2015_caracterizacion_arenas_material_

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CARACTERIZACIÓN DE ARENAS COMO MATERIAL PARA 
CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES, PROCEDENTES DE LA PLAYA DEL 
RÍO ARÍARI EN EL MUNICIPIO DE PUERTO LLERAS – META 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MAIRA ALEJANDRA RODRÍGUEZ AYALA 
CRISTIAN DANILO SANDOVAL PACHÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍAS 
PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL 
VILLAVICENCIO 
2015 
 
 CARACTERIZACIÓN DE ARENAS COMO MATERIAL PARA 
CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES, PROCEDENTES DE LA PLAYA DEL 
RÍO ARÍARI EN EL MUNICIPIO DE PUERTO LLERAS – META 
 
 
 
 
MAIRA ALEJANDRA RODRÍGUEZ AYALA 
CRISTIAN DANILO SANDOVAL PACHÓN 
 
 
 
Monografía de grado como requisito para optar el título de Ingeniero Civil 
 
 
Asesor Técnico 
SAULO ANDRES OLARTE 
Ingeniero Civil, Magister en estructuras 
 
 
Asesora Metodológica 
 MYRIAM CRISTINA REYES ORTIZ 
Física, Magister en ciencias Físicas 
 
 
 
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍAS 
MODALIDAD DE GRADO 
VILLAVICENCIO 
2015 
 
AUTORIDADES ACADÉMICAS 
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA 
 
 
Dra. MARITZA RONDÓN RANGEL 
Rector Nacional 
 
 
Dr. CÉSAR AUGUSTO PÉREZ LONDOÑO 
Director Académico sede Villavicencio 
 
 
Dr. RUTH EDITH MUÑOZ JIMÉNEZ 
Directora administrativa 
 
 
Dra. NANCY GIOVANA COCUNUBO COCUNUBO 
Director de investigación de la sede 
 
 
Ing. RAÚL ALARCÓN BERMÚDEZ 
Decano de la Facultad de Ingenierías 
 
 
 
 
Ing. MARÍA LUCRECIA RAMÍREZ SUÁREZ 
Jefe de programa 
 
 
 
Ing. SAULO ANDRES OLARTE BURITICA 
Coordinador de Investigación Programa de Ingeniería Civil 
 
 
 
Nota de aceptación 
 
Aprobado por el Comité de investigación en 
cumplimiento de los requisitos exigidos por la 
Universidad Cooperativa de Colombia para optar 
al título de Ingeniero Civil. 
 
 
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 Jurado 
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 Jurado 
_______________________________________ 
 Jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Villavicencio, 24 Agosto de 2015 
 
 
ADVERTENCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La Universidad Cooperativa De Colombia, 
sede Villavicencio, no se hace responsable 
por los conceptos emitidos por los autores. 
 
 
 
 
Este trabajo de monografía de grado está dedicado primero a DIOS, quien nos dio 
la fortuna de ser concebidos por nuestros maravillosos PADRES, los cuales con 
gran esfuerzo y amor nos apoyaron para emprender este camino, ser nuestra 
guía y ejemplo de vida, haciendo de nosotros personas llenas de valores, 
emprendedores y con grandes aspiraciones para salir adelante, finalmente 
queremos agradecer a todos nuestros FAMILIARES, quienes han estado 
pendiente aconsejándonos y guiándonos en cada instante, para convertirnos en 
PROFESIONALES EXISTOSOS. 
 
Los autores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTO 
 
 
A Dios, ya que gracias a su sacrificio en la cruz nos permitió la vida que tenemos 
hoy en día. 
 
 A la Universidad Cooperativa de Colombia sede Villavicencio, por la oportunidad 
de estudiar para formarnos como profesionales. 
 
 A la Facultad de Ingenierías, especialmente nuestro Programa de Ingeniería Civil. 
 
A nuestra Asesor Técnico, MSc. Saulo Olarte, por sus aportes y contribución en 
esta investigación. 
 
 A la Asesora Metodológica, MSc. Myriam Cristina Reyes Ortiz, por sus aportes y 
colaboración en esta investigación 
 
A cada uno de los docentes que conforman el equipo de trabajo de nuestro 
programa, por su gran esfuerzo y profesionalismo para transmitirnos sus 
conocimientos a lo largo de nuestra formación profesional. 
 
 Al equipo de trabajo del laboratorio de INGEVIAS, que nos colaboró guiándonos 
en el proceso de los ensayos ejecutados. 
 
Y a todas aquellas personas que nos han acompañado de una u otra forma en 
este proceso de formación profesional. 
 
Los autores 
 
 
 
