FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y
NATURALES
Cátedra de Práctica Profesional Supervisada
ENSAYOS DE COMPACTACION Y MATERIALES
EN PLANTA DEPURADORA
DE LIQUIDOS CLOACALES BAJO GRANDE Y
COLECTORES
Autor: Chaves, Agustín
Tutor Interno: Ing. Miguel Rico
Supervisor Externo: Ing. Raúl O. Chaves
Carrera: Ingeniería Civil – Plan 2005
AGRADECIMIENTOS
En un primer lugar quiero agradecer a mi familia, Raúl, Elvira, Cecilia y Sebastián por el amor y educación recibida y fundamentalmente por el gran apoyo durante todo el desarrollo de esta larga carrera cuando las cosas no salían como yo esperaba en un principio. En especial a mi papá Raúl que no solo tuvo el rol de “padre” durante estos últimos años, sino que fue quién me dio trabajo y me enseñó todo lo relacionado al mismo, me dio tiempo para estudiar cuando fuera necesario, pero fundamentalmente me enseñó como desenvolverme como persona, como hablar y relacionarme con las diferentes personas que conforman una obra.
A mi novia Melina, por la ayuda, consejos y el aguante durante todos estos años, al quedarse con nuestro hijo Bruno Joaquín muchas tardes cuando yo tenía que irme a estudiar a otro lado para poder encontrar algo de silencio y concentración, trabajar o salir a despejarme con algún amigo y nunca recibí reclamo alguno.
A mi gran familia política Alicia, Daniel, Micaela, Candela, Damián, Facundo, Rosa, Pancho, Cecilia, María Teresa, Fernando, entre otros, que me dieron aliento en momentos difíciles y fundamentalmente con el cuidado de Bruno para que pueda trabajar y estudiar tranquilo, sabiendo que quedaba en buenas manos.
A mis grandes amigos que me dejó esta carrera, Maximiliano Ocampo, Martín Quinteros, Alejandro Zaffarano, Gonzalo Cazón, Rocío Rocchiccioli,Catalina Pekarek, Lourdes Romano, Lucía Volando, Patricia Häberli, Candelaria Lagares, Luis Vidaurre, Lucas Devalis, Paulo Acebal, entre muchas otras grandes personas que conocí a lo largo de estos años.
A los ingenieros Matías Marconi, Lourdes Romano, Luis Pagliarani, Sebastián Kalaidjian y Carlos Herrero por su gran predisposición para ayudarme, aconsejarme y enseñarme en todo lo que estuviera a su alcance.
ÍNDICE DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ... 10
2. PROBLEMÁTICA ... 11
3. CONTROL E INSPECCIÓN DE OBRA ... 12
3.1 UNIDAD EJECUTORA DE OBRAS ... 12
3.2 ENOHSA ... 13
3.2.1 Facultades y atribuciones: ... 15
4. SUPERCEMENTO S.A.I.C. ... 16
5. COLECTORES Y PLANTA DEPURADORA DE LÍQUIDOS CLOACALES ... 17
5.1 Planta Depuradora de Líquidos Cloacales ... 19
5.1.1 Introducción ... 19
5.1.2 Caudales ... 20
5.1.2.1 Calidad Del Líquido Efluente ... 21
5.1.2.2 Calidad De Lodos ... 22
5.1.3 Diseño de la Planta ... 22
5.1.3.1 Línea De Tratamiento De Líquidos ... 22
Sistema de protección: ... 22
Planta Elevadora de Ingreso: ... 23
Tratamiento Preliminar: ... 23
Sedimentadores Primarios: ... 23
Tratamiento Secundario o Biológico: ... 24
Desinfección del efluente: ... 25
Medición del caudal de salida: ... 26
5.1.3.2 Línea De Tratamiento De Lodos ... 26
Espesamiento de lodos primarios y secundarios: ... 26
Digestor de Lodos: ... 27
Deshidratación de lodos ... 29
5.2 Colectores ... 29
5.2.1 Colector Noroeste ... 30
5.2.2 Colector Norte ... 31
5.2.3 Colector Centro ... 32
5.2.4 Colector Sur ... 32
5.2.5 Colector Sur 1 ... 33
6.1 Ensayos ... 34
6.1.1 Ensayo Proctor: ... 34
6.1.2 Ensayo de Cono de Arena: ... 39
6.1.3 Granulometría: ... 42
6.1.4 Ensayo de clasificación de suelos: ... 46
6.1.5 Límite Plástico – Índice de plasticidad: ... 53
6.1.6 Límite Líquido: ... 55
6.1.7 Compactación de mezclas suelo-cemento y suelo-cal: ... 59
6.1.8 Ensayo de Compresión de Probetas Compactadas de Suelo-Cemento: ... 64
6.2 Pavimentos ... 65
6.2.1 Pavimentos Flexibles: ... 65
6.2.2 Pavimentos Rígidos: ... 67
7. DESARROLLO ... 69
7.1 Planta Bajo Grande ... 69
7.1.1 Sedimentadores Primarios y Secundarios ... 70
7.1.2 Espesadores de barros ... 77
7.1.3 Tanques de aireación ... 81
7.1.4 Digestores Primarios y Secundarios ... 91
7.2 Colectores ... 97
7.2.1 Colector Sur ... 97
7.2.2 Colector Sur 1 ... 102
7.2.3 Colector Norte ... 104
7.2.4 Colector Noroeste ... 112
8. CONCLUSIONES ... 117
INDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Desbordes cloacales. ... 11
Figura 2.2: Desbordes cloacales. ... 11
Figura 3.1: Ubicación de obras. ... 12
Figura 3.2: Ubicación de la U.E.O. ... 13
Figura 3.3: Organigrama ENOHSA ... 14
Figura 4.1: Logo Supercemento SAIC ... 16
Figura 5.1: Ubicación Planta Bajo Grande. ... 19
Figura 5.2: Layout planta depuradora, presenta la futura instalación. ... 20
Figura 5.3: Descripción de colectores ... 30
Figura 5.4: Croquis de ubicación Noroeste ... 31
Figura 5.5: Croquis de ubicación colector Norte ... 31
Figura 5.6: Croquis de ubicación colector Centro ... 32
Figura 5.7: Croquis de ubicación colector Sur ... 33
Figura 5.8: Croquis de ubicación colector Sur 1 ... 33
Figura 6.1: Moldes y Pisones Proctor ... 37
Figura 6.2: Curva ensayo Proctor ... 38
Figura 6.3: Cono de Arena Corte ... 42
Figura 6.4: Cono de Arena Planta ... 42
Figura 6.5: Tamices para granulometría. ... 44
Figura 6.6: Ensayo de granulometría ... 46
Figura 6.7: Índice de Grupo ... 51
Figura 6.8: Diagrama para diferenciar los grupos ... 52
Figura 6.9: Figura Casagrande. ... 58
Figura 6.10: Acalanador. ... 58
Figura 6.11: Colocación de la pasta. ... 58
Figura 6.12: Gráfico para determinar el LL. ... 59
Figura 6.13: Casagrande. ... 59
Figura 6.14: Carpeta asfáltica ... 65
Figura 6.15: Mezcla asfáltica ... 66
Figura 6.16: Compactación carpeta asfáltica. ... 66
Figura 6.17: Riego de liga ... 66
Figura 6.18: Hormigonado de pavimento rígido ... 67
Figura 6.20: Juntas de dilatación. ... 68
Figura 6.21: Pasadores ... 68
Figura 6.22: Pasadores Juntas Transversales ... 69
Figura 7.1: Proyecto ampliación de la Planta de Bajo Grande ... 69
Figura 7.2: Sub-base Sedimentadores Primarios. ... 70
Figura 7.3: Compactación en Sedimentadores primarios a través de “Pata de Cabra” ... 71
Figura 7.4: Proctor muestra de suelo subrasante Sedimentadores. ... 72
Figura 7.5: Deposición de material granular y compactación. ... 74
Figura 7.6: Mezclado del material granular. ... 74
Figura 7.7: Tanque luego de compactación con Pata de ... 74
Figura 7.8: Material sellado. ... 74
Figura 7.9: Toma de muestras de densidades. ... 74
Figura 7.10: Toma de muestra de densidades. ... 74
Figura 7.11: Ensayo proctor base granular Sedimentadores Primarios. ... 75
Figura 7.12: Ensayo de Granulometría Sedimentadores Primarios. ... 77
Figura 7.13: Pedraplén en Espesadores de Barro. ... 77
Figura 7.14: Ensayo Proctor Espesadores de Barros. ... 78
Figura 7.15: Ensayos de densidad en Espesadores de Barros. ... 79
Figura 7.16: Ensayo de Granulometría Espesadores de Barros. ... 81
Figura 7.17: Terreno de fundación. ... 82
Figura 7.18: Maquinaria de la compactación dinámica. ... 82
Figura 7.19: Terreno luego a la compactación dinámica. ... 83
Figura 7.20: Perfil de los estratos del terreno antes de la compactación dinámica. ... 84
