediante el uso de las curvas IDF- Asunción y el método
de los bloques alternados, determinación de la precipitación excedente
mediante el método del Número de Curva y la transformación lluvia-
escurrimiento por el método del Hidrograma Unitario Triangular. Se determinó
como período apropiado de diseño un Tr de 10 años, realizándose una
verificación de la solución para Tr de 25 años.
Para el aspecto hidráulico del diseño se utilizó el programa HEC-RAS, de
manera a simular el funcionamiento de las modificaciones propuestas para el
arroyo. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios tanto para tormentas de
10 años de período de retorno (Tr) como de 25 años . La propuesta resultante
consiste en la ejecución del canal con muros de gaviones caja y fondo de
colchones reno, ambos revestidos con una capa de argamasa.
ABSTRACT
The studied reach of the Paso Bogarín Creek presents a particular interest due
to the existence of the San Miguel Settling, whose residents suffer frequent
damages due to floods, affecting the streets and houses in the neighborhood.
This paper focuses on proposing measures of improvement that would reduce
the frequency of these floods by altering the current characteristics of the
stream.
Previous studies of Topography, Soil Mechanics and Hydrology were
performed, so as to determine the current conditions of the stream and of the
basins that discharge in it. Plane and altimetry surveys of the longitudinal profile
and cross sections of the reach were performed for the topography,
georeferenced. The soil mechanics studies consisted of Standard Penetration
Tests, samples extraction and soil classification. The hydrology studies
consisted of determining the basins involved, constructing the design storm by
using the IDF curves and the alternated blocks method, determining the excess
rainfall by the Curve Number method and the transformation of the excess
rainfall-runoff by the Triangular Unitary Hydrograph method. The appropriate
design period was determined to be of 10 years, verifying the solution for a
return period of 25 years.
For the hydraulic aspect of the design the software HEC-RAS was used, so as
to simulate the performance of the proposed modifications for the stream. The
obtained results were satisfactory for storms of 10 years of return period and
also for storms of 25 years of return period. The resulting proposal consists of
executing the channel using gabion boxes and Reno mattresses, both coated
with a layer of mortar.
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PROYECTO EJECUTIVO PARA EL MEJORAMIENTO DEL ARROYO PASO BOGARÍN EN EL TRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA RUTA LUQUE-SAN BERNARDINO Y LA CALLE 12 DE OCTUBRE DE LA CIUDAD
DE LUQUE
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RESUMEN TÉCNICO
1. Introducción
La focalización de las fuentes de trabajo ha ocasionado un rápido y acelerado
desarrollo de los centros urbanos del país, principalmente de nuestra ciudad
capital y sus alrededores. Esto tiene como consecuencias, entre muchas otras,
un aumento de la densidad poblacional del área urbana, la impermeabilización
de la superficie del terreno urbano y la ocupación de zonas bajas poco
recomendables para ser habitadas de forma permanente. Este proceso está
muy bien explicado en el libro “Gestión de Inundaciones Urbanas”, donde
Carlos E.M. Tucci señala:
“Los principales problemas relacionados con la infraestructura y la urbanización
en los países en desarrollo, con especial destaque para América Latina son:
• Gran concentración de población en pequeñas áreas, con deficiencia en
el sistema de transporte, falta de abastecimiento y saneamiento, aire y
agua contaminados, además de las inundaciones. Estas condiciones
ambientales inadecuadas son las principales limitaciones a su desarrollo
porque reducen las condiciones de salud y la calidad de vida de la
población y producen serios impactos ambientales.
El caso del Asentamiento San Miguel en la ciudad de Luque ilustra
perfectamente esta situación, ocupación de las zonas aledañas a un curso de
agua que con cada creciente importante genera impactos socioeconómicos
negativos para la población.
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En el caso del presente Trabajo Final de Grado se pretende plantear medidas
paliativas para el problema de crecientes, sabiendo de antemano que una
solución definitiva muchas veces es inviable por los altos costos implicados en
su ejecución y su difícil justificación técnica.
1.1 Objetivos
1.1.1. Objetivo general
Elaborar un proyecto ejecutivo para la intervención del arroyo Paso Bogarín en
el tramo especificado.
1.1.2. Objetivos Específicos
Evaluar la situación actual del Arroyo Paso Bogarín.
