UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE AGRONOMÍA

CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA

TESIS DE GRADO

ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS FÍSICAS DE LOS AGREGADOS NATURALES DE ORIGEN FLUVIAL PARA REALIZAR OBRAS EN CANALES DE

CONDUCCIÓN REVESTIDOS EN LAS LOCALIDADES DE BATALLAS Y PATACAMAYA

GROVER HUANCA CHAMBI

LA PAZ – BOLIVIA

2013

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE AGRONOMÍA

CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA

ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS FÍSICAS DE LOS AGREGADOS NATURALES DE ORIGEN FLUVIAL PARA REALIZAR OBRAS EN

CANALES DE CONDUCCIÓN REVESTIDOS EN LAS LOCALIDADES DE BATALLAS Y PATACAMAYA

Tesis de Grado presentado como requisito

parcial para optar el título de

Ingeniero Agrónomo

GROVER HUANCA CHAMBI

Asesor:

Ing. Agr. Rolando Céspedes Paredes .....................................

Comité Revisor:

Ing. Ph D. René Chipana Rivera ...........................................

Dr. Ph. D. Vladimir Orsag Céspedes ………………………………..

Ing. Roberto Miranda Casas ...........................................

APROBADA

Presidente: ………………………

Dedicatoria

Mi tesis la dedico con todo mi amor y cariño: A ti Dios que me diste la oportunidad de vivir y regalarme una familia maravillosa.

Con todo cariño principalmente a mis padres que me dieron la vida y han estado conmigo en todo momento. Gracias por todo Papa y Mama por darme una carrera para mi futuro, aunque hemos pasado momentos difíciles siempre han estado apoyándome y brindándome todo su amor, por todo esto los agradezco de todo corazón.

Y a toda mi familia por el apoyo brindado. Lucy, Marcelo, Sonia, Yhonny (†) Bertha,, Carmen, Marina, Virginia, Carola, Yhanne, Pamela, Susana; Sobrinos: Henrry, Luxvic, Nelson, Michel, Damaris, Esther

Agradecimiento

A la Universidad Mayor de San Andrés.

Al personal Docente de la Facultad de Agronomía, por forjarme en sus aulas y darme la formación profesional.

Al Ing. Civil Carlos García Morales por brindarme la oportunidad de formar parte del personal de trabajo de la Empresa CEDEX.

Expresar mi gratitud al Ing. Civil Mario Ledesma R. Director de la Empresa Constructora AYOPAYA Srl. Por el asesoramiento y la gran experiencia profesional aportada para la culminación de la presente tesis.

Mi sincero agradecimiento, a mi asesor Ing. Rolando Céspedes Paredes, por su valioso aporte durante la revisión y corrección de la investigación.

Agradecimientos sinceros al comité revisor, Dr. Ph. D. Vladimir Orsag Céspedes, Ing. Ph. D. Roberto Miranda Casas, Ing. Ph. D. René Chipana Rivera por sus aportes que tuvieron durante la revisión y corrección del presente trabajo y apoyo desinteresado.

También hago extensiva mi gratitud al Departamento Técnico de Información Climático SENAMHI, por la información recabada de las estaciones de Patacamaya y Huayrocondo.

A mis amigos y compañeros de la facultad

INDICE

TITULOS PAGINAS INDICE DE CUADROS…………………………………………………………………….. iv INDICE DE FIGURAS………………………………………………………………………. v INDICE DE FOTOGRAFIAS……………………………………………………………….. vi INDICE DE ANEXOS……………………………………………………………………….. vii RESUMEN…………………………………………………………………………………… viii

I. INTRODUCCIO……………………………………………………………………………….. 1

1.1 Objetivos……………………………………………………………………………….. 3 1.1.1 Objetivo general………………………………………………………………… 3 1.1.2 Objetivos específicos…………………………………………………………… 3

II. REVISION BIBLIOGRAFICA........................................................................................... 4 2.1 Definición de geología……………………………………………………………….. 4

2.1.1 Roca……………………………………………………………………………… 4 2.1.1.1 Rocas ígneas……………………………………………………………… 5

2.1.1.2 Rocas sedimentarias…………………………………………………….. 5 2.1.1.3 Rocas metamórficas…………………………………………………….. 5

2.1.2 Mineral…………………………………………………………………………… 6 2.2 Agregados……………………………………………………………………………… 6

2.2.1 Origen de los agregados……………………………………............................. 6 2.2.2 Depósitos de agregados ………………………………………………………. 7 2.2.3 Sedimentación de partículas…………………………………………………… 7 2.2.4 Tipos de agregado según el origen……………………………………………. 7

2.2.2.1 Agregados naturales……………………………………………………… 8

2.2.2.2 Agregados artificiales…………………………………………………….. 8 2.2.5 Clasificación de agregados…………………………………………………….. 8 2.2.6 Granulometría…………………………………………………………………… 9

2.3 Definición de hormigón……………………………………………………………….. 9

2.3.1 Esquema de combinación del hormigón………………………………………. 9 2.3.2 Tipos de hormigón………………………………………………………………. 10

2.3.2.1 Hormigón simple………………………………………………………….. 10 2.3.2.2 Hormigón armado o concreto reforzado……………………………….. 10

2.3.2.3 Hormigón ciclópeo………………………………………………………… 10 2.3.3 Resistencia a esfuerzos mecánicos…………………………………………… 11

2.3.3.1 Resistencia a la compresión…………………………………………….. 11 2.3.3.2 Resistencia a la tracción…………………………………………………. 11 2.3.3.3 Resistencia a la flexión………………………………………………….. 11

2.3.4 Componente del concreto……………………………………………………… 12 2.3.4.1 Los agregados…………………………………………………………..... 12 2.3.4.2 El cemento………………………………………………………………… 12

2.3.4.3 El agua…………………………………………………………………….. 13 2.3.4.4 Aditivos……………………………………………………………………. 13

2.3.5 Dosificación……………………………………... ……………………………… 14 2.3.5.1 Trabajabilidad……………………………………………………………… 14 2.3.5.2 Durabilidad………………………………………………………………… 14 2.3.5.3 Resistencia………………………………………………………………… 15 2.3.5.4 Economía………………………………………………………………….. 15

2.4.1.2.1 Limite liquido…………………………………………………… 18 2.4.1.2.2 Limite plástico…………………………………………………. 19 2.4.1.2.3 Índice de plasticidad………………………………………….. 19 2.4.1.2.4 Limite de contracción…………………………………………. 19

2.3.5.5 Consistencia………………………………………………………………. 15 2.4 Concepto de suelo según la Ingeniería…………………………………………….. 16

2.4.1 Características mecánicas del suelo…………………………………………. 17 2.4.1.1 Consistencia del suelo………………………………………………….. 17 2.4.1.2 Limites de Atterberg…………………………………………………….. 18

2.4.2 Características físicas del suelo………………………………………………. 19 2.4.2.1 Textura…………………………………………………………………… 20 2.4.2.2 Estructura………………………………………………………………… 20

2.4.2.3 Porosidad………………………………………………………………… 20 2.4.2.4 Color……………………………………………………………………… 21 2.4.2.5 Densidad aparente……………………………………………………… 21 2.4.2.6 Densidad real……………………………………………………………. 21

2,5 Canal…………………………………………………………………………………… 22 2.5.1 Canales naturales………………………………………………………………. 22 2.5.2 Canales artificiales……………………………………………………………… 22

2.5.2.1 Canales de conducción de tierra (acequia)………………………….. 22 2.5.2.2 Canales revestidos……………………………………………………… 23

III. LOCALIZACION………………………………………………………………………………. 24 3.1 Ubicación geográfica………………………………………………………………...... 24 3.2 Descripción agroecológicas de las regiones……………………………………..... 25

3.2.1 Características climáticas de la zona del Municipio de Batallas…………… 25 3.2.1.1 Características climáticas generales de la zona……………………… 26 3.2.1.2 Vegetación……………………………………………………………….. 28 3.2.1.3 Fisiográfica y Geología…………………………………………………. 28 3.2.1.4 Suelos…………………………………………………………………….. 29 3.2.1.5 Hidrología………………………………………………………………… 29 3.2.1.6 Características de los áridos…………………………………………… 30

3.2.2 Características climáticas de la zona del Municipio de Patacamaya……… 32 3.2.2.1 Características climáticas generales de la zona……………………… 33 3.2.2.2 Vegetación……………………………………………………………….. 34 3.2.2.3 Fisiográfica y geología………………………………………………….. 34 3.2.2.4 Suelos……………………………………………………………………. 35 3.2.2.5 Hidrología………………………………………………………………… 35 3.2.2.6 Características de los áridos…………………………………………… 37

3.3 Características generales de los proyectos en el Municipio de Patacamaya…. 38

IV. 3.3.1 Ubicación del proyecto en la Comunidad de Calacala………………………

MATERIALES Y METODOS…………………………………………………………………. 38 40

4.1 Materiales……………………………………………………………………………… 40

4.1.1 Materiales de campo……………………………………………………………. 40

4.1.2 Materiales de laboratorio……………………………………………………….. 40

4.1.3 Materiales de gabinete………………………………………………………….. 41

4.2 Metodología………………………………………………………………………….… 41

4.2.1 Trabajo de campo……………………………………………………………….... 41

4.2.1.1 Ubicación de la calicata en el área de riego…………………………… 41

4.2.1.2 Apertura y descripción del perfil del suelo……………………………… 42

4.2.1.3 Obtención de muestras ………………………………………………… 42

4.2.1.4 Obtención de muestras para los ensayos de limites de Aterberg…… 43

4.2.1.5 Reconocimiento de los ríos Kheto y Chirapaca………………………. 43 4.2.1.6 Obtención de agregados ………………………………………………. 43

4.2.2 Análisis físico de las muestras en laboratorio………………………………… 44 4.2.2.1 Determinación del limite liquido ……………………………………….. 44 4.2.2.2 Determinación del limite plástico……………………………………….. 45 4.2.2.3 Determinación de las características físicas de los agregados………. 46

4.2.2.3.1 Peso seco de la grava y arena………………………………… 46 4.2.2.3.2 Granulometría de la arena……………………………………… 47 4.2.2.3.3 Granulometría de la grava……………………………………… 48 4.2.2.3.4 Peso especifico y porcentaje de absorción de los agregados 49

4.2.2.3.4.1 Peso específico y absorción de la arena…………. 49 4.2.2.3.4.2 Peso específico y absorción de la grava…………. 50

4.2.2.3.5 Determinación de la densidad suelta o peso unitario………… 51 4.2.3 Aplicaciones técnicas para el vaciado de las tres dosificaciones…………… 51

4.2.3.1 Peso de los materiales………………………………………………….. 51 4.2.3.2 Mezclado con el agua……………………………………………………. 52 4.2.3.3 Determinación del asentamiento (slump)……………………………… 52 4.2.3.4 Vaciado del hormigón hacia la probeta………………………………… 53

4.2.3.5 Proceso del curado………………………………………………………. 53 4.2.3.6 Resistencia a la compresión……………………………………………. 54

4.2.4 Vaciado de la estructura del canal…………………………………………….. 55

4.2.4.1 Replanteo…………………………………………………………………. 55 4.2.4.2 Excavación……………………………………………………………….. 55 4.2.4.3 Empedrado……………………………………………………………….. 55 4.2.4.4 Armado del armazón de madera……………………………………….. 56 4.2.4.5 Preparado de la mezcla…………………………………………………. 56 4.2.4.6 Vaciado del hormigón …………………………………………………… 57 4.2.4.7 Desencofrado…………………………………………………………….. 57

4.2.5 Vaciado de las anillas de hormigón…………………………………………… 58 4.2.5.1 Preparación y armado del encofrado metálico………………………… 58 4.2.5.2 Preparado de la mezcla…………………………………………………. 58 4.2.5.3 Vaciado de la estructura con hormigón ciclópeo………………………. 59 4.2.5.4 Vaciado de la tapa con hormigón armado…………………………….. 59

4.2.5.5 Desmolde de la anilla y tapa……………………………………………. 60 4.2.6 Variables de respuesta………………………………………………………….. 60

4.2.6.1 Gradación…………………………………………………………………. 60 4.2.6.2 Diseño de la mezcla……………………………………………………… 60 4.2.6.3 Carga………………………………………………………………………. 60 4.2.7.4 Área de la superficie cargada…………………………………………… 61 4.2.6.5 Resistencia………………………………………………………………… 61 4.2.6.6 Edad……………………………………………………………………….. 61 4.2.6.7 Volumen……………………………………………………………………. 61 4.2.6.8 Temperatura………………………………………………………………. 61

V. RESULTADOS Y DISCUSIONES……………………………………………………………. 62 5.1 Análisis de suelos………………………………………………………………………. 62

5.1.1 Esquema del perfil del suelo………………………………………………….. 62 5.1.2 Información general del lugar………………………………………………….. 63 5.1.3 Descripción física de los horizontes que componen el perfil edáfico……... 63 5.1.4 Resultados de los análisis físicos que compone el perfil del suelo………… 64

5.2. Clasificación de muestras de suelo por el método Límites de Atterberg………… 66 5.2.1 Resultados de los ensayos de limites de Atterberg ………………………… 68

5.3 Análisis granulométricos de los agregados naturales……………………………… 70 5.3.1 Granulometría de la arena río K’heto Municipio de Patacamaya…………... 70

5.3.2 Granulometría de la grava río k’heto Municipio de Patacamaya…………… 72 5.3.3 Granulometría de la arena río Chirapaca Municipio de Batallas…………… 74 5.3.4 Granulometría de la grava río Chirapaca Municipio de Batallas…………… 76

5.4 Determinación del peso especifico y absorción de agregados……………………. 78

5.4.1 Peso específico y absorción de la grava y arena del río Kheto…………….. 78 5.4.2 Peso específico y absorción de la grava y arena del río Chirapaca………. 79

5.5 Mezclas experimentales………………………………………………………………. 80

5.5.1 Dosificaciones patrones………………………………………………………… 80 5.5.2 Vaciado del hormigón con los materiales del río Kheto…………………….. 81 5.5.3 Vaciado del hormigón con los materiales del río Chirapaca……………….. 82

5.6 Consumo de cemento por m3

de los materiales en estudio………………………. 83 5.7 Resistencia a compresión de las probetas de hormigón río K'heto……………… 85

5.7.1 Comportamiento de las probetas de hormigón a la resistencia…………… 86 5.7.2 Dosificación por el método de interpolación………………………………….. 87 5.7.3 Dosificación del hormigón del Instituto Tecnológico de San Pablo (IPT)…. 88 5.7.4 Resultados de los dos métodos de dosificación…………………………….. 89 5.7.5 Resistencia media aritmética (fcm)…………………………………………… 90 5.7.6 Dosificación óptima para 1m3 de hormigón…………………………………. 90 5.7.7 Dosificación para una bolsa de cemento…………………………………….. 92 5.7.8 Determinación de la dosificación en trazo…………………………………… 92

5.8 Resistencia a compresión de las probetas de hormigón río Chirapaca……….. 93 5.8.1 Comportamiento de las probetas de hormigón a la resistencia……………. 94 5.8.2 Dosificación por el método de interpolación…………………………………. 95 5.8.3 Dosificación del hormigón del Instituto Tecnológico de San Pablo (IPT)….. 96

5.8.4 Resultados de los dos métodos de dosificación…………………………….. 97 5.8.5 Dosificación óptima para 1m3 de hormigón …………………………………. 98 5.8.6 Dosificación para una bolsa de cemento…………………………………….. 99 5.8.7 Determinación de la dosificación en trazo…………………………………… 100

5.8.8 Resumen de resultados de los ríos K’heto y Chirapaca…………………….. 101 5.9 Arquitectura constructiva de la estructura del canal de hormigón…………….. 102

5.9.1 Diseño de la estructura…………………………………………………………. 102

5.9.2 Dosificación por volumen ……………………………………………………… 104 5.9.3 Resistencia de la probeta de control ……………………………………….. 105 5.9.4 Formulas hidráulicas ………………………………………………………….. 106 5.9.5 Elementos hidráulicos para el canal de sección rectangular………………. 107

5.10 Arquitectura constructiva de la estructura de las anillas de hormigón………….. 108 5.10.1 Diseño de la estructura………………………………………………………… 108 5.10.2 Dosificación por peso………………………………………………………….. 109 5.10.3 Resistencia de la probeta de control…………………………………………. 110

5.10.4 Defectos de las estructuras…………………………………………………… 112 5.11 Determinación de costos unitarios………………………………………………….. 112

5.11.1 Ítem vaciado del canal de hormigón simple………………………………… 113 5.11.2 Ítem vaciado de la anilla de hormigón ciclópeo……………………………… 114

5.12 Costo general del proyecto (Municipio de Patacamaya)…………………………. 115 5.13 Costo general del proyecto (Municipio de Batallas)………………………………. 117

VI. CONCLUCIONES………………………………………………………………………….. 118 VII. RECOMENDACIONES……………………………………………………………………. 120 VIII. LITERATURA CITADA……………………………………………………………………. 121 IX. ANEXO………………………………………………………………………………………. 124

INDICE DE CUADROS

Cuadro 1 Clasificación por el tamaño de las partículas…………………………………….. 8

Cuadro 2 Ubicación geográfica de las zonas en estudio……………………………………. 24

Cuadro 3 Característica climática de la zona………………………………………………….. 26

Cuadro 4 Principales especies nativas de la flora en la zona…………………………….... 28

Cuadro 5 Característica climática de la zona………………………………………………….. 33

Cuadro 6 Principales especies nativas de la flora en la zona……………………………… 34

Cuadro 7 Características del proyecto Sistema de Microriego Integral………………….. 38

Cuadro 8 Juego de tamices por abertura para la arena …………………………………….. 47

Cuadro 9 Juego de tamices por abertura para la grava ……………………………………... 48

Cuadro 10 Descripción morfológica del perfil del suelo……………………………………... 63

Cuadro 11 Análisis físico del perfil del suelo…………………………………………………… 64

Cuadro 12 Análisis granulométrico del agregado fino………………………………………... 70

Cuadro 13 Análisis granulométrico del agregado grueso……………………………………. 72

Cuadro 14 Análisis granulométrico del agregado fino………………………………………... 74

Cuadro 15 Análisis granulométrico del agregado grueso……………………………………. 76

Cuadro 16 Determinación del peso específico y absorción …………………………………. 78

Cuadro 17 Determinación del peso específico y absorción………………………………….. 79

Cuadro 18 Dosificaciones patrones y sus relaciones…………………………………………. 80

Cuadro 19 Proporciones técnicas de los tres trazos………………………………………….. 80

Cuadro 20 Resumen de resultados obtenidos en cada mezcla……………………………... 81

Cuadro 21 Resumen de resultados obtenidos en cada mezcla……………………………... 82

Cuadro 22 Resultados de la resistencia…………………………………………………………. 85

Cuadro 23 Determinación por el método de interpolación…………………………………… 87

Cuadro 24 Presentación de los resultados de cada trazo, con resistencias 7 y 28 días 88

Cuadro 25 Cantidades óptimas para 1 m3 ………………………………………………………. 89

Cuadro 26 Resultados finales de las dos dosificaciones…………………………………….. 89

Cuadro 27 Proporciones optimas para 1m3

de hormigón…………………………………….. 90

Cuadro 28 Dosificación para una bolsa de cemento………………………………………….. 92

Cuadro 29 Trazo determinado……………………………………………………………………… 92

Cuadro 30 Resultados de la resistencia…………………………………………………………. 93

Cuadro 31 Determinación por el método de interpolación…………………………………… 95

Cuadro 32 Presentación de los resultados de cada trazo, con resistencias 7 y 28 días 96

Cuadro 33 Cantidades óptimas para 1 m3……………………………………………………….. 97

Cuadro 34 Resultados finales de las dos dosificaciones…………………………………….. 97

Cuadro 35 Proporciones optimas para 1m3

de hormigón…………………………………….. 98

Cuadro 36 Dosificación para una bolsa de cemento…………………………………………... 99

Cuadro 37 Trazo determinado……………………………………………………………………… 100

Cuadro 38 Resultados de los ensayos realizados de los ríos K’heto y Chirapaca………. 101

Cuadro 39 Resultados de la dosificación por volumen……………………………………….. 104

Cuadro 40 Resultados hidráulicos para el caudal de sección rectangular………………... 107

Cuadro 41 Dosificación por peso…………………………………………………………………. 109

Cuadro 42 ITEM : Vaciado de la estructura del canal con hormigón simple…………..…. 113

Cuadro 43 ITEM: Vaciado de la anilla de hormigón……………………………………………. 114

Cuadro 44 Costos generales del proyecto de la Comunidad de Cala Cala……………….. 115

Cuadro 45 Costos generales del proyecto de la Comunidad de Chirapaca………………. 117

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Combinación de los diferentes componentes de hormigón…………………... 9

Figura 2 Principales fases de la vida de un hormigón…………………………………….. 14

Figura 3 Representación grafica de los limites de consistencia………………………… 17

Figura 4 Datos climáticos de la Estación Meteorológica de Huayrocondo……………. 25

Figura 5 Mapa de ubicación del área de estudio……………………………………………. 27

Figura 6 Esquema del río Chirapaca………………………………………………………….. 30

Figura 7 Datos climáticos de la estación meteorológico de Patacamaya……………… 32

Figura 8 Esquema del río K'heto……………………………………………………………….. 36

Figura 9 Boceto del perfil del suelo con sus diferentes horizontes…………………….. 62

Figura 10 Diagrama de Casagrande…………………………………………………………….. 69

Figura 11 Consumo de cemento por m3

de los Municipios de Batallas y Patacamaya 83

Figura 12 Curva técnica de la resistencia a compresión vs días………………………….. 86

Figura 13 Proporciones de materiales que compone el hormigón……………………….. 91

Figura 14 Curva técnica de resistencia a compresión vs días…………………………….. 94

Figura 15 Proporciones de materiales que compone el hormigón……………………….. 99

Figura 16 Diseño del canal de riego visto en planta y corte………………………………. 103

Figura 17 Resistencia a compresión vs días………………………………………………… 105

Figura 18 Diseño del canal de sección rectangular y formulas hidráulicas…………….. 106

Figura 19 Diseño de las anillas de hormigón visto en planta y corte…………………….. 109

Figura 20 Resistencia a compresión vs días………………………………………………… 110

Figura 21 Curva estadístico normal para la distribución de las resistencias…………… 111

INDICE DE FOTOGRAFIAS

Fotografía 1 Curso del río Chirapaca en el Municipio de Batallas……………………… 31

Fotografía 2 Fuentes principales que generan el cauce principal en la zona norte… 37

Fotografía 3 Ubicación del proyecto en la Comunidad de Cala Cala………………….. 39

Fotografía 4 Río K’heto Municipio de Patacamaya………………………………………… 39

Fotografía 5 Apertura de la calicata…………………………………………………………... 42

Fotografía 6 Río Chirapaca (Batallas)………………………………………………………… 43

Fotografía 7 Río K'heto (Patacamaya)………………………………………………………... 43

Fotografía 8 Recolección de la arena………………………………………………………… 44

Fotografía 9 Recolección de la grava………………………………………………………… 44

Fotografía 10 Corte por un acanalador……………………………………………………….. 45

Fotografía 11 Peso húmedo de la muestra……………………………………………………. 45

Fotografía 12 Barritas de 10 mm………………………………………………………………... 45

Fotografía 13 Peso de la muestra mas envasé………………………………………………. 45

Fotografía 14 Peso de la grava………………………………………………………………….. 46

Fotografía 15 Peso de la arena………………………………………………………………….. 46

Fotografía 16 Juego de tamices para la arena……………………………………………….. 47

Fotografía 17 Juego de tamices para la grava……………………………………………….. 49

Fotografía 18 Picnómetros con agua y arena………………………………………………… 50

Fotografía 19 Peso del ensayo………………………………………………………………….. 50

Fotografía 20 Muestras de grava después de ser saturadas en agua………………….. 50

Fotografía 21 Equipo listo para determinar el ensayo del peso especifico……………. 50

Fotografía 22 Determinación del peso unitario de la arena………………………………... 51

Fotografía 23 Determinación del peso unitario de la grava………………………………... 51

Fotografía 24 Mezclado del hormigón………………………………………………………… 52

Fotografía 25 Asentamientos (Slump) 7 cm………………………………………………….. 52

Fotografía 26 Colocado del Hº hacia la probeta…………………………………………….. 53

Fotografía 27 Enrasado de la parte superficial………………………………………………. 53

Fotografía 28 Desmolde y identificados………………………………………………………. 53

Fotografía 29 Proceso del curado en el agua………………………………………………… 53

Fotografía 30 Maquina de roturas de compresión…………………………………………... 54

Fotografía 31 Probeta listo para el ensayo de resistencia…………………………………. 54

Fotografía 32 Falla de la probeta……………………………………………………………….. 54

Fotografía 33 Marcador de resistencia………………………………………………………… 54

Fotografía 34 Empedrado de piedras………………………………………………………….. 55

Fotografía 35 Vaciado y alineado de la solera……………………………………………….. 56

Fotografía 36 Probetas sacados insitu………………………………………………………… 57

Fotografía 37 Acabado del vaciado…………………………………………………………….. 57

Fotografía 38 Tablones desencofrados……………………………………………………….. 57

Fotografía 39 Estructura de canal……………………………………………………………… 57

Fotografía 40 Armado de los moldes de plancha……………………………………………. 58

Fotografía 41 Peso de la arena………………………………………………………………….. 58

Fotografía 42 Interior de la cámara…………………………………………………………….. 59

Fotografía 43 Asentamiento de la mezcla…………………………………………………….. 59

Fotografía 44 Tapa de la cámara de inspección……………………………………………... 59

ANEXOS

Anexo 1 Peso unitario suelto de las muestras del río Chirapaca…………………… 125

Anexo 2 Peso unitario suelto de las muestras del río K'heto……………………….. 125

Anexo 3 Peso unitario suelto del cemento……………………………………………… 126

Anexo 4 Valores del coeficiente de variación y grado de uniformidad…………….. 126

Anexo 5 Coeficiente de rugosidad (n) para la fórmula de Manning………………… 127

Anexo 6 Estimación resistencia media vs relación agua/cemento para 28 días…. 127

Anexo 7 Determinación del volumen total para una longitud de 500 m…………… 128

Anexo 8 Volumen de las dos cámaras de inspección………………………………… 129

Anexo 9 Análisis y Evaluación de Costos y Precios…………………………………... 130

Anexo 10 Análisis de los precios unitarios del proyecto - Municipio Patacamaya.. 140

Anexo 11 Análisis de los precios unitarios del proyecto - Municipio Batallas…….. 168

Anexo 12 Fotografías del ensayo de limite liquido……………………………………… 172

Anexo 13 Fotografías de los efectos presentes en las estructuras del canal……… 173

Anexo 14 Fotografías del proceso de la apertura de la calicata………………………. 174

Anexo 15 Plano del Sistema de Microriego Integral de la Comunidad de Cala Cala 175

RESUMEN

En el presente estudio de investigación se analizo la calidad de agregados naturales

provenientes de los ríos K’heto, Chirapaca de los Municipios Aroma y Batallas.