 
TABLA DE CONTENIDO 
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 24 
1 PLANTEAMIENTO Y GENERALIDADES DEL PROYECTO ............................................ 26 
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................ 26 
1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................... 27 
1.2.1. Objetivo General ....................................................................................................... 27 
1.2.2. Objetivos Específicos ................................................................................................. 27 
1.3 JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................... 28 
1.4 ANTECEDENTES ........................................................................................................ 29 
2 MARCO REFERENCIAL ........................................................................................... 32 
2.1 MARCO CONTEXTUAL .............................................................................................. 32 
2.1.1. Localización ............................................................................................................... 32 
2.1.2. Clima .......................................................................................................................... 33 
2.1.3. Cuencas hidrográficas ............................................................................................... 34 
2.1.4. Cuenca Río Aríari ....................................................................................................... 35 
2.2 MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 36 
2.2.1. Origen de las rocas .................................................................................................... 37 
2.2.2. Clasificación ............................................................................................................... 40 
2.2.3. Comportamiento de las rocas ................................................................................... 41 
2.2.4. Propiedades de los materiales pétreos .................................................................... 43 
2.2.4.1. Propiedades físicas ............................................................................................................ 43 
2.2.4.1.1. Densidad ...................................................................................................................... 43 
2.2.4.1.2. Porosidad ..................................................................................................................... 43 
2.2.4.1.3. Compacidad ................................................................................................................. 43 
2.2.4.1.4. Absorción en agua ....................................................................................................... 44 
2.2.4.1.5. Capilaridad ................................................................................................................... 44 
2.2.4.1.6. Higroscopicidad ........................................................................................................... 44 
2.2.4.1.7. Permeabilidad.............................................................................................................. 44 
2.2.4.1.8. Heladicidad ..................................................................................................................44 
2.2.4.1.9. Dureza.......................................................................................................................... 44 
2.2.4.1.10. Propiedades mecánicas ............................................................................................. 45 
2.2.4.1.11. Resistencia a compresión .......................................................................................... 45 
2.2.4.1.12. Resistencia a flexión .................................................................................................. 45 
2.2.4.1.13. Resistencia al desgaste .............................................................................................. 45 
2.2.5. Las rocas ígneas ......................................................................................................... 45 
2.2.6. Las rocas sedimentarias ............................................................................................ 46 
2.2.7. Las rocas metamórficas ............................................................................................. 46 
2.2.8. Origen de los suelos .................................................................................................. 47 
2.2.9. Tipos de suelo ............................................................................................................ 47 
2.2.9.1 Suelos arenosos ................................................................................................................. 47 
2.2.9.2 Suelos arcillosos ................................................................................................................. 48 
2.2.9.3 Suelos calizos ..................................................................................................................... 48 
2.2.9.4 Suelos pedregosos ............................................................................................................. 48 
2.2.9.5 Suelos limosos .................................................................................................................... 48 
2.2.9.6 Suelos fumíferos: ............................................................................................................... 48 
 
2.2.10. Formación de los suelos ............................................................................................ 49 
2.2.10.1.1. Formación de sedimentos ......................................................................................... 49 
2.2.10.1.2. Transporte de los sedimentos ................................................................................... 50 
2.2.10.1.3. Depósito de los sedimentos ...................................................................................... 50 
2.2.11. Depósitos aluviales .................................................................................................... 50 
2.3 MARCO LEGAL ......................................................................................................... 52 
3 DISEÑO METODOLOGICO ...................................................................................... 53 
3.1 TIPO DE INVESTIGACION .......................................................................................... 53 
3.2 FUENTES Y TÉCNICAS PARA LA RECOLEECIÓN DE INFORMACIÓN ............................... 54 
3.2.1. Primera fase .............................................................................................................. 54 
3.2.2. Segunda fase ............................................................................................................. 54 
3.2.3. Tercera fase ............................................................................................................... 54 
3.2.3.1. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E – 133 – 13 ............................. 55 
3.2.3.2. Reducción de muestras de agregados por cuarteo I.N.V. E - 202 – 13 ......................... 57 
3.2.3.3. Presencia de impurezas orgánicas en arenas usadas para la preparación de morteros o 
concreto I.N.V. E – 212 - 13 ............................................................................................................... 59 
3.2.3.4. Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino I.N.V. E – 213 – 13 ..................... 61 
3.2.3.5. Determinación de la cantidad de material que pasa el tamiz de 75 μm (n°200) en los 
agregados pétreos mediante lavado I.N.V. E – 214 – 13 ................................................................... 64 
3.2.3.6. Análisis granulométrico del llenante mineral utilizado en la elaboración de mezclas 
asfálticas I.N.V. E – 215 – 13 .............................................................................................................. 65 
3.2.3.7. Densidad Bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados en estado suelto y 
compacto I.N.V. E – 217-13 ............................................................................................................... 66 
3.2.3.8. Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o de 
magnesio I.N.V. E – 220-13 .............................................................................................................. 68 
3.2.3.9. Densidad, densidad relativa (gravedad específica) y absorción del agregado fino I.N.V. E – 
222 – 13 72 
3.2.4. Cuarta fase: evaluativa ............................................................................................. 74 
3.2.5. Quinta fase: socialización .......................................................................................... 74 
4 RESULTADOS Y ANÁLISIS ....................................................................................... 75 
4.1 EQUIVALENTE DE ARENA DE SUELOS Y AGREGADOS FINOS INV – 133 – 13................ 75 
4.2 REDUCCIÓN DE MUESTRAS DE AGREGADOS POR CUARTEO I.N.V. E - 202 - 13 .... 77 
4.3 PRESENCIA DE IMPUREZAS ORGÁNICAS EN ARENAS USADAS PARA LA PREPARACION 
DE MORTEROS O CONCRETO I.N.V. E – 212 - 13 .................................................................. 78 
4.4 ANÁLISS GRANULOMETRICO DE LOS AGREGADOS GRUESO Y FINO I.N.V. E – 213 – 13
 79 
4.5 DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE MATERIAL QUE PASA EL TAMIZ DE 75 µm 
(N°200) EN LOS AGREGADOS PÉTREOS MEDIANTE LAVADO I.N.V. E – 214 – 13 .................... 83 
4.6 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL LLENANTE MINERAL UTILIZADO EN LA ELABORACION 
DE MEZCLAS ASFÁLTICAS I.N.V. E – 215 – 13 ....................................................................... 85 
4.7 DENSIDAD BULK (PESO UNITARIO) Y PORCENTAJE DE VACÍOS DE LOS AGREGADOS EN 
ESTADO SUELTO Y COMPACTO I.N.V. E – 217-13 ................................................................ 89 
4.8 SOLIDEZ DE LOS AGREGADOS FRENTE A LA ACCIÓN DE SOLUCIONES DE SULFATO DE 
SODIO O DE MAGNESIO I.N.V. E – 220-13 .......................................................................... 91 
 