Figura 7.21: Perfil de los estratos del terreno después de la compactación dinámica. ... 85
Figura 7.22: Perfil de los estratos del terreno después de la compactación dinámica. ... 85
Figura 7.23: Ubicación sondeos. ... 86
Figura 7.24: Proctor Subrasante Tanques de Aireación. ... 87
Figura 7.25: Ensayos de cono de arena en Subrasante Tanques de Aireación. ... 89
Figura 7.33: Conformación Pedraplén ... 93
Figura 7.34: Granulometría base granular para uso en Digestores. ... 93
Figura 7.35: Proctor base granular para Digestores. ... 94
Figura 7.36: Compactación en taludes de Digestores. ... 95
Figura 7.37: Toma de ensayos en talud de Digestores. ... 95
Figura 7.38: Toma de ensayos en talud de Digestores ... 95
Figura 7.39: Tapada de caño con arena. ... 97
Figura 7.40: Tapada de caño con arena. ... 97
Figura 7.41: Proctor subrasante Colector Sur ... 98
Figura 7.42: Compactación subrasante colector sur ... 98
Figura 7.43: Compactación Tapada colector sur ... 98
Figura 7.44: Compactación Base Granular Colector Sur ... 100
Figura 7.45: Base Granular ... 100
Figura 7.46: Compactación tapada Colector Sur 1. ... 102
Figura 7.47: Compactación subrasante Colector Sur 1. ... 102
Figura 7.48: Ensayo de densidad en colector Sur 1 ... 102
Figura 7.49: Proctor Suelo Colector Sur 1. ... 104
Figura 7.50: Protección lateral. ... 105
Figura 7.51: Tablaestacado. ... 105
Figura 7.52: Proctor Suelo Calle Tucumán. ... 106
Figura 7.53: Proctor Base Granular Colector Norte. ... 108
Figura 7.54: Curva Granulometría Muestra “A” Colector Norte Profundidad -0,80m ... 109
Figura 7.55: Curva Granulometría Muestra “A” Colector Norte Profundidad -3,00m ... 110
Figura 7.56: Protección lateral en Colector Noroeste. ... 113
Figura 7.57: Proctor Base Granular en Colector Noroeste. ... 114
INDICE DE TABLAS
Tabla 5.1: Estándares efluentes cloacales. ... 22
Tabla 5.2: Características clarificadores primarios ... 24
Tabla 5.3: Características Tanque de Aireación. ... 24
Tabla 5.4: Características clarificadores secundarios. ... 25
Tabla 5.5: Características Espesadores... 27
Tabla 5.6: Características Digestores... 29
Tabla 6.1: Características Proctor Modo I, II y III. ... 35
Tabla 6.2: Características Proctor Modo IV y V. ... 36
Tabla 6.3: Clasificación de suelos para subrasantes... 52
Tabla 6.4: Clasificación de suelos para subrasantes (con subgrupos). ... 53
Tabla 6.5: Factores de Corrección Probetas Suelo-Cemento. ... 65
Tabla 7.1: Ensayos de densidad Subrasante Sedimentadores Primarios. ... 73
Tabla 7.2: Planilla ensayos de densidad base granular Sedimentadores Primarios. ... 76
Tabla 7.3: Ensayo de densidad en Espesadores de barros. ... 80
Tabla 7.4: Ensayos de densidad en Subrasante Tanques de Aireación. ... 88
Tabla 7.5: Ensayos de densidad en base granular Tanques de Aireación. ... 90
Tabla 7.6: Toma de ensayos de densidad en talud de Digestores. ... 96
Tabla 7.7: Ensayos de densidad tapada y subrasante colector sur ... 99
Tabla 7.8: Ensayos Base Granular Colector Sur. ... 101
Tabla 7.9: Ensayos de densidad Colector Sur 1. ... 103
Tabla 7.10: Ensayos de densidad en Colector Norte. ... 107
Tabla 7.11: Granulometría Muestra “A” Colector Norte profundidad -0,80m ... 109
Tabla 7.12: Clasificación Muestra “A” Colector Norte Profundidad -0,80m ... 110
Tabla 7.13: Granulometría Muestra “A” Colector Norte profundidad -3,00m ... 110
Tabla 7.14: Clasificación Muestra “A” Colector Norte Profundidad -3,00m ... 111
Tabla 7.15: Suelo-Cemento 2% ... 111
RESUMEN
En el presente informe se desarrollan las tareas realizadas en la obra “Colectores y Planta Depuradora de Líquidos Cloacales - Ciudad de Córdoba”.
En primer lugar, se describe la situación muy complicada en la que se encuentra la Ciudad de Córdoba respecto al sistema de existente de cloacas, del ENOHSA (Ente Nacional de Obras Hídricas de Saneamiento), encargada de hacerle frente a tal situación y finalmente de la empresa ganadora de la licitación “SUPERCEMENTO SAIC”.
Luego se procede a explicar los ensayos realizando su fundamentación teórica de acuerdo a lo expresado en las “Normas de Vialidad Nacional”.
Posteriormente se realiza una descripción de la obra en general, tanto de la planta depuradora como de los colectores troncales a realizar, su ubicación, análisis de avance y ensayos realizados a lo largo de la práctica supervisada.
1. INTRODUCCIÓN
El presente trabajo se desarrolla en el marco de la Práctica Supervisada realizada por el alumno Chaves, Agustín y representa la instancia final para la obtención del título de Ingeniero Civil, de acuerdo a las exigencias que figuran en el plan de estudios de dicha carrera, dictada en la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba.
Las labores se llevaron a cabo tanto en la Planta de Tratamiento de Líquidos Cloacales de Bajo Grande como en los colectores troncales, bajo el régimen de práctica supervisada “Monotributista” (PSM).
En dicha práctica se pretende integrar los conocimientos teóricos y prácticos adquiridos durante los años de formación académica, mediando con problemas reales de la profesión. Siendo también una buena experiencia y posibilidad de integrarse con diferentes grupos de trabajo al realizar las tareas profesionales, permitiendo experimentar relaciones interpersonales dentro de una organización laboral.
Este informe detalla las tareas realizadas por el alumno en la obra “Colectores y Planta Depuradora de Líquidos Cloacales – Ciudad de Córdoba” por un lado realizando varios ensayos en los materiales a utilizar en la fundación de las diferentes estructuras en la ampliación de dicha planta, como así también en los colectores mencionados anteriormente. Posteriormente se tomaron ensayos de densidad in-situ en todas las capas de fundación de las estructuras a realizar en la ampliación de la Planta Depuradora, como en algunas de las capas de tapada de las zanjas en las cuales se colocaba la cañería de los colectores troncales.
Los objetivos buscados en ésta práctica supervisada son:
• Aplicar los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de la carrera. • Generar un marco teórico y conceptual acerca de la gran cantidad de ensayos
que se deben llevar a cabo en los materiales para determinar su aptitud de ser utilizados en obra.
• Compartir vivencias en el manejo de relaciones humanas en diferentes situaciones que se presenten dentro y fuera de la obra.
2. PROBLEMÁTICA
En la ciudad de Córdoba el sistema de recolección y tratamiento de los efluentes cloacales es un problema importante desde hace varios años debido a los inconvenientes que se generan por el colapso que existe en la red debido a la falta de infraestructura que no soporta más conexiones, como así también problemas de obstrucción por escombros, cartones, plásticos, pañales, aceites, etc. (falencias en mantenimiento correctivo de la red) que la gente arroja al sistema y solo el 45 % de la población cuenta con este servicio.
Figura 2.1: Desbordes cloacales.