Para determinar las características físicas se llevo acabo en el Laboratorio de CEDEX

del departamento de Cochabamba. La ejecución del proyecto “Sistema de Microriego”

se realizo en la Comunidad de Cala Cala, del Municipio de Patacamaya.

Para realizar el análisis de las características físicas de los agregados se procedió a

tomar muestras de cada río, los cuales fueron enviados a laboratorio para su análisis

respectivo. De acuerdo a los resultados de los ensayos, las muestras del río Chirapaca

mostraron mejores propiedades físicas con relación a las muestras del río k’heto.

Con los tres trazos patrones se obtuvieron resistencias a compresión a los 28 días,

para ambos agregados, en donde los trazos 1:4, 1:5 dieron resistencias superiores a la

resistencia requerida (fck = 180 kg/cm2).

Las características de resistencia especifican, que la resistencia requerida (fck) es el

límite inferior y la resistencia media y la resistencia media aritmética (fmc) es el límite

superior, que nos crean un margen de resistencia aceptable. De acuerdo a estos

parámetros, por el método de interpolación, se ha obtenido componentes necesarios

para 1m3 de hormigón. Para el vaciado de la estructura de sección rectangular, la

dosificación se lo realizo por volumen, en donde la probeta de control no ha respondido

a las exigencias de las especificaciones. A si mismo para el vaciado de la estructura de

las anillas de hormigón la dosificación se lo realizo por peso, en donde la probeta de

control si ha cumplido con las exigencias necesarias.

El costo unitario, del ítem para el vaciado de la estructura del canal de sección

rectangular, aplicando los correspondientes descuentos, se ha determinado que para 1

m3 de hormigón reporta un costo de 1.130 Bs. Asimismo para los 500 m lineal del

canal, compone un consumo de hormigón de 76 m3 y demanda un costo total de

86.213 Bs. solo para el canal de hormigón simple.

1

I. INTRODUCCION

La utilidad de los agregados constituye un elemento muy importante en cualquier tipo

de construcción y toma gran importancia por ser la base fundamental de los

hormigones, el cual se constituye en materiales encargados de generar desarrollo en

el área rural y urbano, estableciendo la calidad de estos.

En tiempos pasados se decía que los agregados eran elementos inertes dentro del

concreto ya que estos no intervenían directamente dentro de las reacciones

químicas, en la actualidad se establece que siendo este material el que mayor

porcentaje de participación tiene dentro de la unidad cúbica del concreto

(aproximadamente el 60% - 80% del volumen), sus propiedades y características

diversas influyen en todas las propiedades del concreto, la influencia de los

agregados en las propiedades del concreto tienen efectos importantes, no solo en el

acabado y calidad final del concreto, sino, también sobre la trabajabilidad y

consistencia en estado plástico, así como la durabilidad y resistencia del concreto

endurecido.

A partir de la promulgación de la Ley de la Participación Popular, Ley de

Descentralización Administrativa, en Bolivia, en el año 1994, los municipios se

constituyen en nuevos actores encargados de generar desarrollo, en el cual se

ejecutan varias obras agropecuarias en el área rural y necesariamente deberían

realizarse estudios en la selección y la preparación optima de los agregados para

que estas obras sean garantizados y cumplan su servicio específico.

Las severas sequías de los años 1980,1982 y otros años secos llamaron la atención

sobre la vulnerabilidad de los cultivos a secano y provocaron inversiones en

infraestructura de riego, entre las que encontramos desde pequeños atajados

familiares de tierra, estanques revestidos, pozos subterráneos, profundos y

superficiales, canales de riego rústicos, como también galerías filtrantes, obras de

captación y obras rusticas construidas con materiales del lugar y el aprovechamiento

2

de los recursos hídricos, por lo que es necesario optimizarlos; el agua es un

elemento vital, cuyo aprovechamiento debe realizarse en forma racional.

El agua no circula respondiendo a la demanda de cada momento, hay que

almacenarla cuando sobra, para utilizarla cuando falta, para ello es necesario

aprovechar toda la capacidad del elemento que nos brinda la naturaleza, lo cual se

hace necesario construir depósitos, atajados, presas, etc.

El hormigón es un material heterogéneo que depende de numerosos variables, como

lo es la calidad de cada uno de los componentes del que está formado, de las

proporciones en que estas son mezcladas entre sí y de las operaciones de

mezclado, transporte, colocación y curado. Esto da lugar a que aún para una misma

clase y tipo de concreto, este presente una cierta variabilidad en sus propiedades.

Para que una estructura de hormigón se comporte satisfactoriamente, el material

disponible a utilizar debe garantizar las tres fases principales: trabajabilidad,

resistencia y durabilidad, en la práctica estos recursos deben presentar la mejor

combinación de ingredientes que de repuesta, en cada caso, a las tres fases de la

vida del hormigón puesto en obra.

Los agregados para concreto deben estar formados de partículas duras y compactas

(peso específico elevado), de textura y forma adecuada con una buena distribución

de tamaños (buena granulometría). Los agregados suelen estar contaminados con

limo, arcilla, humus y otras materias orgánicas. Algunos tienen porcentajes altos de

material liviano o de partículas de forma alargada o plana, tales sustancias o

partículas defectuosas restan calidad y resistencia al concreto, y las especificaciones

fijan los límites permisibles de tolerancia.

3

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo general

Estudiar las características físicas de los agregados naturales de origen fluvial,

mediante evaluaciones técnicas, para realizar obras en canales de conducción

revestidos en las localidades de Batallas y Patacamaya de las provincias de los

Andes y Aroma del Departamento de la Paz.

1.1.2 Objetivos específicos

Describir los horizontes que componen el perfil edáfico en el área de

influencia.

Determinar una dosificación óptima del material a utilizarse en canales de

riego para cultivos.

Diseñar el canal de hormigón para el vaciado de las estructuras.

Determinar los costos unitarios para la estructura de hormigón.

4

II. REVISION BIBLIOGRAFICA

2.1 Definición de geología

El concepto de geología proviene de dos vocablos griegos: geo “tierra” y logos

“estudio”. La geología es la ciencia que se ocupa del estudio de la tierra, describe

los materiales que forman el globo terrestre y de su mecanismo de su formación;

también se centra en las alteraciones que estas materias han experimentado desde

su origen y en el actual estado de su colocación y las causas que la han

determinado. (http://www.definiciónabc/geología)

Rodríguez et al. (1998), define que la geología es la ciencia que se ocupa del estudio

de la tierra, de su constitución y estructura, de los agentes y procesos que vienen

modificándola continuamente desde su formación, y de la localización, explotación y

empleo de los materiales terrestres que presentan utilidad para el hombre. Se trata

de una ciencia sumamente compleja, como compleja es la tierra. En ella se reúne

multitud de disciplinas que, aplicadas adecuadamente a un idéntico objeto,

contribuyen a lograr una visión unitaria de nuestro planeta.

2.1.1 Roca

Castro (1989), indica que la roca es un material compuesto por uno o varios

minerales consolidados, como resultado final de los diferentes procesos geológicos,

que forma parte de la corteza terrestre y se encuentra en estado natural, en grandes

masas o fragmentos y están formados por tres grupos de rocas: rocas ígneas, rocas

sedimentarias y rocas metamórficas. La mayoría de las rocas están compuestas por

un solo mineral, como la caliza, la cuarcita, el yeso o la sal. Un rasgo característico

de las rocas es que siempre están sometidos a cambios como consecuencia de los

agentes geológicos como la erosión, meteorización y sedimentación.

Las rocas según su origen pueden ser clasificados en tres grandes grupos.

5

2.1.1.1 Rocas ígneas

Las rocas ígneas se forman por procesos de Solidificación a partir de una masa

fundida llamada magma, en tres lugares de origen: en el interior de la tierra, a una

profundidad intermedia y en la superficie terrestre. Al interior de la corteza terrestre

se cristalizan lentamente grandes masas de rocas con cristales grandes, los cuales,

forman las rocas ígneas intrusivas o plutónicas (granito, granodioritas, gabro); si

estas masas logran llegar completamente a la superficie, sufren un rápido

enfriamiento y se forman las rocas ígneas intrusivas o volcánicas (riolitas, andesitas,

basaltos, piedra pómez), son de grano fino o vítreas. (Chilon, 1996)

2.1.1.2 Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias se forman por procesos de Litificación de los sedimentos o

mediante procesos de precipitación química o biológica y de acumulación de

materiales vegetales, a temperaturas ambiente sobre o muy cerca de la superficie

terrestre. Las rocas primarias expuestas a la superficie terrestre, sufren procesos de

meteorización (fragmentación y descomposición), produciendo residuos que pueden

permanecer en el lugar de su formación o pueden ser transportados a lugares

cercanos o muy distantes, donde se depositan formando los sedimentos que una vez

consolidados, originan las rocas sedimentarios. Presentan una gran utilidad para el

hombre, muchas de ellas son utilizadas como materiales de construcción; otras con

fines industriales donde se incluye la fabricación de fertilizantes, enmiendas para el

encalado de suelos ácidos, etc. (caliza, arcilla, arenisca, lutita, hulla). (Chilon, 1996)

2.1.1.3 Rocas metamórficas

Castro (1989), menciona que las rocas metamórficas son las que resultan de

transformaciones texturales, mineralógicos y químicas de otras rocas pre-existentes,

se forman en el interior de la corteza terrestre, bajo la acción de altas temperaturas,

altas presiones y la acción química de fluidos o gases pero sin llegar al estado de

fusión. Se caracterizan también por presentar mayor cristalización y dureza, con

6

nuevos rasgos estructurales tales como la foliación, líneas de flujo y otras

expresiones de deformación. (pizarra, esquisto, filita, gneiss, cuarcita, mármol)

2.1.2 Mineral

Milovski (1988), citado por Chilon (1996), indica que es un cuerpo solido homogéneo,

de composición inorgánica, de origen natural, con estructura interna ordenada, con

una composición química definida y propiedades físicas uniformes. Generalmente

está constituido por dos o más elementos, pero existen algunos que solo contienen

un solo elemento. Los minerales se hallan dispersos en las rocas en forma de granos

(arcilla, limo, etc.) o concentrados en cavidades, vetas, nódulos, filones.

2.2 Agregados

Febres (2006), indica que agregado es cualquier combinación de arena, grava o roca

triturada en su estado natural o procesado, son minerales comunes, resultados de

las fuerzas geológicas erosivas del agua y del viento, cuyas dimensiones son

variables, por lo que las propiedades del mismo, tienen influencia definitiva sobre el

comportamiento del hormigón (fresco, endurecido), al mismo tiempo proporcionan

ventajas técnicas, al darle mayor estabilidad volumétrica y durabilidad.

2.2.1 Origen de agregados

Moller (2006), la grava y la arena son producto de la fragmentación de la masa

rocosa, en pedazos más pequeños por procesos naturales, mecánica, química o de

solución. La meteorización mecánica o desintegración es una combinación de

romper, astillar y moler, que reduce la roca a pedazos cada vez más pequeños, pero

conservan su composición mineral original. En la desintegración natural de rocas, los

materiales son arrastrados por los agentes activos de transporte como ser el agua,

desgastando sus aristas de forma que tienden a redondearse, su área específica

disminuye y por tanto su absorción de agua es menor en este tipo de agregados.

7

2.2.2 Depósitos de agregados

Salguero (2004), menciona que el agua de escurrimiento que corre es uno de los

agentes más activos para el transporte del suelo. El agua como agente

transportador, sirve para mezclar suelos de diferentes orígenes y después

seleccionarlos y depositarlos de acuerdo con el tamaño de los granos. Las partículas

pequeñas de suelo son levantadas por la turbulencia del agua en movimiento y

llevadas a aguas abajo, con pequeños cambios físicos, mientras que las partículas

más grandes de arena, la grava y aun los boleos, ruedan por el lecho de la corriente,

lo que hace que se trituren y redondeen por la abrasión.

2.2.3 Sedimentación de partículas

Depósito de partículas previamente erosionados y transportados por los agentes

geológicos externos desde un área madre generadora a un área receptora o cuenca

sedimentaria. La sedimentación de partículas puede obedecer a causa mecánicas

como el depósito por gravedad, o pueden intervenir procesos químicos como la

precipitación de sustancias a partir de disoluciones, o incluso biológicos como en los

sedimentos de origen orgánico. Un tipo común de sedimentación ocurre, cuando el

material sólido, transportado por una corriente de agua es depositado en el fondo del

río. (http://www.Definiciónabc/geografía/roca)

2.2.4 Tipos de agregados según su origen

Los agregados se determinan de acuerdo a la procedencia y a la técnica empleada

para su aprovechamiento, se puede clasificar en los siguientes tipos.

8

2.2.4.1 Agregados naturales

Febres (2006), sostiene que son todos aquellos que provienen de la explotación de

fuentes naturales, tales como depósitos de arrastres fluviales (arenas de río) o de

glaciares (canto rodado), canteras de diversas rocas y piedras naturales. Se pueden

aprovechar en su granulación natural o triturándolos mecánicamente, según sea el

caso, de acuerdo, con las especificaciones requeridas.

2.2.4.2 Agregados artificiales

Bottaro (2003), señala que estos se obtienen a partir de productos y procesos

industriales tales como: arcillas expandidas, escorias de alto horno, clinker, limaduras

de hierro y otros. Por lo general son más ligeros o pesados que los agregados

naturales.

2.2.5 Clasificación de agregados

Según el Instituto de Ensayo de Materiales Ing. Hugo Mancilla Romero (2005),

establece la siguiente nomenclatura de clasificación de los diferentes tamaños de

partículas que componen los agregados, provenientes de fuentes naturales.

Cuadro1 Clasificación por el tamaño de las partículas

Tamiz

Abertura (mm)

Denominación Denominación genérica

Observaciones

Mayor que 2½” > 63 Piedra

Agregado grueso

Agregado para hormigones

2½” a 3/4” 63 a 19 Grava 3/4” a Nº 4 19 a 4.75 Gravilla

Nº 4 a Nº 10 4.75 a 2.00 Arena gruesa Agregado fino Nº 10 a Nº 40 2.00 a 0.425 Arena media

Nº 40 a Nº 200 0.425 a 0.075 Arena fina Nº 200 a 0.002 0.075 a 0.002 Limo Agregado muy

fino Fracción no recomendable Menor que 0.002 < 0.002 Arcilla

Fuente: Instituto de Ensayo de Materiales Ing. Hugo Mancilla Romero, 2005.

9

2.2.6 Granulometría

Salguero (2004), define como la distribución de los diferentes tamaños de las

partículas de un suelo determinado, expresado como un porcentaje en relación con

el peso total de la muestra seca. El tamaño de partículas de la muestra se determina

por medio de tamices de malla de alambre con aberturas cuadradas. Los tamices

que se emplean, se acoplan de manera que van disminuyendo sus aberturas de

arriba abajo y subdividen los distintos tamaños de los granos retenidos en cada tamiz

y son representados los resultados obtenidos en una representación gráfica.

2.3 Definición de hormigón

El hormigón es un material artificial solidificado, que resulta de la mezcla de agua,

arena, grava, cemento y eventualmente aditivos, empleados en proporciones

adecuadas. La mezcla debe presentar una masa fresca homogénea, compacta,

trabajable y plástica, debe exponer un fraguado adecuado para lograr que esta

desarrolle adecuadamente su resistencia. Presenta características favorables su

resistencia, su larga duración y puede moldearse de muchas maneras y se puede

construir muchos tipos de estructuras, calles, puentes, túneles, presas, edificios,

pistas, sistemas de riego y canalización (I. E. M., 2005)

2.3.1 Esquema de combinación del hormigón

La figura 1, muestra los principales componentes y combinaciones de la mezcla

Agua Cemento

Aditivo Pasta Arena

Grava Mortero

Hormigón

Figura1. Combinación de los diferentes componentes de hormigón

10

2.3.2 Tipos de hormigón

Según su función mecánica o su composición, los hormigones adquieren las

siguientes denominaciones.

2.3.2.1 Hormigón simple

García (2005), señala que es una masa de material moldeable, gracias a su

consistencia plástica en estado fresco. Formado al mesclar con cuatro componentes

básicos: cemento, arena, grava y agua; con buenas propiedades mecánicos y de

durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables, tiene

una resistencia a la tracción muy reducida.

2.3.2.2 Hormigón armado o concreto reforzado

García (2005), menciona que es la combinación del hormigón simple, en cuyo interior

del encofrado se colocan una armadura de acero, la cual aporta al producto final,

capacidad para resistir esfuerzos de flexión, tracción y mejorar las de compresión.

Se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras

industriales.

2.3.2.3 Hormigón ciclópeo

Bottaro (2003), el cual indica que en cuya masa una vez vertida en los encofrados se

le añade piedras del tipo bolón ó del tamaño adecuado, que conformaran los

elementos estructurales, como ser muros de contención, paredes laterales, cimientos

de soporte, sobre cimientos, etc. De acuerdo a las características que indican ocupan

espacios desde 30% a 60% en la estructura, generalmente se utilizan para

economizar el material.

11

2.3.3 Resistencia a esfuerzos mecánicos

Característica más resaltante del concreto en su alta capacidad de resistencia, factor

que se emplea frecuentemente para definir su calidad la cual puede determinarse

mediante el ensayo de laboratorio y existen parámetros importantes para verificar.

2.3.3.1 Resistencia a la compresión

García (2005), señala que es un esfuerzo máximo que puede soportar un material

bajo una carga de aplastamiento, ensayo que se realiza con una muestra de

hormigón de forma cilíndrica estandarizada de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura.

Normalmente se cuantifican a los 28 días o pueden especificarse en tiempos

menores o mayores. La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga

máxima por el área transversal original de una probeta, se expresa en kilogramos por

centímetro cuadrado (kg/cm2) y se utiliza normalmente para juzgar su calidad.

2.3.3.2 Resistencia a la tracción

Resistencia que ofrece un material a la rotura cuando está sometido a un esfuerzo

máximo de tracción que un cuerpo puede soportar antes de romperse (tracción las

deformaciones son alargamientos, en la compresión son acortamientos).

La resistencia a tracción del hormigón tiene importancia en determinados casos,

especialmente cuando se requiere su comportamiento frente a la fisuración, las

probetas son generalmente barras de sección rectangular (normalizadas), sus

extremidades son de mayor sección, para facilitar la fijación de la probeta a la

máquina de tracción y se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2).

(http://www.inecyc.org.ec)

2.3.3.3 Resistencia a la flexión

Sánchez (1990), denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento

estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término

12

alargado se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso

típico son las vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente, por

flexión, en donde la tensión máxima será en el centro de la viga. Igualmente, el

concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas

o láminas.

2.3.4 Componentes del concreto

García et al. (2005), afirma que el concreto de uso común o convencional, se

produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, agregados, cemento y

agua a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que

genéricamente se designa como aditivo.

2.3.4.1 Los agregados

Material granular compuesto de partículas de origen pétreo de diferentes tamaños,

duras y estables. Primordialmente, los agregados cumplen las siguientes funciones:

En la combinación con la pasta endurecida, permiten resistir elevados

esfuerzos de compresión.

Actúan como relleno para reducir el cemento necesario en la mezcla.

Añade estabilidad a la estructura.

Ocupan el 60 – 75% del volumen y 79-85% del peso.

2.3.4.2 El cemento

El cemento es un material que tiene propiedades adherencia y cohesión, las cuales

permiten unir fragmentos minerales entre sí, para formar un todo compacto con

resistencia y durabilidad adecuadas. Este tiene la propiedad de fraguar y endurecer

en presencia de agua ya que con ella experimenta una reacción química llamada

hidratación. Las condiciones ambientales que más influyen sobre la maduración son

la temperatura y la humedad relativa del aire. El cemento está conformado por caliza

13

y arcilla sometidas a temperaturas de 1450ºC, agregando yeso y sometidos a la

molienda se obtiene el cemento Portland. (SOBOCE ,2008).

2.3.4.3 El agua

Amurrio et al. (1996), define que el agua es una sustancia transparente, incolora,

inodora, insípida y es la única en la naturaleza, que se presenta en tres estados

distintos: sólido, líquido y gaseoso, de los cuales el estado líquido y gaseoso tienen

relación con el suelo y la planta. Las principales propiedades físicas que guardan

relación con el suelo y los cultivos son: la densidad del agua (1gr/cm³), fuerza

adhesiva del agua, tensión superficial, el agua como solvente.

El agua en la construcción tiene entre otras, dos aplicaciones importantes.

Agua de mezclado: Agregado a las mezclas de concreto o de mortero para

hacer reaccionar el aglomerante (cemento) dándole a la mezcla las

propiedades resistentes deseadas y la fluidez necesaria para facilitar su

manejo y colocación.

Agua de curado: se aplica en elementos de concreto recién ejecutados, por lo

general son sometidos hasta los 7, 14 y 28 días.

2.3.4.4 Aditivos

Se llaman aditivos aquellos productos que se incorporan al hormigón fresco con

objeto de mejorar alguna de sus características con relación al contenido de cemento

en la mezcla (facilitar su puesta en obra, regular su proceso de fraguado,

impermeabilización y endurecimiento, aumentar su durabilidad, etc.). Por su

importancia creciente, han sido denominados el cuarto componente del

hormigón.(distribuidorsika.blosgspat.com/…/sika-viscrocrete-5-800-aditivo)

14

2.3.5 Dosificación

Según Tejero (1987), define que la dosificación es la regulación de las cantidades o

proporciones en que deben mezclarse los distintos componentes (agua, grava y

cemento), desarrollando la mejor combinación de ingredientes, de forma tal que se

logren las propiedades deseadas, según sea el caso, Sin embargo, la evolución del

mercado hacia la producción de hormigón de forma industrializado ha propiciado que

las plantas de prefabricación hayan desarrollado su propia metodología, sobre todo

para ser más competitivas y obtener el máximo ahorro en el consumo de cemento.

Por lo cual García (2005), especifica que dosificar es dar respuesta a las tres fases:

Figura 2. Propiedades y partes involucradas en las principales fases de la vida de un hormigón

2.3.5.1 Trabajabilidad

Sin duda, una mezcla bien diseñada, debe ser capaz de ser mezclada, transportada,

colocada y compactada con el equipamiento disponible en las unidades de

mampostería o en revestimiento. La aptitud de la mezcla para que tenga una

correcta terminación, también es un factor a tener en cuenta, debiendo minimizarse

la exudación y la segregación. (García, 2005)

2.3.5.2 Durabilidad

La durabilidad, está relacionado con la capacidad del hormigón de endurecer y

mantener sus propiedades en el tiempo y soportar aquellas exposiciones que pueden

despojarlo de su capacidad de servicio, congelación y deshielo, humedad y secado,

15

calentamiento y enfriamiento, sustancias químicas, agentes anticongelantes, etc. Por

tanto, se define como concreto durable aquel que puede resistir, en grado

satisfactorio, los efectos de las condiciones de servicio a las cuales está sometido.

(http://www.buenastareas.com>inicio>ciencia)

2.3.5.3 Resistencia

La resistencia del hormigón endurecido es la propiedad más importante para cumplir

con la exigencia estructural, pues proporciona una visión general de la calidad del

hormigón al estar relacionado con la estructura de la pasta de cemento hidratada.

(www.inercyc.org.ec)

2.3.5.4 Economía

Higginson (1993), mencionado por Valverde (2010), señala que el costo de un

hormigón está directamente relacionado al costo de los materiales, costo de la mano

de obra o costo de equipamiento. A partir de aquí, la idea es elegir los ingredientes

de la mezcla que sean técnicamente aceptables y al mismo tiempo económicamente

atractivo. En otras palabras, cuando existen dos o más fuentes, con una diferencia

significativa de precio, donde podamos adquirir cierto material, normalmente

seleccionaremos la fuente de suministro menos cara, a menos que haya razones

técnicas que demuestren que ese material no será el adecuado para nuestros

objetivos. Dado que el cemento es más costoso que los agregados por lo general, la

mezcla más económica será aquella con menor contenido de cemento, sin sacrificar

la calidad del hormigón.

2.3.5.5 Consistencia

Una de las propiedades más características del hormigón fresco es la consistencia

del mismo. Esta muestra es la capacidad que una mezcla fresca de hormigón tiene

de fluir, esto es, su movilidad, su fluidez, o, en otras palabras, la oposición que

presenta este hormigón fresco a experimentar deformaciones. A si mismo y desde el

16

punto de vista más práctico, la consistencia es una medida del grado de humedad de

la mezcla, de manera que generalmente se evalúa en términos de asiento (es decir,

cuanto más húmeda es la mezcla, mayor es el asiento), por medio del ensayo del

cono de Abrans. (http://www.escribd.com/doc/45414411/propiedades del hormigón)

2.4 Concepto de suelo según la Ingeniería

Lambe y Whitman (1997), define desde el punto de vista de la ingeniería, suelo es el

espacio físico sobre el que se construye cualquier infraestructura, constituida por

fragmentos de roca de diferente tamaño. Esta capa puede tener hasta varios cientos

de metros y se distinguen dos capas: la más superficial presenta una intensa

actividad biológica (contiene microorganismos, raíces, materia orgánica, etc.). Este

es el suelo edáfico y no es apto como material de construcción ni para soportar

cargas significativas. La retirada de esta capa es necesaria para construir y se realiza

mediante la operación de desbroce. La capa más profunda está constituida por

materiales totalmente inertes y es el objeto de la Mecánica de Suelos.

Según el proceso de formación, el suelo puede ser:

Suelos residuales: no han experimentado ningún fenómeno de transporte, es

decir, se han formado “insitu”. Son típicos de zonas llanas y con intensas

lluvias (trópicos).

Suelos transportados: constituido por los suelos coluviales que son trozos de

roca que por gravedad caen por la ladera y se depositan de una forma

anárquica. Aluviales, se producen en las zonas medias y bajas de las cuencas

de grandes ríos donde los materiales son arrastrados por el río y son

depositados de una manera estratificada en función de su peso.

17

2.4.1 Características mecánicas del suelo

Parámetro importante para determinar la utilidad práctica del suelo ya sea en la

agricultura o para la construcción.