4.9 DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA (GRAVEDAD ESPECÍFICA) Y ABSORCION DEL 
AGREGADO FINO I.N.V. E – 222 –13 ..................................................................................... 93 
5 CONCLUSIONES .................................................................................................... 97 
6 RECOMENDACIONES ............................................................................................. 99 
7 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 100 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Tabla 1. Composición química elemental de la corteza terrestre ........................................... 38 
Tabla 2. Composición química (óxidos) de la corteza terrestre .............................................. 39 
Tabla 3. Equivalente de arena de suelos y agregados finos I.N.V. E – 133 - 13 ................. 75 
Tabla 4. Requisitos para materiales granulares tipo SBG o BG .............................................76 
Tabla 5. Requisitos para arena de rellenos para estructuras .................................................. 76 
Tabla 6. Requisitos del agregado fino para concreto estructural ........................................... 77 
Tabla 7. Reducción de muestras de agregados por cuarteo I.N.V.E - 202 ........................... 77 
Tabla 8. Presencia de impurezas orgánicas en arenas usadas en la preparación de 
morteros o concretos I.N.V. E – 212 – 13........................................................................... 78 
Tabla 9. Análisis granulométrico de los agregados grueso y fino I.N.V. E – 213-13 ........... 79 
Tabla 10. Granulometría para arena de rellenos para estructuras ......................................... 82 
Tabla 11. Determinación de la cantidad de material que pasa el tamiz de 75 µm (N°200) 
en los agregados pétreos mediante lavado I.N.V. E – 214 – 13 ..................................... 83 
Tabla 12. Requisitos para arena de rellenos para estructuras ............................................... 84 
Tabla 13. Requisitos del agregado fino para concreto estructural ........................................ 85 
Tabla 14. Análisis granulométrico del llenante mineral utilizado en la elaboración de 
mezclas asfálticas I.N.V. E – 215 – 13 ................................................................................ 85 
Tabla 15. Requisitos de Llenante Mineral ................................................................................. 88 
Tabla 16. Proporción y Requisitos de Llenante Mineral ........................................................... 89 
Tabla 17. Densidad bulk (peso unitario) y porcentaje de vacíos de los agregados en 
estado suelto y compacto I.N.V. E – 217 – 13 .................................................................. 89 
Tabla 18. Solidez de los agregados frente a la acción de soluciones de sulfato de sodio o 
de magnesio I.N.V. E – 220 - 13 .......................................................................................... 91 
Tabla 19. Requisitos de calidad de la arena para la capa de soporte de los adoquines .... 93 
Tabla 20. Densidad, densidad relativa (gravedad específica) y adsorción del agregado fino 
I.N.V. E – 222 – 13 ................................................................................................................. 93 
Tabla 21. Requisitos del agregado fino para concreto estructural ......................................... 95 
Tabla 22. Resultados de los ensayos de laboratorio realizados ............................................. 96 
Tabla 23. Normas para la caracterización de materiales pétreos ........................................ 102 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1. Ubicación geográfica del municipio de Puerto Llera en el departamento del Meta ......... 33 
Figura 2. Mapa hidrográfico del Municipio de Puerto Lleras ............................................................ 35 
Figura 3. Ciclo de las rocas ................................................................................................................ 41 
Figura 4. Curva de granulométrica de agregado fino ........................................................................ 81 
Figura 5. Curva de gradación de agregado fino .......................................................................... 87 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FOTOS 
 
Foto 1. Rio Aríari ................................................................................................................................ 36 
Foto 2. Período de humedecimiento ................................................................................................ 56 
Foto 3. Posterior a la agitación ......................................................................................................... 56 
Foto 4. Proceso de irrigación ............................................................................................................. 56 
Foto 5. Estado de reposo .................................................................................................................. 56 
Foto 6. Lectura de arena ................................................................................................................... 57 
Foto 7. Lectura de arcilla ................................................................................................................... 57 
Foto 8. Selección de material ............................................................................................................ 58 
Foto 9. Zarandeo de material ............................................................................................................ 58 
Foto 10. Cono con la pala .................................................................................................................. 58 
Foto 11. Caída de material en forma cónica ..................................................................................... 58 
Foto 12. Dos cuartos ......................................................................................................................... 59 
Foto 13. Cuatro cuartos ..................................................................................................................... 59 
Foto 14. 200 ml de agua limpia ......................................................................................................... 60 
Foto 15. Soda cáustica ....................................................................................................................... 60 
Foto 16. Vaciado de Material ............................................................................................................ 60 
Foto 17. Estado de reposo ................................................................................................................ 60 
Foto 18. Lectura materia orgánica .................................................................................................... 61 
Foto 19. Nivel 1 Materia orgánica ..................................................................................................... 61 
Foto 20. Lavado de material .............................................................................................................. 62 
Foto 21. Lavado de material (a) ........................................................................................................ 62 
Foto 22. Material limpio .................................................................................................................... 62 
Foto 23. Secado de material ............................................................................................................. 62 
Foto 24. Material seco para tamizado .............................................................................................. 63 
Foto 25. Juego de tamices ................................................................................................................. 63 
Foto 26. Tamizado manual ................................................................................................................ 63 
Foto 27. Material que retiene Nº 30 ................................................................................................. 63 
 