3. CONTROL E INSPECCIÓN DE OBRA
3.1 UNIDAD EJECUTORA DE OBRAS
La Unidad Ejecutora de Obras fue creada con el objetivo de inspeccionar y llevar un control de las distintas obras de cloacas que se están ejecutando en Córdoba, San Francisco y Río cuarto. Funciona bajo la órbita del Ministerio de Agua, Ambiente Y Servicios Públicos de la Provincia de Córdoba.
Cuyas oficinas se encuentran en la calle Humberto Primo 843, B° Alberdi, Córdoba.
Figura 3.2: Ubicación de la U.E.O.
La función de esta unidad es la de llevar adelante la inspección de los distintos colectores y planta depuradora, controlando que se cumpla con todo lo pactado y con un riguroso control de calidad hacia la empresa ganadora de la licitación, Supercemento. Dicha unidad controla cómputos métricos, planos generales y de detalles, memoria técnica, cálculos estructurales, estudios de suelos, etc. Como así también en los colectores se lleva adelante el control de la metodología de ejecución y colocación de caños, avance de los trabajos, rotura de pavimentos, excavación, señalización, etc.
Se debe mencionar el trabajo en conjunto que tiene la “Unidad Ejecutora de Obras” con la Nación a través del Ente Nacional de Obras Hídricas de Saneamiento (ENOHSA).
3.2 ENOHSA
Ente Nacional de Obras Hídricas de Saneamiento es el organismo nacional de obras de agua y saneamiento de Argentina, creado por Ley Nº 24.583. Depende del Ministerio del Interior, Obras Públicas y Vivienda a través de la Secretaría de Obras Públicas. ENOSHA fue creada para promover, financiar y ejecutar programas y proyectos de infraestructura destinados a mejorar el abastecimiento de agua potable y desagües cloacales a nivel nacional.
Figura 3.3: Organigrama ENOHSA
Para cumplir los objetivos fijados para el ejercicio 2017, el ENOHSA cuenta con un conjunto de herramientas a través de las cuales prevé el desarrollo de las siguientes acciones:
- Trabajar junto con la Subsecretaría de Recursos Hídricos en la ejecución del Plan Nacional de Agua Potable y Saneamiento.
- Expandir y mejorar los servicios de agua potable y/o desagües cloacales a diversas jurisdicciones, en el marco del Programa de Agua y Saneamiento para Todos (PAST), cuyo objetivo es el financiamiento, a través de transferencias, de proyectos de agua potable y desagües cloacales.
- Realizar la construcción, ampliación y mejoramiento de obras de abastecimiento de agua potable y desagües cloacales de corto plazo de
maquinarias, mobiliarios y elementos destinados a ellas, en el ámbito de competencia del Organismo.
- Continuar el Programa de Financiamiento de Grandes Acueductos, considerando que esta actividad es de vital importancia para la concreción de estas obras de infraestructura que, por su magnitud o bien por su costo, dificultan el financiamiento total por parte de las provincias o de la Nación, por lo que tienen un esquema de financiación compartido, con ejecución plurianual.
- Continuar con el Programa de Financiamiento de obras en la cuenca Matanza-Riachuelo, actividad que tiene por objeto el cumplimiento de lo indicado por la Corte Suprema de Justicia de la Nación, en lo que concierne a la financiación exclusiva de obras de agua potable y/o de desagües cloacales en localidades pertenecientes a la cuenca Matanza-Riachuelo, que se encuentren incluidas en el Plan Director de Saneamiento de la citada cuenca.
- Incentivar las inversiones en infraestructura en el sector de saneamiento, ejecutando obras de provisión de agua potable y/o desagües cloacales, en localidades de menos de 50.000 habitantes, gestionando las mismas a través de unidades coordinadoras provinciales, las que a su vez pueden solicitar líneas específicas de créditos para fortalecimiento institucional, elemento que permite no sólo concretar obras de saneamiento sino, además, fortalecer los entes prestadores de servicios. Este objetivo se cumple mediante financiamiento externo del BID bajo la modalidad de línea de crédito de etapas sucesivas condicionadas (CCLIP).
- Continuar con la línea de crédito externo del Banco Interamericano de Desarrollo (BID-CCLIP OC/AR 2343), que permite la realización de obras de mayor envergadura, en localidades de más de 50.000 habitantes. Esta línea de financiamiento es gestionada directamente por el ENOHSA, que es el responsable de la concreción de las obras a realizar en el marco de la Ley Nº 13.064 Régimen de Obras Públicas.
- Gestionar la segunda etapa del Programa de Agua Potable y Saneamiento para Comunidades Menores” (PROAS) y la tercera etapa del Programa de Agua Potable y Saneamiento para Centros Urbanos y Suburbanos (PAYS).
3.2.1 Facultades y atribuciones:
- Dictar sus normas orgánicas y establecer los reglamentos generales y operativos, así como los procedimientos que posibiliten administrar eficientemente sus actividades;
- Formular programas plurianuales y elaborar el Plan de Metas Anuales; formular y elevar para su aprobación el Presupuesto Anual de Gastos y Cálculo de Recursos y la Cuenta de Inversiones;
- Actuar como Organismo Ejecutor de Programas y Proyectos, con facultades para administrar la utilización de los fondos recibidos, instrumentando los convenios y contratos con organismos y entidades nacionales, extranjeros e internacionales, públicos o privados, necesarios a tal efecto;
- Conceder créditos por asistencia técnica y para el financiamiento de los proyectos que apruebe;
- Efectuar la evaluación y auditoría integral de los entes u organismos que soliciten préstamos;
- Gerenciar y administrar programas, proyectos y operaciones comisionados por otros organismos o agencias financiadoras; y administrar subsidios;
- Brindar asesoramiento y asistencia técnica a organismos y entidades provinciales, municipales, como a entidades privadas, cooperativas, organizaciones no gubernamentales y comunitarias;
- Ejecutar las acciones de asistencia para la optimización, transformación y privatización de los servicios;
- Impulsar la capacitación técnica de los recursos humanos que se desempeñan dentro del Sector;
- Promover la participación de la comunidad involucrada, en la proyección e implementación de los respectivos proyectos.
4. SUPERCEMENTO S.A.I.C.
La obra, que fue la primera licitación que lanzó el gobernador Juan Schiaretti en su actual gestión, es realizada por la empresa Supercemento, cuya base administrativa se encuentra ubicada en la calle 3 de Febrero, CABA, Buenos Aires, Argentina.
Figura 4.1: Logo Supercemento SAIC
elaboración de proyectos, construir, mantener y explotar todo tipo de obras de saneamiento, hidráulicas, viales, túneles, puertos, dragados, tratamientos costeros, arquitectura y energía.
El principal objetivo de la empresa es seguir manteniendo un lugar de privilegio en la ejecución de las grandes obras que el país necesita.
Actividad principal: Proyecto, industrialización y explotación de obras de ingeniería y arquitectura. Obras de saneamiento, viales y edilicias. Fabricación de tuberías especiales y grandes pre moldeados, construcción y explotación de obras por el sistema de concesión por peaje. Explotación petrolera, forestal e inmobiliaria.
5. COLECTORES Y PLANTA DEPURADORA DE LÍQUIDOS CLOACALES
Este proyecto en el cual se estuvo abocado a llevar adelante desagües cloacales de la ciudad de Córdoba, el cual está conformado por: red de colectores de grandes diámetros, cloaca máxima, estaciones de bombeo con sus correspondientes cañerías de impulsión y ampliación de la planta depuradora E.D.A.R Bajo Grande.
Las obras de ampliación de la E.D.A.R. Bajo Grande que ampliarán su capacidad depuradora de 5000 m3 /h (120.000 m3/d) a 15.000 m3/h (360.000 m3/d), llegando a tener una cobertura de servicio al finalizar el periodo de diseño del 95% con un alcance de alrededor de 1.647.000 habitantes, en comparación a la capacidad actual, cuya cobertura alcanza sólo el 45%, aproximadamente unos 681.000 habitantes. El esquema planteado ha previsto la ampliación de la red de colectores, dividiendo a la ciudad en dos grandes cuencas: al sur y al norte del Río Suquía. En cuanto a las tareas de ampliación en el tratamiento de los líquidos residuales, se determinó como punto más eficiente concentrar todo el efluente de la ciudad en el actual predio de la planta de Bajo Grande, ubicada en camino Chacra de la Merced 901.