2.4.1.1 Consistencia del suelo

Lambe (1999), indican que la consistencia del suelo es el resultado de la

combinación de las fuerzas de cohesión que dependen de la atracción de sus

partículas, del contenido de humedad del suelo y del grado de su estructuración; que

determinan otras propiedades como la friabilidad, plasticidad, dureza y adherencia.

Friabilidad se caracteriza por la facilidad de desmenuzarse del suelo. El rango

de humedad en los cuales los suelos están friables, es también el rango de

humedad en la cual la condición es óptima para la labranza. Los suelos están

aptos para el laboreo cuando están friables y mullidos; los gránulos

individuales están blandos, la cohesión es mínima.

En la mecánica de suelos la plasticidad se puede definir como la propiedad de

un material, por lo cual es capaz de soportar deformaciones sin agrietarse, sin

rebote elástico, a su vez los suelos arcillosos en condiciones húmedas son

plásticas y se vuelven muy duras en condiciones secas.

Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de

resistir la deformación elástica, plástica y destrucción, en presencia de

esfuerzos de contacto locales referidos por otro cuerpo, más duro, el cual no

sufre deformaciones residuales de determinada forma y dimensiones.

Adhesión se refiere a la atracción de la fase líquida sobre la superficie de la

fase sólida. Las moléculas de agua por tanto, pueden adherirse tanto a la

superficie de las partículas de suelo, como a los objetos que se ponen en

contacto con el suelo.

La cohesión en suelos mojados es la atracción que existe entre las moléculas

de la fase líquida que están como puentes o «films» entre partículas

18

Sólido

Semí - Sólido

Plástico

Liquido

W% 100 W%

adyacentes. A si mismo se lo puede definir como la fuerza de atracción entre

partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo o entre moléculas similares.

2.4.1.2 Límites de Atterberg

Atterberg (1908), citado por Valle (1989), señala que los limites de Atterberg también

llamados límites de consistencia se basan en el concepto de que los suelos finos,

presentes en la naturaleza, pueden encontrarse en diferentes estados, dependiendo

de su propia naturaleza y la cantidad de agua que contengan. Así, un suelo se puede

encontrar en un estado sólido, semisólido, plástico y líquido o viscoso; la arcilla, por

ejemplo, si está seca se encuentra muy suelta o en terrones, añadiendo agua

adquiere una consistencia similar a una pasta, y añadiendo más agua adquiere una

consistencia fluida.

Limite de Contracción Limite Plástico Limite Liquido

0

L.C. L.P. L.L.

Campo plástico I.P. = L.L. - L.P.

Figura 3. Representación gráfica de los límites de consistencia

2.4.1.2.1 Limite líquido

Es una medida de la resistencia al corte del suelo a una determinada humedad, o es

el contenido de agua tal que para un material dado, fija la división entre los

estados de consistencia líquido y plástico de un suelo. Para determinar el límite

líquido se emplea el aparato estandarizado de casa grande, expresado en

porcentaje. Límite líquido, es el contenido de humedad por debajo del cual el suelo

se comporta como un material plástico. A este nivel de contenido de humedad el

suelo está en el vértice de cambiar su comportamiento al de un fluido viscoso.

(http://wikipedia.org/wiki/Limites_de_Atterberg)

19

2.4.1.2.2 Limite plástico

El límite plástico de un suelo es el menor contenido de humedad determinado, de

acuerdo con el método bajo el cual el suelo permanece plástico, así mismo también

se lo define a este estado como el contenido de humedad que tiene un suelo en el

momento de pasar del estado plástico al semisólido. Se ha convenido en que esta

humedad sea la que permita amasar un suelo, a mano, en rollitos de 3 milímetros de

diámetro, aproximadamente, sin que presente signo de ruptura, expresado en

porcentaje. (http://wikipedia.org/wiki/Limites_de_Atterberg)

2.4.1.2.3 Índice de plasticidad

Parámetro importante que es la diferencia entre los límites líquido y plástico e indica

el intervalo de humedades entre las cuales el suelo se comporta como un material

plástico, es decir mide la plasticidad del suelo. (Valle, 1989)

2.4.1.2.4 Limite de contracción

El límite de contracción es un contenido de humedad especifico que divide la

consistencia solida de la semisólida del suelo y establece el contenido de humedad

máximo que el suelo tolera antes de sufrir cambios en su volumen, así mismo es

expresada en porcentaje, en donde el suelo pasa de consistencia dura (seco) a

friable (húmedo). (Delgado, 2000)

2.4.2 Características físicas del suelo

El suelo presenta propiedades y características físicas relacionados con el uso y

comportamiento de los suelos, las cuales entre las más principales se tiene las

siguientes:

20

2.4.2.1 Textura

Se define como la disposición y proporción de los diferentes tamaños de partículas

que componen el suelo, el material suelo está constituido por diversos tamaños de

partículas que se las agrupa en:

Arenas, partículas con un diámetro de: 2 mm a 0.05 mm.

Limos, partículas con un diámetro de: 0.05 mm a 0.002 mm.

Arcillas, partículas con un diámetro de: 0.002 mm a < 0.002 mm.

La textura tiene que ver con la facilidad con que se puede trabajar el suelo, la

cantidad de agua y aire que retiene y la velocidad con que el agua penetra en el

suelo y lo atraviesa. (http://edafología.urg.es/introeda/tomo04/text.htm)

2.4.2.2 Estructura

Baver (1972), y Gardner (1972), mencionado por Chilon (1996), se llama estructura

de un suelo a la disposición y ordenamiento de sus partículas individuales para

formar otras unidades de mayor tamaño, llamados agregados, como resultado de

interacciones físico-químicas entre las arcillas y los grupos funcionales de la materia

orgánica. La determinación de la estructura se la realiza durante la descripción del

perfil del suelo y los principales tipos de estructura son: granular, laminar, bloques,

prismática y columna. La estructura de los suelos es posible mejorar agregando

materia orgánica.

2.4.2.3 Porosidad

La porosidad de un suelo es la fracción de volumen del mismo no ocupado por

materia sólida, orgánicos o minerales y en función del diámetro de los poros, estas

se dividen en macro poros y micro poros. La macro porosidad que corresponden a

los poros más grandes (mayores a 8 micras) por donde circulan el agua y el aire. La

micro porosidad corresponde al volumen de los poros más finos (menores a 8

21

micras) que permiten almacenamiento de agua el volumen ocupado por los poros se

expresa como porcentajes del volumen total de suelo (Salgado, 1999)

2.4.2.4 Color

El color es uno de los caracteres más claros el suelo, siendo muy variable aún en

minerales de la misma especie e indica el efecto de uno o más de los factores de

formación del suelo: vegetación natural, clima o roca matriz. El color del suelo es una

propiedad fácilmente mesurable, es muy útil para distinguir límites de suelos

diferentes, indican condiciones de sequedad o sobre saturación y para estimar el

contenido de materia orgánica y exceso de sales (García et al. 2002)

2.4.2.5 Densidad aparente

Blanco (2001), señala que es la relación de la masa del suelo seco tal como es

secado a la estufa (110 ºC) por unidad del volumen total del suelo, incluyendo el

volumen ocupado por los poros; generalmente es expresado en gr/cm3; la

determinación de la densidad aparente tiene importancia, porque está relacionado

con la velocidad de infiltración del agua en el suelo, con la aeración de las raíces de

las plantas, la capacidad de retención del agua por el suelo, y por último la densidad

aparente interviene en el cálculo de la lámina de riego.

2.4.2.6 Densidad real

Salgado y Cisneros (1999), definen que la densidad real es la relación que existe

entre el peso de los sólidos del suelos y una unidad de volumen real de suelo, sin

considerar el volumen de los poros y sus valores se expresan en g/cm3, la

determinación de la densidad real se realiza principalmente por el método del

picnómetro y los valores de la densidad real varían muy poco entre los diferentes

suelos y está entre el rango de 2.5 a 2.7 g/cm3. Los valores de la densidad real,

sirven para calcular la porosidad del suelo, también nos determina si la partícula

mineral es sólida o proviene de rocas de origen estable.

22

2.5 Canal

Los canales son conductos que transportan el agua desde la obra de captación hacia

el área de riego y dentro del área de riego hacia las distintas zonas y parcelas. En

términos hidráulicos, se entiende por canales a los conductos abiertos con una

superficie de flujo libre sobre la cual actúa la presión atmosférica. (PRONAR, 2004)

De acuerdo con su origen un canal puede ser natural o artificial.

2.5.1 Canales naturales

Los canales naturales influyen todos los tipos de agua que existen de manera natural

en la tierra, lo cuales varían en tamaño desde pequeños arroyuelos en zonas

montañosas hasta quebradas, arroyos, ríos pequeños y grandes, y estuarios de

mareas. Las propiedades hidráulicas de un canal natural por lo general son muy

irregulares, en algunos casos pueden hacerse suposiciones empíricas

razonablemente consistentes en las observaciones y experiencias reales, de tal

modo que las condiciones de flujo en estos canales se vuelvan manejables mediante

tratamiento analítico de la hidráulica teórica. (Sáenz, 1998)

2.5.2 Canales artificiales

Según Amurrio (1996), son aquellos canales construidos o desarrollados mediante el

esfuerzo humano, pueden ser diseñados de acuerdo a las especificaciones del

proyecto, existe canales de distintos materiales y los principales canales se tiene.

2.5.2.1 Canales de conducción de tierra (acequias)

Los canales de tierra son aquellos excavados simplemente en el terreno, sin

revestimiento artificial ni en las paredes ni en el fondo. Este tipo de canales es el más

extendido por su bajo costo, pero presenta las siguientes inconvenientes: excesivas

pérdidas por infiltración durante el transporte pequeñas velocidades de transporte,

peligro de agrietamiento producido por la erosión, peligro de salinización de las

23

tierras de cultivo que se encuentran en las partes bajas, debido a la infiltración y

desperdicios de agua. (Claros, 1983)

A los canales de conducción de agua se denomina acequia, que tienen la

característica de no presentar revestimiento alguno, lo que implica excesivas

pérdidas por infiltración durante el transporte, pequeñas velocidades de transporte,

peligro de salinización de las tierras de cultivo que se encuentran en las partes bajas,

debido a la infiltración y desperdicios de agua. (Amurrio, 1996)

2.5.2.2 Canales revestidos

Se entiende por revestimiento a la aplicación de una capa de material impermeable

al tipo de sección diseñado para el caudal disponible estacional, estos canales

revestidos deben adecuarse a estas fluctuaciones permitiendo la conducción de un

caudal base limitado, pero con la posibilidad de llevar caudales mayores después de

lluvias fuertes; los materiales más empleados para el revestimiento de canales son:

hormigón ciclópeo, mampostería de piedra, mezclas de hormigón y losetas

prefabricados de hormigón, tiene algunas dificultades en su ejecución tales como la

disponibilidad de agregados y el costo elevado y generalmente el costo varía por las

dimensiones y las distancias especificadas en el proyecto. (PRONAR, 2004)

El revestimiento de tramos de canal tiene como principales objetivos:

Disminuir la perdida de agua por infiltración. Se resume en una mayor

disponibilidad de agua y la posibilidad de regar una superficie mayor.

Aumentar la velocidad del agua. Es aconsejable en tramos de poca pendiente,

donde una menor velocidad causaría sedimentación de los materiales sólidos

en el agua. En canales revestidos, la velocidad es de 1.6 a 2 veces mayor a la

velocidad en canales de tierra.

Asegurar la solidez del canal, por ejemplo en caso de suelos fácilmente

deslizables.

Disminución los costos de mantenimiento. Se limita a limpieza y reposición de

revestimiento dañado.

24

III. LOCALIZACION

El trabajo desarrollado, para la comparación de la calidad de agregados naturales, se

realizó en dos ríos: río Chirapaca del Municipio de Batallas y río K’heto perteneciente

al Municipio de Patacamaya, de las provincias de Los Andes y Aroma

respectivamente. Ríos distantes que se han determinado para obtener mayores

diferencias en dos sectores del Altiplano de La Paz y que sus agregados derivan de

distintos procesos geológicos.

3.1 Ubicación geográfica.

Los municipios de Batallas y Patacamaya geográficamente están ubicados de

acuerdo al registro disponible que se detalla en el cuadro siguiente:

Cuadro 2. Ubicación geográfica de las zonas en estudio

Municipios

Ríos

Sección

Provincia

Ubicación geográfica

Altitud

(m.s.n.m.)

Distancia de las localidades a la ciudad de la Paz

(km)

Batallas

Chirapaca

3ra

sección

Los Andes 16º18’ L.S. 68º32’ L.O.

3.860

58

Patacamaya

K’heto

5ta sección

Aroma 17º15’ L.S. 67º55’ L.O,

3.789

101

Fuente: Características geográficas de Bolivia, 2006

25

3.2 Descripción agroecológica de las regiones

3.2.1 Características climáticas de la zona del Municipio de Batallas

Para la zona en estudio se tomó, en cuenta, la información climática de la Estación

Meteorológica de Huayrocondo ubicada 3.875 m.s.n.m.

Datos climáticos media mensual de precipitaciones, temperaturas máximas y mínimas, humedad relativa de la Estación Meteorológica Huayrocondo

(Periodo 2000 – 2009)

Fuente: Elaboración propia en base a datos de SENAMHI

Figura 4: Datos climáticos de la Estación Meteorológica de Huayrocondo

Según los datos del SENAMHI (2010), el promedio de los últimos diez años, indican

que los meses más lluviosos son: Octubre, Noviembre, Diciembre, Enero, Febrero y

Marzo con una precipitación media mensual 487.3 mm.

Los restantes meses de Abril a Septiembre presentan una precipitación media

mensual 78.8 mm y con una precipitación media anual es de 566.1 mm/año. Lo que

condiciona que la agricultura extensiva se extienda en los meses de mayor

precipitación, fuera de este periodo la precipitación es insignificante o muy bajo y el

riesgo de ocurrencia de heladas es muy alto.

26

En cuanto a temperaturas máximas se observa que no existe mucha variación,

presentando esta zona como promedio 15.5ºC durante el día, por la noche y al

amanecer las temperaturas descienden hasta 0.5ºC en verano, pero en los meses de

invierno presenta temperaturas mínimas extremas de - 6ºC. La humedad relativa

media haciende hasta 73.2 % el mes de Mayo, y en el mes de Agosto desciende

hasta 54.9 %, registros que nos muestran un buen comportamiento de la humedad

relativa por la cercanía al Lago Titicaca.

3.2.1.1 Características climáticas generales de la zona

El cuadro 3, presenta la información recabada de los factores climáticos de la

Provincia Aroma.

Cuadro 3. Característica climática de la zona

Factor climático

Características

Temperatura

Según Sejas (1991), la temperatura media anual fluctúa entre 8ºC y 8.6 ºC, una máxima promedio anual de 17.5ºC durante el día siendo más fuerte a partir de las 10:00 de la mañana hasta las 15:00 de la tarde y una mínima promedio anual de 2.5ºC, llegando a la mínima extrema a - 10ºC en invierno.

Precipitación

Las precipitaciones pluviales se dan con mayor frecuencia en los meses de Octubre, Septiembre, Enero, Febrero, Marzo y Abril, espacio en el cual la actividad de cultivos es mayor. La precipitación media anual está en torno a los 476 mm (Promedio de 10 años).

Heladas De Junio a Agosto las Tº son bajas y ocurren heladas durante la noche, el cual es un factor limitante para los cultivos en estos meses, aproximadamente 20 días por mes cae la helada, (Hartmann 1990)

Granizada

La importancia de la granizada reside a los daños considerables que producen en la agricultura. El periodo donde produce con mayor frecuencia es en verano (Diciembre, Enero y Febrero); según las estaciones meteorológicas en la región se producen de 5 a 10 días de granizo por año.

Nubosidad La humedad relativa promedio anual en la zona de influencia del Lago Titicaca y de acuerdo a datos proporcionados por SENAMHI es de 63.9 %.

Vientos

Los vientos son predominantemente en dirección Oeste, pero en ocasiones llega en dirección Este, también soplan vientos fríos de la Cordillera. La velocidad registrada para el periodo agrícola es de 3 m/s.

Fuente: Extracción de diferentes textos climáticas relacionadas al área, 2010

27

Figura 5. Mapa de ubicación del área de estudio

Departamento de La Paz – Bolivia

Ubicación de los proyectos realizados en la Provincia Aroma

28

3.2.1.2 Vegetación

El cuadro 4, cita las especies vegetales de mayor frecuencia que existen en la zona.

Cuadro 4. Principales especies nativas de la flora en la zona

Nombre común Nombre científico

Alfilerillo Erodium cicutarium

Cebadilla Bromus unioloides

Chiji blanco Distichlis humilis

Cola de ratón Hordeum muticum

Diente de león Taraxacum officinalis

Huaylla Stipa obtusa

Ichu Stipa ichu

Layu layu Trifolium amabili

Siki Hypochoeris taraxacoides Fuente: Contribución a la clasificación ecológica y florística de los bosques en Bolivia, 2010

3.2.1.3 Fisiografía y geología

Según el Instituto Geográfico Militar (1999), la extensión territorial de la tercera

sección Municipal de Batallas es de: 747.78 km2 de superficie. Al norte esta

bordeado por una cadena de montañas de la Cordillera La Paz el cual por el deshielo

de las cumbres y picos nevados ha generado numerosos ríos, en donde el sector de

la cordillera presenta elevaciones de entre 4.200 a 6.100 m.s.n.m.

Por su topografía la zona central está compuesta por serranías cortas y algunos

cerros aislados los cuales están ubicados en la ladera que baja desde la Cordillera,

con pendiente inclinado de entre 6 a 12%, con una altitud comprendida entre 3.850 a

4.200 m.s.n.m. La zona de la planicie presenta una extensa llanura cubierta de

pastizales, apto para la actividad agropecuario con clima benigno por la cercanía al

Lago Titicaca, con pendientes ligeramente inclinadas 2 a 4%, asimismo se encuentra

a una altitud entre 3.790 a 3.850 m.s.n.m.

La zona es clasificada en el Mapa Ecológico de Bolivia y descrito por L.R. Holdridge,

corresponde a la zona de vida BOSQUE HUMEDO MONTAÑO SUBTROPICAL

(Bh-MST).

29

3.2.1.4 Suelos

La zona de la Cordillera presenta suelos superficiales compuesto por rocas y

abundantes piedras superficiales y se encuentran fuertemente degradados debido a

la escasa cobertura vegetal. La zona central, presenta suelos con menor

pedregosidad que en la zona de la Cordillera, con fragmentos de piedras y textura

franco arcillo a arenoso.

La zona de la planicie presenta suelos de origen aluvial, distribuidos casi en toda la

planicie y por los procesos de los cambios físicos, químicos y biológicos presentan

suelos de texturas franco arcilloso a franco arcillo limoso, de mediana profundidad

con permeabilidades de moderadas a muy poco permeables en el perfil, débilmente

lixiviados con saturación de bases de media asta alta, conductividad eléctrica normal,

reacción del suelo neutro a ligeramente alcalino. El contenido de materia orgánica es

medio y decrece con la profundidad del suelo. (Solm, 1983).

3.2.1.5 Hidrología

El río Chirapaca nace por el deshielo constante que existe en las cumbres y picos

nevados de la Cordillera de la Paz, en el sector se encuentra el nevado Hancacota y

Pico Lindo Grande, al pie de estos nevados se encuentran las lagunas de Ichucoota,

Suriquiña y al centro de las dos lagunas se encuentra el cerro Ircatonani del cual

emerge el río Suriquiña, conocido también como río Comanche.

En su recorrido el río pasa bordeando la planicie de la Comunidad de Suriquiña hasta

llegar al puente de Calacoto carretera asfaltada La Paz − Peñas, prosiguiendo el

curso del río pasa por la Comunidad Paredes hasta llegar a la Comunidad Chirapaca,

sector conocido el río con el mismo nombre de la Comunidad, siguiendo el curso del

río pasa por el segundo puente de Batallas carretera asfaltada La Paz − Copacabana

hasta llegar al Municipio de Batallas el cual bordea por la parte Sur del Municipio,

finalmente las aguas desembocan al Lago Titicaca.

30

Figura 6. Esquema del río Chirapaca

Fuente: Elaboración embase al reconocimiento hídrico, 2010

Este río se caracteriza por presentar un cause principal compuesto por corrientes de

aguas frías durante todo el año por la conexión con la Cordillera, presenta una

longitud 6.2 km, con un caudal promedio 410 lt/s.

3.2.1.6 Características de los áridos

Por la meteorización y desintegración de las rocas en las partes altas de las

montañas, los materiales son arrastrados con caudales fuertes y en el transcurso del

río presentan cambios físicos como ser: desgaste que sufre las partículas de mayor

tamaño, desintegración de particular de menor tamaño con superficies lisas y

vértices boleados, adoptan diferentes formas los cuales se encuentran diseminados

en los lechos del río.

31

Los materiales diseminados en el río, muestran un color plomo combinadas con

partículas de color café claro, presentan formas angulares y planas con dos caras

lisas bien definidos con vértices redondeados provenientes de rocas estables y

densas y no son quebradizas, la arena presenta forma granular, laminar. Así mismo

presenta minerales como ser cuarzo, mármol, sílice y pizarras.

Fotografía 1. Curso del río Chirapaca en el Municipio de Batallas

Fuente: Imagen Satelital - Google Earth, 2011

32

3.2.2 Características climáticas de la zona del Municipio de Patacamaya

Para la zona de estudio se tomó, en cuenta, la información climática de la Estación

Meteorológica de Patacamaya (SENAMHI), ubicada a 3.793 m.s.n.m.

Datos climáticos media mensual: precipitaciones, temperaturas máximas y mínimas,

humedad relativa de la Estación Meteorológica Patacamaya (Periodo 2000 – 2009)

Fuente: Elaboración propia envase a los datos SENAMHI, 2010

Figura 7: Datos climáticos de la Estación Meteorológica de Patacamaya

Según los datos del SENAMHI (2010), el promedio de los últimos diez años, indican

que los meses más lluviosos son: Diciembre, Enero, Febrero y Marzo con una

precipitación media mensual 285 mm de la precipitación total, lo que condiciona a

que la producción agrícola sea solamente estacional, teniendo una sola cosecha por

año en esta zona y los restantes meses de Abril a Noviembre presentan mínimas

precipitaciones de tan solo 67.4 mm. y con una precipitación media 352.5 mm/año.

Según este periodo de observación las temperaturas máximas registradas

corresponden a los meses Octubre, Noviembre y Diciembre con 19.5 ,20.4 y 19.7ºC

respectivamente, sin embargo la baja presión atmosférica y la frecuente ausencia de

capa de nubes determina la pérdida de calor en la noche, haciendo que las

temperaturas mínimas nocturnas registren por debajo de cero.

33

Las temperaturas mínimas bajo cero registradas están entre los meses de Mayo a

Septiembre, con promedio – 4ºC bajo cero. La humedad relativa registrada con

mayor frecuencia está en los meses de mayor precipitación, sector que muestra una

humedad relativa media del 58 %.

3.2.2.1 Características climáticas generales de la zona

El siguiente cuadro 5, presenta la información recabada de los factores climáticos

de la Provincia Aroma.

Cuadro 5. Característica climática de la zona

Factor climático

Características

Temperatura

La zona presenta una temperatura media anual de 9.8ºC y una temperatura mínima - 4ºC bajo cero, los meses de Abril a Agosto. Las temperaturas máximas 16ºC a 20ºC se registran en los meses de Octubre a Diciembre. El Municipio Patacamaya tiene severas limitaciones impuestas por el frío de la altiplanicie y por la baja humedad ambiental, lo que ocasiona que la vegetación en general se vea reducida

Precipitación

La precipitación anual media en el área de Estepa Montano Subtropical es de 365 mm, las granizadas y nevadas que son ocasionales. Las precipitaciones se dan con mayor frecuencia en los meses de Diciembre a Marzo lo que condiciona a que los agricultores deben esperar hasta que las condiciones de humedad del suelo sean las adecuadas para iniciar la siembra

Heladas

El efecto de las heladas casi siempre conjuga su acción con la sequía; efecto dañino de las primeras heladas particularmente en las zonas planas y con mayor frecuencia los meses de Abril a Agosto con 220 días heladas/año.(Huiza 1994)

Vientos

Son zonas con vientos permanentes y variables en su intensidad con ráfagas de vientos fuertes por las tardes, que provienen del Sur y del Occidente. Los promedios más elevados se registran en el mes de Octubre con 4 m/s y la máxima extrema registrada en el mes de Agosto fue de 5.6 m/s. (Liberman 1983)

Sequía

Los meses que presentan sequía son: Junio, Julio, Agosto, Septiembre, Octubre, Noviembre y a veces Diciembre; en los últimos tres meses la Tº se incrementa lo que coincide con la época de siembra, sin embargo el déficit hídrico hace difícil realizar la misma ya que la germinación no es adecuada, pues la mayor parte de los terrenos para cultivo carecen de riego.

Fuente: Extracción de diferentes textos climáticas relacionadas a la zona, 2010

34

3.2.2.2 Vegetación

El cuadro 6, presenta las principales especies nativas de mayor frecuencia que existe

en la zona.

Cuadro 6. Principales especies nativas de la flora en la zona

Nombre común Nombre científico

Thola Parastrephia lepidophylla

Añahuaya Adesmia spinossisima

Ch’illca Senecio pampae

Muña Satureje parvifoilia

Paja brava Festuca ortophylla

Ichu Stipa ichu

Mostaza Brasica campestri

Ajara Chenopodium sp.

Pasto Distichilis humílis

Reloj reloj Erodiun cicutarium

Fuente: Contribución a la clasificación ecológica y florística de los bosques de Bolivia, 2010

3.2.2.3 Fisiografía y geología

El Municipio de Patacamaya presenta una fisiografía plana paralelo a la carretera La

Paz – Oruro con presencia de colinas, laderas y llanuras con diferentes afluentes que

drenan sus aguas al río K’heto, con pendientes de entre 2 a 5 % de Norte a Sur y se

encuentra a una altura que varía 3.750 a 4.100 m.s.n.m.

Al Este se alzan altas cadenas de montañas que son las Serranías de Sica Sica, al

Oeste presenta planicies, cerros aislados y mesetas, mas al fondo se encuentra las

colinas de Coro Coro, límite entre las dos provincias Aroma y Pacajes. (Montes de

Oca, 1997)

Según el Mapa Ecológico de Bolivia, propuesto por L.R. Holdridge, el área,

corresponde a la zona de vida ESTEPA MONTAÑO SUBTROPICAL (e-MST)

35

3.2.2.4 Suelos

De acuerdo a Solm (1983), los suelos en su mayor parte son poco desarrollados,

pobres de horizontes orgánicos, con textura arena franca y franco arenoso; el pH del

suelo de neutro a moderadamente acido, el porcentaje de carbono orgánico es bajo y

no excede al 2%, la superficie del suelo está constituido por una capa delgada que

varía de 0.15 a 0.35 cm. de profundidad con vegetación reducida en su densidad.

