“Diseño de concreto permeable para pavimentos con deficiencia en su sistema de drenaje en la ciudad de Arequipa”

PLANTILLA N° 01_ PROPUESTA INICIAL DE INVESTIGACIÓN

1. TÍTULO DEL TEMA DE INVESTIGACIÓN

“Diseño de concreto permeable para pavimentos con deficiencia en su sistema de drenaje en la ciudad de Arequipa”

1.  PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

1. DESCRIPCIÓN E IMPORTANCIA DEL PROBLEMA

El sector construcción es uno de los principales impulsores económicos del país. Según El Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI, 2020) se visualizó que en la ciudad de Arequipa el sector construcción tuvo un crecimiento de 1.51%. La ciudad de Arequipa en los últimos años ha tenido un problema con las constantes precipitaciones. Según el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI, 2020) los meses donde se muestra un mayor descenso fluvial en la región son los meses de diciembre, enero, febrero y marzo.

[pic 1]

 [pic 2]

Lo que ocasionan una variedad de problemas entre ellos tenemos: deterioro de pistas, colapso de desagües, destrucción de edificaciones, entre otros; como los registrado entre los meses enero, febrero y marzo de los dos últimos años. Donde se produjo inundaciones de calles, viviendas y locales públicos en el departamento de Arequipa, a consecuencia de fuertes precipitaciones pluviales, declarando en  estado de emergencia a la provincia de Arequipa. (Centro de Operaciones de Emergencia Nacional, 2020).

[pic 3]

[pic 4]

Según la evaluación de la Sub Gerencia de Gestión de Riesgo y desastre de la Municipalidad Provincial de Arequipa, en la ciudad existe un déficit de 80% de sistemas de drenaje pluvial, que faciliten la evacuación de agua de las lluvias (Puma, 2017).

Es por ello que la necesidad de contar con un buen sistema de drenaje que evite las inundaciones y todos los problemas que trae consigo, nos incentiva a diseñar un concreto permeable  utilizado en los pavimentos que permita mejorar la captación de agua.

1. ANÁLISIS DEL PROBLEMA

Nuestra problemática en análisis es la deficiencia del sistema de drenajes en la ciudad de Arequipa, donde existe una mala gestión, planificación y distribución del sistema que ocasionan pérdidas económicas y materiales como se viene registrando en años posteriores en la región de Arequipa.

Para este proyecto de investigación, se realizará un Árbol de Problemas (imagen 2) con la finalidad de hallar la causa y efecto que genera el problema hallado.

Árbol causa – consecuencia de la falta de un buen drenaje [pic 5]

 Imagen 3: Fuente Propia

1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿En qué medida es posible mejorar el sistema de drenaje en pavimentos mediante el uso de concreto permeable ante la concurrencia de precipitaciones pluviales en la ciudad de Arequipa?

1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA DE LA TÉCNICA

Un pavimento de concreto o rígido consiste en una losa de concreto simple o armado, apoyada directamente sobre una base o subbase. Los elementos que conforman un pavimento son: subrasante que es un soporte natural compactado que permite dar un apoyo razonable uniforme y estable ; y por una subbase  que previene el bombeo de los suelos de granos finos este se encuentra entre la subrasante y la losa rígida. La losa absorbe los esfuerzos ejercidos sobre el pavimento distribuyendo las cargas de la rueda, generando tensiones muy bajas en la subrasante (H. Calo, Diego;  2012)

El drenaje es un factor en el diseño de pavimentos, consiste en el proceso en el cual el agua de infiltración subterránea o superficial es removida de los suelos y rocas por medios naturales o artificiales. Para mitigar el impacto del agua se debe contar con tres cosas fundamentales. Contar con un drenaje subterráneo, drenaje superficial para prevenir el ingreso de agua al pavimento y diseñar un pavimento que resista el efecto combinado de carga y agua. Actualmente se cuenta utiliza subbases altamente permeables y drenes laterales para evacuar el agua, pero esto no es suficiente se debe tener en cuenta el diseño de concreto de la capa superficial del pavimento que soporte cargas y permita evacuar el agua a los drenes laterales. Como medida en este tema de investigación se opta por un sistema de concreto permeable.(MORALES , 2004, p 23)

El proceso de mezcla de arena, agua, arena gruesa, piedra  y cemento, toma el nombre concreto. Este tiende a cambiar sus propiedades y características según la cantidad de cada uno de los materiales y  los aditivos incorporados en la mezcla. Debido a esto esto según Cementos Cibao (2017) existen distintos tipos de concreto como son los bombeables, convencionales, colorantes, retardadores de fragua, entre otros.