Según datos actualizados la planta recibe actualmente un caudal medio de 7.000 m3/h con picos de hasta 8.500 m3/h, que contienen una elevada carga orgánica, por lo cual la planta se encuentra totalmente sobrepasada en su capacidad de tratamiento actual.
Es por este motivo que es de suma urgencia dicha obra de ampliación de la planta depuradora y colectores. Se considera que cuando estén concluidos los colectores de refuerzo para la ciudad, permitirán incrementar la capacidad de transporte para un horizonte de 20 años.
Los nuevos colectores a ejecutar son:
Éstos con los existentes permitirán captar los efluentes generados en las cuencas ubicadas al norte y sur del río Suquía y conducirlas al predio actual E.D.A.R Bajo Grande.
El sistema de colectores se complementará con la construcción de estaciones de bombeo, las cuales permitirán descargar las cuencas Noroeste de la ciudad, que se encuentren en depresiones topográficas naturales y que no tengan descarga por gravedad hacia los colectores previstos.
La obra de ampliación a ejecutar, comprende agregar dos módulos de 5000 m3/h (120.000 m3/d) de caudal medio, permitiendo que toda la planta pueda en su conjunto tratar el efluente de 15.000 m3/h (360.000 m3/d).
Todos los módulos serán ejecutados en la parte posterior del actual predio de la E.D.A.R Bajo Grande.
La planta depuradora recibirá el efluente a tratar de la nueva cámara de ingreso que permitirá derivar el efluente hacia el sector de tratamiento. Se ha previsto que la descarga al río Suquía se haga a través de tubería.
Datos de Obra:
• Comitente: Agencia Córdoba de Inversión y Financiamiento – ACIF • Contratista: SUPERCEMENTO S.A.I.C
• Inspección y Supervisión: Unidad ejecutora de obras, ENOHSA. • Expediente Provincia: 0672-005688/2016
• Expediente ENOHSA: 213/2016 • Licitación Pública: N° 03/2016 • Fecha de licitación: 20/05/2016 • Plazo de obra: 36 meses
• Monto de contrato: $3.272.027.197,32
• Ampliación de obra: Resolución Ministerial N° 60/17 • Inicio de obra: 12/12/2016
• Finalización de obra: 12/12/19
existentes tales como desagües pluviales, tendido eléctrico, red de agua, red de gas, telefonía, canales a cielo abierto o nuevas obras de EPEC, Gasoductos, Pluviales, Circunvalación, Aguas Cordobesas, y obras de infraestructura de la Municipalidad de Córdoba.
La instalación de la cañería se realiza de manera de asegurar una correcta y segura colocación de la cañería en la zanja. Para lograr este objetivo se asegura la estabilidad de las paredes de la zanja que dependiendo de las características geológicas de los estratos se adoptan diferentes soluciones como apuntalamiento, inclinando las paredes laterales o por otros medios. En el caso de los entibados, estos son removidas cuidadosamente luego de la colocación de la cañería de manera tal, que la tubería no sufra daños ni desplazamientos. Cuando el material de fondo de zanja es inestable o presenta muy baja capacidad portante se toman precauciones especiales. En este caso, algunas de las medidas adoptadas consisten en reemplazar localmente el suelo o mejorar el mismo.
5.1 Planta Depuradora de Líquidos Cloacales
5.1.1 Introducción
La Planta depuradora de líquidos Cloacales está ubicada en el sector Este de la Ciudad de Córdoba en camino a Chacra de la Merced.
Figura 5.1: Ubicación Planta Bajo Grande.
Gruesos, Estación de Bombeo, Desarenador y Desengrasador, Sedimentadores Primarios, Tanques de Aireación, Sedimentadores Secundarios, Espesadores de Barros, Digestores, Cámara de Contacto y Cloración y descarga al río.
Figura 5.2: Layout planta depuradora, presenta la futura instalación.
La gran magnitud de esta obra genera gran cantidad de puestos de trabajo, que se puede apreciar del modo en que la empresa contratista al comenzar la obra en febrero de 2017 contaba con sólo 5 trabajadores y en la actualidad superan los 150.
5.1.2 Caudales
A continuación, se presentan los parámetros básicos de diseño utilizados para la elaboración del proyecto de la ampliación de planta depuradora E.D.A.R. Bajo Grande. Los distintos parámetros utilizados son los siguientes, de acuerdo a la terminología utilizada por el ENOHSA:
• QA = caudal mínimo horario = 3500 m3/h
• QB = caudal mínimo diario = 1911 m3/h
• QC = caudal medio diario = 5000 m3/h
α = 1,95 = coeficiente máximo total
β1 = 0,70 = coeficiente mínimo diario
β2= 0,60 = coeficiente mínimo horario
β = 0,42 = coeficiente mínimo total
5.1.2.1 Calidad Del Líquido Efluente
Tabla 5.1: Estándares efluentes cloacales.
5.1.2.2 Calidad De Lodos
Los lodos a la salida de la deshidratación tendrán un contenido de sólidos no inferior al 25%.
5.1.3 Diseño de la Planta
Las instalaciones componentes de los módulos de ampliación de la planta depuradora de Bajo Grande deberán dimensionarse de acuerdo a los parámetros de diseño mencionados anteriormente. La empresa Supercemento deberá utilizar, cuando no esté especificado, criterios de diseño que estén dentro de la normativa de ENOHSA y de la clásica de la bibliografía existente en el área de Ingeniería Sanitaria.
• Aislación del ingreso por medio de compuertas de accionamiento manual y eléctrico.
• Retención de sólidos de gran tamaño mediante rejas de 100 mm de separación.
• Incluye cuatro (4) líneas de desbaste por medio de rejas mecanizadas (en esta etapa se instalarán dos (2) unidades, cada línea con capacidad para el 25 % del caudal máximo horario.
El tipo de reja permitirá la extracción automática de los sólidos retenidos y su disposición en contenedores para ser transportados al destino final.
Planta Elevadora de Ingreso:
Se diseña un pozo de bombeo de tipo húmedo para el caudal pico de 9750 m3/h planteándose la instalación de cinco 5 electrobombas, estando cuatro (4) en funcionamiento más una (1) en reserva instaladas para un caudal de 9750 m3 /h.
Tratamiento Preliminar:
Consta de:
• Desarenador de dos canales de geometría rectangular, de limpieza mecánica con remoción de "arenas" mediante “air lift”, clarificadores a tornillo y puente desengrasador con dos contenedores de grasa.
• La velocidad de diseño de estos equipos será de 15 m3/h a caudal máximo.
Para la extracción de arenas se ha optado por bombas de emulsión agua – aire tipo “air lift”, que resulta la más adecuada para esta aplicación por carecer de partes móviles en contacto con las arenas, que pueden determinar el desgaste de impulsores y otras partes por abrasión.
Las "arenas" extraídas automáticamente son clasificadas y lavadas en un dispositivo del tipo tornillo clasificador con cámara de flujo centrífugo para ser depositadas finalmente sobre un contenedor.
Sedimentadores Primarios:
Completan el tratamiento cuatro (4) Sedimentadores Primarios conectados a los Tanques de Aireación a través de una cámara partidora. Los mismos tienen forma circular, con barredor de fondo por succión diametral de accionamiento perimetral. La extracción de los lodos se efectuará desde una tolva anular central.
Espesadores de Barros donde se produce el espesamiento por gravedad y de ahí serán conducidos a los digestores.
Las características principales de los clarificadores primarios son las siguientes:
Unidades 4
Diámetro 43.00 m
Superficie de cada sedimentador 1452.20 m2
Tabla 5.2: Características clarificadores primarios
Tratamiento Secundario o Biológico:
El tratamiento secundario consiste en el proceso biológico aerobio del tipo Barros Activados, con Proceso de Media Carga, con Tanques de Aireación y Sedimentadores Secundarios, resultando el proceso más adecuado, por tratarse de una tecnología probada y consolidada en el tratamiento de las aguas servidas domésticas, por requerirse niveles de DBO5 en el líquido depurado relativamente bajos y eliminación de nutrientes.
Los Tanques de Aireación presentan en estos casos una serie de ventajas que los hacen muy convenientes:
• Bajo impacto de contaminantes (químicos, hidrocarburos, etc.) sobre el proceso de depuración por la alta capacidad de mezcla y dilución del tanque y el sistema de desengrasado posterior que permite la extracción de los sobrenadantes.