Foto 28. Juego de tamiz .................................................................................................................... 64 
Foto 29. Vaciado de material ............................................................................................................ 64 
Foto 30. Tamizado manual Nº200 .................................................................................................... 65 
Foto 31. Material que pasa tamiz ..................................................................................................... 65 
Foto 32. Secado de material .............................................................................................................66 
Foto 33. Lavado por chorro agua ...................................................................................................... 66 
Foto 34. Secado de muestra en estufa .............................................................................................. 66 
Foto 35. Muestra seca ....................................................................................................................... 66 
Foto 36. Vaciado de material ............................................................................................................ 67 
Foto 37. Apisonado por capa ............................................................................................................ 67 
Foto 38. Limpieza de bordes ............................................................................................................. 68 
Foto 39. Enrasado ............................................................................................................................. 68 
Foto 40. Lavado de material .............................................................................................................. 70 
Foto 41. Secado de material ............................................................................................................. 70 
Foto 42. Solución sulfato de magnesio ............................................................................................. 70 
Foto 43. Material que retiene No. 4 .................................................................................................. 70 
Foto 44. Material que retiene Nº8 .................................................................................................... 71 
Foto 45. Material que retiene Nº16 .................................................................................................. 71 
Foto 46. Inmersión de sulfato de magnesio ...................................................................................... 71 
Foto 47. Material de ensayo ............................................................................................................. 73 
Foto 48. Fin de proceso de inmersión ............................................................................................... 73 
Foto 49. Secado muestra con aire tibio ............................................................................................ 73 
Foto 50. Golpes con el pisón ............................................................................................................. 73 
Foto 51. Agregado con humedad superficial .................................................................................... 74 
Foto 52. Picnómetro + agua .............................................................................................................. 74 
Foto 53. Río Aríari – Puerto Lleras .................................................................................................. 104 
Foto 54. Arena de playa de río ........................................................................................................ 104 
Foto 55. Extracción de material ...................................................................................................... 105 
Foto 56. Obtención de muestra ...................................................................................................... 105 
 
Foto 57. Material extratido ............................................................................................................. 105 
Foto 58. Muestras ........................................................................................................................... 105 
Foto 59. Cilindro de plástico ............................................................................................................ 106 
Foto 60. Solución en el cilindro ....................................................................................................... 106 
Foto 61. Introducción de material .................................................................................................. 107 
Foto 62. Periodo de humedecimiento ............................................................................................ 107 
Foto 63. Después de la agitación .................................................................................................... 107 
Foto 64. Fin período de sedimentación .......................................................................................... 107 
Foto 65. Lectura de arena ............................................................................................................... 108 
Foto 66. Lectura de arcilla ............................................................................................................... 108 
Foto 67. Material ............................................................................................................................. 108 
Foto 68. Zarandeo manual .............................................................................................................. 108 
Foto 69. Reducción de material ..................................................................................................... 109 
Foto 70. 200 ml de agua limpia ....................................................................................................... 109 
Foto 71. Vaciado agua limpia .......................................................................................................... 109 
Foto 72. Soda caustica tipo escarcha .............................................................................................. 110 
Foto 73. Pesaje soda cáustica ......................................................................................................... 110 
Foto 74. Material ............................................................................................................................. 110 
Foto 75. Vaciado de material .......................................................................................................... 110 
Foto 76. Luego de agitado ............................................................................................................... 111 
Foto 77. Estado de reposo .............................................................................................................. 111 
Foto 78. Lectura materia orgánica .................................................................................................. 111 
Foto 79. Nivel 1 materia orgánica ................................................................................................... 111 
Foto 80. Material ............................................................................................................................. 112 
Foto 81. Material Lavado ................................................................................................................ 112 
Foto 82. Secado de material ........................................................................................................... 112 
Foto 83. tamizado manual .............................................................................................................. 112 
Foto 84. Adición de material ........................................................................................................... 113 
Foto 85. Tamizado ........................................................................................................................... 113 
 
Foto 86. Tamizado manual .............................................................................................................. 113 
Foto 87. Pesaje material para tamiz No. 200 .................................................................................. 113 
Foto 88. Materiales antes de lavar .................................................................................................. 114 
Foto 89. Material después de lavado ..............................................................................................114 
Foto 90. Pesaje de material seco .................................................................................................... 114 
Foto 91. Lavado por medio de chorro ............................................................................................. 114 
Foto 92. Tamiz Nº 16 ....................................................................................................................... 115 
Foto 93. Material que retiene Nº16 ................................................................................................ 115 
Foto 94. Tamiz Nº30 ........................................................................................................................ 115 
Foto 95. Material que retienen Nº30 .............................................................................................. 115 
Foto 96. Tamiz Nº50 ........................................................................................................................ 116 
Foto 97. Material que retiene Nº50 ................................................................................................ 116 
Foto 98. Tamiz Nº200 ...................................................................................................................... 116 
Foto 99. Material que retiene Nº200 .............................................................................................. 116 
Foto 100. Secado de muestra en estufa .......................................................................................... 117 
Foto 101. Muestra seca ................................................................................................................... 117 
Foto 102. Masa que retiene Nº16 ................................................................................................... 117 
Foto 103. Masa que retiene Nº30 ................................................................................................... 117 
Foto 104. Masa retiene N° 50 ...................................................................................................... 118 
Foto 105. Diametro molde .............................................................................................................. 118 
Foto 106. Vaciado de material ........................................................................................................ 118 
Foto 107. Apisonado primera capa ................................................................................................. 119 
Foto 108. Apisonado segunda capa ................................................................................................ 119 
Foto 109. Limpieza de bordes ......................................................................................................... 119 
Foto 110. Enrasado ......................................................................................................................... 119 
Foto 111. Pesaje Primera fase ......................................................................................................... 120 
Foto 112. pesaje Segunda fase ........................................................................................................ 120 
Foto 113. Solución sulfato de magnesio ......................................................................................... 120 
Foto 114. Material que retiene Nº4 ................................................................................................ 120 
 