Hervé et al. (2002), indican que la parte central del Altiplano boliviano forman parte

de la cuenca endorreica. Presenta depósitos del cuaternario, rocas terciarias

devónicas y silúricas. El cuaternario se caracteriza por depósitos de origen coluvial,

aluvial y fluvio – lacustres, conformados por sedimentos finos y poco permeables; el

terciario por la predominancia de rocas de composición granodioritas y el devónico y

silúrico por la presencia de areniscas, lutitas y limonitas.

3.2.2.5 Hidrología

El río K’heto nace en la zona Norte de la Provincia Aroma, en la llanura de la

Comunidad de Tumarapi sector donde se encuentra el Municipio del Tholar, por la

influencia de los ríos Sivingani Jahuira, Orkho Jahuira los cuales forman el afluente

principal, en su recorrido se suma el río Khora Jahuira que desemboca de las

serranías de Pacajes, específicamente del cerro Tumarapi, río que se caracteriza por

no presentar corrientes de agua y sus lechos presenta gran cantidad de sedimentos.

Prosiguiendo con el curso del río pasa por el Municipio de Ayo Ayo, Municipio de

Vizcachani hasta llegar al Municipio de Patacamaya, sector donde existe desvío del

recurso hídrico por dos comunidades: Machacamarca y San Juan de Culta; el curso

del río prosigue hasta llegar a la cuenca del río Desaguadero con caudales

depreciables. Se estima que la longitud hasta el Municipio de Patacamaya es de 35.5

km y presenta un caudal mínimo de 67 lt/s. Según el Diagnóstico Ambiental del

Sistema Titicaca – Desaguadero – Poopó – Salar de Coipasa (Sistema TDPS,

Bolivia-Perú, 1996)

36

La figura 8, muestra la zona Norte del Municipio de Patacamaya con los principales

ríos que desembocan al afluente principal.

Figura 8. Esquema del río K’heto

Fuente: Elaborado embase reconocimiento hídrico, 2010

37

3.2.2.6 Características de los áridos

Por los diferentes afluentes que desembocan al curso principal (río K’heto), en los

meses de mayor precipitación arrastran gran cantidad de sedimentos el cual están

diseminados casi en todo el lecho del río, constituido de diferentes tamaños de

partículas y el color de mayor predominio es el marrón claro. Las partículas de mayor

tamaño presentan forma elípticas con dos caras bien definidas de superficies lisas y

vértices angulares. Las partículas de arena, está constituido de diferentes formas:

granular, migajosa, laminar, con minerales que se notan a simple vista como ser

cuarzo y sílice, presenta también algunas partículas porosas livianas, denominada

piedra pómez.

Fotografía 2. Fuentes principales que generan el cauce principal en la zona Norte

Fuente: Imagen satelital - Google Earth, 2011

38

3.3 Características generales del proyecto Sistema de Microriego Integral

El proyecto del Sistema de Microriego se desarrolló en la Comunidad de Cala Cala

del Municipio de Patacamaya, los cuales muestran algunas características.

3.3.1 Ubicación del proyecto en la Comunidad de Cala Cala

El cuadro 7, describe algunas especificaciones técnicas, donde la Comunidad se

centra en conseguir y mejorar las diferentes demandas, por lo cual la obra hidráulica

debe ser operativo y compatible con el entorno natural.

Cuadro 7. Características del proyecto Sistema de Microriego Integral

Nombre del proyecto

Sistema de Microriego Integral

Ubicación política

Provincia Aroma Municipio de Patacamaya Comunidad Cala Cala

Ubicación geográfica

Latitud Sur 17º13’59.05” Latitud Oeste 68º03’36.94” Altitud media: 3.894 msnm.

Justificación

La principal actividad económica de la zona es la agricultura y la ganadería que por las condiciones de clima y recursos naturales es aún limitada; la fuente de agua no es aprovechada a cabalidad por lo que existe una demanda de agua insatisfecha, principalmente debido a la pérdida de agua por falta de infraestructura de capacitación, almacenamiento y distribución. Por su espesor delgado de capa arable, escasa cobertura vegetal, estos suelos son destinados al intenso pastoreo y no existe un manejo adecuado de la comunidad.

Objetivos

Dotación de agua de riego para las parcelas de la Comunidad que coadyuvará a mejorar la producción agrícola y mejorar las condiciones de vida de las familias campesinas de la Comunidad.

Objetivos específicos

Mejoramiento de las áreas de pastoreo y la implementación de leguminosas y gramíneas (forraje) bajo riego. Capacitar a los beneficiarios sobre el manejo del sistema de riego a través e la entidad de acompañamiento. Habilitar nuevas áreas de cultivo mejorando la capa arable del suelo. Incrementar la superficie de cultivos orientados al consumo y mercado

Metas

Implementar a partir de la toma un sistema de conducción de agua a través de canal revestido de sección de 0,30 x 0,40 m y una longitud de 500 m. hasta el área de riego. Ampliación de la red del sistema de micro riego en una longitud 1200 km; para llegar a regar 100 ha. Beneficiar a más de 40 familias.

Fuente: Elaboración propia en base a las características y necesidades en la zona del proyecto, 2011

39

La fotografía 3, muestra la ubicación del proyecto, situado al Nor Oeste y dista

aproximadamente 14 km. del Municipio de Patacamaya, pertenece a la Comunidad

de Cala Cala, proyecto financiado por la Agencia de Cooperación JICA, presupuesto

es de 83.000 $us, proyecto que está constituido por una cámara receptora de agua,

un sistema de conducción 650 m, un sistema de distribución de 500 m.

Fotografía 3. Ubicación del proyecto en la Comunidad Cala Cala

Fuente: Imagen Satelital - Google Earth, 2011

Fotografía 4. Río K’heto Municipio de Patacamaya

Fuente: Imagen Satelital - Google Earth, 2011

40

IV. MATERIALES Y METODOS

4.1 Materiales

Para la obtención de los materiales y los resultados requeridos se han tenido que

emplear los siguientes materiales.

4.1.1 Materiales de campo

Probetas de acero de 30 cm. de altura por 15 cm. de diámetro.

Pala y picota

Baldes, Bolsas de yute y plásticos

Carretilla

Cemento

Cámara Fotográfica

Agregado clasificado del lugar

Huincha

Flexómetro

GPS

4.1.2 Materiales de laboratorio

Balanza mecánica de 20 kg.

Balanza eléctrica de 400 gr.

Probetas de 1000 ml y picnómetro 250 cc.

Termómetro

Cono de Abrans

Varilla con punta boleado de 60 cm. de largo

Flexo metro

Turril

Badilejo y mango

Cilindros de H = 30 cm. y D = 15 cm.

41

Juego de tamices para la grava

Juego de tamices para la arena

Dos peroles pequeños

Cocina a gas con dos hornillas

Cucharones

Canastillo para determinar el peso específico para la grava

Cemento

4.1.3 Materiales de gabinete

Computadora e impresora

Calculadora

Libros de consulta

Material de escritorio en general

4.2 Metodología

Para cumplir con los objetivos planteados en el presente trabajo de investigación, se

ha adoptado la siguiente metodología.

4.2.1 Trabajo de campo

4.2.1.1 Ubicación de la calicata en el área de riego

Para la ubicación de la calicata en la Comunidad de Cala Cala del Municipio de

Patacamaya, previamente se procedió a obtener información de los comunarios de la

zona. Se procedió al reconocimiento del lugar, donde se observó que la parte

superficial del suelo, presentaba una escasa cobertura de la flora, área sin cultivos,

con afloramientos de piedras distribuidos en toda la superficie y de acuerdo a las

características topográficas que presentaba el terreno, se eligió un lugar

representativo natural dentro del área de riego.

42

4.2.1.2 Apertura y descripción del perfil del suelo

Para la apertura de la calicata se emplearon las herramientas necesarias, el material

extraído de la parte superficial fue colocado a un costado de la calicata, apartado de

las otras capas en forma ordenada, con separación de piedras de mayor tamaño en

donde dicha calicata presenta una dimensión de 0.80 x 1 m. de ancho y 1 m. de

profundidad.

Fotografía 5. Apertura de la calicata

Posteriormente se procedió a la descripción visual del perfil del suelo, se verifico que

el primer horizonte presentaba una capa delgado de poca profundidad, seguido de

horizontes inferiores los cuales presentaban texturas gruesas (piedras), en donde a

mayor profundidad más resaltaba las fracciones gruesas, con desbordes de su

estado natural y con ordenamiento típico de las riberas del río, el cual dificultaban la

identificación de los horizontes, como se observa en la fotografía 5.

4.2.1.3 Obtención de muestras

Para la descripción de los horizontes que presenta el perfil del suelo, se tomó

muestras con un peso aproximado de 5 kg para cada horizonte, los cuales fueron

identificados y remitidos a laboratorio para su posterior análisis físico.

43

4.2.1.4 Obtención de muestras para los ensayos de límites de Atterberg

Para la obtención de muestras el área se dividió en dos sectores (arriba, abajo) en

dirección de la pendiente y de cada sector se tomo cinco muestras individuales las

mismas fueron mezclados para formar una mezcla compuesta, posteriormente estas

dos muestras fueron embolsados e identificados y remitidos a laboratorio para

determinar la plasticidad.

4.2.1.5 Reconocimiento de los ríos Chirapaca y K’heto

Se verifico que los ríos Chirapaca del Municipio de Batallas y K’heto del Municipio de

Patacamaya, constituyen fuentes importantes de bancos naturales esenciales para la

construcción, transportados por la turbulencia de aguas en los cuales se observó

depósitos de agregados en sus laderas y presentan señales de explotación por los

respectivos municipios.

Fotografía 6. Río Chirapaca (Batallas) Fotografía 7. Rio K’heto (Patacamaya)

4.2.1.6 Obtención de agregados

Del río K’heto, las muestras obtenidas se extrajeron, propiamente entre el cruce del

río y el puente de la carretera a Tambo quemado. Del río Chirapaca las muestras de

agregados se obtuvieron cerca del puente de Batallas entre el cruce del río y la

carretera a Tiquína.

44

Con la ayuda de una pala, la arena como la grava fue agrupado en cantidades

necesarias, luego se procedió a recoger estas muestras embolsas, aproximadamente

40 kg necesarios para llevar a cabo los ensayos, colocando sus respectivas tarjetas

de identificación y remitirse al laboratorio para su posterior análisis físico.

Fotografía 8. Recolección de la arena Fotografía 9. Recolección de la grava

4.2.2 Análisis físico de las muestras en laboratorio

Una vez que las muestras llegaron al laboratorio se realizaron los siguientes

ensayos:

4.2.2.1 Determinación del límite liquido

Se agarra dos puñados de la muestra y se tamiza por el tamiz Nº 40, posteriormente

la muestra reducida es amasado con agua hasta obtener una pasta espesa no fluida,

asimismo la pasta fue mezclado con una espátula en una capsula de porcelana hasta

que la masa sea homogénea, posteriormente esta masa es colocado en la copa del

aparato “Casa grande”, seguidamente es enrazado con la espátula a una altura de

10 cm. de la copa.

A continuación con el acanalador se procede a dividir en dos partes, tal como se

observa en fotografía N°10, inmediatamente girando en sentido circular la manigueta,

se hace caer repetidas veces la copa, en el momento cuando se unan las dos partes,

se toma un pedazo de la muestra para determinar el peso húmedo y seco.

Si las dos porciones en las que se dividió la muestra se unen antes y después de los

25 golpes, se van determinando los contenidos de humedad para cada uno de estos

45

estados, indicando el respectivo número de golpes. Proceso que se realiza tres

veces, en donde los números de golpe distintos de 25, son registrados en el

diagrama semilogarítmico y finalmente, se toma el contenido de humedad

correspondiente a 25 golpes.

Fotografía 10. Corte por un acanalador Fotografía11. Peso húmedo de la muestra

4.2.2.2 Determinación del límite plástico

De la pasta sobrante del límite liquido se toma 20 gr., la mencionada pasta haciendo

rodar en una superficie plana bajo la palma de la mano es convertido en barritas o

rodillo de 3 mm de grosor, en el instante cuando aparecen las fisuras, es el momento

donde se obtiene las barritas de 10 mm, finalmente se determina el peso seco y

húmedo, procedimiento que es repetido dos veces. En el cuadro de límite plástico

son registrados los resultados de los dos ensayos y como resultado final se toma el

promedio de los dos.

Fotografía 12. Barritas de 10 mm. Fotografía 13. Peso de la muestra más envasé

46

4.2.2.3 Determinación de las características físicas de los agregados

Los ensayos de laboratorio en este acápite, se realizan con el objeto de estimar las

magnitudes de los parámetros físicos mecánicos de los agregados, los cuales

prosiguen en los siguientes puntos.

4.2.2.3.1 Peso seco de la grava y arena

Las muestras de agregados, primeramente fueron secados a la intemperie, para que

pierda la humedad. Asimismo se observó que la grava presentaba una determinada

cantidad de arena, entonces se determinó separar con el tamiz Nº4 (4.75 mm.), todo

lo que retiene en el tamiz es grava y todo lo que pasa por el tamiz es arena; se

procedió también a la separación del sobre tamaño del tamiz 2½” (63 mm.),

posteriormente se procedió a pesar la grava y la arena de forma separada, en la

balanza mecánica de 20 kg como se observa en las fotografías 14 y 15.

Fotografía 14. Peso de la grava Fotografía 15. Peso de la arena

47

4.2.2.3.2 Granulometría de la arena

Según lo que establece la norma ASTM (Asociación Americana para Ensayos y

Materiales), para la granulometría de la arena se tiene el siguiente juego de tamices.

Cuadro 8. Juego de tamices por abertura para la arena

Nº de tamiz

Abertura del tamiz (mm)

Peso retenido por tamiz

Peso retenido acumulado

% de peso retenido acumulado

% que pasa

1” 25 ⅜ 10 4 4.75 8 2.38

16 1.19 30 0.590 50 0.297

100 0.150 200 0.074

Fuente: García 2005 Cedex Cochabamba

Mediante este juego de tamices fue tamizado la muestra de arena, el proceso del

tamizado se lo realizo manualmente de tal manera que las partículas se mantenga

en movimientos circulatorios impulsados con una mano mientras se golpea con la

otra mano. Luego del tamizado, la cantidad de muestra retenida en cada uno de los

tamices se cuantificaron en la balanza obteniéndose de esta manera el peso retenido

por tamiz registrados en la tercera columna del cuadro 8.

Fotografía 16. Juego de tamices para la arena

48

Para determinar el porcentaje de peso retenido acumulado de la cuarta columna, se

utilizó la siguiente relación para cada tamiz.

% retenido acumulado = Peso retenido acumulado x 100 Peso total de la muestra

( 1 )

En la quinta columna se van colocando los porcentajes de peso retenidos

acumulados. Finalmente para la sexta columna del cuadro 8, se registraron el

porcentaje que pasa, que es simplemente la diferencia entre 100 y el porcentaje

retenido acumulado.

% que pasa = 100 - % retenido acumulado ( 2 )

4.2.2.3.3 Granulométrico de la grava

De acuerdo a las especificaciones que establece la norma ASTM, para la

granulometría de la grava, se utilizó el siguiente juego de tamices conformado, por

aberturas de mayor a menor tamaño, que especifican en el siguiente cuadro.

Cuadro 9. Juego de tamices por abertura para la grava

Nº de tamiz

Abertura del tamiz (mm).

Peso retenido por tamiz

Peso retenido acumulado

%Peso retenido

acumulado

% que pasa

1½ 38 ¾ 19 ⅜ 10 4 4.75

Fuente: García 2005 Laboratorio Cedex Cochabamba

Mediante este juego de tamices fue tamizada la muestra, empleando las dos manos,

ya que los tamices para la grava son de mayor volumen como se observa en la

fotografía 17.

49

Fotografía 17. Juegos de tamices para la grava

Para el cálculo de las otras columnas el procedimiento es lo mismo que la arena.

Los resultados obtenidos de las muestras de arena y grava son representados en la

gráfica y se llaman curvas granulométricas, el cual nos muestra la distribución del

tamaño de las partículas que compone la muestra.

4.2.2.3.4 Peso específico y porcentaje de absorción de los agregados

Antes de realizar el presente ensayo, las muestras de arena y grava, fueron

sumergidos al agua por un periodo de 24 horas, posteriormente las muestras

saturadas fueron secados superficialmente con un paño hasta que los granos no se

adhieran marcadamente entre sí.

4.2.2.3.4.1 Peso específico y absorción de la arena

Primeramente se obtiene 100 gr de arena, luego se determina el peso del picnómetro

vació y con agua hasta el límite de la línea que especifica el instrumento.

Posteriormente la muestra de la arena es vaciada al fondo del envase en su

totalidad, controlando siempre que el nivel del agua este ubicado hasta la marca de

calibración que presenta el instrumento. Cerrando la boquilla, el picnómetro es

agitado varias veces hasta la eliminación de las burbujas de aire que existe en el

líquido, posteriormente se determina el peso en su conjunto, como se observa en las

fotografías 18 y 19, finalmente por el cálculo especificado en la hoja de resultados se

obtiene el resultado final.

50

Para determinar el porcentaje de absorción, se determina de la misma muestra del

ensayo anterior; el cuales secado a la hornilla hasta obtener un peso constante de

peso seco, en donde el resultado final que se obtiene por diferencia del peso

superficialmente seco (100 gr.) y del peso seco, expresado en porcentaje.

Fotografía 18. Picnómetros con agua y arena Fotografía 19. Peso del ensayo

4.2.2.3.4.2 Peso específico y absorción de la grava

Para que el ensayo sea representativo, se han tomado pesos que varían de 2 kg a 3

kg de grava. Posteriormente se determinó el peso del canastillo vacío sumergido en

un turril con contenido de agua, e inmediatamente la muestra fue vaciado al canastillo

en donde la muestra más el envase fueron sumergidos en el líquido y en seguida

se procede a sacudir el canastillo para la eliminación de burbujas de aire.

Continuando con el ensayo se procede a pesar la muestra más el canastillo

sumergido, posteriormente por cálculos de diferencia se determina el peso específico

de la muestra. Para determinar el porcentaje de absorción el procedimiento es la

misma que la arena.

Fotografía 20. Muestras de grava después Fotografía 21. Equipo listo para determinar

de ser saturadas en agua el ensayo del peso especifico

51

4.2.2.3.5 Determinación de la densidad suelta o peso unitario

En el presente acápite el procedimiento para la arena y la grava es el mismo;

primeramente se determinó el volumen y el peso del cilindro de acero. Posteriormente

la muestra es alzado en una yute en donde poco a poco se deja caer el agregado de

una altura de 15 cm, hasta el tope del cilindro, posteriormente se procedió a enrasar

el exceso de arena en la parte superficial empleando una regla metálica limpiando las

partes laterales, finalmente se determina el peso del cilindro más la muestra.

Para determinar peso unitario se utilizó la fórmula siguiente:

P.U. = Peso muestra

(kg/cm³) ( 4 ) Volumen total de la muestra

Fotografía 22. Determinación del peso unitario Fotografía 23. Determinación del peso unitario

de la arena de la grava

4.2.3 Aplicaciones técnicas para el vaciado de las tres dosificaciones

4.2.3.1 Peso de los materiales

De acuerdo a las especificaciones de las tres dosificaciones principales, los cuales

especifican las cantidades de los materiales, se procede a pesar los diferentes

materiales que compone la mezcla. Posteriormente pasa al proceso del mezclado,

con revolteos de palas para que el cemento tenga una buena distribución y la mezcla

sea homogénea.

52

4.2.3.2 Mezclado con el agua

Antes de empezar el presente proceso, se tiene que tener listo un envase con 2 litros

de agua. Se procede a echar agua poco a poco y paralelamente se va amasando la

mezcla hasta obtener una pasta adecuada y trabajable, teniendo cuidado que la

mezcla no sea muy seca ni fluida, como se aprecia en la fotografía 24

Fotografía 24. Mezclado del hormigón

4.2.3.3 Determinación del asentamiento (slump)

Para determinar el asentamiento se utilizó el cono de Abrans y una varilla de 12 mm

de diámetro y una longitud de 60 cm. Primeramente se procedió a dividir el cono en

tres capas, luego se procede al vaciado de la 1ra capa, utilizando la varilla a modo de

apisonado con 25 golpes, proceso que se repite para la 2da y 3ra capa. Vaciado las

tres capas se procede al nivelado de la superficie. Posteriormente el molde es

sacado con cuidado, en donde se observa que la masa fresca de hormigón tiende a

bajar, nivelado con la varilla, se procede a medir la diferencia de la altura entre el

cono y la masa de hormigón, resultado de asentamiento que es registrado en la

planilla de datos.

Fotografía 25. Asentamientos (Slump) 7 cm.

53

4.2.3.4 Vaciado del hormigón hacia la probeta

El procedimiento del vaciado de la mezcla al interior de las probetas es el mismo del

anterior punto, la diferencia es que antes del ensayo primeramente se determina el

peso de la probeta vacio y al final se determina peso del hormigón fresco mas la

probeta, por diferencia se obtiene el peso del hormigón.

Fotografía 26. Colocado del Hº hacia la probeta Fotografía 27. Enrasado de la parte superficial

4.2.3.5 Proceso del curado

Al día siguiente se procede al desmolde de las muestras, teniendo mucho cuidado

con el manipuleo, las muestras de cilindros son identificados en la parte superior,

colocando la fecha de vaciado, tipo de trazo y lugar de procedencia.

Luego las muestras son sumergidas en un turril con contenido de agua por un tiempo

de 28 días; con el objetivo de frenar el proceso de evaporación del componente

líquido y mejorar la hidratación del cemento.

Fotografía 28. Desmolde y identificación Fotografía 29. Proceso del curado en el agua

54

4.2.3.6 Resistencia a la compresión

Cumplido los 28 días, se procede a la rotura de las probetas en la maquina a

compresión. En las dos caras superficiales que presenta la probeta se ha colocado

unos platillos de protección con empaquetaduras de goma, que amortiguan los

defectos que presenta el área de contacto. Luego la probeta fue colocada al centro

del disco de apoyo con respecto al eje de carga a compresión.

Fotografía 30. Máquina de roturas a compresión Fotografía 31. Probeta previo al ensayo

El proceso de roturas empieza cuando la maquina es encendido, luego es abierto el

paso de aceite por una palanca, el cual empieza ejercer la presión paralelamente el

reloj va marcando sus valores de carga; para que la presión y el marcaje de la aguja

no sea rápido se aplica la palanca de frenos hasta llegar a un punto de explosión

leve, sonido que nos especifica el final del ensayo, finalmente los resultados se

registraron en la planilla de resistencia.

Fotografía 32. Falla de la probeta Fotografía 33. Marcador de resistencia

55

4.2.4 Vaciado de la estructura del canal

La construcción de la estructura del canal de hormigón se ha basado en los planos y

en las especificaciones técnicas, así como de una Supervisión Técnica en la obra.

Los aspectos más importantes que comprenden la construcción de canal son los

siguientes

4.2.4.1 Replanteo.

Ítem que fue ejecutado por un topógrafo mediante un levantamiento topográfico, con

alineamiento horizontal al eje central del canal, estacado cada 20 m.

4.2.4.2 Excavación.

Para excavaciones de poca profundidad se realizaron manualmente. El empleo de la

maquinaría se utilizó para cortes profundos como el sistema de aducción o las

cámaras de inspección, según el diseño del plano, el cual especifica la cota de

fundación.

4.2.4.3 Empedrado

El proceso del empedrado se realizó colocando piedras estables de mayor tamaño

en los laterales, acuñados al suelo y alineados con hilos de referencia, el cual actúan

como cama de soporte para la estructura, como se muestra en la fotografía.

Fotografía 34. Empedrado de piedras

56

4.2.4.4 Armado del armazón de madera

Para el vaciado de la solera se ha coloco a sus laterales marcos de madera, de

acuerdo a la medida del plano, como se contempla en la fotografía N°35.

Para el armado de las paredes laterales, se han utilizado ocho tablas de 5 metros y

de acuerdo a las dimensiones que específica en el plano se ha procedido a armar

con listones enclavados, acuñados en ambos lados para que el armazón no presente

movimiento.

Fotografía 35. Vaciado y alineado de la solera

4.2.4.5 Preparado de la mezcla

Por la longitud que presenta la estructura del canal de riego, el cual requiere una

importante cantidad de volumen de hormigón y con las proporciones de materiales

establecidas, se ha determinado que la dosificación a emplearse será por volumen.

Obtenidos los valores de las proporciones establecidos de arena, grava, cemento y

agua, los materiales fueron introducidos en el orden siguiente a la mezcladora: una

parte del agua (aproximadamente la mitad), el cemento y la arena simultáneamente,

la grava (cascote) y finalmente el resto del agua de amasada.

El tiempo de mezclado, contando a partir del momento en que todos los materiales

hayan ingresado al tambor fue de 90 segundos.

57

4.2.4.6 Colocación del hormigón

Para el presente trabajo se han utilizado tres carretillas, los cuales se utilizaron para

el transporte de la mezcla, previniendo a que la velocidad de colocación sea la

necesaria para que el hormigón en todo momento se mantenga plástico y ocupe

rápidamente los espacios comprendidos entre las armaduras. Se ha vibrado cuando

el armazón fue llenado en una sola capa e introduciendo el vibrador en posición

vertical o ligeramente inclinado hasta que aflore lechada.

Por ser la propiedad más importante y representativa del material, se sacó una

muestra de probeta, para el control de la calidad del hormigón insitu, con el mismo

procedimiento realizado en laboratorio.

Fotografía 36. Probetas sacadas in-situ Fotografía 37. Acabado del vaciado

4.2.4.7 Desencofrado

Primeramente se desclavo los clavos, sacando todas las cuñas enclavados en las

tablas de madera sin golpear las esquinas de hormigón; desuniendo cuidadosamente

toda la parte plana que está en contacto con la pared del hormigón.

Fotografía 38. Tablones desencofrados Fotografía 39. Estructura de canal

58

4.2.5 Vaciado de las anillas hormigón

Para el vaciado de esta estructura se ha considerado el siguiente procedimiento.

4.2.5.1 Preparación y armado del encofrado metálico

Se realizó la limpieza de las láminas de plancha raspando cualquier material pegado

a la plancha alineando las uniones de cada lámina. Cada lámina de plancha es unida

mediante pernos, en donde al final se han formado moldes de anillas en sus dos

lados, interior e exterior, los cuales son colocados en el lugar que especifica el plano.