Realizar un estudio hidrológico de las cuencas que sirven al Arroyo Paso
Bogarín en el tramo especificado.
Realizar un relevamiento y análisis del estado de las obras de arte,
muros de contención y sistemas de desagüe existentes.
Realizar estudios topográficos de la zona afectada.
Diseñar soluciones viables a la problemática.
Proporcionar las Especificaciones Técnicas Constructivas para el
proyecto.
Proporcionar las Especificaciones Técnicas Ambientales para el
proyecto.
Elaborar el Cómputo, Presupuesto y Análisis Financiero de la Obra.
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2. Ubicación geográfica
El proyecto se ocupa del tramo inicial del Arroyo Paso Bogarín, ubicado al norte del
centro de la ciudad de Luque, en la compañía Yka’a, naciendo en su unión con
la ruta Luque – San Bernardino; y continuando un poco más de 1000 m. hacia
el noroeste, punto de encuentro con la calle 12 de Octubre. La intersección del
arroyo Paso Bogarín con la ruta Luque – San Bernardino se da
aproximadamente en las coordenadas 25°15'30.35"S y 57°28'33.50"O, y su
intersección con la calle 12 de Octubre en las coordenadas 25°15'15.88"S y
57°28'56.20"O.
3. Alcance del proyecto
El presente trabajo se enfoca principalmente en el aspecto de drenaje de aguas
pluviales durante eventos de tormenta en la zona del Asentamiento San Miguel,
en el tramo de estudio especificado. Dada la considerable extensión del Arroyo
Paso Bogarín, y tratándose este de un Trabajo Final de Grado, se optó por
priorizar la zona crítica del arroyo, aquella donde la gente se ve más afectada
por las crecientes y donde el impacto es mayor, es decir, la zona del
Asentamiento San Miguel.
Se pretende que este proyecto sea el puntapié inicial al mejoramiento del
cauce en una mayor extensión, que las mejoras propuestas sean ejecutables y
que los estudios realizados sirvan como base para estudios y proyectos futuros
de tramos subsiguientes del cauce, de manera a mejorar la calidad de vida de
más personas que vivan en la proximidad del arroyo, aumentando
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simultáneamente el valor de los inmuebles ubicados en las zonas de influencia
de los proyectos.
Figura 3.1. Ubicación del asentamiento San Miguel en el tramo de estudio.
Fuente: Google Earth.
4. Estudios previos
4.1. Topografía
(a). Primera Campaña
Relevamiento planialtimétrico del arroyo Paso Bogarín entre la ruta Luque-San
Bernardino y la calle 12 de octubre. La primera campaña fue realizada
utilizando una estación total tipo Nikon 332, cuyas coordenadas de estación
inicial fueron determinadas utilizando un GPS Garmin etrex 20 con swass.
(b). Segunda Campaña
Enlace georeferenciado de los puntos obtenidos en el levantamiento
planialtimétrico de la primera campaña con el punto PN3, situado en el
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Campus de la Universidad Nacional de Asunción (San Lorenzo). La vinculación
georeferenciada fue realizada utilizando dos equipos GPS Trimble R3, cuya
tolerancia es
(c). Tercera Campaña:
Relevamiento planialtimétrico del arroyo Paso Bogarín aguas abajo de la
intersección con la calle 12 de octubre. El relevamiento planialtimétrico de la
2da campaña fue realizado utilizando una estación total tipo Leica T405.
4.2. Geotecnia
Con el objetivo de definir las características de los suelos de la zona, los
parámetros geotécnicos para el diseño de taludes, protecciones de márgenes y
la fundación más apropiada para las obras de arte, se realizaron: 2 sondeos
exploratorios con ensayos de penetración estándar a cada metro de
perforación, 5 perforaciones con barreno manual y extracciones de 3 muestras
adicionales de suelo para su clasificación. También se elaboraron a partir de
estos estudios, perfiles estratigráficos estimativos de las márgenes del canal.
Los resultados obtenidos fueron:
Entre 3,0 y 4,0 m de profundidad: 𝛶= 1,73 t/m3 φ= 24 ° c = 0
Para los metros finales: 𝛶= 1,73 t/m3 φ= 30 ° c = 0
Profundidad de rechazo para los ensayos SPT: 4,0 m.