Foto 115. Material que retiene Nº18 .............................................................................................. 121 
Foto 116. Material que retiene Nº16 .............................................................................................. 121 
Foto 117. Material que retiene Nº30 .............................................................................................. 121 
Foto 118. Material que retienen Nº50 ............................................................................................ 121 
Foto 119. Seguimiento día dos ........................................................................................................ 122 
Foto 120. Seguimiento día tres ....................................................................................................... 122 
Foto 121. Secado de material ......................................................................................................... 122 
Foto 122. Fractura Nº8 día 2 ........................................................................................................... 122 
Foto 123. Fractura día Nº4 .............................................................................................................. 123 
Foto 124. Desgaste del material ..................................................................................................... 123 
Foto 125. Material de ensayo ......................................................................................................... 123 
Foto 126. Secado muestra con aire tibio ........................................................................................ 123 
Foto 127. Golpes con pisón ............................................................................................................. 124 
Foto 128. Material compactado ...................................................................................................... 124 
Foto 129. Agregado con humedad superficial ................................................................................ 124 
Foto 130. Picnómetro ...................................................................................................................... 124 
Foto 131. Material ........................................................................................................................... 125 
Foto 132. Peso de la muestra .......................................................................................................... 125 
Foto 133. Estado de decantar ......................................................................................................... 125 
Foto 134. Peso seco......................................................................................................................... 125 
Foto 135. Material para la densidad ............................................................................................... 126 
Foto 136. Apisonado de material .................................................................................................... 126 
Foto 137. Pesaje de masa ................................................................................................................ 126 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
Anexo 1. Normas para la caracterización de materiales pétreos ................................................... 102 
Anexo 2. Toma de Muestras ........................................................................................................... 104 
Anexo 3. CARACTERIZACIÓN DE ARENAS COMO MATERIAL PARA CONSTRUCCIÓN DE OBRAS 
CIVILES, PROCEDENTES DE LA PLAYA DEL RÍO ARÍARI EN EL MUNICIPIO DE PUERTO LLERAS – 
META ....................................................................................................................................... 106 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
GLOSARIO 
 
RÍO: corriente natural de agua que fluye con continuidad. Posee un caudal 
determinado, rara vez es constante a lo largo del año, y desemboca en el mar, en 
un lago o en otro río, en cuyo caso se denomina afluente. 
AFLUENTE: corriente de agua la cual no llega hasta el mar sino que desemboca 
en otra corriente de agua. 
CUENCA HIDROGRÁFICA: territorio drenado por un único sistema de drenaje 
natural, es decir, que drena sus aguas al mar o a un lago coloriendo a través de un 
único río. 
MATERIAL PETREO: provienen de la roca, de una piedra o de un peñasco; 
habitualmente se encuentra en forma de bloques o fragmentosde distintos 
tamaños se utilizan para la construcción. 
ARENA: conjunto de partículas de rocas disgregadas. 
AGREGADO FINO: material que pasa el tamiz 3/8’’ y queda retenido en el tamiz 
N° 200, el más común es la arena producto resultante de la desintegración de las 
rocas. 
SUELO: Sedimentos u otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas 
producidas por desintegración física y alteración química de rocas, que pueden 
contener o no materia orgánica. 
GRANULOMETRIA: distribución de tamaños de partículas de agregados gruesos 
y finos de un material, empleando tamices numerados, de aberturas cuadradas y 
dispuestos en orden decreciente. 
TAMIZ: malla metálica constituida por barras tejidas y que dejan un espacio entre 
sí por donde se hace pasar el material para ser analizado. 
LLENANTE MINERAL: Material no arcilloso que pasa el tamiz N°200. Se 
incorpora a la mezcla con el fin de aumentar la estabilidad, y disminuir el 
 