Fotografía 40. Armado de los moldes de plancha

4.2.5.2 Preparado de la mezcla

Por el volumen que representa cada anilla, se ha determinado que la dosificación sea

por peso. De acuerdo a la dosificación establecida para un metro cubico, se ha

procedido a pesar las cantidades de los materiales para el volumen de cada anilla y

de acuerdo al requerimiento del agua se ha obtenido en un galón de 20 litros.

Fotografía 41. Peso de la arena

59

4.2.5.3 Vaciado de la estructura con hormigón ciclópeo

Para el llenado de la estructura se ha dividido en dos capas, llenado la capa inferior

con el hormigón, se ha incorporado piedras relativamente de menor tamaño que el

ancho de la anilla, de igual forma para la capa superior se ha incluido piedras

estables y limpias para que la adherencia con la pasta sea el 100%. Vaciado la

estructura se ha procedido al nivelado de la parte superficial.

En el proceso del vaciado se procedió a controlar el asentamiento que presentaba la

muestra; en donde el primer control presentaba 6 centímetros y el segundo control

presentaba 8 centímetros. Paralelo a esto se procedió a sacar una muestra de

probeta de hormigón con el procedimiento ya especificado.

Fotografía 42. Interior de la cámara Fotografía 43. Asentamiento de la mezcla

4.2.5.4 Vaciado de la tapa con hormigón armado

Para el vaciado de la tapa primeramente se ha preparado una rejilla de acuerdo al

diámetro de la tapa, se ha utilizado fierro de 3/8 (10 mm.) con sus respectivos

jaladores, en las uniones de la rejilla se han amarrado con alambre de amarre. Para

el vaciado de la estructura se ha tomado la parte externa del molde de la anilla.

Fotografía 44. Tapa de la cámara de inspección

60

4.2.5.5 Desmolde de la anilla y tapa

Después de 48 horas se procedió al desmolde de las anillas y la tapa de hormigón

destornillando los pernos de presión sin golpear el hormigón.

4.2.6 Variables de respuesta

Las variables a estudiar en el desarrollo experimental para el presente estudio, son

las siguientes.

4.2.6.1 Gradación

Es una clasificación en función de límites que un agregado tiene que cumplir. Tales

limites están definidos en función de tamizar a través de diferentes mallas de

distintos tamaños, verificar que el porcentaje que pasa (% en masa), cumpla con las

especificaciones.

4.2.6.2 Diseño de la mezcla

El diseño de la mezcla es el conjunto de concentraciones de los constituyentes para

un metro cubico de hormigón, expresadas: en partes, porcentaje en masa (%) y

también en cantidades de materiales a usar.

4.2.6.3 Carga

Es la máxima carga total, es el esfuerzo total aplicado por la maquina a compresión,

al llegar a la ruptura de la probeta de hormigón. La carga máxima total que registra

(p) la maquina en laboratorio es expresado en kilogramo de fuerza (kgf).

4.2.6.4 Área de la superficie cargada

El área de la superficie cargada (A), es el área a la cual se somete a esfuerzos

mecánicos, lo cual predice la presión a la cual fue sometida. Para nuestro caso el

área que presenta la probeta, es expresada en centímetros cuadrados (cm2).

61

4.2.6.5 Resistencia

Propiedad importante del hormigón en su alta capacidad de resistencia, factor que

se emplea frecuentemente para definir su calidad la cual puede determinarse

mediante el ensayo en la máquina de roturas, expresado en kgf/cm2.

4.2.6.6 Relación agua/cemento

Es uno de los parámetros más importantes, ya que influye en gran medida en la

resistencia final del mismo. Esta cantidad expresa la íntima relación que existe entre

el peso del agua utilizada en la mezcla y el peso del cemento. Dado que el peso del

agua siempre es menor que el peso del cemento, es el resultado de la división (el

cociente) es menor que la unidad.

4.2.6.7 Edad

La edad (t), es el tiempo expresado en semanas ó en días, para el cual se ha de

llevar a cabo la medición de los especímenes (hormigón). Para los agregados

naturales la edad contemplada es de 28 días.

4.2.6.8 Volumen

Es el volumen en milímetros (ml) de agua que se han utilizado para amasar los

constituyentes del hormigón, al momento de la elaboración del diseño de la mezcla,

tal volumen ha sido convertido a masa a través de la densidad del agua.

4.2.6.9 Temperatura

Temperatura (T), es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio,

frio que puede ser medida, específicamente con el termómetro. En este caso la

temperatura es una variable de control, expresado en grados Celsius (ºC).

62

V. RESULTADOS Y DISCUSIONES.

El presente estudio, registro los siguientes resultados en los diferentes ensayos

técnicos realizados.

5.1 Análisis del suelo

5.1.1 Esquema del perfil del suelo

En la presente figura 9, el perfil del suelo es representado por un esquema de

acuerdo a las características que presentaba la calicata, ubicada dentro del área

designada y se describieron las propiedades morfológicas que presenta el perfil del

suelo.

Figura 9. Boceto del perfil del suelo con sus diferentes horizontes

El boceto del perfil de suelo, se observa el alto nivel de pedregosidad, con poco

desarrollo del suelo así como la ausencia de horizontes y de estructuras definidas.

63

5.1.2 Información general del lugar

Departamento: La Paz Calicata: Nº1 Provincia: Aroma Fecha: 24 – 11 - 2010 Municipio: Patacamaya Fisiografía: Planicie aluvial

Comunidad: Cala Cala Pendiente: 3 - 6% moderado Proyecto: Sistema de Microriego Integral Altitud: 3891 m.s.n.m.

Localización: Noroeste de Patacamaya 14 Km Ubicación geográfica: 17º13’59.76” S Vegetación: Densidad pobre, espino xerofítica 68º03’30.14” O

Suelo: Pedregoso, impide el laboreo Superficie: 25 ha.

5.1.3 Descripción física de los horizontes que compone el perfil edáfico

El cuadro 10, presenta la descripción morfológica de los horizontes que compone el

perfil edáfico.

Cuadro 10. Descripción morfológica del perfil del suelo

Horizonte

Sub horizonte

Profundidad (cm)

Descripción

A

A1

0 - 11

Color marrón amarillo oscuro (10YR, 4/4) en húmedo, marrón amarillento (10YR, 5/4) en seco. Textura franco limoso, estructura granular con presencia de clastos sub-angulares, consistencia blanda en seco, friable en húmedo y ligeramente pegajoso en saturado permeabilidad moderadamente rápido, presencia raíces.

A2

11 - 40

Color marrón amarillo oscuro (10YR, 4/6) en húmedo, marrón amarillento claro (10YR, 6/4) en seco. Textura franca, estructura con afloramiento de piedras sub-angulares y planas, consistencia blanda en seco, no plástica, friable en húmedo, permeabilidad rápido, gran presencia de raíces y raicillas finas.

C

C1

40 - 80

Color marrón grisáceo (10YR, 5/2) en húmedo, gris marrón claro (10YR, 6/2) en seco. Textura franca arenoso, con gran afloramiento de piedras, medianos de estructura angular y sub-angulares con vértices boleados, consistencia blanda en seco, de las paredes laterales existe desborde de piedras, no plástica, no adhesiva, muy friable en seco, permeabilidad muy rápido, presencia de raíces finas.

C2

80 - 100

Gris (10YR, 6/1)en húmedo, gris claro(10YR, 7/1) en seco. Textura arena franca, excesiva presencia de piedras, gravas y arenas de diferentes dimensiones de estructura sub-angular y planas en donde presentan desborde de las paredes laterales, muy friable en húmedo, no plástico, no adhesivo, permeabilidad extremadamente rápido, macro organismos ausentes, presencia de algunas raicillas finas.

Fuente: Descrito envase al Manual de Edafología y artículos publicados sobre clasificación de suelos, 2010

64

5.1.4 Resultados de los análisis físicos que compone el perfil del suelo

En el cuadro 16, se muestra los resultados obtenidos del análisis físico, en el cual,

hacen referencia a las características edáficas que presenta el perfil del suelo.

Cuadro11. Análisis físico del perfil del suelo

Sub-horizontes

A1

A2

C1

C2

Profundidad (cm)

0 - 11

11 - 40

40 - 80

80 - 100

Arcilla (%)

19

13

7

0

Limo (%)

53

42

33

28

Arena (%)

28

45

60

72

Textura

F.L.

F.

F.A.

A.F.

Densidad aparente (gr/cm³)

1.41

1.46

1.51

1.78

Densidad real (gr/cm³)

2.59

2.59

2.59

2.58

Porosidad (%)

46

44

42

33

Humedad (%)

6.5

4.3

3.5

1.6

Color en húmedo

(10YR,4/4)

(10YR,4/6)

(10YR,5/2)

(10YR,6/1)

Estructura gruesa (grava y piedras) (%)

-----

42

58

67

Estabilidad de agregados

Estables

Estables Ligeramente inestables

Inestables

Fuente: Manual de Edafología, 1996

El primer sub-horizonte A1, expone un espesor de una capa delgada con contenido

de materia orgánica pobre y se halla íntimamente mezclado con los minerales en la

parte superficial del suelo, sub-horizonte con mayor actividad biológica que el resto.

La textura está constituido con el 53% de limo, seguido por la arena con el 28%,

finalmente la arcilla con el 19%, la fracción limo posee alguna plasticidad, debido a

una película de arcilla que recubre las partículas, el cual presenta una textura Franco

limoso.

65

Si se observa los resultados del segundo sub-horizonte A2, existe una leve diferencia

entre las proporciones de limo y arena y con menor contenido de arcilla de tan solo el

13%, el cual presenta una textura Franco. A partir de este horizonte la capacidad de

retención del agua es escasa y debido a los grandes espacios que presenta entre sus

partículas, el paso del agua gravitacional es rápido.

El horizonte C compuesto por dos subdivisiones de horizontes C1 y C2, presentan

proporciones elevadas de arena seguidos por el limo y con un mínimo contenido de

arcilla, en donde el horizonte C1, presenta una clasificación de textura Franco

arenoso y finalmente el horizonte C2, el cual es clasificado como textura Arena

franca, característico de suelos provenientes de depósitos aluviales.

García y Kaplan (1997), mencionan que los suelos en las que predominan la arena y

la grava, son de carácter abierto, poseen un buen drenaje y aireación, lo cual afectan

al crecimiento de las plantas debido a la fragilidad y afecto que tienen la resistencia y

la porosidad del suelo sobre las raíces.

Los resultados de la densidad aparente presentan una correlación con las otras

propiedades físicas, en donde el primer horizonte presenta una densidad aparente

inferior que los resultados de los horizontes que la siguen y nos indica que a medida

que la textura es más gruesa los resultados de la densidad aparente son superiores.

Basándonos en el cuadro anterior, se observa, que a menor profundidad del perfil del

suelo presenta mayor porcentaje de porosidad, es decir que la porosidad aumenta a

medida que la textura es más fina, de igual manera se comporta los resultados de la

humedad. Lo cual se define que a un incremento de la densidad aparente la

porosidad y la humedad del suelo tienden a disminuir.

Según Orsag (1993), señala que generalmente la densidad aparente es menos en la

superficie debido a las labores culturales y mejor estructuración del suelo, contenido

de humus. A medida que la profundidad es mayor, su valor aumenta; si se tiene

valores superiores a 1.4 gr/cm3, el suelo ya presenta características de

compactación.

66

5.2 Clasificación del suelo por el método de límites de Atterberg

1ra

Planilla de clasificación

Departamento: La Paz Muestra: Nº 1 Provincia: Aroma Profundidad: 0 – 15 cm.

Municipio: Patacamaya Fecha: 24 – 11 - 2010 Comunidad: Cala Cala Fisiografía: Planicie aluvial

Proyecto: Sistema de Microriego Integral Relieve: Pendiente moderado Localización: Noroeste de Patacamaya a 14 km. Pendiente: 3 - 6%

Vegetación: Densidad pobre, flora espino xerofítica Altitud: 3891 m.s.n.m.

Clasificación

L.l.: 24.2 % Textura: Limo con contenido L.p.: 21.1 % mínimo de plasticidad I.p.: 3.1 % Color: Marrón café oscuro

Limite Líquido

Recipiente No U W C

No de golpes 14 22 36

Peso suelo húmedo + tara 52,8 51,9 50,6

Peso suelo seco + tara 47,6 47,6 46,1

Peso agua 5,2 4,3 4,5

Tara 26,9 29,8 27,1

Peso suelo seco 20,7 17,8 19

Contenido de humedad (%) 25,1 24,2 23,7

Limite Plástico

Recipiente No 10,0 7,0 Peso suelo húmedo + tara 30,7 30,8 Peso suelo seco + tara 30,5 30,6 Peso agua 0,2 0,2 Tara 29,6 29,6 Peso suelo seco 0,9 1,0 Contenido de humedad (%) 22,2 20,0

67

2da Planilla de Clasificación

Departamento: La Paz Muestra: Nº 2 Provincia: Aroma Profundidad: 0 – 15 cm. Municipio: Patacamaya Fecha: 24 – 11 - 2010

Comunidad: Cala Cala Fisiografía: Planicie aluvial Proyecto: Sistema de Micro riego Integral Relieve: Pendiente moderado

Localización: Noroeste de Patacamaya a 14 km. Pendiente: 3 - 6% Vegetación: Densidad pobre, flora espino xerofítica Altitud: 3894 m.s.n.m.

Suelo: Pedregoso, impide el laboreo Ubicación geográfica: 17º13’59.05” S Uso actual del terreno: Pastoreo de ganado ovino y bovino 68º03’36.94” O

Superficie: 25 ha.

Clasificación

L.I. : 0 % Textura : Limo L.p. : 0 % Color : Marrón café I.p. : 0 %

Limite Líquido

Recipiente No No de golpes Peso suelo húmedo + tara Peso suelo seco + tara Peso agua Tara Peso suelo seco Cantidad de agua (%)

No

68

5.2.1 Resultados de los ensayos de límites de Atterberg

De acuerdo a los ensayos realizados en laboratorio de la primera muestra del sector

de arriba, expresan resultados que fueron registrados en la planilla uno, a

continuación describen sus resultados.

Primeramente se ha determinado los resultados del límite líquido (Ll), obteniéndose

tres resultados del contenido de humedad con sus correspondientes números de

golpes, distintos al número de golpes de 25. Registrados los resultados en el cuadro

de límite líquido y representados en el diagrama, determinan un eje principal

representado por una línea, en donde el contenido de humedad correspondiente a

los 25 golpes, presenta un límite liquido de 24.2%.

El limite plástico (Lp), de acuerdo a los dos ensayos realizados, presentan un

contenido de humedad del 22.2 y 20.0%, resultados que fueron promediados, y

presenta un límite plástico 21.1%.

Los resultados obtenidos de los dos limites, describen que la diferencia que existe

entre los dos parámetros, han determinado que la muestra ensayada presenta un

índice de plasticidad del 3.1%

La segunda muestra del sector de abajo, sometidos a los ensayos las partículas que

componen la muestra, no adquirió una consistencia a una pasta plástica, su

adherencia entre partículas es minina, es por lo cual en la planilla dos, no expresan

los resultados.

Atterberg encontró que la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico,

denominado índice de plasticidad, representaba una medida satisfactoria del grado

de plasticidad de un suelo. Luego sugirió que estos dos límites sirvieran de base en

la clasificación de los suelos plásticos, acorde al valor del índice de plasticidad:

69

Figura 10. Diagrama de Casagrande

De acuerdo a lo expuesto en la figura 10, describe en términos de dos parámetros:

límite líquido e índice plástico, en donde la línea “A” separa las arcillas de los limos.

El límite líquido de 50% separa los suelos de alta plasticidad, así mismo el límite

líquido de 30% separa los suelos de mediana plasticidad de los de baja plasticidad y

cada zona está delimitada de acuerdo al contenido plástico.

El resultado de índice de plasticidad correspondiente a la primera muestra,

representado al diagrama, se ubica por debajo de la línea “A” y de acuerdo a la zona

pertenece al suelo de textura limo de baja compresibilidad, con contenido de una

fracción mínima de arcilla. Según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

(SUCS), presenta el símbolo “ML”, así mismo describe que el componente suelo está

constituido por limos arenosos o arcillosos ligeramente plásticos.

Para la segunda planilla, según el Ing. García son suelos con contenido plástico

nulo, de textura limo y de acuerdo al Sistema Unificado de Clasificación de Suelos

está representado por las letras “ML”

70

ARENA GRAVA

FINA MEDIA GRUESA FINA GRUESA

5.3 Análisis granulométricos de los agregados naturales

La distribución de partículas de arena, grava se muestran en las siguientes curvas

granulométricas según la Asociación Americana para Ensayos y Materiales (ASTM).

5.3.1 Granulometría de la arena, río K’heto del Municipio de Patacamaya

Proyecto: Calidad del hormigón Altitud: 3.794 m.s.n.m. Muestra: Arena Ubicación geográfica: 17º14’21.37” S

Procedencia: Río K’heto 67º55’35.65” O Lugar extraído: Puente de la Carretera Tambo Quemado Color: Marrón gris claro

Cuadro 12. Análisis granulométrico del agregado fino. Peso total: 1.315 gr

Nº de Tamiz

Peso retenido por

tamiz

Peso retenido acumulado

% de peso retenido

acumulado

% que pasa

Especificaciones

1 1/2" 0 0 0,0 100,0 3/4" 22 22 1,7 98,3 3/8" 157 179 13,6 86,4 100 # 4 78 257 19,5 80,5 95 - 100 # 8 87 344 26,2 73,8 80 - 100 # 16 136 480 36,5 63,5 50 - 85 # 30 265 745 56,7 43,3 25 - 60 # 50 347 1092 83,0 17,0 10 - 30

# 100 162 1254 95,4 4,6 2 - 10 # 200 42 1296 98,6 1,4 0 - 5

# 200 # 100 # 50 # 30 # 16 # 8 # 4 3/8" 3/4" 1 1/2" 3"

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,074 0,149 0,297 0,59 1,19 2,38 4,76 9,52 19,1 38,1 76,2

Diámetro de las Partículas en mm.

Modulo de finura: 3.32

71

Del cuadro anterior podemos inferir, que los tamices Nº ¾, Nº ⅜, Nº 4 y Nº 8 no

cumplen con las proporciones establecidas; por lo cual se observa que existe un

sobre tamaño en los tamices Nº ¾ y Nº ⅜, con un sobre peso del 13.6 % de grava.

Mientras los tamices Nº 16, Nº 30, Nº 50, Nº 100 y Nº 200, si cumplen con los

limites especificados retenidos en cada tamiz proporciones ideales.

De acuerdo con el resultado del módulo de finura (MF) 3.32, resultado que nos indica

que contamos con una arena gruesa.

Según García (2005), indica, que el módulo de fineza (MF) de una arena adecuada

para producir concreto debe estar entre 2.0 a 3.0, donde un valor menor que 2.0

indica una arena fina, 2.5 una arena de finura media y más de 3.0 una arena gruesa.

Según la curva granulométrica lleva dos líneas adicionales que nos especifican que

la línea del ensayo granulométrico debe estar dentro del área aceptable, el cual nos

muestra que la línea granulométrica no se encuentra en su totalidad dentro del área

aceptable, presenta una desviación del tamiz Nº 8 lo que nos permite visualizar de

que no existe una buena distribución de tamaños de sus partículas, por lo que, en el

tamiz Nº 4, retiene un buen porcentaje de partículas gruesas que exceden el peso

retenido en su tamiz alterando el límite.

Uribe (2004), señala cuando los agregados son muy gruesos, pueden producir

mezclas rígidas; mientras que los agregados que no poseen una gran deficiencia o

exceso de algún tamaño y tienen una curva granulométrica suave, producirán

resultados más satisfactorios en las propiedades del concreto fresco.

72

5.3.2 Granulometría de la grava río K’heto Municipio de Patacamaya

Municipio: Patacamaya Fecha: 26-09-2010 Proyecto: Calidad del hormigón Altitud: 3.794 m.s.n.m. Muestra: Grava Ubicación geográfica: 17º14’21.37” S

Procedencia: Río K’heto 67º55’35.65” O Lugar de la muestra extraído: Cerca al Puente de la Carretera Color: Marrón claro

Patacamaya -Tambo Quemado Forma: Sub angular plana

Cuadro 13. Análisis granulométrico del agregado grueso. Peso total: 12.358 gr

Nº de Tamiz

Peso retenido por tamiz

Peso retenido

acumulado

% de peso retenido

acumulado

% que pasa

Especificaciones

2” 0 0 0,0 100,0 100 1 1/2” 394 394 3,2 96,8 95 – 100 3/4” 4.144 4.538 36,7 63,3 35 – 70 3/8” 5.233 9.771 79,1 20,9 10 – 30

# 4 2.519 12.290 99,4 0,6 0 – 5

ARENA GRAVA

FINA MEDIA GRUESA FINA GRUESA

Módulo de Finura: 7.18

73

De acuerdo a lo presentado los resultados en el cuadro 13 se observa, que el peso

total de la grava es de 12.358 gr y se aprecia que el tamiz Nº 3/8” contiene mayor

contenido de partículas del peso total en ensayo, también nos muestra que el

tamaño máximo (TM) está representado por el tamiz de Nº 2”, tamiz por el cual pasa

el 100% de la muestra y el tamaño máximo nominal (TMN) es el tamiz Nº 1½”, el cual

representa el tamaño promedio de las partículas, con un peso retenido de 3.2% en el

tamiz respectivo.

Los resultados de la quinta columna, muestran proporciones que son representados

mediante la curva granulométrica y se aprecia que la línea esta exactamente dentro

de las dos líneas laterales, lo cual presenta una buena distribución de sus partículas

gruesas (buena gradación) de tal manera que los vacíos dejados por la grava serán

ocupados por la arena de menores tamaños y así sucesivamente, cumpliendo con

cabalidad las especificaciones establecidas y de acuerdo a su granulometría,

presenta un módulo de finura (MF) de 7.18 dato que es utilizado para programas de

dosificación.

Sánchez (1990), indica que el tamaño máximo (TM) es el tamiz de abertura por el

cual pasa el 100% de la muestra; el tamiz de tamaño máximo nominal (TMN) es otro

parámetro que se deriva del análisis granulométrico y está definido como el siguiente

tamiz que le sigue en abertura (mayor) a aquel cuyo porcentaje retenido acumulado

es del l5% o más. La mayoría de los especificadores granulométricos se dan en

función del tamaño máximo nominal y comúnmente se estipula de tal manera que el

agregado cumpla con los siguientes requisitos.

Sin embargo, no siempre es posible que la distribución granulométrica del agregado

disponible, cumpla con las especificaciones granulométricas dadas; por lo tanto es

aconsejable combinar los agregados disponibles de tal manera que la granulometría

resultante, garantice un mínimo de vacíos.

74

Nº de Tamiz

Peso retenido por tamiz

Peso retenido

acumulado

% de peso retenido

acumulado

% que pasa

Especificaciones

1 1/2” 0 0 0,0 100,0 3/4” 0 0 0,0 100,0 3/8” 68 68 3,1 96,9 100 # 4 143 211 9,5 90,5 95 – 100 # 8 132 343 15,5 84,5 80 – 100 # 16 190 533 24,0 76,0 50 – 85 # 30 465 998 45,0 55,0 25 – 60 # 50 936 1934 87,2 12,8 10 – 30

# 100 214 2148 96,9 3,1 2 – 10

# 200 29 2177 98,2 1,8 0 – 5

ARENA GRAVA

5.3.3 Granulometría de la arena río Chirapaca Municipio de Batallas

Municipio: Batallas Fecha: Proyecto: Calidad del hormigón Altitud: 3.864 m.s.n.m. Muestra: Arena Ubicación geográfica:16º17’55.13” S

Procedencia: Río Chirapaca 68º31’05.25” O Lugar de la muestra extraída: Cerca al Puente Batallas Color: Plomo gris.

Carretera La Paz– Copacabana Forma: Granular tipo migajosa

Cuadro 14. Análisis granulométrico del agregado fino. Peso total: 2.217 gr

FINA MEDIA GRUESA FINA GRUESA

Módulo de finura: 2.81

75

Del cuadro anterior podemos deducir que los tamices Nº ⅜, Nº 4, no cumplen con

las especificaciones establecidas de la sexta columna el cual presenta un sobre

tamaño del 3.1%, por lo cual no refleja de mucha importancia por su valor mínimo,

siguiendo la serie de los restantes tamices si cumplen con los límites establecidos,

reteniendo en cada tamiz sedimentos de proporciones ideales, los cuales influirán en

la consistencia del concreto.

De acuerdo al peso total 2.217 gr, la muestra está constituido con 10% de gravilla,

87% arena y 3% de fino y de acuerdo al resultado del módulo de finura (MF) 2.81,

resultado que nos indica que contamos con una arena de finura media.

García (2005), recomienda que generalmente esta es la gradación de partículas de

arena que deberían presentarlas muestras provenientes de los diferentes ríos origen

fluvial.

La curva nos muestra que la línea granulométrica casi se encuentra en su totalidad

dentro del área aceptable, el cual presenta una leve desviación del tamiz Nº 4, lo

que nos permite visualizar que existe una buena distribución de sus partículas.

76

5.3.4 Granulometría de la grava río Chirapaca Municipio de Batallas

Municipio: Batallas Fecha: 30-10-2010

Proyecto: Calidad del hormigón Altitud: 3.864 m.s.n.m. Muestra: Grava Ubicación geográfica: 16º17’55.13” S

Procedencia: Río Chirapaca 68º31’05.25” O Lugar de la muestra extraída: Cerca al Puente Batallas Color: Plomo oscuro

Carretera La Paz – Copacabana Forma: Plana del tipo rectangular

Cuadro 15. Análisis granulométrico del agregado grueso. Peso total: 14.989 gr

Nº de Tamiz

Peso retenido por tamiz

Peso retenido

acumulado

% de peso retenido

acumulado

% que pasa

Especificaciones

2” 0 0 0,0 100,0 100 1 1/2” 900 900 6,0 94,0 95 – 100 3/4” 4.888 5.788 38,6 61,4 35 – 70 3/8” 6.541 12.329 82,3 17,7 10 – 30

# 4 2.568 14.897 99,4 0,6 0 – 5

ARENA GRAVA

FINA MEDIA GRUESA FINA GRUESA

Módulo de finura: 7.26

77

De acuerdo a los resultados mostrados en el cuadro 15, se observa, que el peso total

de la grava es de 14.989 gr y se observa que el tamiz 3/8” contiene en su tamiz

mayor contenido de partículas del peso total en ensayo, también nos muestra que el

tamaño máximo (TM) está representado por el tamiz de 2”, tamiz por el cual pasa el

100% de la muestra y el tamaño máximo nominal (TMN) es el tamiz 1½” el cual

representa el tamaño promedio de las partículas, con un peso retenido de 6% en el

tamiz respectivo.