4.3. Hidrología
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Los estudios hidrológicos consistieron en la determinación de las cuencas,
construcción de la tormenta de diseño mediante el uso de las curvas IDF-
Asunción y el método de los bloques alternados, determinación de la
precipitación excedente mediante el método del Número de Curva y la
transformación lluvia-escurrimiento por el método del Hidrograma Unitario
Triangular. Se determinó como período apropiado de diseño un Tr de 10 años,
realizándose una verificación de la solución para Tr de 25 años.
Figura 4.1. Hietograma de altura de precipitación para un Tr de 10 años.
Fuente: Elaboración propia.
5. Modelación Hidráulica
La modelación hidraúlica del arroyo Bogarín se realizó por medio del software
HEC-RAS.
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
P (cm)
ΔT (min)
Hietograma - Tr 10 años
Precipitación
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Para analizar el comportamiento hidráulico del arroyo Paso Bogarín en el tramo
de proyecto, se realizaron el modelado de dos situaciones para lluvias con los
siguientes tiempos de recurrencia:
(a). Escenario 0: Modelo de la situación actual del cauce:
TR = 5 años
TR = 10 años
(b). Escenario 1: Modelo de la Solución, que consiste en la rectificación del
cauce.
TR = 10 años
TR = 25 años
5.1. Resultados de la modelación del Escenario “0”
5.1.1. TR=5 años
Las secciones del escenario “0” (situación actual) son irregulares y con
variaciones importantes a lo largo del tramo. Cuando el caudal alcanza el valor
pico, el nivel de agua llega a sobrepasar un máximo de 68 cm el nivel del
terreno natural en la sección más desfavorable. Las secciones actuales no
verifican para la lluvia de 5 años de periodo de retorno.
5.1.2. TR=10 años
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En el instante donde la descarga es igual al caudal pico, el nivel del agua
sobrepasa el nivel del terreno natural un máximo de 75 cm en la sección mas
desfavorable, y un promedio de 40cm a lo largo del cauce.
5.2. Resultados de la modelación del Escenario “1”
5.2.1. TR=10 años
La rectificación con las secciones propuestas verifican para la lluvia de TR=10
años, donde la altura de agua en el punto más alto con respecto al fondo del
canal es de 2,58m; dejando en ese punto un borde libre de 42cm. El borde libre
promedio a lo largo del canal es 90 cm. Aguas abajo del tramo de proyecto, el
nivel de agua para el caudal pico llega al nivel de terreno natural para las
secciones relevadas e introducidas en el modelo, sobrepasando al mismo en 8
cm de acuerdo a la simulación. En el programa, se representa una situación
desfavorable ya que en la realidad, el agua al sobrepasar el canal se lamina al
distribuirse en la planicie.
5.2.2. TR=25 años
La sección admite el caudal pico para una lluvia de TR=25 años dejando un
borde libre promedio de 60 cm, en la sección más crítica la altura del agua es
de 2,85m con respecto al fondo del canal. La lámina de agua sobrepasa en
promedio 15cm el nivel del terreno natural en las secciones introducidas en el
estado actual de acuerdo al relevamiento topográfico, aguas abajo del tramo de
proyecto. La lámina de agua sobrepasa el nivel de las losas de los puentes tipo
1, 2 y 3 durante un máximo de 30 minutos durante tormentas severas.
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También se hicieron verificaciones para TR=25 años considerado muros de
piedra bruta (n=0,025) a lo largo de todo el canal como también el muro de
gaviones sin revestimiento de argamasa(n=0,0275), comportándose la sección
satisfactoriamente para el caudal pico.
6. Proyecto de mejoras
(1). Prog. 0+000m a 0+300m
Canal con muro de gaviones de 5x3m, pendiente del canal=0,6%.
Puente losa de 6m de largo por 9 de ancho.
(2). Prog. 0+300m a 0+500m
Canal con muro de gaviones de 4x3m, pendiente del canal=0,6%.
Puente losa de 6m de largo por 9m de ancho.
(3). Prog. 0+500m a 0+700m
Canal con muro de gaviones de 3x3m, pendiente del canal=0,6%.
Puente losa de 4m de largo por 5m de ancho.