porcentaje de asfalto necesario para obtener un determinado porcentaje de vacíos 
de la mezcla 
GRAVEDAD ESPECIFICA: relación entre la masa de un cierto volumen de sólidos 
a una temperatura dada y la masa del mismo volumen de agua destilada y libre de 
gas, a la misma temperatura. Su valor es adimensional. 
GRAVEDAD ESPECÍFICA DE BULK: relación entre el peso en el aire del 
volumen de agregado (incluyendo los vacíos permeables e impermeables de sus 
partículas pero no los vacíos entre partículas) a una determinada temperatura y el 
peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de gas, a la misma 
temperatura. 
GRAVEDAD ESPECÍFICA BULK APARENTE: relación entre el peso en el aire 
del volumen de la porción impermeable del agregado a una determinada 
temperatura y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, libre de 
gas a la misma temperatura. 
ABSORCIÓN: incremento de la masa de un agregado, debido a la penetración de 
agua dentro de los poros de sus partículas durante un periodo especificado. La 
absorción se expresa como un porcentaje de la masa seca del agregado. 
DENSIDAD: masa por unidad de volumen de un material, expresada 
generalmente en kg/m3 (lb/pie3). 
DENSIDAD EN CONDICIÓN SECA AL HORNO (SH): ,asa por unidad de 
volumen de las partículas de agregado secas al horno, incluyendo el volumen de 
las partículas de agregado secas al horno, incluyendo el volumen de los poros 
permeables e impermeables de las partículas, pero no los vacíos entre ellas. 
DENSIDAD EN CONDICIÓN SATURADA Y SUPERFICIALMENTE SECA (SSS): 
masa por unidad de volumen de las partículas del agregado saturadas y 
superficialmente secas, incluyendo el volumen de los poros permeables e 
impermeables de las partículas y el agua que llena los poros permeables, pero no 
los vacíos entre las partículas. 
 
VACÍOS: en un volumen unitario de agregados, es el espacio entre partículas en 
una masa de agregado no ocupado por materiales sólidos. 
EQUIVALENTE DE ARENA: una medida numérica de la contaminación por limo o 
arcilla en el agregado fino (o suelo), según lo determina este ensayo. 
CARAS FRACTURADAS: superficie angular, áspera o quebrada de una partícula 
de agregado, formada por trituración por medios artificiales o por la naturaleza. 
CONTENIDO DE MATERIA ORGÁNICA: Cantidades de impurezas orgánicas que 
puedan estar presentes en el material. 
REACTIVO: toda sustancia que interactúa con otra en una reacción química y que 
da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación 
distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
En el presente trabajo de monografía de grado se muestran los resultados 
obtenidos en el laboratorio, basados en los ensayos que están estipulados en la 
norma INVIAS 2013, logrando adquirir la caracterización de arenas procedente de 
la playa del Río Aríari en el municipio de Puerto Lleras – Meta. 
 
Así mismo se puede identificar el comportamiento que presenta el material frente 
al concreto, esto mediante la determinación de las propiedades físicas del 
material, que se determina por medio de los ensayos de laboratorio, los cuales son 
reducción de muestras de agregados por cuarteo, presencia de impurezas 
orgánicas en arenas usadas en la preparación de morteros o concretos, análisis 
granulométrico de los agregados gruesos y finos, determinación de la cantidad de 
material que pasa el tamiz de 75 mm (N°200) en los agregados pétreos mediante 
lavado, densidad, densidad relativa (gravedad especifica) y absorción de agregado 
fino, densidad BULK (peso unitario) y porcentaje de vacío de los agregados por 
secado, equivalente de arena, análisis granulométrico de llenante mineral utilizado 
en la elaboración de mezclas asfálticas y concreto estructural. 
 
El uso de este material depende de las condiciones estipuladas en la NTC 174 y 
las especificaciones INVIAS 2013, ya que gracias a estos resultados se obtiene 
un breve pero detallado análisis de sus limitaciones y ventajas en las mezclas de 
asfaltos y concretos. 
 
Es de resaltar que en el municipio de Puerto Lleras no existe ninguna trituradora, 
por ende el material que se utiliza para la elaboración de los ensayos es extraído 
manualmente por los autores de este trabajo, se anexa registro fotográfico del 
momento de la extracción del material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARACTERIZACIÓN DE ARENAS COMO 
MATERIAL PARA CONSTRUCCIÓN DE 
OBRAS CIVILES, PROCEDENTES DE LA 
PLAYA DEL RÍO ARÍARI EN EL MUNICIPIO DE 
PUERTO LLERAS - META 
 
 24 
INTRODUCCIÓN 
 
La caracterización de arenas consiste en una serie de ensayos donde los 
agregados finos se someten en diferentes condiciones, que a través de los 
resultados se pueda analizar y determinar las ventajas y desventajas, con las 
cuales resulta beneficioso utilizar como fuente de extracción el origen de dicho 
material durante un proceso constructivo que se situé a los alrededores de esta 
fuente. 
 
El municipio de Puerto Lleras ubicado en el departamento del Meta contiene 
grandes fuentes hídricas de igual manera también resultan beneficiosas para el 
uso de la ingeniería, en la actualidad no se cuenta con la información necesaria 
para hacer uso en la construcción de obra civiles, lo que resulta como un déficit de 
aprovechamiento de recursos para el municipio teniendo en cuenta que el 
desarrollo urbano se está tomando gran parte del municipio, y se ha visto la 
necesidad de hacer uso de fuentes y suministros de otros municipios del 
departamento. 
 
Al dar a conocer como se debe caracterizar el material de la playa del Rio Aríari 
en el sector de Puerto Lleras se obtendrá información de carácter específico que 
permite el avance, desarrollo y mejora de la explotación de dicho recurso con el fin 
de ser utilizados en la construcción de obra civiles aledañas que se desarrollan en 
este municipio, lo cual permite mejorar y trabajar con calidad de la mano de la 
economía. 
 