En la columna quinta del cuadro de resultados muestra el “% que pasa” por cada

tamiz, resultados que son representados mediante una línea granulométrica en la

gráfica y se aprecia que la línea está dentro de las dos líneas laterales lo cual

presenta una buena distribución de sus partículas gruesas cumpliendo con cabalidad

con las especificaciones establecidas y de acuerdo a su granulometría presenta un

módulo de finura (MF) de 7.26 dato que es utilizado para programas de dosificación.

Villegas (1992), el cual indica que existen varias razones para especificar límites en

las granulométricas y el tamaño máximo del agregado. La granulometría y el tamaño

máximo afectan las proporciones relativas de los agregados, así como la cantidad de

agua y cemento necesario en la mezcla. Las variaciones en la gradación pueden

afectar seriamente la uniformidad de una mezcla a otra.

En general, los agregados deben tener partículas de todos los tamaños con el fin de

que las particulas pequeños llenen los espacios dejados por las partículas más

grandes, de esta forma se obtiene un mínimo de huecos o sea una máxima

densidad; como la cantidad de pasta (agua más cemento) que se necesita para una

mezcla es proporcional al volumen de huecos de los agregados combinados, es

conveniente mantener al mínimo este volumen.

78

5.4 Determinación del peso específico y absorción de los agregados

5.4.1 Peso específico y absorción de la grava y la arena del río K’heto

El cuadro 16, presenta los ensayos realizados de peso específico y absorción,

correspondientes a la grava, arena y de acuerdo al siguiente formato se calcularon

los siguientes resultados.

Cuadro 16. Determinación del peso específico y absorción

AGREGADO GRUESO Muestra Nº1 Muestra Nº2 Peso muestra saturada superficialmente seca B = 3,04 2,49 Peso muestra +canastilla sumergidos C 1 = 3,71 3,38 Peso canastilla sumergida C 2 = 1,85 1,86 Peso muestra sumergida C = C1 - C2 = 1,86 1,53 Peso igual volumen de agua D = B - C = 1,18 0,96 PESO ESPECIFICO Pe = B/D = 2,57 2,59 PESO ESPECIFICO PROMEDIO 2,58 gr/cm

3 Peso muestra seca al horno A = 3,01 2,44 Peso del agua absorbida E = B - A = 0,03 0,04 Absorción en porcentaje (E/A) * 100 = 1,03 1,80 ABSORCION PROMEDIO 1,42%

AGREGADO FINO 1 2 Peso frasco volumétrico B = 93,00 95,80 Peso frasco lleno de agua C = 342,30 345,10 Peso muestra saturada superficialmente seca D = 100,00 100,00 Peso frasco + muestra + agua E = 402,10 405,20 Peso agua añadida W = E - B - D = 209,10 209,40 Capacidad del frasco V = C - B = 249,30 249,30 Peso igual volumen de agua G = V - W = 40,20 39,90 PESO ESPECIFICO Pe = D/G = 2,49 2,51 PESO ESPECIFICO PROMEDIO 2,50 gr/cm

3 Peso muestra seca al horno A = 96,10 96,50 Peso del agua absorbida K = D - A = 3,90 3,50 Absorción en porcentaje (K/A) * 100 = 4,06 3,63 ABSORCION PROMEDIO 3,84% Fuente: (García, 2005) Laboratorio Cedex Cochabamba

La propiedad física que presenta los agregados del río K’heto, de acuerdo al proceso

del ensayo muestran resultados de laboratorio donde el peso específico del

agregado grueso promedio es 2.58 gr/cm3. El peso específico del agregado fino

promedio es 2.50 gr/cm3, ello significa que la grava presenta menos cantidad de

vacíos y mayor compactación que influye a que aumente la densidad. Mientras la

79

arena, presenta partículas porosas (pómez) el cual ha influido a que la densidad sea

mucho menor y tenga una elevada absorción.

La absorción que presenta la grava es mucho menor que la arena, indicándonos que

el agregado aportará agua en una mínima cantidad de 1.42%, por lo tanto, requiere

menos cantidad de pasta de cemento para llenar los vacíos y en consecuencia

menos cantidad de agua con relación a la arena 3.84%.

5.4.2 Peso específico y absorción de la grava y la arena del río Chirapaca

El cuadro 17, presenta los siguientes resultados de acuerdo al ensayo realizado.

Cuadro 17. Determinación del peso específico y absorción

AGREGADO GRUESO Muestra Nº1 Muestra Nº2 Peso muestra saturada superficialmente seca B = 2,73 2,64 Peso muestra +canastilla sumergidos C 1 = 3,56 3,51 Peso canastilla sumergida C 2 = 1,85 1,84 Peso muestra sumergida C = C1 - C2 = 1,70 1,66 Peso igual volumen de agua D = B - C = 1,02 0,98 PESO ESPECIFICO Pe = B/D = 2,67 2,70 PESO ESPECIFICO PROMEDIO 2,68 Peso muestra seca al horno A = 2,71 2,62 Peso del agua absorbida E = B - A = 0,02 0,02 Absorción en porcentaje (E/A) * 100 = 0,66 0,76 ABSORCION PROMEDIO 0,71%

AGREGADO FINO 1 2 Peso frasco volumétrico B = 93,00 95,80 Peso frasco lleno de agua C = 342,20 344,90 Peso muestra saturada superficialmente seca D = 100,00 100,00 Peso frasco + muestra + agua E = 404,00 407,10 Peso agua añadida W = E - B - D = 211,00 211,30 Capacidad del frasco V = C - B = 249,20 249,10 Peso igual volumen de agua G = V - W = 38,20 37,80 PESO ESPECIFICO Pe = D/G = 2,62 2,65 PESO ESPECIFICO PROMEDIO 2,63 Peso muestra seca al horno A = 98,00 97,50 Peso del agua absorbida K = D - A = 2,00 2,50 Absorción en porcentaje (K/A) * 100 = 2,04 2,56 ABSORCION PROMEDIO 2,30% Fuente: (García, 2005) Laboratorio Cedex Cochabamba

80

La propiedad física que presenta los agregados del río Chirapaca de acuerdo al

proceso del ensayo, muestran resultados de laboratorio en donde el peso específico

del agregado grueso promedio es de 2.68 gr/cm3, peso específico del agregado fino

promedio es de 2.63 gr/cm3

y la permeabilidad interna que presentan los agregados

es de 0.71% para la grava, 2.3% para la arena, resultados que muestran que los

agregados son más estables con relación a los agregados del río Kheto.

5.5 Mezclas experimentales

5.5.1 Dosificaciones patrones

En el cuadro 18, se dan tres tipos de dosificaciones para el vaciado de muestras de

probetas de hormigón en función al contenido de cemento, arena y grava.

Cuadro 18. Dosificaciones patrones y sus relaciones

TRAZO 1:4

TRAZO 1:5

TRAZO 1:6

1:1.5:2.5

1: 2: 3

1:2.5:3.5

Fuente: (García, 2005) Laboratorio CEDEX Cochabamba

Dosificaciones que generalmente son los más empleados en las obras de trabajo y

cada trazo presenta su respectiva relación, como por ejemplo (1:2:3) el cual presenta

la siguiente relación: 1 de cemento, 2 de arena, 3 de grava; sumado la arena y la

grava corresponde al trazo 1:5, con arenas corrientes tendremos 1 de cemento y 5

de arena corriente.

El cuadro 19, presenta la siguiente combinación, para una probeta de vol. 5.560 cm3

Cuadro 19. Proporciones técnicas de los tres trazos

TRAZO 1:4 TRAZO 1:5 TRAZO 1:6

1:1.5:2.5 1:2:3 1:2.5:3.5

Cemento 3 kg Cemento 2.5 kg Cemento 2 kg

Arena 4.5 kg Arena 5 kg Arena 5 kg

Grava 7.5 kg Grava 7.5 kg Grava 7 kg

Fuente: (García, 2005) Laboratorio CEDEX Cochabamba

81

Las cantidades de los materiales son determinados en función al contenido de

cemento que presenta cada trazo, el cual es multiplicado con valores de la relación

que presenta la arena y la grava en cada trazo, como resultado obtenemos los

pesos de arena y grava. Asimismo en el cuadro se observa que a un menor trazo el

consumo de cemento es mayor y en los siguientes trazos superiores baja cada ½

kilo el contenido de cemento.

5.5.2 Vaciado del hormigón con los materiales del río K’heto

Municipio: Patacamaya

Procedencia de las muestras: Río K’heto

Cemento: Viacha I. – 30 Vaciado: Laboratorio de Cedex, Cochabamba

Cuadro 20. Resumen de resultados obtenidos en cada mezcla

Trazo 1:4 1:5 1:6 Cemento. Arena: Grava 1:1.5:2.5 1:2:3 1:2.5:3.5

Cemento (kg) 3 2,5 2

Arena (kg) 4.5 5 5

Grava (kg) 7.5 7.5 7

Agua (lts) 1.800 1.570 1.420

Total 16.80 16,57 15.42

Fecha de Vaciado 15/10/2009 15/10/2009 15/10/2009 Temperatura (ºC) 25ºC 23ºC 22ºC

Hora de vaciado (hrs) 15:20 16:05 16:45

Asentamiento (slump) (cm) 7,3 7,2 6,5 Peso (gr) 13,520 13,380 13,340

Relación Agua/Cemento (A/C) 0,60 0,63 0,71

Peso espec. Hº fresco (kg/m3) 2,432 2,406 2,399

Consumo cemento (kg/m3) 434 363 311

Fuente: (García, 2005) Laboratorio Cedex Cochabamba

82

De acuerdo a los resultados del anterior cuadro 20, la mezcla con los materiales del

río K’heto en las tres dosificaciones, presenta el siguiente comportamiento, el trazo

1:4 por su contenido de mayor peso de cemento 3kg, presenta resultados superiores

en las siguientes variables: consumo de agua, asentamiento (slump), peso específico

del hormigón fresco, resultados que determinaron mayor consumo de cemento, con

434 kg por m3 que los trazos 1:5, 1:6 y no así sucede con el resultado de la relación

agua/cemento, el cual presenta menor relación que los trazos superiores, sin

embargo podemos decir que cuanto menor sea la relación de agua y cemento mayor

consumo de cemento por metro cúbico.

5.5.3 Vaciado del hormigón con los materiales del río Chirapaca

Municipio: Batallas

Procedencia de las muestras: Río Chirapaca

Vaciado: Laboratorio de Cedex, Cochabamba

Cuadro 21. Resumen de resultados obtenidos en cada mezcla

Trazo 1:4 1:5 1:6 Cemento. Arena: Grava 1:1.5:2.5 1:2:3 1:2.5:3.5

Cemento (kg) 3 2,5 2

Arena (kg) 4.5 5 5

Grava (kg) 7.5 7.5 7

Agua (lts) 1.580 1.450 1.380

Total 16.58 16.45 15.38

Fecha de Vaciado 13/10/2009 13/10/2009 13/10/2009 Temperatura (ºC) 27ºC 25ºC 24ºC

Hora de vaciado (hrs) 10:15 10:45 11:15

Slum (trabajabilidad) (cm) 7.5 7.4 7.2 Peso (gr) 13.260 13.200 13.100

Relación Agua/Cemento (A/C) 0,53 0,58 0,69

Peso espec. Hº fresco (kg/m3) 2,385 2,374 2,356

Consumo cemento (kg/m3) 431 360 306 Fuente: (García, 2005) Laboratorio Cedex Cochabamba

83

Ca

nti

da

d d

e c

em

en

to (k

g)

De acuerdo a lo expuesto en el cuadro 21, se aprecian los siguientes resultados, en

donde en el momento del vaciado de los tres trazos se registraron temperaturas de

27ºC, 25ºC y 24ºC, con asentamientos (slump) de 7.5 cm., 7.4 cm. y 7.2 cm.

respectivamente, resultados que nos indican que la mezcla no es muy fluida ni

seco, control que nos determina la cantidad de agua que se va utilizar.

Por otra parte los trazos 1:4 y 1:5, en las variables muestran resultados superiores

con relación al trazo 1:6, el cual presenta resultados inferiores por presentar un

menor contenido de cemento, sin embargo en los resultados de la relación

agua/ cemento, presenta una relación de 0.69 lt/kg superior que los trazos inferiores

y para 1 m3 de hormigón requiere 306 kg de cemento.

Bertolini (1990), menciona el aumento de la temperatura tiene relación con el

fenómeno de evaporación del agua en la mezcla.

5.6 Consumo de cemento por m3 de los materiales en estudio

La figura 11, muestra las comparaciones que presentan en el consumo de cemento

por metro cúbico de cada trazo de los respectivos ríos de los dos municipios.

500

400

300

200

100

434 431

363 360

311 306

Trazo 1:4

Trazo 1:5

Trazo 1:6

0

Patacamaya Batallas

Comunidades

Figura 11. Consumo de cemento por m3

de los materiales en estudio en los Municipios de Batallas y Patacamaya

84

De acuerdo al parámetro del consumo de cemento de los cuadros 20 y 21, muestran

resultados que son representados en el esquema de la figura 10, en donde se

aprecia que los áridos del río Chirapaca, Municipio de Batallas, presentan menor

consumo de cemento por metro cúbico en los tres trazos con relación a los áridos del

río K’heto del Municipio de Patacamaya.

La diferencia que existe en el consumo de cemento se atribuye a los resultados

obtenidos de los ensayos del peso específico y absorción en los cuadros 16 y 17,

donde las muestras del río Chirapaca presentan mayor peso específico y menor

porcentaje de absorción de agua. Asimismo con relación a los resultados del

hormigón fresco del cuadro 21, los áridos presentan mejor comportamiento en sus

resultados, como ser: menor consumo de agua, menor relación de agua/cemento,

por la cual demuestran que son agregados de mejor constitución geológica. Mientras

las muestras del río K’heto presentan menor peso específico y mayor porcentaje de

absorción de agua, en donde los agregados contiene partículas porosas, que afectan

a los resultados obtenidos.

Salguero (2004), señala que arenas de igual constitución geológica conviene elegir

la de mayor peso específico, pues ello significa que tiene menor cantidad de vacíos

y por lo tanto, requiere menor cantidad de pasta de cemento para llenarlos y en

consecuencia menor cantidad de agua, la menor cantidad de agua aumenta la

resistencia y la menor cantidad de cemento reduce el costo.

85

5.7 Resistencia a compresión de las probetas de hormigón río K’heto

El cuadro 22, presenta resultados de resistencias a los 28 días de edad.

Cuadro 22. Resultados de la resistencia

Fecha de rotura 12/11/2009 12/11/2009 12/11/2009

Trazo 1:4 1:5 1:06

Carga (kg) 40.834 34.745 28.834

Área: 3.14 x (D/2)2 (cm2) 179,1 179,1 179,1

Edad 28 días (kg/cm2) 228 194 162

Fuente: Elaboración propia, 2011

En el marco de la búsqueda de la durabilidad de estas muestras, para establecer el

diseño óptimo de la mezcla y de acuerdo con las normas establecidas se ha

realizado la rotura de las probetas de hormigón, primeramente se ha obtenido

resistencias de carga para cada trazo; en donde el trazo 1:4 presenta una mayor

carga de 40.834 kg, a si mismo el trazo 1.5 presenta una carga de 34.745 kg y el

trazo 1:6 presenta una carga de 28.834 kg; resistencias de cargas que son divididos

por el área superficial de las probetas del hormigón que es 179.1cm2, los cuales

como resultados de la operación obtenemos resistencias a la edad de los 28 días,

resultados que han sido registrados en el cuadro 22. Donde se observa que cuanto

menor es la relación de los trazos, se obtienen mayores resistencias.

86

Resis

ten

cia

(kg

/cm

2)

5.7.1 Comportamiento de las probetas de hormigón a la resistencia

En la figura 12, presenta el comportamiento de cada trazo, en el cual es incluida la

resistencia requerida (fck), para establecer comparaciones sobre las resistencias

obtenidas, con relación a los 7 y 28 días de edad.

250

200

164

228

194

180 Trazo 1:4

150

100

50

129 140

116

162

Trazo 1:5

Trazo 1:6

fck = 180

0 0

0 10 20 30

Días

Figura 12. Curva técnica de la resistencia a compresión vs días

fck = Resistencia a las características requeridas

Obtenido los resultados de resistencia a los 28 días de edad, de acuerdo a la tabla

operacional de resistencia por día, con el factor correspondiente de 0.72 se ha

establecido los resultados de resistencia para los 7 días de edad.

En la anterior figura 12, se aprecia el comportamiento de cada trazo, manifestándose

con mayor frecuencia la resistencia hasta los 7 días, luego prosigue manifestándose

la resistencia pero con menor frecuencia hasta llegar a los 28 días, así mismo se

observa que los trazos 1:4, 1:5 superan a la resistencia requerida (fck) de 180

kg/cm2, sin embargo el trazo 1:6 ha registrado una resistencia de tan solo 162

kg/cm2 el cual se ubica por debajo de la resistencia solicitado.

87

5.7.2 Dosificación por el método de interpolación

El cuadro 23, presenta la combinación de los materiales que compone el hormigón.

Cuadro 23. Determinación por el método de interpolación para 1 m3

Calculo del contenido de cemento

228 kg/cm2

--------------- 434 kg/m3

226 kg/cm2

--------------- 430 kg/m3

34 ----------- 71

194 kg/cm2

--------------- 363 kg/m3

32 ----------- 66,82

Calculo del contenido de arena

3 kg c.------------------- 4,5 kg a.

434 kg c.------------------- 651,00 kg a.

2,5 kg c.------------------ 5 kg a.

363 kg c.------------------ 726,00 kg a.

434 kg c.------------------ 651,00 kg a.

430 kg c.------------------ 655,41 kg a. 71 ----------- -75

363 kg c.------------------ 726,00 kg a. 67 ----------- -70,59

Calculo del contenido de grava

3 kg c.------------------- 7,5 kg g.

434 kg c.------------------- 1085,00 kg g.

2,5 kg c.------------------ 7,5

363 kg c.------------------ 1089,00 kg g.

434 kg c.------------------ 1085,00

430 kg c.------------------ 1085,24 kg g. 71 ----------- -4

363 kg c.------------------ 1089,00 kg g. 67 ----------- -3,76

Calculo del contenido de agua

3 kg c.------------------- 1,800 lt w

434 kg c.------------------- 260,40 lt w

2,5 kg c.------------------ 1,570 lt w

363 kg c.------------------ 227,96 lt w

434 kg c.------------------ 260,40 lt w

430 kg c.------------------ 258 lt w 71 ----------- 32,436

363 kg c.------------------ 227,96 lt w 67 ----------- 30,53

Dosificación en peso

Cemento 430 kg

Arena 655.41 kg

Grava 1085.24 kg

Agua 258.49 lt

88

Mediante este método de interpolación, se ha obtenido los diferentes requerimientos

de cada material para un metro cubico de hormigón. Para determinar el consumo de

cemento para una resistencia media aritmética (fcm) el cual es 226 Kg/cm2, se

tomaron en cuenta las relaciones de los resultados del consumo de cemento y las

resistencias, que puntualizan en la figura 11 y el cuadro 22 de los trazos 1:4,1:5

respectivamente, aplicando la operación, demanda un consumo de cemento 430

kg/cm3, parámetro significativo para obtener los otros componentes.

Para el cálculo de arena se tomaron en cuenta los valores de los trazos 1:4 y 1:5,

en donde el trazo 1:4 requiere 3 kg de cemento y 4.5 kg de arena y presenta un

consumo de cemento de 430 kg/m3, mediante la relación realizada se requiere 651

kg de arena para 1 m3, posteriormente de igual forma se obtienen los valores del

trazo 1:5. Obtenidos los resultados de arena, se requiere saber cuánto de arena

demanda para un consumo de cemento de 430 kg/m3, aplicando las relaciones

correspondientes determina que para 1 m3 hormigón es necesario aplicar 655 kg

de arena, a sí mismo el procedimiento para la grava y el agua es lo mismo. De la

misma forma se procedió a obtener los datos para la grava y el agua, finalmente al

pie del anterior cuadro 23, detalla los requerimientos de los materiales para 1 m3.

5.7.3 Dosificación del hormigón del Instituto Tecnológico de San Pablo (IPT)

De acuerdo al sistema de dosificación, el presente método, toma en cuenta todos los

parámetros que se muestran en el cuadro 24, además contempla las resistencias a

los 7 y 28 días.

Cuadro 24. Presentación de los resultados de cada trazo, con resistencias a los 7 y 28 días

Probeta

Consumo

de cemento

(kg)

Relación

a/c (x)

Sección

resistente

(cm2)

Carga de

rotura (kg) P

Tensión de rotura

días

(kg/cm2)

Tensión de rotura

días

(kg/cm2)

1 : 4 434,0 0,600 179,1 29.372 164,017 227,801 1 : 5 363,0 0,632 179,1 25.074 140,016 194,467 1 : 6 311,0 0,710 179,1 20.775 116,010 161,125

Fuente: Según la dosificación I.P.T. 2009

89

Desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico del Estado de San Paulo de

Brasil, se aborda en este trabajo el desarrollo de una nueva metodología de

dosificación del hormigón, así mismo toma en cuenta todos estos parámetros que

se muestra en el anterior cuadro 24, de acuerdo a los resultados de resistencia,

desarrolla una serie de ajustes con relación al agua/cemento.

Aplicando la metodología que la caracterización, se obtuvieron las siguientes

proporciones de materiales, expuesto en el cuadro 25.

Cuadro 25. Cantidades optimas para 1 m3

Materiales Cantidades

Cemento 427 kg

Arena 658.9 kg

Grava 1085.98 kg

Agua 253.73 lt Fuente: Según el Programa I.P.T. 2009

5.7.4 Resultados de los dos métodos de dosificación

Cuadro 26. Resultados finales de ambas dosificaciones para 1m3

Dosificación por interpolación

Dosificación por el método IPT

Cemento 430 kg

Arena 655.41 kg

Grava 1085.24 kg

Agua 258.49 lt

Cemento 427 kg

Arena 658.90 kg

Grava 1085.98 kg

Agua 253.73 lt Fuente: Elaboración propia

Para una mejor visualización, se han obtenido resultados en base a los dos

métodos de dosificación que se aprecian en el anterior cuadro 26, en el cual, la

dosificación por el método de interpolación es desarrollado por simples

transformaciones y que sus resultados casi concuerdan con las proporciones de la

dosificación IPT, sin embargo el programa IPT, asume todas las variables para

determinar los resultados finales y su desarrollo es complicado, para lo que se

necesita un técnico que pueda demostrar su procedimiento. Por lo tanto podemos

indicar que los valores registrados en la dosificación por interpolación son asumidos

como datos óptimos para 1 m3 de hormigón.

90

5.7.5 Resistencia media aritmética

El valor de la resistencia media aritmética para condiciones muy buenas, se

determina aplicando la siguiente fórmula:

donde:

fcm = 1.2 x fck + 10

fck: Resistencia del hormigón requerido

1.2: Factor estadístico expresado como numero decimal

10: Coeficiente de seguridad

La resistencia media aritmética (fcm), son los valores de rotura de un número finito

de probetas y demuestra que su valor es superior a la resistencia del hormigón

requerido (fck). La resistencia del hormigón requerido (fck), es el límite inferior de

resistencia e insinúa que las muestras de probetas de hormigón obtenidas en el

proyecto no deberían presentar resistencias menores a 180 kg/cm2, ambas

resistencias crean un margen de límite para las dosificaciones planteadas.

5.7.6 Dosificación óptima para 1m3 de hormigón

De acuerdo a las cantidades de materiales encontradas en el cuadro 23, son

asumidos como componentes que constituyen para 1m3 de hormigón, los cuales son

expresados en el cuadro 27.

Cuadro 27. Proporciones optimas para 1m3

de hormigón

Resistencia del hormigón requerido (fck) 180 kg/cm² Resistencia media aritmética (fcm) 226 kg/cm² Cemento 430 kg Arena 655 kg Grava 1.085 kg Agua 258 lt

Fuente: Elaboración propia, 2010

91

La estimación de los pesos requeridos para la mezcla de hormigones, comprende

una secuencia de pasos lógicos y directos, que en efecto concuerda con las

características de los materiales disponibles, para obtener una mezcla apropiada a

los requerimientos.

El anterior cuadro 27, presenta resultados con proporciones ideales, en donde

presenta un contenido de cemento 430 kg equivalente a ocho bolsas y medio de

cemento, arena 655 kg, grava 1.085 kg y agua 258 lt; debiendo cumplir en cada

amasada del hormigón colocado, tenga resistencias especificadas como mínimo y

máximo.

Sánchez (1996), señala que la dosis óptima de una mezcla de concreto se basa en

la combinación adecuada de los componentes para conseguir una buena

trabajabilidad y excelente resistencia a un costo razonable.

La presente figura, presenta la combinación de los materiales que compone el

hormigón, proporciones que han sido determinados con relación al peso total de los

materiales.

Figura 13. Proporciones de materiales que compone el hormigón

92

5.7.7 Dosificación para una bolsa de cemento

De acuerdo a los resultados del cuadro 27, se determinaron las cantidades de los

materiales para una bolsa de cemento y son expuestos en el siguiente cuadro 28.

Cuadro 28. Dosificación para una bolsa de cemento

Cantidades optimas Materiales

Cemento 50 kg Arena 76 kg Grava 126 kg Agua 30 lt. Fuente: Elaboración propia, 2010

5.7.8 Determinación de la dosificación en trazo

De acuerdo a lo presentado los resultados en el cuadro 28, para determinar el trazo

de la arena, consisten en relacionar la cantidad de arena por una bolsa de cemento,

expresados en las mismas unidades, de igual forma se determina para la grava.

Cálculo para la arena Cálculo para la grava

Arena 76 kg = 1.52

Grava 126 kg = 2.52

Cemento 50 kg Cemento 50 kg

Sumados los resultados se tiene:

1.52 + 2.52 = 4.04

La dosificación empleada es la siguiente:

Cuadro 29. Trazo determinado

1 : 4.04

1 : 1.52 : 2.52

Fuente: elaboración propia, 2010

93

Las proporciones determinadas para un metro cubico de hormigón en el cuadro 27,

corresponden a este trazo, en donde la relación es 1:4.04 casi coincide con la

relación patrón 1:4, así mismo la arena demanda una relación de 1.52 y la grava de

2.52.