• Altamente adaptable a las variaciones de carga orgánica con calidad del efluente tratado dentro de normas.
• La temperatura ambiental afecta poco el rendimiento de estos procesos biológicos.
• Muy baja concentración de sólidos suspendidos en el efluente tratado.
Los elementos constitutivos de dicho sistema son:
Cantidad de unidades 2
Volumen unitario útil 16.500 m3
Ancho 50 m
La alimentación a cada uno de los Tanques se realizará desde la cámara de salida de los sedimentadores primarios a través de una cañería de interconexión por gravedad. Cada uno de los tanques poseerá en su ingreso una cámara donde se mezclará el lodo proveniente de la estación de recirculado con el líquido a tratar favoreciendo de esta manera el proceso de mezcla completa. Posteriormente mediante un vertedero ingresa a la cuba de tratamiento biológico donde se encuentra colocado un sistema de membrana de burbujas finas que insufla el aire a la mezcla con el fin de favorecer el crecimiento celular de los microorganismos. La salida del tanque se produce también mediante un vertedero a una cámara desde donde se conectan las tuberías que llevan el efluente a los sedimentadores secundarios.
Completan el tratamiento dos (2) Sedimentadores Secundarios conectados a los Tanques de Aireación a través de una cámara partidora. Los mismos tienen forma circular, con barredor de fondo por succión radial de accionamiento perimetral. La extracción de los lodos se efectuará desde una tolva anular central.
Los lodos extraídos del fondo de cada decantador llegan por desnivel hidráulico hasta la Estación de Bombeo de Barros de Recirculación y Exceso de lodos secundarios donde se mide el caudal.
Los lodos en exceso serán impulsados por bombas centrífugas a los Espesadores de Barros donde se produce el espesamiento por gravedad.
Las características principales de los clarificadores secundarios son las siguientes:
Unidades 2
Diámetro 57.50 m
Altura mínima 2,0 m
Tabla 5.4: Características clarificadores secundarios.
Desinfección del efluente:
El líquido efluente del tratamiento secundario, será desinfectado a través de gas cloro, agregado al ingreso de la cámara de cloración, la cual garantizará un tiempo de acción del cloro en la masa líquida, suficiente como para permitir un efluente desinfectado antes de la descarga al Río Suquía.
La solución clorógena se obtendrá por dilución de gas cloro (Cl2) en una línea independiente (50% de reserva instalada) de sistema de regulación de presión-vacío / dosificación.
Se contará con dispositivos automáticos para el recambio de la batería de contenedores en servicio, una vez agotada la misma.
El vacío necesario para la operación de los inyectores de cloro es obtenido por dos (2) electrobombas que operan con agua potable de red.
Los sensores de cloro habrán de monitorear en forma continua la concentración de cloro en los locales de tanques y dosificación, disponiendo de contactos de alarma para activar un sistema de extracción forzada de aire y su neutralización previa a su descarga en la atmósfera.
Para control de la dosificación de cloro se contará con un medidor de cloro residual en línea, ubicado a la salida de la cámara de cloración
La batería de contenedores y los elementos de dosificación y control estarán alojados en un edificio diseñado según las reglas del caso, adyacente al estanque de contacto, y donde se dispondrá también de un puente grúa eléctrico para el manejo de los contenedores y un armario conteniendo los sistemas de seguridad.
Medición del caudal de salida:
Se plantea el uso de medición del caudal por medio de un medidor ultrasónico de nivel, y un transmisor remoto automático con display local, que permite una adecuada medición (instantánea y acumulada) a lo largo de todo el período de previsión.
5.1.3.2 Línea De Tratamiento De Lodos
Los lodos primarios en exceso son bombeados directamente desde la Estación de Bombeo de Barros Primarios al Espesador gravitatorio.
Espesamiento de lodos primarios y secundarios:
Estas unidades presentan como finalidad recoger el efluente de los sedimentadores primarios y secundarios, reducir el contenido de humedad de los barros para ser posteriormente enviados a los digestores anaeróbicos.
Las unidades de espesamiento planteadas son del tipo de gravedad de sección circular, donde el lodo proveniente de la estación de bombeo de lodos primarios ingresa por la parte central superior del espesador.
Los lodos provenientes del tratamiento primario y secundario serán impulsados para ser concentrados por gravedad en los espesadores cilíndricos con barredor. Las unidades de espesamiento serán de hormigón armado de sección circular con fondo de pendiente uniforme y de acuerdo a lo establecido por el ENOHSA. El barredor es de accionamiento central, mediante piñón y corona, y cuelga de una estructura tipo puente diametral de hormigón.
El lodo espesado es purgado desde el fondo hasta la estación de bombeo que ingresa los lodos a los digestores.
Cada una de las unidades de espesamiento a realizarse en la tercera etapa presenta las siguientes características:
Unidades a construir 2.00
Diámetro 19.00 m
Altura cilíndrica 5.00 m
Tabla 5.5: Características Espesadores.
Se construirán 2 unidades cada una de las cuales recibirá efluente proveniente de la cámara de bombeo de los barros en exceso de los sedimentadores.
Con respecto a la pendiente de fondo la misma será de 13.00%.
El diámetro del sector central por donde se extraen los barros concentrados será de 2.00m.
Digestor de Lodos:
Los lodos frescos, serán impulsados luego del espesamiento hacia una etapa de estabilización, con el objeto de reducir su volumen y reducir el contenido de sólidos volátiles para lograr la reducción de atracción de vectores.
Se propone un proceso de estabilización de la materia orgánica por digestión anaeróbica de alta carga con calefaccionado y agitación de los lodos mediante recirculación interna del biogás comprimido.
Las ventajas de la vía anaerobia son:
• Producción de lodos que no desprenden malos olores y que pueden almacenarse incluso en estado líquido.
• Reducción importante del contenido de la materia orgánica, al precio de un gasto de energía relativamente bajo.
• Reducción del orden de 1/3 de la masa total de lodos con la economía correspondiente sobre el consumo de polímero en la deshidratación, y de costos de transporte y disposición final.
• Producción de energía noble y almacenable (biogas).
• Eliminación casi total de patógenos en los lodos digeridos
En cuanto a la tecnología de aplicación de la digestión anaerobia:
• El máximo rendimiento de una instalación de digestión se consigue por medio del funcionamiento carga alta, donde todas las disposiciones adoptadas tienen por objeto asegurar la velocidad de degradación máxima de la materia orgánica y una gasificación intensa.
• La digestión mesófila (33 – 35°C) ha sido y sigue siendo el procedimiento más empleado puesto que a pesar de sus ventajas, la digestión termófila (50-60 °C) presenta un mayor consumo calorífico y una mayor sensibilidad a los cambios de temperatura.
• El método más seguro para mantener la temperatura interior en 35 °C consiste en intercambiadores de calor exteriores alimentados con agua caliente (producida por una caldera que quema una parte del biogás generado) y montados sobre un circuito de recirculación de lodos en curso de digestión.
• El mezclado interior debe ser eficiente e intenso, para reducir las diferencias internas de temperatura y concentración.
• La técnica más efectiva de mezclado es la agitación por el propio biogás que es recirculado presurizado por electro-compresores.
• Este sistema de agitación tiene la ventaja de la inexistencia de elementos móviles dentro del lodo, ya que cualquiera fuera la naturaleza de otro sistema de agitación, exigiría un cierto mantenimiento y, por tanto, una interferencia importante en la explotación.
• Al ser eficiente la mezcla, el digestor propuesto presenta una gran sección horizontal que facilita el desprendimiento del gas y reduce los riesgos de “espumas”.
Los digestores de lodos serán del tipo anaeróbico de alta carga. Este tipo de digestores se caracteriza por una agitación continua del líquido excepto durante la etapa de extracción de lodo. Las unidades presentan la ventaja frente a los digestores convencionales de poseer un tiempo de retención hidráulica de aproximadamente el 50% menos, reduciéndose notablemente los tamaños de las estructuras.
En el interior de los digestores se colocarán intercambiadores de calor a fin de permitir el funcionamiento de la unidad en el rango de la temperatura mesófila que resulta aproximadamente 35 C°.