La caracterización de los materiales es indispensable para la ejecución de las 
obras civiles, un eficiente y buen resultado de las obras, depende en gran parte de 
la calidad de estos materiales, por lo tanto estos deben ser sometidos a una serie 
 
 25 
de ensayos de laboratorios, con el objetivo de identificar su clasificación, el 
contenido de humedad, la densidad, absorción, propiedades químicas que lo 
componen, el desgaste que tienen estos materiales a los largo de su trayectoria, la 
resistencia a los sulfatos y la resistencia en general que estos tengan, ya que 
este es un factor de suma importancia para el proceso de elaboración del 
hormigón para la consistencia y resistencia de las obras. 
 
Los materiales son extraídos de las fuentes hídricas, este estudio se lleva a cabo 
en el departamento del Meta más exactamente en el municipio de Puerto Lleras, 
en este municipio no hay planta de tratamientopara el expendido del material, lo 
que implica mayor costo para la ejecución de las obras civiles, ya que estos 
materiales deben ser transportados desde Granada donde está la planta de 
tratamiento más cercana, generando costos adicionales, que aumentan en gran 
parte el presupuesto de los proyectos, teniendo el municipio de Puerto Lleras su 
propia fuente de extracción, para el abastecimiento de los materiales y poder 
economizar costos a largo plazo. 
 
De acuerdo a lo expuesto, este estudio pretende lograr la identificación de los 
materiales, para determinar el uso más adecuado y óptimo de estos, para los 
diferentes tipos de construcciones, pero que a la vez cumplan con la Norma 
Técnica Colombiana y las especificaciones INVIAS 2013, ya que las 
construcciones que se ejecutan en Colombia deben cumplir y estar acorde a 
estas normas, el cumplimiento de cada uno de los ensayos, se refleja en los 
resultados obtenidos y respectivamente analizados. 
 
 
 
 
 
 
 26 
1 PLANTEAMIENTO Y GENERALIDADES DEL PROYECTO 
 
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 
El departamento del Meta cuenta con una gran variedad de fuentes hídricas para 
la extracción del material, los cuales son destinados a la construcción de obras 
civiles en los diferentes municipios del departamento, entre estos se encuentra el 
municipio de Puerto Lleras, donde no se cuenta con una fuente de explotación 
para el uso de la construcción de obras civiles. 
 
Siendo objeto de investigación se pretende realizar la extracción del material 
procedente de la playa del Río Aríari en el municipio de Puerto Lleras, para luego 
ser sometido a ensayos de laboratorios que permitan clasificar y establecer la 
viabilidad para ser utilizado como fuente de explotación de materiales pétreos 
para uso de la ingeniería, específicamente en construcciones como lo son vías, 
concretos y otros usos adecuados que permitan el beneficio de costo-calidad y 
aprovechamiento de recursos por su fácil accesibilidad. 
 
Desde luego no todas las fuentes de recursos hídricos resultan beneficiosas para 
el uso de la construcción en obras civiles, debido a que las características con las 
que cuenta el material no cumple con las normas de diseño establecidas para la 
construcción, por lo tanto esta investigación se convertirá en una base de 
información para quien la requiera y pretenda hacer uso de este sector como 
fuente de explotación del material pétreo. 
 
¿Qué características físicas tiene el material pétreo extraído de la playa del río 
Aríari en el municipio de Puerto Lleras y cómo se comporta frente a la norma 
INVIAS 2013? 
 
 27 
1.2 OBJETIVOS 
 
 
1.2.1. Objetivo General 
 
Identificar las propiedades físicas y características de la arena extraída de la playa 
del río Aríari en el municipio de Puerto Lleras en el departamento del Meta, para 
determinar según la Norma INVIAS 2013, las posibles aplicaciones en obras de 
ingeniería. 
 
1.2.2. Objetivos Específicos 
 
 
 Realizar los ensayos de laboratorio correspondientes a la sección 200 – 
Agregados pétreos, de la Norma INVIAS 2013. 
 
 Analizar los resultados obtenidos de los ensayos realizados al material, 
acorde a lo especificado en la Norma INVIAS 2013. 
 
 Determinar el cumplimiento del material acorde a la Norma INVIAS 2013. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 28 
1.3 JUSTIFICACIÓN 
 
 
A raíz del desarrollo constructivo en el que se encuentra el departamento del 
Meta, especialmente en el Municipio de Puerto Lleras, cada día es mayor la 
producción y el uso de los materiales pétreos, para la ejecución de las obras 
civiles, puentes, vías, entre otros. Para ello es de suma importancia el 
abastecimiento de material pétreo en dicho lugar, lo cual hace que sea necesario 
realizar un estudio para determinar las características y propiedades físicas de los 
materiales, logrando comprobar si estos cumplen con los requisitos establecidos 
en la norma INVIAS 2013, para poderlos clasificar en los diferentes usos de la 
construcción, 
 
La realización de este estudio deja su aporte en la determinación de la calidad de 
los materiales, ya que si se logra obtener específicamente las características que 
tiene el material extraído de la playa del río Aríari, se pude utilizar en las 
construcciones aledañas al municipio, lo cual hace que se logre disminuir los 
costos en el transporte del material utilizado en la ejecución de los proyectos que 
se realizan en el municipio de Puerto Lleras. Esto se obtendrá mediante el 
análisis de los resultados de los diversos ensayos de laboratorio que se le 
realizara a la muestra extraída de la playa del río Aríari en el Municipio de puerto 
Lleras según las especificaciones de la Norma INVIAS 2013. 
 