En donde para el vaciado de una probeta de hormigón se requiere:

Cemento 3 kg

Arena 4.56 kg

Grava 7.56 kg

Agua 1.8 lt

5.8 Resistencia a compresión de las probetas de hormigón río Chirapaca

El cuadro 30, presenta resultados de resistencias a los 28 días de edad.

Cuadro 30. Resultados de la resistencia

Fecha de Rotura 10/11/2009 10/11/2009 10/112009

Trazo 1:04 1:05 1.6

Carga (kg) 41.550 35.282 29.909

Área = 3,14x(D/2)² (cm2) 179.1 179.1 179.1

Edad 28 días (kg/cm²) 232 197 167

Las resistencias obtenidas en el trazo 1:4 presenta una carga de 41.550 kg, a si

mismo el trazo1.5 presenta una carga de 35.282 kg y el trazo 1:6 presenta una carga

de 29.909 kg; cargas que son divididos por el área superficial de las probetas del

hormigón que es 179.1cm2, los cuales como resultados de la operación obtenemos

resistencias a la edad de los 28 días, resultados que han sido registrados en el

cuadro 30; sin embargo se observa que cuanto menor es la relación de los trazos, se

obtienen mayores resistencias

94

Resis

ten

cia

(kg

/cm

2)

5.8.1 Comportamiento de las probetas de hormigón a la resistencia

La presente figura 14, muestra el comportamiento de resistencias de los tres trazos,

con resistencias obtenidas a los 7 y 28 días de edad.

250

200

150

100

50

167

142

129 120

232

197

180

167

Trazo 1:4

Trazo 1:5

Trazo 1:6

fck = 180

0 0

0 10 20 30

Días

Figura 14. Curva técnica de resistencia a compresión vs días

fck = Resistencia a las características requeridas

Los resultados de resistencia registrados en el cuadro 30, son representados en la

anterior figura 14; de igual forma presentan comportamientos en donde estas tres

líneas manifiestan la resistencia con mayor frecuencia hasta los 7 días,

posteriormente prosigue manifestándose pero con un leve descenso en la resistencia

hasta los 28 días de edad; así mismo se observa, que los resultados de resistencia

de los trazos 1:4, 1:5 superan a la resistencia requerida (fck) de 180 kg/cm2. Sin

embargo el trazo 1:6 ha registrado una resistencia de tan solo 167 kg/cm2, el cual se

ubica por debajo de la resistencia solicitado.

95

5.8.2 Dosificación por el método de interpolación

El cuadro 31, presenta la combinación de los materiales que compone el hormigón

Cuadro 31. Determinación por el método de interpolación para 1 m3

Calculo del contenido de cemento

232 kg/cm2

---------------

431 kg/m3

226 kg/cm2

--------------- 419 kg/m3 35 ----------- 71

197 kg/cm2

--------------- 360kg/m3

29 ----------- 58,83

Calculo del contenido de arena

3 kg c.------------------- 4,5 kg a.

431 kg c.------------------- 646,50 kg a.

2,5 kg c.------------------ 5 kg a.

360 kg c.------------------ 720,00 kg a.

431 kg c.------------------ 646,50 kg a.

419 kg c.------------------ 659,10 kg a. 71 ----------- -73,5

360 kg c.------------------ 720,00 kg a. 59 ----------- -60,90

Calculo del contenido de grava

3 kg c.------------------- 7,5 kg g.

431 kg c.------------------- 1077,50 kg g.

2,5 kg c.------------------ 7,5 kg g.

360 kg c.------------------ 1080,00 kg g.

431 kg c.------------------ 1077,50 kg g.

419 kg c.------------------ 1077,93 kg g. 71 ----------- -2,5

360 kg c.------------------ 1080,00 kg g. 59 ----------- -2,07

Calculo del contenido de agua

3 kg c.------------------- 1,580 lt w

431 kg c.------------------- 226,99 lt w

2,5 kg c.------------------ 1,450 lt w

360 kg c.------------------ 208,80 lt w

431 kg c.------------------ 226,99 lt w

419 kg c.------------------ 224 lt w 71 ----------- 18,193

360 kg c.------------------ 208,80 lt w 59 ----------- 15,07

Dosificación en peso

Cemento 419 kg

Arena 659.10 kg

Grava 1077.93 kg

Agua 223.87 lt

96

Mediante este método de interpolación, se ha obtenido los diferentes requerimientos

de cada material para un metro cubico de hormigón. Para determinar el consumo de

cemento para una resistencia de 226 Kg/cm2 (fcm), se tomaron en cuenta, las

relaciones de los resultados del consumo de cemento y las resistencias, que

puntualizan en la figura 11 y el cuadro 30 de los trazos 1:4,1:5 respectivamente,

aplicando la operación demanda un consumo de cemento 419 kg/m3, parámetro

significativo para obtener los otros componentes.

Para el cálculo de arena se tomaron en cuenta los valores de los trazos 1:4 y 1:5,

en donde el trazo 1:4 requiere 3 kg de cemento y 4.5 kg de arena y presenta un

consumo de cemento de 431 kg/m3, mediante la relación realizada se requiere 646

kg de arena para 1 m3. Posteriormente de igual forma se obtienen los valores del

trazo 1:5. Obtenidos los resultados de arena, se requiere saber cuánto de arena

demanda para un consumo de cemento de 419 kg/m3, aplicando las relaciones

correspondientes determina que para 1 m3 hormigón es necesario aplicar 659 kg

de arena, a sí mismo el procedimiento para la grava y el agua es lo mismo.

5.8.3 Dosificación del hormigón del Instituto Tecnológico de San Pablo (IPT)

De acuerdo al sistema de dosificación, el presente método, toma en cuenta todos los

parámetros que se muestran en el cuadro 32, además contempla las resistencias a

los 7 y 28 días.

Cuadro 32. Presentación de los resultados de cada trazo, con resistencias a los 7 y 28 días

Probeta

Consumo

de cemento

(kg)

Relación a/c

(x)

Sección

resistente

(cm2)

Carga de

rotura (kg) P

Tensión de rotura

días

(kg/cm2)

Tensión de rotura

días

(kg/cm2)

1 : 4 431,0 0,530 179,1 29.909 167,016 231,966 1 : 5 360,0 0,580 179,1 25.432 142,015 197,244 1 : 6 306,0 0,690 179,1 21.492 120,014 166,686

Fuente: Según la dosificación, 2009

97

Desarrollado por investigadores del Instituto Tecnológico del Estado de San Paulo de

Brasil, se aborda en este trabajo el desarrollo de una nueva metodología de

dosificación del hormigón, así mismo toma en cuenta todos estos parámetros que

se muestra en el anterior cuadro 32, de acuerdo a los resultados de resistencia,

desarrolla una serie de ajustes con relación al agua/cemento.

Aplicando la metodología que la caracterización, se obtuvieron las siguientes

proporciones de materiales, expuesto en el cuadro 33.

Cuadro 33. Cantidades óptimas para 1 m3

Materiales Cantidades

Cemento 418 kg

Arena 661.43 kg

Grava 1079.98 kg

Agua 221.52 lt Fuente: Según el programa I.P.T. 2009

5.8.4 Resultados de los dos métodos de dosificación

Cuadro 34. Resultados finales de las dos dosificaciones

Dosificación por interpolación

Dosificación por el método IPT

Cemento 419 kg

Arena 659.10 kg

Grava 1077.93 kg

Agua 223.87 lt

Cemento 418 kg

Arena 661.43 kg

Grava 1079.98 kg

Agua 221.52 lt Fuente: Elaboración propia

Para una mejor visualización, se han obtenido resultados en base a los dos

métodos de dosificación que se aprecian en el anterior cuadro 34, en el cual, la

dosificación por el método de interpolación es desarrollado por simples

transformaciones y que sus resultados casi concuerdan con las proporciones de la

dosificación IPT, sin embargo el programa IPT, asume todas las variables para

determinar los resultados finales y su desarrollo es complicado, para lo que se

necesita un técnico que pueda demostrar su procedimiento. Por lo tanto podemos

indicar que los valores registrados en la dosificación por interpolación son asumidos

como datos óptimos para 1 m3

de hormigón.

98

5.8.5 Dosificación óptima para 1m3 de hormigón

De acuerdo a las cantidades de materiales encontradas en el cuadro 31, son

asumidos como componentes que constituyen para 1m3 de hormigón, los cuales son

expresados en el cuadro 35.

Cuadro 35. Proporciones optimas para 1m3

de hormigón

Resistencia del hormigón requerido (fck) 180 kg/cm² Resistencia media aritmética (fcm) 226 kg/cm² Cemento 419 kg Arena 659 kg Grava 1.078 kg Agua 222 lt Fuente: Elaboración propio, 2010

El cuadro 35, ilustra las proporciones óptimas de mezclas definitivas de acuerdo a las

especificaciones técnicas de requerimiento de resistencia. Estas proporciones de

materiales sirven de base para iniciar el vaciado de las estructuras con la

comprobación en laboratorio y que permita su ajuste. Para 1 m3 de hormigón, se

emplearan las siguientes cantidades determinadas en peso: cemento 419 kg, arena

659 kg, grava 1.078 kg con consumo de agua 222 lt, cantidades que no deben

modificarse, a menos que las resistencias que se obtenga, sean inferiores o muy

superiores a las que exigen.

99

La presente figura presenta la combinación de los materiales que compone el

hormigón, proporciones que han sido determinados con relación al peso total de los

materiales.

Figura 15. Proporciones de materiales que compone el hormigón

5.8.6 Dosificación para una bolsa de cemento

De acuerdo a los resultados del cuadro 35, se determinaron las cantidades de los

materiales para una bolsa de cemento y son expuestos en el siguiente cuadro 36.

Cuadro 36. Dosificación para una bolsa de cemento

Cantidades optimas Materiales

Cemento 50 kg Arena 78 kg Grava 128 kg Agua 26 lt Fuente: Elaboración propia, 2010

100

5.8.7 Determinación de la dosificación en trazo

De acuerdo a lo presentado los resultados en el cuadro 36, para determinar el trazo

de la arena, consiste en relacionar la cantidad de arena por una bolsa de cemento,

expresados en las mismas unidades, de igual forma se determina para la grava,

como se observa en la siguiente operación.

Cálculo para la arena Cálculo para la grava

Arena 78 kg = 1.56

Grava 128 kg = 2.56

Cemento 50 kg Cemento 50 kg

Sumados los resultados se tiene:

1.56 + 2.56 = 4.12

La dosificación empleada es la siguiente:

Cuadro 37. Trazo determinado

1 : 4.12

1 : 1.56 : 2.56

Fuente: Elaboración propia, 2010

Las proporciones determinadas para un metro cubico de hormigón en el cuadro 35,

corresponden a este trazo, en donde la relación es 1: 4.12 y casi se asemeja al trazo

patrón de 1:4, así mismo la arena demanda una relación de 1.56 y la grava de 2.56.

En donde para el vaciado de una probeta de hormigón se requiere:

Cemento 3 kg

Arena 4.68 kg

Grava 7.68 kg

Agua 1.56 lt

101

5.8.8 Resumen de resultados de los ríos K’heto y Chirapaca

Los resultados obtenidos de las muestras de agregados, de los ríos K’heto y

Chirapaca presentan un resumen en el presente cuadro.

Cuadro 38. Resultados de los ensayos realizados de los ríos K’heto y Chirapaca

Ensayos realizados Agregado del río K'heto

(Patacamaya) Agregado del río Chirapaca

(Batallas)

Modulo de fineza de la arena

Tamaño máximo nominal pulg

Peso específico de la arena kg/m3

Porcentaje de absorción %

Peso específico de la grava kg/m3

Porcentaje de absorción %

Peso unitario de la arena kg/m3

Peso unitario de la grava kg/m3

3.32

1½”

2497.00

3.84

2580.00

1.42

1597.00

1543.00

2.81

1½”

2632.00

2.30

2684.00

0.71

1596.00

1594.00

Dosificaciones de trazos patrones

relaciones en proporciones

Consumo de agua lt

Asentamiento (slump) cm

Relación agua/cemento

Consumo de cemento kg/m3

Carga kg

Resistencia a compresión 28 días kg/cm2

1:4 1:5 1:6

1:1.5:2.5 1:2:3 1:2.5:3.5

1.80 1.57 1.42

7.30 7.20 6.50

0.60 0.63 0.71

434.00 363.00 311.00

40834.00 34745.00 28834.00

228.00 194.00 162.00

1:4 1:5 1:6

1:1.5:2.5 1:2:3 1:2.5:3.5

1.58 1.45 1.38

7.50 7.40 7.20

0.53 0.58 0.69

431.00 360.00 306.00

41550.00 35282.00 29909.00

232.00 197.00 167.00

Resistencia del hormigón requerido kg/cm2

Resistencia media aritmética kg/cm2

Dosificación

Relaciones

Cemento kg

Arena kg

Grava kg

Agua lt

180

226

1:4.04

1:1.52:2.52

430 18%

655 27%

1085 45%

258 10%

180

226

1:4.12

1:1.56:2.56

419 17%

659 29%

1078 45%

222 9% Fuente: Elaboración propia según los resultados, 2010

De acuerdo a lo expuesto los resultados en el cuadro 38, la arena del río Chirapaca

según el modulo de fineza presenta una arena media y la arena del río K’heto está

registrado como gruesa, para ambos agregados del material grueso, el tamaño

máximo nominal es 1½”. A si mismo los agregados del río Chirapaca, presentan

menor consumo de cemento con respecto a los agregados del río K’heto, además

se puede apreciar que los valores de consumo de agua, relación a/c y porcentaje de

absorción, también son menores en los componentes del río Chirapaca.

102

Igualmente se observa que las probetas del río Chirapaca presentan los mismos

contenidos de cemento en las diferentes dosificaciones y alcanzaron los mayores

valores de resistencia a compresión, con relación a las probetas del río K’heto,

resistencia logradas a los 28 días, además se puede apreciar que el valor del peso

especifico en los agregados del rio Chirapaca es mucho mayor. El asentamiento

presenta un rango entre 6.5 a 7.5 cm, el cual nos indica que las mezclas preparadas

no son fluidas ni secas, presentan una consistencia blanda. García, (2005).

Finalmente la dosificación para río Chirapaca demandan menor consumo de

cemento, grava y agua con relación a la dosificación del río K’heto y no así ocurre

con la arena.

5.9 Arquitectura constructiva de la estructura del canal de hormigón

Para el diseño de la estructura se han considerado algunos elementos geométricos.

5.9.1 Diseño de la estructura

En la figura 16, se muestra el diseño del canal de sección rectangular visto en Planta

con su respectivo Corte (A-A), que describen las dimensiones exactas para el

armado del armazón de madera.

103

Figura 16. Diseño del canal de riego visto en planta y corte

El diseño está compuesto primeramente por una base de piedra empedrado, el cual

actúa como soporte a la estructura, luego presenta una capa base de hormigón de

un grosor de 0.5 m de espesor por 0.65 m de ancho, unidos por dos paredes

laterales de 0.40 m de altura por 0.15 m de espesor, dimensiones que han permitido

que el canal presente un diseño de sección rectangular.

PRONAR (2004), indica para que un sistema de riego sea operativo sus obras

hidráulicas deben ser funcionales, de buena calidad y compatibles con el entorno y

uso natural productivo. En las zonas montañosas implica que las obras deben

acomodarse a la topografía ondulada y quebrada a las condiciones climáticas

variantes (frío-calor, seco-húmedo), la estacionalidad de los caudales, la fuerza

destructiva del agua en las laderas y el arrastre de materiales sólidos. Cabe

mencionar que la elaboración de las propuestas de diseño y construcción no es

responsabilidad sólo del diseñador, sino requiere de un proceso de diseño de

concertación colectiva.

104

5.9.2 Dosificación por volumen

Mediante la dosificación establecida en el cuadro 29, para los materiales del rio

K’heto se ha determinado las siguientes proporciones, el cual se muestra en el

cuadro 39.

Cuadro 39. Resultados de la dosificación por volumen

Materiales

Cantidad

Cemento Dos baldes

Arena Tres baldes

Grava Cinco baldes

Fuente: Elaboración propia, 2010

De acuerdo al trazo obtenido de 1: 4.04, presenta una relación de 1: 1.52: 2.52, lo

que significa que se deben utilizar: un balde de cemento, balde y medio de arena y

dos baldes y medio de grava. Para tener mayor avance en el vaciado de la estructura

se ha determinado duplicar estas cantidades y se detallan en el anterior cuadro 39.

El vaciado de las estructuras de hormigón debe ser lo más preciso posible ya que un

exceso de agua disminuye la resistencia, por ello los encargados de esta tarea

deben tener experiencias mínima exigida. Un buen proceso de colocación debe

evitar que se produzca segregación para conseguir que la masa se mantenga

homogénea y se distribuya uniformemente en todo el espacio interior del molde. Con

la compactación se deberá conseguir que el hormigón adquiera máxima densidad en

todos sus puntos.

Sánchez (1996), especifica que para poder definir una dosificación de volumen, que

a pesar de no ser técnicamente apropiado es la más empleada en nuestro medio,

seria necesario determinar adicionalmente, en laboratorio, la densidad aparente del

agregado grueso y del cemento.

105

Re

sis

ten

cia

(kg

/cm

2)

5.9.3 Resistencia de la probeta de control

En la ilustración de la figura 17, se observa el comportamiento de la resistencia que

presenta la probeta sacada insitu, con los correspondientes límites de resistencia.

250 226

200

150

100

162 129

121

180 168

50

0 0

0 10 20 30

Días

Resistencia a las características medias (fcm) = 226 kg/cm2

Resistencia a las características requerido (fck) = 180 kg/cm2

Resistencia de la probeta de prueba = 168 kg/cm2

Figura 17. Resistencia a compresión vs días

De acuerdo al comportamiento que presenta la probeta de control, se aprecia que a

los 7 días presenta una resistencia de 121 kg/cm2, a si mismo paro los 28 días

presenta una resistencia de tan solo 168 kg/cm2, el cual no cumple con las

especificaciones a las características de resistencia, presenta una diferencia del 7 %

para alcanzar a la resistencia requerida de 180 kg/cm2.

Por la baja resistencia obtenida es necesario investigar las posibles causas, efectos

para tomar medidas y aumentar el nivel de resistencia del hormigón. En la mayoría

de los casos investigados existen dos causas habituales: uno, el incorrecto

manipuleo, curado y ensayos inapropiados de los cilindros; dos, la reducción de la

resistencia del hormigón debido a un error en la producción o la adición de

demasiado agua en obra. Para la corrección de estas fallas y presente las

106

características apropiadas, debe realizarse ensayos de resistencias, comprobando

que los resultados se ubiquen dentro de los límites especificados. (García, 2005)

5.9.4 Formulas hidráulicas

En la siguiente figura de sección rectangular presenta las siguientes formulas: Figura 18. Diseño del canal de sección rectangular y formulas hidráulicas

Fórmulas

Área hidráulica

A = b x y

Perímetro mojado

P = b + 2y

Radio hidráulico

R = b x y/b + 2y

Formula de Chezy

V = C √R x S

Coeficiente ″C″

C = 1/n x R1/6

Diagrama de definición Ecuación de Manning

V = 1/n x R⅔S

½

Caudal ó gasto Q = V x A

Fuente: Villon 1981 “Hidráulica de canales”

Con las siguientes expresiones de estas fórmulas que nos especifican en la figura

18, los cuales nos permiten su cálculo en función de la forma geométrico de la

sección rectangular del canal, para la determinación de la velocidad del agua en la

sección y empleando la fórmula de Chezy se presenta un coeficiente “C” que se

calcula con diferentes ecuaciones y la más expresativa es la fórmula de Manning el

cual es sustituida a la fórmula original de Chezy, resultando denominado ecuación

de Manning; para el coeficiente de rugosidad “n” para superficies de canales

revestidos los valores que se expresan en el cuadro del anexo 5.

107

5.9.5 Elementos hidráulicos para el canal de sección rectangular

Cuadro 40.Resultados hidráulicas para el caudal de sección rectangular

Referencias

Unidad

Datos

Formulas

Resultados

Cota de inicio

m.s.n.m.

3902.322

S =

3902.322 - 3900.822

0.003%

Cota final

m.s.n.m.

3900.822

Desnivel

m

1,5 500

Longitud

m

500

Tirante

m

0.10 m.

A = 0.30 m x 0.10 m.

0.03 m²

Base de la solera

m

0.30 m.

P = 0.30 m. + 2 x 0.10 m.

0.5 m

Área hidráulica

m2

0.03 m²

R =

0,03 m²

0.06 m

Perímetro mojado

m

0.5 m 0,5 m

Coeficiente de rugosidad

n

0.014

V =1/0.014x(0.06)²'³x(0.003)¹'²

0.6 m/s

Radio hidráulico

0.06

Pendiente longitudinal

0.003

Velocidad del agua

m/s

0.6

Q = 0.6 m/s x 0.03 m²

0.018 m³/s

Área hidráulica

m2

0.03

Caudal

lt/s

0.018 m³/s

0.018 m³/s x 1000 lt/1m³

18 lt/s

Con el levantamiento topográfico y el alineamiento horizontal se determinó las

respectivas cotas de inicio y final, por diferencia y sobre la longitud total de 500 m se

obtuvo la pendiente longitudinal 0.003%. Con los resultados del área hidráulica y

perímetro mojado determinamos el radio hidráulico cuyo resultado es de 0.06 m.

Respecto Coeficiente de rugosidad (n), para superficies de canales revestidos con

concreto valor asumido 0.014. Conjuntamente con los resultados radio hidráulico y la

pendiente longitudinal aplicando a la ecuación Manning se determinó la velocidad del

agua de 0.6 m/s resultado que se aplica conjuntamente con el área hidráulica para

determinar finalmente el caudal disponible, para esta sección rectangular es de 18

lt/s, caudal disponible para regar por gravedad al área disponible.

108

5.10 Arquitectura constructiva de la estructura de las anillas de hormigón

5.10.1 Diseño de la estructura

En la figura 19, se muestra el diseño de las anillas de hormigón visto en planta con el

respectivo corte (A-A), que detallan y describen las dimensiones exactas para el

armado del molde metálico.

109

Figura 19. Diseño de las anillas de hormigón visto en planta y corte

El presente diseño tiene forma circular, con un empalme una sobre otra. Presenta las

siguientes características geométricas de diámetro interno de 1.10 m, altura 0.50 m y

un espesor de 0.20 m, la principal función es para realizar mantenimiento en el

sistema de aducción. La tapa en su estructura, está conformado por un armazón de

acero y presenta la siguiente dimensión 0.10 m de espesor y 1.50 m de diámetro.

5.10.2 Dosificación por peso

La dosificación se lo realizo por peso de acuerdo a los resultados del cuadro 27. Con

las características geométricas que presenta las anillas de hormigón se determinó un

volumen de 0.42 m3. La estructura presenta 50% piedras el cual nos determina que

la piedra ocupa la mitad del volumen total, en donde la otra mitad estará ocupado

por la masa de hormigón correspondiente a un volumen 0.21 m3, a si mismo los

respectivos proporciones se muestran en el siguiente cuadro.

Cuadro 41. Dosificación por peso

Materiales

Cantidad

Cemento 90 kg

Arena 137 kg

Grava 228 kg

Agua 54 lt Fuente: Elaboración propia

110

Re

sis

ten

cia

(kg

/cm

2)

5.10.3 Resistencia de la probeta de control

La figura 20, representa la resistencia de la probeta de control, con los

correspondientes límites de resistencia especificados.

250

200

150

100

162

139

129

226 194 180

50

0 0

0 10 20 30

Días

Resistencia a las características medias (fcm) = 226 kg/cm2

Resistencia de la probeta de prueba = 194 kg/cm2

Resistencia a las características requerido (fck) = 180 kg/cm2

Figura 20. Resistencia a compresión vs días

De acuerdo al comportamiento que presenta la probeta de control se aprecia que a

los 7 días presenta una resistencia de 139 kg/cm2, a si mismo paro los 28 días

presenta una resistencia de 194 kg/cm2, el cual si cumple con las especificaciones de

resistencia a las características con una diferencia mayor del 8% de la resistencia

requerida de 180 kg/cm2. A si mismo se puede afirmar que los materiales utilizados

para la elaboración de esta mezcla garantizan a la estructura.

Si la resistencia es mayor que la requerida no tiene sentido investigar la resistencia

del hormigón.

111

Figura 21. Curva estadístico normal para la distribución de las resistencias

De acuerdo a lo expuesto en la figura 21, la resistencia del hormigón requerido (fck),

se medí en términos probabilísticos, definiéndose que solamente un pequeño

porcentaje de las muestras (normalmente el 5%) puedan tener resistencias inferiores

a lo especificado, lo que da lugar a que la resistencia media de las muestras (fcm)

siempre sea mayor que la resistencia del hormigón requerido (fck), es decir que el

95% darían valores iguales o superiores a la resistencia del hormigón requerido (fck).

Los valores de resistencia mostrados en la figura 17, de acuerdo a los conceptos

estadísticos de la desviación estándar (s), coeficiente de variación (v)% nos indican

que tan disperso, están los resultados con respecto a la media. En la primera probeta

se ha obtenido un coeficiente de variación del 25%, resultado que es muy alejado

respecto al promedio, lo que significa baja calidad de la mezcla.

Para la segunda probeta el coeficiente de variación es del 14%, valor de menor

diferencia respecto a la media, a si mismo se ubica en el área aceptable con un nivel

de confianza al 95%, lo que indica que la mezcla presenta uniformidad en sus

compuestos. En el cuadro del (anexo 4) se muestran valores típicos del coeficiente

de variación (v%) y grado de uniformidad que puede esperarse en el concreto, bajo

diferentes condiciones de producción.

112

5.10.4 Defectos de las estructuras

Para que resulten obras de buena calidad, es imprescindible que la construcción de

las obras cuente con especificaciones detalladas, se adecue a los deseos y

capacidades de los regantes, que se enmarca en las condiciones naturales

existentes en la zona, vaya acompañado de una supervisión continua y minuciosa

por parte de ingenieros responsables y experimentados. Está comprobado que la

mayoría de los defectos en las obras son a consecuencia de una deficiente

construcción en lo cual podemos mencionar algunas fallas presentes en las

fotografías (anexo 13).

Presencia de rajaduras en las paredes laterales

Deformaciones por el excesivo uso del armazón

Desprendimiento de las partículas por mezclas pobres

Filtración de agua por las juntas y la unión de la solera y la pared

Canal construidos por debajo del nivel del suelo

Mantenimientos deficientes y proyectos inconclusos

Tales problemas no se resuelven con mejores diseños, si no con un control estricto y

reglas de responsabilidad y que sea garantizado la obra por los constructores y

supervisores para asegurar su conformidad con los resultados de la construcción.