Se realizarán 4 tanques de 20.00 metros de diámetro por 11.00 metros de altura útil, a este valor se le deberá agregar el volumen destinado al almacenamiento de gas producido.
Unidades a construir 4.00
Diámetro 20.00 m
Altura cilíndrica 11.00 m
Tabla 5.6: Características Digestores.
Deshidratación de lodos
Se propone el empleo de cuatro (4) equipos de deshidratación por filtros centrífugos con floculación previa por dosificación de polímero. En esta etapa se colocarán (2) equipos dejando previstas las instalaciones para la colocación futura de los equipos restantes para dejar operativa la planta para los 10000 m3/h de caudal líquido medio diario.
Estos filtros recibirán el barro impulsado por las bombas a tornillo y una vez deshidratado, será volcado a un contenedor para su transporte. El agua extraída de los barros será colectada y conducida por gravedad a la estación de bombeo de barros secundarios incorporándose nuevamente al circuito de barros.
5.2 Colectores
El proyecto involucra alrededor de 45 kilómetros de construcción de cañerías por varios sectores de la ciudad.
Dichos colectores serán:
• Colector Noroeste • Colector Norte • Colector Centro • Colector Sur • Colector Sur 1
Como se mencionó anteriormente estos colectores, junto a los existentes, permitirán captar los efluentes generados en las cuencas ubicadas al norte y sur del río Suquía y conducirlas al predio actual E.D.A.R Bajo Grande.
Figura 5.3: Descripción de colectores
5.2.1 Colector Noroeste
El colector Noroeste comienza en B° Argüello, en Av. Recta Martinolli al 8500. Este colector descarga sus efluentes a la cloaca máxima, conectándose a la misma en las calles David Luque y Lima, B° Gral. Paz.
Figura 5.4: Croquis de ubicación Noroeste
5.2.2 Colector Norte
El Colector Norte comienza en la estación de peaje de la ruta E-53, en la zona próxima al aeropuerto y se extiende hasta barrio Gral. Paz. Al igual que el caso del colector Noroeste, su descarga se dará a la cloaca máxima, conectándose a la misma en las calles David Luque y Lima.
Su desarrollo es el siguiente: Ruta E53, Av. La Voz del Interior, Carlos Perez Correa, Blas de Peralta, Benito Quinquela Martin, Av. Cornelio Saavedra, Sebastián Gaboto, Las Junturas, Vicente Espinel, Tucumán, Anacreonte, Av. General Paz, Balmes, Rivera Indarte, Jerónimo Cortez, Juan B. Justo, José Eusebio Agüero,Esquiú, Oncativo, David Luque hasta Lima.
5.2.3 Colector Centro
El colector Centro comienza la intersección de las calles Sargento Cabral y Obispo Maldonado, B° San Vicente y se extiende hasta la calle Catarmarca, B° Centro.
Su desarrollo se extiende a través de las calles: Obispo Maldonado, Int. Ramón B. Mestre, Asunción, Entre Ríos, Int. Ramón B. Mestre hasta Catamarca.
Figura 5.6: Croquis de ubicación colector Centro
5.2.4 Colector Sur
El colector Sur comienza en la intersección de las calles Manuel Baigorria y Río Negro, B° Altos de Vélez Sarsfield. El final de la colectora se conecta con la cloaca máxima sur existente ubicada en la intersección de las calles Juan Rodriguez y Entre Ríos, B° San Vicente.
Figura 5.7: Croquis de ubicación colector Sur
5.2.5 Colector Sur 1
Este colector comienza en la intersección de las calles Río Negro y Defensa, en barrio Villa Libertador. Este nexo se conecta con el colector sur en la intersección de calles José Javier Díaz y Av. Valparaíso, B° Jardín.
Su desarrollo es a través de las siguientes calles: Defensa, José Ordoñez, Av. Valparaíso atravesando la Circunvalación.
6. MARCO TEÓRICO
6.1 Ensayos
6.1.1 Ensayo Proctor:
La norma en la que se fundamenta este ensayo es la VN-E5-93 con la cual se permite establecer la humedad óptima con la que se obtiene el mayor valor de peso unitario, llamado Densidad seca máxima.
Los aparatos necesarios para realizar el Proctor son los siguientes:
▪ Moldes cilíndricos de acero para compactación con tratamiento superficial para que resulten inoxidables (Cincado, cadmiado, etc.) de las características y dimensiones expresadas más adelante.
▪ Pisones de compactación, de acero tratado superficialmente, con las características y dimensiones que se dan posteriormente.
▪ Aparato mecánico de compactación que permita regular el peso, la altura decaída del pisón y el desplazamiento angular del molde o pisón (opcional).
▪ Balanza de precisión, de 1 Kg. de capacidad con sensibilidad de 0,01 gramo.
▪ Balanza tipo Roberval de por lo menos 20 Kg. de capacidad, con sensibilidad de5 gramos.
▪ Dispositivo para extraer el material compactado del interior del molde (opcional).
▪ Cuchilla de acero o espátula rígida, cuya hoja tenga por lo menos 20 cm. Delongitud.
▪ Pesa filtros de vidrio o aluminio de 40 mm. de diámetro y 30 mm. de altura. ▪ Tamiz IRAM 19 mm. (3/4”)
▪ Tamiz IRAM 4,75 mm. (Nº 4) ▪ Dispositivo para pulverizar agua.
▪ Bandeja de hierro galvanizado de 660 x 400 x 100 mm. ▪ Bandeja de hierro galvanizado de 150 x 50 mm.
▪ Espátula de acero, de forma rectangular o elementos de uso corriente en laboratorio: estufas, probetas graduadas, cucharas, etc.
Procedimiento del ensayo:
Se pueden presentar dos casos:
▪ Se prepara material suficiente para seis puntos. El ensayo normal requiere cinco puntos, tres en la rama ascendente y dos en la descendente de la curva Humedad-Densidad, pero eventualmente puede requerirse un sexto punto.
▪ La porción de suelo destinada a un punto se distribuye uniformemente en el fondo de la bandeja.
▪ Con la ayuda del dispositivo adecuado se agrega el agua prevista paratal punto y con la espátula se homogeniza bien.
Compactación de la probeta:
▪ Se opera con el molde de 101,6 mm. de diámetro. La energía de compactación quedará determinada por el tipo de pisón, cantidad de capas y número de golpes por capa.
▪ A continuación, se dan las características de los distintos tipos de ensayos de compactación a realizar:
Tabla 6.1: Características Proctor Modo I, II y III.
▪ Se verifican las constantes del molde: Peso del molde sin collar, pero con base y su volumen interior.
▪ Cuando se considere que la humedad está uniformemente distribuida se arma el molde y se lo apoya sobre una base firme. Con una cuchara de almacenero, o cualquier otro elemento adecuado, se coloca dentro del molde una cantidad de material suelto que alcance una altura un poco mayor del tercio o del quinto de la altura del molde con el collar de extensión, si se han de colocar tres o cinco capas respectivamente. ▪ Con el pisón especificado (2,5 Kg. ó 4,54 Kg.) se aplica el número de
golpes previstos (25, 35, 56, etc.) uniformemente distribuidos sobre la superficie del suelo. Para esto debe cuidarse que la camisa guía del pisón apoye siempre sobre la cara interior del molde, se mantenga bien vertical y se la desplace después de cada golpe de manera tal, que al término del número de golpes a aplicar, se haya recorrido varias veces la superficie total del suelo.
▪ Se repite la operación indicada en el párrafo anterior las veces que sea necesaria para completar la cantidad de capas previstas, poniendo en tal caso, la cantidad de suelo necesaria para que, al terminar de compactar la última capa, el molde cilíndrico quede lleno y con un ligero exceso, 5 a 10 mm. En caso contrario, debe repetirse íntegramente el proceso de compactación.
▪ Se saca la probeta del molde, con el extractor de probetas si se dispone de él, o mediante la cuchilla o espátula, en caso contrario. Se toma una porción de suelo que sea promedio de todas las capas, se coloca en un pesafiltro y se pesa. Se seca en estufa a 100-105º C, hasta peso constante, para efectuar la determinación de humedad. Se repiten las operaciones indicadas en los párrafos anteriores, con cada una de las porciones de muestra preparadas para los otros puntos. Si se opera con una sola porción, estas operaciones se repiten luego de haber desmenuzado cuidadosamente el material sobrante e incorporado un 2% de agua más, aproximadamente, para cada uno de los puntos a determinar.