Concreto convencional o común; es moldeable, tiene una excelente cohesión y trabajabilidad, no cuenta con características especiales.

Concreto bombeable;  es manejable y presenta un asentamiento de 4 pulgadas que facilita su colocación mediante equipos de bombeo llamados  bomba pluma o estacionaria.

Concreto Ourtimord; se caracteriza por ser fluido y de resistencia acelerada, se utiliza en sistemas de túneles.

Concreto Contech; se usa en sistemas industrializados debido a ser un concreto fluido, fraguado y resistencia acelerada.

Concreto reforzado con fibras; emplea fibras macro o micro sustituyendo las varillas de acero perfecto para aplicaciones estructurales.

Concreto Armado; a diferencias de los antes mencionados, este concreto integra fierro corrugado. Estos trabajan de forma conjunta para soportar todo tipo de cargas, mejorando su resistencia.

El concreto permeable es definido por National Ready Mixed Concrete Association  (NRMCA,2019) como: A diferencia de los demás tipos de concretos convencionales es fabricado a base de agregado grueso, cemento, agua y aditivos. Es un tipo especial de concreto con una elevada porosidad, la alta porosidad de esta se obtiene mediante un alto contenido de vacíos interconectados. Es un tipo especial de concreto con una elevada porosidad, la alta porosidad de esta se obtiene mediante un alto contenido de vacíos interconectados. Generalmente el concreto permeable tiene poco o no tiene agregado fino, es usado principalmente para aplicaciones en superficies de concreto que permita el paso a través de él de agua proveniente de precipitación y otras fuentes, reduciendo la escorrentía superficial de un sitio y recargando los niveles de agua subterránea.

1. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA INNOVADORA

El uso de pavimentos porosos como sistemas alternativos al drenaje urbano es una propuesta que ya viene siendo estudiada y en algunos lugares incluso implementada, sobre todo en países del primer mundo.

El hecho de tratar de replicar estos estudios y ponerlas a prueba en condiciones totalmente distintas a donde fueron estudiadas es la principal innovación que pretende desarrollar esta investigación.

 El desarrollo del concreto con materiales propios de la región Arequipa (agregados, cemento, aditivos) y su posterior uso en una zona con condiciones climáticas distintas (cantidad de precipitaciones pluviales principalmente) a lugares donde se hicieron estos estudios, constituirán el objeto de estudio que pretendemos desarrollar. Finalmente se concluirá su viabilidad para su uso en la construcción de pavimentos rígidos en la ciudad de Arequipa, además de sus posibles aplicaciones.

Según la NRCMA El proceso de instalación del concreto permeable es el siguiente:

1. Mano calificada para la preparación de la base
2. La base debe estar correctamente compactada para poder lograr una superficie uniforme y estable, esta puede variar de acuerdo a especificaciones de diseño o al tipo de suelo.
3. Debe colocarse una capa de piedra de gradación abierta sobre el suelo.
4. Se utiliza telas o tejidos de ingeniería para separar suelos de grano fino de la capa de piedra.
5. Se humedece el suelo antes de colocar el concreto y las vías con tráfico de construcción deben ser barridas con rastrillos y compactadas.

1. ANTECEDENTES DE LA PROPUESTA

Los pavimentos son una parte esencial del desarrollo urbano, sin embargo, son los generadores de los excesos de caudal debido a su capa impermeable. Debido a esto se debe buscar técnicas alternativas al drenaje urbano.

Uno de los sistemas de drenaje alternativos son los pavimentos porosos, los cuales son básicamente una mezcla de agregados gruesos uniformemente gradados, con muy bajo contenido de arena y un cementante, que puede ser una mezcla bituminosa o cemento portland, logrando un porcentaje de vacíos entre 15% y 20% (Reyes & Torres, 2002)

...