(4). Prog. 0+700m a 0+800m
Canal con muro de gaviones de 4x3m, pendiente del canal=0,6%.
(5). Prog. 0+800m a 0+900m
Canal con muro de gaviones de 4x3m, pendiente del canal=0,9%.
Puente en viga de 15m de largo por 9,20m de ancho.
(*). Para todo el tramo intervenido
Lecho del canal con colchones reno de 0,23 m de espesor.
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Recubrimiento de argamasa de 5 cm de espesor para las paredes
internas de los muros y la cara superior de los colchones reno.
Geotextiles colocados según la disposición presentada en los detalles.
Contrafuertes cada 25 m según se observa en los detalles.
Caños de PVC de 150 mm cada 20 m en ambas márgenes del canal,
con clapetas plásticas antirretorno, según se observa en los detalles.
Figura 6.1. Vista de los resultados proyectados en la zona del asentamiento.
Fuente: Elaboración propia.
6.1 Recomendaciones adicionales
Se recomienda realizar un análisis de factibilidad del uso de un espacio público,
ubicado aproximadamente 200 m aguas abajo del punto fin del tramo de
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intervención de nuestro proyecto, como estanque de detención o de
almacenamiento, además de continuar con la canalización al menos hasta la
conexión con el estanque. Los estanques de detención se utilizan para
disminuir los picos de caudal generados durante eventos de tormenta, lo que
disminuiría los costos de eventuales proyectos de canalización aguas abajo.
Un acondicionamiento del parque resultaría en un doble beneficio para la
comunidad, ya que obtendrían un espacio público mejorado y un elemento
adicional muy útil para el drenaje urbano.
Figura 6.2. Espacio destinado a una plaza pública que podría ser utilizado
como depósito de retención. Fuente: Google Earth.
7. Consideraciones ambientales
Se optó por la utilización de la Matriz de Leopold para la Evaluación del
Impacto Ambiental, la cual dio como resultado un valor positivo, estableciendo
un impacto global de las acciones propuestas, favorable al medio ambiente. En
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general, la ejecución de las obras de mejoramiento beneficiará de manera
importante la calidad de vida de la zona, siendo su impacto a resaltar
mayormente el aumento en la seguridad de los residentes de la misma.
También se presenta un análisis del Pasivo Ambiental actual, un Plan de
Gestión Ambiental para el proyecto y la legislación existente de los recursos
hídricos del Paraguay, Ley Nº 3239/2007.
8. Análisis Económico-Financiero
Teniendo en cuenta que el proyecto para el mejoramiento del Arroyo Paso
Bogarín es un proyecto de inversión pública en infraestructura, que busca
mejorar las condiciones de vida de los residentes de la zona, la fuente más
viable de financiamiento de las obras es el Estado.
El horizonte de evaluación considerado fue de 20 años a una tasa de
descuento de 5% anual. El VAN de los beneficios del proyecto es de 1.346.335
U$S, teniendo en cuenta los ahorros tanto en costos de riesgo de daños como
en pérdidas de ingreso por ausencias laborales. La inversión inicial del
proyecto es de 1.228.174 U$S. También se consideraron costos anuales de
limpieza y mantenimiento de 2.222. U$S (aproximadamente 10.000.000.Gs
anuales), con un VAN de 22.155 U$S, que consistirían principalmente en
realizar una limpieza periódica del canal y quedarían a cargo del municipio. El
VAN resultante para la obra es entonces de 96.006 U$S.
Debemos recalcar que, si bien el proyecto inclusive otorga beneficios
económicos a largo plazo, su principal razón de ser es la búsqueda de una
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solución a un problema social por medios razonables y viables en la práctica,
salvando aspectos de difícil cuantificación económica, como son la calidad de
vida, la seguridad de las personas y la vida humana misma.
Bibliografía
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www.meteorologia.gov.py
Periodo de retorno para drenaje utilizados en varios países
www2.ing.puc.cl/~iing/ed429/periodo_de_retorno_de_ diseno_de_.htm
Acciones propuesta y factores ambientales en una Matriz de Leopold
http://www.slideshare.net/erickamarlene/metodologia-de-eval-de-
impacto-ambiental
http://www.centroaguasurbanas.cl/urbsolurbanas-estalm.htm