2. Material Granular:
Preparación de la muestra:
▪ Para cada punto de la curva Humedad - Densidad, se requieren alrededor de 6000 gamos de material seco.
▪ Igual que en el caso de suelos finos se requieren 5 puntos y se prevé la eventualidad de un 6º punto. Por lo tanto, se preparan 36 Kg. de material y por cuidadoso cuarteo se lo divide en seis porciones para otros tantos puntos.
Compactación de la probeta:
▪ Se opera con el molde de 152,4 mm. de diámetro. Previa verificación de sus constantes, se lo coloca sobre una base firme y se realizan las operaciones de compactado, con la salvedad deque: Los huecos que quedan al ser arrancadas las piedras emergentes, al enrasar la cara superior de la probeta, deben ser rellenados con material fino y compactados con una espátula rígida. La humedad de cada punto se determina, sobre una cantidad de material no menor de 1000 gramos y secándolo en bandeja.
▪ En el siguiente cuadro, se dan las características de los distintos tipos de ensayo de compactación a realizar:
Figura 6.1: Moldes y Pisones Proctor
Cálculos y Resultados:
Para cada contenido de humedad de la probeta, determinado en la forma indicada enlos párrafos precedentes, se calculan:
La densidad húmeda (Dh) del suelo compactado, aplicando la fórmula:
Donde:
P h = Peso del molde con el material compactado húmedo.
P m = Peso del molde.
V = Volumen interior del molde.
La densidad seca (Ds), que se obtiene mediante la fórmula:
Donde:
D h = Densidad húmeda.
Trazado de la curva humedad densidad:
▪ En un sistema de ejes rectangulares se llevan en abscisas, los valores de la humedad porcentual, y en ordenadas los de la densidad seca.
▪ Los puntos así obtenidos se unen por un trazo continuo, obteniéndose de este modo una curva que va ascendiendo con respecto a la densidad, pasa por un máximo y luego desciende.
6.1.2 Ensayo de Cono de Arena:
El control de compactación se realizó mediante el método de “Cono de Arena”, con el que con su procedimiento se busca determinar en el terreno el peso unitario del suelo compactado, corrientemente denominado densidad, y establecer si el grado de compactación logrado cumple con las condiciones previstas.
Los aparatos necesarios son los siguientes:
▪ Dispositivo que permite el escurrimiento uniforme del material utilizado para la medición del volumen.
▪ Cilindro de hierro de las características y dimensiones indicadas más adelante.
▪ Bandeja de hierro, con orificio central, de las dimensiones y características indicadas más adelante.
▪ Cortafríos, cucharas, espátulas u otras herramientas adecuadas para efectuar un hoyo en el terreno y retirar el material removido.
▪ Balanza de por lo menos 5 Kg. de capacidad con sensibilidad de 1 gramo. ▪ Frascos o latas con cierre hermético (para recoger el material retirado del
hoyo).
▪ Bolsa de material plástico y/o recipiente de plástico u otro material con tapa preferentemente roscada, de 4 lt. o más de capacidad.
▪ Tamices IRAM 850 μm. (Nº 20) y 600 μm (Nº 30)
▪ Elementos de uso corriente en laboratorio: probetas, espátulas, palas, pinceles de cerda etc.
Procedimiento:
▪ Si el lugar donde debe realizarse la determinación presenta una superficie lisa, se elimina todo el material suelto con el pincel seco y se apoya el embudo del dispositivo, marcando su contorno para que después de ejecutado el hoyo, cuya densidad piensa determinarse, sea posible colocar el embudo en el mismo lugar. Si la superficie presenta pequeñas irregularidades, antes de eliminar el polvo con el pincel se empareja con una pala ancha.
▪ Con ayuda del cortafrío y la cuchara, o con cualquier otra herramienta adecuada se ejecuta un hoyo cuyo diámetro será por lo menos de 10 cm. en el caso de suelos finos y tendrá el valor máximo (16 cm.) cuando se trate de suelos granulares. Sus paredes serán lisas verticales, con una profundidad igual al espesor que pretenda controlarse. Se recoge cuidadosamente todo el material retirado del hoyo, colocándolo dentro de uno de los frascos de cierre hermético, a medida que se lo va extrayendo. Completada la perforación se ajusta el cierre y se identifica el frasco debidamente.
▪ Se abre el robinete rápidamente ¼ de vuelta, evitando trepidaciones y se hace fluir libremente la arena dentro de hoyo hasta que permanezca en reposo. Se cierra el robinete y se recoge la arena sobrante en el recipiente, colocándola debidamente identificada en el mismo envase en que venía. Se levanta con cuidado la arena limpia que cayó y se guarda en un recipiente cualquiera para utilizarla posteriormente, previo retamizado.
▪ Si la superficie en donde se efectúa la determinación es irregular y no es posible emparejarla, la operación debe realizarse utilizando la bandeja para tener en cuenta el volumen de arena necesario para alisar la cara superior de la perforación. Es necesario en este caso, para cada hoyo, disponer de dos envases llenos de arena de peso P1.
▪ En el lugar elegido se limpia cuidadosamente la superficie eliminando con el pincel todo el material suelto. Se coloca sobre la misma bandeja, asegurándola en forma tal que no pueda moverse. Se coloca el dispositivo introduciendo el embudo en el orificio de la bandeja, hecho esto se llena el recipiente superior con el contenido de uno de los envases. Se abre el robinete permitiendo que la arena fluya hasta que se mantenga en reposo. Se retira el aparato y se vierte la arena sobrante en el envase cuyo contenido se utilizó. Por diferencia se obtiene luego el peso de la arena utilizada, Pe1.
▪ Se limpia toda la arena suelta que quedó sobre la superficie del pozo y la bandeja. Se realiza luego, cuidando de no mover la bandeja, un hoyo en el espesor a controlar con diámetro igual al del agujero de la bandeja y se continúa la determinación en la forma.
▪ Se pasa todo el material depositado en el recipiente hermético, al efectuar el hoyo. Llamemos Ph a este peso.
▪ Se coloca dicho material en una bandeja y se seca a estufa a 105 - 100º c hasta peso constante. Llamemos Ps a dicho paso.
▪ Se pasa la arena sobrante de la operación. Llamemos P4 a este peso.
Cálculos:
1. Constante del embudo: Es igual al peso de la arena que llena el embudo cuando este apoya sobre una superficie plana.
Su valor es:
Pe = P1 - P2
Pe= Constante del embudo.
Vc= Volumen del cilindro.
3. Densidad de la muestra seca.
Si se realizó la determinación sobre una superficie lisa, se calcula con la fórmula:
Donde:
Ds= Densidad del suelo seco.
Ps= Peso del suelo seco
da= Peso unitario de la arena seca
P1= Peso inicial de la arena empleada en la determinación.
P4= Peso de la arena sobrante
Pe= Constante del embudo.
Si se efectuó la determinación sobre una superficie irregular, la fórmula a aplicar es:
Donde Ps, da, P1 y P4 tienen la significación antes expresada y Pe1 es el peso de la arena utilizada.
4. La humedad de la muestra: En el momento del ensayo se calcula mediante la expresión:
Donde:
H= Contenido de humedad, en porcentaje.
Ph= Peso del suelo húmedo.
Ps= Peso del suelo seco.
5. Grado de compactación logrado: Se establece aplicando la fórmula:
Siendo:
C= Porcentaje de compactación obtenido con relación a la compactación especificada.
Ds= Densidad lograda (Kg./dm3.)
Figura 6.3: Cono de Arena Corte
Figura 6.4: Cono de Arena Planta
6.1.3 Granulometría:
▪ Bandejas de hierro galvanizado de 300 mm. x 300 mm. x 80 mm.
▪ Bandejas de hierro galvanizado de bordes inclinados. Medidas de fondo 500 mm.x 300 mm. altura 250 mm. Inclinación de los bordes 60º respecto a la horizontal. Con vertedero lateral, provisto de tapón, a unos 30 mm. del fondo.
▪ Balanza tipo Roberval de 25 Kg. de capacidad por plato con sensibilidad de 1gramo.
▪ Lona de 2 m. x 2 m.
▪ Equipo para cuartear muestras.