PRONAR, (20044)

5.11 Determinación de costos unitarios

Para el análisis de los precios unitarios, estos han sido elaborados previa verificación

de los costos, tanto de materiales locales y no locales, mano de obra y equipo, los

cuales fueron utilizados en la construcción de la obra. Como base se ha tomado de la

publicación denominada “Análisis y Evaluación de Costos y Precios” de la

Universidad Mayor de San Simón (U.M.S.S.), de la carrera de Ing. Civil; donde

estipulan porcentajes de impuestos y cargas sociales, mano de obra indirecta y otros

(anexo 9).

113

5.11.1 Ítem vaciado del canal de hormigón simple

El cuadro 42, presenta el presente ítem, con todos los insumos que contempla la

planilla de precios unitarios.

Cuadro 42. ITEM: Vaciad de la estructura del canal con hormigón simple Unidad: m3

Nº

DESCRIPCION DEL INSUMO

UNIDAD

CANTIDAD

P.U. (Bs)

P. PARCIAL

(Bs)

A. Materiales :

CEMENTO PORTLAND

ARENA COMUN

GRAVA COMUN

MADERA CONSTRUCCIÓN

CLAVOS

ALAMBRE DE AMARRE

kg

m3

m3

p2

kg

kg

181,500

0,282

0,436

25,000

0,500

0,600

1,20

70,00

70,00

7,00

11,00

11,00

217,80

19,74

30,52

175,00

5,50

6,60 Costo de Materiales : 455,16

B. Mano de Obra :

ALBAÑIL

PEON hr

hr 10,000

10,000 12,50

7,50 125,00

75,00

Costo de mano de obra : 200,00

C. Equipo y Maquinaria :

MEZCLADORA

VIBRADORA hr

hr 0,600

0,500 25

20 15

10

Costo de Equipo y Maquinaria : 25

D. Herramientas Menores: 5,42% de (B) = 10,84

E. Beneficios Sociales: 57% de (B) = 114,00

F. Mano de Obra Indirecta: 0% de (B) = 0,00

G. Total de Materiales: (A) = 455,16

H. Total Mano de Obra: (B+E+F) = 314,00

I. Total Equipo: (C+D) = 35,84

J. Parcial Ítem: (G+H+I) = 805,00

K. Gastos Generales 12% de (J) = 96,60

L. Utilidad 7% de (J) = 56,35

M. Subtotal (J+K+L) = 957,95 N. I.V.A.: 14,94% de (M)= 143,12

O. I.T.: 3,09% de (M) = 29,60

P. Total Ítem: (M+N+O) = 1130,00 Fuente: Carrera de Ingeniería Civil

114

El costo para el vaciado de la estructura, reporta un costo de 1.130 Bs, para un metro

cubico, el cual representa 6.60 m lineales de canal, asimismo para los 500 m del

canal compone un consumo de hormigón de 76 m3 y demanda un costo total de

86.213 Bs.

5.11.2 Ítem vaciado de la anilla de hormigón ciclópeo

El cuadro 43, presenta el ítem respectivo, con un desglose de todos los insumos.

Cuadro 43. ITEM: Vaciado de la anilla de hormigón Unidad: m

3

Nº

DESCRIPCION DEL INSUMO

UNIDAD

CANTIDAD

P.U. (Bs)

P. PARCIAL

(Bs)

A. Materiales :

CEMENTO PORTLAND

ARENA COMUN

GRAVA COMUN

MADERA CONSTRUCCIÓN

CLAVOS

ALAMBRE DE AMARRE

PIEDRA BRUTA

kg

m3

m3

p

2

kg

kg

m3

181,500

0,141

0,218

30,000

0,200

0,200

0,600

1,20

70,00

70,00

7,00

11,00

11,00

60,00

217,80

9,87

15,26

210,00

2,20

2,20

36,00 Costo de Materiales : 493,33

B. Mano de Obra :

ALBAÑIL

PEON hr

hr 7,500

7,500 12,50

7,50 93,75

56,25

Costo de mano de obra : 150,00

C. Equipo y Maquinaria :

MEZCLADORA hr 0,600 25 15,00

Costo de Equipo y Maquinaria : 15

D. Herramientas Menores: 5,42% de (B) = 8,13

E. Beneficios Sociales: 57% de (B) = 85,50

F. Mano de Obra Indirecta: 0% de (B) = 0,00

G. Total de Materiales: (A) = 493,33

H. Total Mano de Obra: (B+E+F) = 235,50

I. Total Equipo: (C+D) = 23,13

J. Parcial Item: (G+H+I) = 751,96

K. Gastos Generales 12% de (J) = 90,24

L. Utilidad 7% de (J) = 52,64

M. Subtotal (J+K+L) = 894,84

N. I.V.A.: 14,94% de (M)= 133,00

O. I.T.: 3,09% de (M) = 27,65

P. Total Item: (M+N+O) = 1055,49 Fuente: Empresa privada ejecutora del proyecto

115

Según el cálculo, para un m3 de hormigón el costo es de 1.055.49 Bs, puesto que

cada anilla posee un volumen 0.42 m3 de hormigón el cual representa un costo de

443.3 Bs, asimismo el proyecto está conformado por 6 anillas de hormigón

distribuidas en dos cámaras de inspección el cual presenta un volumen total de 2.52

m3 de hormigón y demanda un presupuesto total de 2.659.8 Bs.

5.12 Costo general del proyecto Sistema de Microriego Integral

El cuadro 44, presenta todos los ítems que comprende el proyecto.

Cuadro 44. Costos generales del proyecto de la Comunidad de Cala Cala

DESCRIPCION DE ITEM

UNIDAD

CANTIDAD PRECIO UNITARIO Bs

COSTO PARCIAL Bs

TRABAJOS PRELIMINARES Instalación de faenas glob 1 8.020,10 8.020,10 Sub total 8.020,10 OBRA DE CAPTACIÓN MEDIANTE UNA CAMARA COLECTORA Replanteo de obra general m2 50,00 13,51 675,50 Excavación 0-2 M.S. semiduro y nivelación m3 100,00 61,59 6.159,00 Empedrado de piedras m2 50,00 70,81 3.540,50 Hormigón ciclópeo con 50% piedra m3 40,22 1.055,49 42.456,03 Revoque de mortero con sika 1 m2 68,36 114,73 7.842,94 Accesorios de la obra de captación glb 1,00 4.509,38 4.509,38 Sub total 65.183,35 SISTEMA DE ADUCCIÓN O LÍNEA DE CONDUCCION Replanteo y control de líneas de tubería ml 650,00 0,97 630,50 Excavación 0-2 M.S. semiduro y nivelación m3 468,00 61,59 28.824,12 Tendido y conexión Tub. PVC E-40 L=6m D.12" m 650,00 500,74 325.481,00 Relleno y compactado c/tierra cernido m3 156,00 52,33 8.163,48 Relleno y compactado c/tierra común m3 312,00 13,69 4.271,28 Sub total 367.370,38 CAMARAS DE INSPECCIÓN Replanteo de obra general m2 4,50 13,51 60,80 Excavación 0-2 M.S. semiduro y nivelación m3 18,75 119,77 2.245,69 Empedrado de piedras m2 4,50 70,81 318,65 Hormigón ciclópeo 50% piedra H.-17 m3 2,52 1055,49 2.659,83 Revoque mortero con sika 1 m2 37,80 114,73 4.336,79 Hormigón armado dosif. 1:2:3 (Tapa) m3 0,36 4282,34 1.541,64 Accesorios de aducción glb 2,00 2355,9 4.711,80 Sub total 15.875,20 CANAL DE CONDUCCION DE HORMIGÓN Trazado y replanteo m2 500,00 0,97 485,00 Excavación 0-2 M.S. semiduro y nivelación m3 35,00 61,59 2.155,65 Empedrado de piedras m2 325,00 70,81 23.013,25 Vaciado del Hormigón simple m3 76,25 1130,67 86.213,59 Accesorios canal de hormigón glb 9,00 1319,25 11.873,25 Sub total 123.740,74 Son: Quinientos Ochenta Mil Ciento Ochenta y Nueve 77/100 Bolivianos 580.189,77 Son: Ochenta y Tres Mil Trescientos Sesenta 59/100 Dólares (cambio 6.96 por dólar) 83.360,59 Fuente: Empresa privada ejecutora del proyecto

116

Para la ejecución del proyecto, se ha tomado en cuenta todas las actividades que

se han puntualizado en el cuadro 44, asimismo se han efectuado el análisis de los

precios unitarios para cada ítem por separado (anexo 10), diferenciando claramente

todos sus componentes (insumos, mano de obra, gastos generales, etc.) los cuales

son el producto de la sumatoria de los diferentes ítems que determinan el

presupuesto total.

Para la ejecución del proyecto insitu en las diversas etapas de cada actividad y de

acuerdo a los ítems se han determinado costos parciales del proyecto, en donde se

han considerado los beneficios sociales del 57%, los gastos generales del 12% y los

respectivos aportes al IVA, IT del 14.94% y 3.09% respectivamente, los cuales

inciden al presupuesto total.

El costo total de las inversiones para la construcción del proyecto de Microriego en la

Comunidad de Cala Cala asciende a 580.189. Bs equivalente 83.360 $us

Según L’huillier (1999), observa que la infraestructura del canal de hormigón el costo

varía de acuerdo a la dimensión geométrica alto y ancho la disponibilidad y precio de

los agregados en la zona, el consumo requerido de cemento. Generalmente todos

estos gastos varían en función de múltiples factores.

117

5.13 Costo general del proyecto en el Municipio de Batallas

Para una obra idéntica que podría construirse en la Comunidad de Chirapaca del

Municipio de Batallas y con la dosificación recomendada correspondiente a los

agregados de Batallas el presupuesto seria de acuerdo al siguiente cuadro.

Cuadro 45. Costos generales del proyecto en la Comunidad de Chirapaca

DESCRIPCION DE ITEM

UNIDAD

CANTIDAD PRECIO UNITARIO Bs

COSTO PARCIAL Bs

TRABAJOS PRELIMINARES Instalación de faenas glob 1 8.020,10 8.020,10 Sub total 8.020,10 OBRA DE CAPTACIÓN MEDIANTE UNA CAMARA COLECTORA Replanteo de obra general m2 50,00 13,51 675,50 Excavación 0-2 M.S. semiduro y nivelación m3 100,00 61,59 6.159,00 Empedrado de piedras m2 50,00 70,81 3.540,50 Hormigón ciclópeo con 50% piedra m3 40,22 1.034,82 41.624,60 Revoque de mortero con sika 1 m2 68,36 114,73 7.842,94 Accesorios de la obra de captación glb 1,00 4.509,38 4.509,38 Sub total 64.351,92 SISTEMA DE ADUCCIÓN O LÍNEA DE CONDUCCION Replanteo y control de líneas de tubería ml 650,00 0,97 630,50 Excavación 0-2 M.S. semiduro y nivelación m3 468,00 61,59 28.824,12 Tendido y conexión Tub. PVC E-40 L=6m D.12" m 650,00 500,74 325.481,00 Relleno y compactado c/tierra cernido m3 156,00 52,33 8.163,48 Relleno y compactado c/tierra común m3 312,00 13,69 4.271,28 Sub total 367.370,38 CAMARAS DE INSPECCIÓN Replanteo de obra general m2 4,50 13,51 60,80 Excavación 0-2 M.S. semiduro y nivelación m3 18,75 119,77 2.245,69 Empedrado de piedras m2 4,50 70,81 318,65 Hormigón ciclópeo 50% piedra H.-17 m3 2,52 1034,82 2.607,75 Revoque mortero con sika 1 m2 37,80 114,73 4.336,79 Hormigón armado dosif. 1:2:3 (Tapa) m3 0,36 4260,65 1.533,83 Accesorios de aducción glb 2,00 2355,9 4.711,80 Sub total 15.815,30 CANAL DE CONDUCCION DE HORMIGÓN

Trazado y replanteo m2 500,00 0,97 485,00 Excavación 0-2 M.S. semiduro y nivelación m3 35,00 61,59 2.155,65 Empedrado de piedras m2 325,00 70,81 23.013,25 Vaciado del Hormigón simple m3 76,25 1107,35 84.435,44 Accesorios canal de hormigón glb 9,00 1319,25 11.873,25 Sub total 121.962,59 Son: Quinientos Setenta y Siete Mil Quinientos Veinte 29/100 Bolivianos 577.520,29 Son: Ochenta y Dos Mil Novecientos Setenta y Siete 05/100 Dólares (cambio 6.96 por dólar) 82.977,05

Fuente: Empresa privada ejecutora del proyecto

El costo total de las inversiones para la construcción del proyecto de Microriego en la

Comunidad de Chirapaca asciende a 577.520 Bs equivalente 82.977 $us

118

VI. CONCLUCIONES

De acuerdo al trabajo desarrollado, donde se determinaron las características físicas

de dos bancos de agregados de diferentes sectores y con el análisis considerado se

pueden obtener las siguientes conclusiones:

1. A partir de las observaciones en campo y los datos obtenidos en la descripción

del perfil edáfico, ponen en manifiesto un reducido horizonte superficial de textura

franco limoso, con presencia de material inerte, estructura granular finos y con

clastos sub angulares de consistencia suelta en seco, los horizontes inferiores

presentan texturas franco a arenosos francos, con una buena permeabilidad,

característico de suelos provenientes de depósitos aluviales.

2. De acuerdo a la plasticidad del suelo, la muestra del sector de arriba, presenta

valores de Limite liquido 24.2% y Limite plástico 21.1%, obteniendo un Índice de

plasticidad de 3.1%, de acuerdo al diagrama de Casa grande se clasifican como

material del tipo “ML” y se determina que el suelo en estudio es un limo

inorgánico de baja compresibilidad. Por otro lado la muestra del sector de abajo

no presenta propiedades plásticas lo cual está relacionado con la perdida de

partículas finas.

3. Las curvas granulométricas de la grava correspondientes a los ríos K’heto y

Chirapaca, presentaron una buena distribución del tamaño de los granos que lo

integran, asimismo las líneas granulométricas se encuentran dentro del rango

establecido, por lo contrario, las líneas granulométricas de la arena no se

encuentran en su totalidad dentro de los limites.

4. Las muestras de las probetas de hormigón de los materiales locales provenientes

de los ríos K’heto y Chirapaca a través del ensayo realizado en laboratorio con el

cemento utilizado, los trazos 1:4 y 1:5 demostraron valores de buenas

resistencias a la edad de 28 días.

119

5. De acuerdo a los ensayos realizados, se aprecia en los resultados, en donde el

agregado del río Chirapaca presenta buenos índices de valores y que enfocan

que son buenos agregados superiores con relación a los agregados del río

K’heto, pero los resultados no presentan variaciones significativas en sus

propiedades estudiadas, por lo cual se concluye, que los materiales utilizados de

ambos ríos tienen la propiedad de ser aptas para el preparado de hormigones,

pues sus propiedades particulares individuales y su comportamiento en conjunto

con el hormigón en sí, muestran que es posible obtener excelentes niveles de

resistencia.

6. Según las especificaciones de resistencia del hormigón requerido (fck) y la

resistencia media aritmética (fcm), de acuerdo a los análisis de los resultados de

los ensayos definitivos, permiten afirmar que una composición de la mezcla

optima para 1 m3 está formado por: 18% de cemento, 27% de arena, 45% de

grava y 10% de agua con relación al peso total de los materiales del río K’heto.

Para la combinación de los materiales del río Chirapaca existe una diferencia

mínima de 1% en el consumo cemento y agua en tanto para la arena existe una

diferencia de 2% y la grava presenta las mismas proporciones.

7. Con relación a la preparación de la mezcla, la dosificación por peso ha

demostrado ser técnicamente la más apropiada y no a si la dosificación por

volumen.

8. De acuerdo a los análisis de los precios unitarios, para una obra de Microriego

idéntica a construirse en el Municipio de Batallas con los agregados del río

Chirapaca, existe un ahorro de 23.32 Bs por 1 m3 de hormigón simple, con un

ahorro total por el proyecto de 2.670 Bs equivalente al 0.5% con relación a los

agregados del río K’heto del Municipio de Patacamaya, lo que significa que no

existe una diferencia significativa, por lo que ambos materiales locales provienen

de constituciones geológicas buenas.

120

9. De acuerdo al diseño ejecutado, el proyecto Sistema de Microriego de la

Comunidad de Cala Cala, está compuesto por un sistema de captación de agua

mediante una cámara colectora, sistema de aducción con dos cámaras de

inspección y finalmente presenta un diseño con características geométricas del

canal de riego de sección rectangular con una pendiente longitudinal de 0.003% y

un caudal actual de 18 lt/s en época seca.

10. Se ha tenido el mínimo cuidado en el manejo de las muestras y los materiales, a

si mismo se ha accedido a los equipos de laboratorio adecuados para realizar el

trabajo, fiscalizado por un técnico en hormigones. Se han obtenido técnicamente

las características físicas propias que presenta cada agregado. Por tanto los

datos son confiables y de uso a futuro para cualquier tipo de estructuras que

tengan que desarrollar con los agregados estudiados de los respectivos ríos.

121

VII. RECOMENDACIONES

1. Emplear diferentes tipos de suelo en los ensayos de Atterberg, para ver la

variación en su comportamiento.

2. Con riego disponible en estas áreas establecer prácticas agronómicas destinadas

al mejoramiento de las propiedades edáficas del suelo.

3. Para proyectos futuros es muy importante realizar el análisis de los agregados y

tener conocimientos de sus características físicas, para poder llevar a cabo un

buen diseño de la mezcla y evitar cualquier tipo de problemas que se puedan

presentar debido a la falta de conocimientos del comportamiento de ellos.

4. Las pruebas realizadas en este estudio se elaboraron con agregados de la región,

por lo que es muy importante realizar un estudio para completar la regionalización

de los agregados en los demás ríos del sector, por sus características físicas y

mecánicas.

5. Para el vaciado de estructuras en obras agronómicas locales en los Municipios,

se recomienda hacer un control del hormigón, sacando mayores muestras de

probetas para tener estimaciones significativas y que justifique a la dosis

empleada.

6. Los agregados deben estar libres de impurezas orgánicas que puedan influir

negativamente en la pasta de cemento.

7. Para poder realizar las pruebas de laboratorio es necesario apegarse a las

normas y procesos vigentes en todos y cada uno de las mezclas para lograr

resultados óptimos y tener un criterio más certero al elegir una dosificación.

8. En la determinación de los precios unitarios de las estructuras de hormigón deben

cubicarse con medidas exactas de forma general para evitar valores falsos.

122

VIII. LITERATURA CITADA

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125

ANEXOS

126

Anexo 1. Peso unitario suelto de las muestras del río Chirapaca

Peso unitario suelto de la arena Municipio : Batallas

Procedencia: Río Chirapaca

Muestra: Arena

Peso recipiente + muestra (kg) 8,387 8,408 8,413 Peso recipiente (kg) 4,828 4,828 4,828 Peso muestra (kg) 3,559 3,580 3,585 Volumen del recipiente (m³) 2,240 2,240 2,240 Peso unitario o densidad suelta (kg/m³) 1,589 1,598 1,600 Promedio 1,596

Peso unitario suelto de la grava Municipio: Batallas

Procedencia: Río Chirapaca

Muestra: Grava

Peso recipiente + muestra (kg) 8,403 8,405 8,389 Peso recipiente (kg) 4,828 4,828 4,828 Peso muestra (kg) 3,575 3,577 3,561 Volumen del recipiente (m³) 2,240 2,240 2,240 Peso unitario o densidad suelta (kg/m³) 1,596 1,597 1,590 Promedio 1,594

Anexo 2. Peso unitario suelto de las muestras del río K’heto

Peso unitario suelto de la arena

Municipio: Patacamaya

Procedencia: Río K’heto

Muestra: Arena

Peso recipiente + muestra (kg) 8,409 8,400 Peso recipiente (kg) 4,828 4,828 Peso muestra (kg) 3,581 3,572 Volumen del recipiente (m³) 2,240 2,240 Peso unitario o densidad suelta (Kg/m³) 1,599 1,595 Promedio 1,597

127

Peso unitario suelto de la grava

Municipio: Patacamaya

Procedencia: Río K’heto

Muestra: Grava

Peso recipiente + muestra (kg) 8,29 8,277 Peso recipiente (kg) 4,828 4,828 Peso muestra (kg) 3,462 3,449 Volumen del recipiente (m³) 2,240 2,240 Peso unitario o densidad suelta (Kg/m³) 1,546 1,540 Promedio 1,543

Anexo 3. Peso unitario del cemento

Peso unitario suelto del cemento

Muestra: Cemento Viacha Portland I - 30

Peso recipiente + muestra (kg) 6,971 6,960 Peso recipiente (kg) 4,828 4,828 Peso muestra (kg) 2,143 2,132 Volumen del recipiente (m³) 2,240 2,240 Peso unitario o densidad suelta (Kg/m³) 0,957 0,952 Promedio 0,954

Anexo 4: Valores del coeficiente de variación y grado de uniformidad que puede

esperarse en el concreto, bajo diferentes condiciones de producción

V %

UNIFORMIDAD DEL

CONCRETO

CONDICIONES FRECUENTES EN QUE SE OBTIENE

0 - 5 Excelente Condiciones de laboratorio

0 - 10 Muy bueno Preciso control de materiales y dosificación por masa

10 - 15 Bueno Buen control de los materiales y dosificación por masa

15 - 20 Mediano Algún control de los materiales y dosificación por masa

20 - 25 Malo Algún control de los materiales y dosificación por volumen

25 Muy malo Ningún control de los materiales y dosificación por volumen Fuente: Ing. Gerardo Rivera, 2003

128

Anexo 5. Coeficiente de rugosidad (n) para la fórmula de Manning

SUPERFICIE DEL MATERIAL DEL CANAL

Valores de Coeficiente de rugosidad "n" para la formula de Manning

Excelente Bueno Regular Pobre

Canales de tierra 0.017 0.020 0.023 0.025

Canales en roca, lisos y uniformes 0.023 0.030 0.033 0.035

Canales excavados con soladura y alguna vegetación 0.025 0.030 0.035 0.040

Canales con lechos pedregosos y bordes de tierra enyerbados 0.025 0.030 0.035 0.040

Canales de plantilla de tierra, taludes ásperos 0.028 0.030 0.033 0.035

Canales revestidos con concreto 0.012 0.014 0.016 0.018

Canales de mampostería con cemento 0.017 0.020 0.025 0.030

Canales de superficie de mampostería seca 0.025 0.030 0.033 0.035

Acueducto semicirculares metálicos lisos 0.011 0.012 0.013 0.015

Acueducto semicirculares metálicos corrugados 0.023 0.025 0.027 0.030

Fuente: De León, Diseño y construcción de canales,1978

Anexo 6. Estimación: resistencia media vs relación agua/cemento para 28 días

La relación agua / cemento de la mezcla (medida al peso) se puede estimar de la siguiente figura tomada del libro Propiedades del Concreto de A. M. Neville, que se detalla a continuación, para una

resistencia media de 390 Kg/cm2, medida a los 28 días

Anexo 7. Determinación del volumen total para una longitud de 500 m

PLANILLAS DE COMPUOS METRICOS PARA DETERMINAR EL VOLUMEN DEL CANAL DE RIEGO COMUNIDAD CALA CALA

Puntos

Progresivas

Distancias parciales

(m)

Distancias

acumulativas(m)

Distancias

Dimensiones de la solera de Hormigón (m)

Volumen parcial

(m³)

Dimensiones de las paredes laterales Hº (m)

Nº de partes iguales

Volumen parcial

(m³) Longitud Ancho Altura Longitud Ancho Altura

A 0+000 0 0

20 0+020 20 20 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4

B

0+040 20 40

100

20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+060 20 60 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+080 20 80 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+100 20 100 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+120 20 120 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4

C

0+140 20 140

100

20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+160 20 160 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+180 20 180 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+200 20 200 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+220 20 220 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4

D

0+240 20 240

100

20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+260 20 260 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+280 20 280 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+300 20 300 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+320 20 320 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4

E

0+340 20 340

180

20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+360 20 360 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+380 20 380 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+400 20 400 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+420 20 420 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+440 20 440 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+460 20 460 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+480 20 480 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4 0+500 20 500 20 0,65 0,05 0,65 20 0,15 0,4 2 2,4

16,25 60

Volumen cubicado = 76,25

129

130

Anexo 8. Volumen de las dos cámaras de inspección

Volumen de la 1ra

tapa

TAPA CIRCULAR

Estructura

Diámetro

Altura

Volumen

Tapa circular

1.5

0.1

0.18

Total 0.18

Volumen de la 1ra

cámara

ANILLAS DE HORMIGON

Estructura

Longitud (m)

Ancho (m)

Altura (m)

Volumen(m³)

1er anilla

4.20

0.2

0.5

0.42

2do anilla

4.20

0.2

0.5

0.42

3er anilla

4.20

0.2

0.5

0.42

Total 1.26

Volumen de la 2da

tapa

TAPA CIRCULAR

Estructura

Diámetro

Altura

Volumen

Tapa circular

1.5

0.1

0.18

Total 0.18

Volumen de la 2da

cámara

ANILLAS DE HORMIGON

Estructura

Longitud (m)

Ancho (m)

Altura (m)

Volumen(m³)

1er anilla

4.20

0.2

0.5

0.42

2do anilla

4.20

0.2

0.5

0.42

3er anilla

4.20

0.2

0.5

0.42

Total 1.26

131

Anexo 12. Fotografías del ensayo para determinar el límite liquido

1. Preparación y tamizado de la muestra 2. Amasado de la pasta

3. Corte por un acanalador normalizado 4. Cierre del surco generado por el Nº de golpes

5. Obtención de la muestra en el envasé 6.Determinación del peso húmedo de la muestra

7. Secado de las muestras en la hornilla 8. Determinación del peso de la muestra

132

Anexo 13. Fotografías de los defectos presentes en las estructuras de los canales

1. Presencia de vacios en la base 2. Proyectos mal acabados

3. Mal alineado del armazón lateral 4. Deformaciones de las paredes internas

5. Presencia de parches 6. Losa ondulado y presencia de rajaduras

133

Anexo 14. Fotografías del proceso de la apertura de la calicata

1. Suelo natural con afloramiento agregado 2. Herramientas para la excavación de las grueso calicatas

3. Excavación de la calicata, presencia 4. Calicata con mayor presencia del material grava y arena

5. Descripción del perfil 6. Presencia de estructuras gruesas