▪ Pala ancha y espátulas para manipular el material.
▪ Pileta con plataforma provista lateral para sostener la bandeja de lavado. Canilla provista de un tubo de goma de 1 m. de longitud.
▪ Mortero de porcelana de 20 cm. de diámetro, con mano revestida de goma en uno de sus extremos.
▪ Material de uso corriente en Laboratorio: estufas, calentadores etc.
Preparación de la muestra:
▪ La cantidad de muestra a ensayar en función del mayor tamaño de sus partículas. Se pueden adoptar como criterio general el siguiente: Llamado D al tamaño, en mm., de las partículas más grandes y P al peso en gramos de la muestra, la cantidad mínima a ensayar deberá ser mayor que 500 D, tomando D en milímetros.
▪ La muestra remitida al laboratorio debe pesar por lo menos cuatro (4) veces la capacidad necesaria para el ensayo, calculada en el párrafo anterior.
▪ En el laboratorio el material debe ser minuciosamente homogenizado volcándolo sobre la lona removiéndolo hasta obtener completa uniformidad utilizando para ello la pala ancha.
▪ Si se dispone del equipo cuarteador; por sucesivos pasajes se reduce la muestra hasta tener una cantidad adecuada. En caso contrario, el cuarteo del material se ejecuta a mano para lo cual se distribuye el material sobre la lona formando un cono cuya base superior se achata con la pala. Se divide en cuatro sectores aproximadamente iguales, según dos diámetros perpendiculares. Se toman los dos sectores opuestos, se unen y mezclan cuidadosamente
▪ El material así obtenido se seca en estufa a 105º - 110º C. hasta peso constante.
Procedimiento:
Se consideran dos cuestiones:
1. Caso de material limpio:
▪ Obtenida, como se mencionó anteriormente, la cantidad a ensayar, se pesa ésta y se anota su peso (Pt).
▪ Para efectuar el tamizado, colocada la muestra sobre el tamiz de mayor abertura, mientras se mantiene el tamiz ligeramente inclinado con una mano, con la otra se golpea a razón de dos golpes por segundo; después de veinticinco golpes se gira el tamiz horizontalmente 60º golpeándolo suavemente sobre una base firme.
▪ Se pesa la cantidad librada por el tamiz IRAM 4,75 mm. (Nº 4). Si este peso es menor que 1500 gr. se prosigue el tamizado por los tamices correspondientes. Si la cantidad librada por el tamiz IRAM 4,75 mm. (Nº 4) es mayor que 1500 gramos, se toma por cuarteos una cantidad inferior a ésta última, se pesa (PC) y se prosigue la operación con los restantes tamices de la serie, anotando los pesos retenidos por cada tamiz.
2. Caso de materia con películas adheridas a las partículas o mezclado con cohesivo.
▪ Se pesa la cantidad adecuada, llamémoslo Pt.
▪ Se coloca todo el material dentro de la bandeja para lavado, se tapa el vertedero, se agrega agua de modo que cubra toda la muestra. Se remueve con una espátula o con la mano, procurando desmenuzar los terrones que pudieran existir. Se deja actuar el agua durante un tiempo más o menos largo, que debe llegar a las 24 horas cuando se trata de cohesivo muy activo. Tratándose de arenas finas es conveniente calentar el agua a 80º C.
▪ Se coloca debajo del vertedero un tamiz IRAM 75 micrómetros (Nº 200) sobre el cual se pone uno de abertura algo mayor, por ejemplo el de 2 mm. (Nº10). Se destapa el vertedero, y se sigue haciendo correr agua dentro de la bandeja removiendo suavemente de modo que la corriente arrastre el material fino. Se sigue la operación hasta que el líquido que pasa a través del tamiz IRAM 75 micrómetros (Nº 200) salga limpio. ▪ Se recoge todo el material sobrante en la bandeja y el retenido por los
tamices, se seca a peso constante y se anota el peso (P1).
Cálculos:
Caso de material limpio:
1. Se resta del material seco total (PT) lo retenido por el tamiz IRAM mayor abertura. Se obtiene así la cantidad librada por ese tamiz: P1. De este peso, P1, se resta lo retenido por el segundo tamiz y se obtiene el peso del material librado por él. Se sigue en esta forma por restas sucesivas hasta el tamiz IRAM 4,75 mm. (Nº 4) inclusive. Determinando así el peso total del material que pasa este tamiz valor que llamaremos PA.
2. Se calcula el cociente PA/PC y se multiplica por este resultado las porciones retenidas por cada uno de los tamices subsiguientes siendo las cantidades resultantes las que se tomaran como sustrayendo en las restas sucesivas.
3. Los porcentajes de películas que pasan por cada tamiz se calculan por medio dela siguiente fórmula:
Donde:
P = Cantidad total librada para cada tamiz.
Pt = Cantidad total de muestra ensayada.
Caso de material con películas adheridas a las partículas o mezclado con adhesivos:
1. Se procede igual que en el caso anterior hasta el tamiz IRAM 4,75 Mm. (Nº 4).
2. De la porción librada por este tamiz, se resta la parte eliminada por el lavado, que es Pt- P1. El resultado se divide por Pc, siendo este cociente el factor por el que se multiplican las cantidades retenidas en el tamizado subsiguiente. Los resultados de estas multiplicaciones serán los sustraendos de las restas sucesivas.
3. Para obtener los porcentajes de las partículas que pasan por cada tamiz se utiliza la misma fórmula indicada anteriormente.
Curva Granulométrica:
▪ Para el trazado de la curva representativa del material se utiliza un diagrama de coordenadas semilogarítmicas. En él se indican en abscisas el logaritmo de las aberturas de cribas y tamices; y en ordenadas están representados, en escala aritmética, los porcentajes librados por cada criba o tamiz.
Figura 6.6: Ensayo de granulometría
6.1.4 Ensayo de clasificación de suelos:
La norma en la que se fundamenta la clasificación de suelos es la VN – E4 – 84, la cual tiene por objeto separar suelos en función de la capacidad portante del mismo y de sus condiciones de servicio. Los suelos de similares capacidades fueron agrupados en siete grupos básicos, desde A1 al A7.
En los últimos años, estos siete grupos básicos de suelos, fueron divididos en subgrupos y se ideó el índice de grupo, para diferenciar aproximadamente algunos suelos dentro de cada grupo. Los índices de grupo, aumentan su valor con la disminución de la condición del suelo para constituir subrasantes. El crecimiento del índice de grupo, en cada grupo básico de suelos, refleja los efectos combinados de los crecimientos del límite líquido e índice de plasticidad, y el decrecimiento de los materiales gruesos en detrimento de la capacidad portante de las subrasantes.
425 micrómetros (N° 40). Arena fina es aquel material pasante por el tamiz IRAM 425 micrómetros (N° 40) y es retenido en el tamiz IRAM 75 micrómetros (N°200). Finalmente se entiende por “Limo y arcilla combinados” al material que pasa por el tamiz IRAM 75 micrómetros (N°200).
Descripción de grupos y subgrupos:
- Materiales Granulares:
Suelos bien graduados, de gruesos a finos, con un ligante no plástico o débil menteplástico.
A-1-a.
Suelos en los que predominan fragmentos de piedra, o grava, con o sin material ligante bien graduado.
A-1-b.
Suelos en los que predominan arenas gruesas, con o sin material ligante bien graduado. Algunos suelos A-1, pueden requerir materiales finos para constituir bases firmes. Generalmente suelen ser muy estables bajo la acción de las cargas transmitidas por las ruedas, sin tener en cuenta su contenido de humedad. Pueden usarse satisfactoriamente como bases para delgadas carpetas bituminosas. Los suelos de este grupo son adecuados para superficies granulares de rodamiento.
A-2.-
Suelos compuestos por una extendida gama de materiales granulares que no pueden clasificarse en los grupos A-1 o A-3, por el contenido de finos, su plasticidad o ambas cosas a la vez.
A-2-4 y A-2-5.-
Suelos con materiales granulares que contienen ligante con características de los grupos A-4 o A-5
A-2-6 y A-2-7.-
Suelos con materiales granulares que contienen ligante con características de losgrupos A-6 o A-7.
Los suelos A-2 son inferiores a los A-1 por su pobre gradación o inferior ligante, o ambas cosas a la vez.