Este trabajo hace parte de un proyecto impulsado por el comité de investigación 
de la facultad de ingeniería el cual espera hacer la caracterización de todas las 
fuentes hídricas del departamento. Por lo tanto los resultados analíticos obtenidos 
en este estudio de caracterización de materiales estarán en un documento el cual 
será puesto a disposición de la comunidad. 
 
 
 29 
1.4 ANTECEDENTES 
 
En Bucaramanga, en la universidad Industrial de Santander en la facultad de 
Ingeniería Civil se desarrolló un trabajo de grado “Influencia de las características 
granulométricas y mineralógicas del filler sobre la rigidez de las mezclas asfálticas” 
realizado por RANGEL D. Leidy C. y SARMIENTO R. Mayra1 en noviembre de 
2010, quienes deciden escoger tres tipos materiales como llenantes minerales, 
los cuales se han separado para hacer los ensayos de laboratorio pertinentes 
según la norma INVIAS 2010 como el ensayo de índice de plasticidad, ensayo de 
granulometría de filler, granulometría del material fino de las arenas del rio. 
Incluyendo el ensayo de poder rigidizante, el cual determina el aumento de rigidez 
del asfalto o ligante con la adición de llenante, permitiendo así observar la 
variación que se presentan en algunos ensayos, con el fin de hacer un aporte a las 
plantas productoras de concreto asfaltico, con información significativa en el 
comportamiento y caracterización del filler como rigidizante, de acuerdo a los 
estudios realizados lograron identificar que no todos los llenantes minerales se 
comportan de la misma forma al variar el tamaño de sus partículas, también 
influyen características químicas que generan adherencia entre las fracciones de 
menor tamaño formando flocs que modifican el comportamiento del mástico 
también que las cenizas volantes rigidizaron más que las arenas de rio ya que las 
calizas tienen un alto poder rigidizante y volatilidad. 
 
 
En Chiapas, México se realizó un trabajo de grado denominado ‘‘Caracterización 
y diagnostico en tramos de los ríos Prusia, El Plan, Cuxtepeques, Negrito y El 
Rosario en la Reserva de la Biósfera ‘El Triunfo’ (REBITRI) y su zona de 
 
1 RANGEL D, Leidy C. y SARMIENTO R, Mayra. Influencia de las características granulométricas y 
mineralógicas del filler sobre la rigidez de las mezclas asfálticas. Trabajo de grado para optar al título de 
ingeniero civil. Bucaramanga, Colombia. Universidad industrial de Santander. Facultad de ingenierías físico-
mecánicas. 2010. 115p. 
 
 30 
influencia, Chiapas México’’, elaborado por SALINAS Sergio2 publicado en febrero 
6 de 2009, el cual tomo como objeto de estudio los materiales provenientes de la 
zona de la REBITRI. Donde pretendían caracterizar los ríos de la reserva de la 
biósfera el triunfo (REBITRI) y su zona de influencia en el estado de Chiapas, 
México, y construir una plataforma de sistemas de información geográfica (SIG) 
para identificar y localizar sitios con degradación potencial de los ríos de la 
REBITRI y su área de influencia, la metodología que se trabajaron fue 
caracterizar en situ los tramos socioeconómicos,extrayendo muestras 
representativas para ser sometidas a ensayo de laboratorio y dar diagnóstico, en 
el cual todos los casos estudiados se caracterizaron como valles estrechos en 
forma de U entre los tipos 1-A, 1-C y 2, siendo el tipo de cauce el de montaña 
para todos a excepción del tramo en el rio El Rosario que en algunas partes se 
presentó además como torrente de alta montaña y en el Cuxtepeques en el cual 
hay presencia de piedemonte, ya que el tipo de sustrato presente es de 
granulometría gruesa con paisaje fluvial en buenas condiciones en general. 
 
 
Por otra parte el Sistema de Información Geográfica SIG que se implemento tuvo 
un resultado acertado de acuerdo a las condiciones en campo encontradas 
durante los muestreos de los tramos, ya que demostró ser una herramienta eficaz 
en la definición de sitios con mayor degradación potencial redirigiendo los 
esfuerzos de muestreo. La información recopilada sobre el medio natural y social, 
permitieron explicar los cambios en la geomorfología de los tramos que fueron 
objetos de estudios. En cuanto a la escorrentía media anual realizada por Martínez 
Menez permitió denotar su tendencia por un periodo de 21 años en las 
microcuencas, a pesar de esto los resultados obtenidos fueron conservados, esta 
escorrentía depende totalmente de la precipitación en la zona. 
 
2 SALINAS, Sergio. Caracterización y diagnóstico en tramos de los ríos Prusia, El Plan, Cuxtepeques, Negrito y 
El Rosario en la Reserva de la Biósfera ‘El Triunfo’ (REBITRI) y su zona de influencia, Chiapas, México. Trabajo 
de grado para master oficial en restauración de ecosistemas. Chiapas, México: Universidad politécnica de 
Madrid. Departamento de ingeniería. 2009. 87p. 
 
 
 31 
En Bogotá, en la Universidad Católica de Colombia en la facultad de Ingeniería 
Civil se desarrolló un trabajo de grado ‘‘Caracterización de materiales de las 
cantera california, David Carvajal del municipio de Girardot y material aluvial del 
río Coello de este mismo municipio para la producción de subbase y base 
granular’’, realizado por AMAYA N. Cesar3, en noviembre de 2012, quien dentro 
de esta investigación decide trabajar en recolectar la información de las 
características físicas de los materiales granulares procedentes a la zona del alto 
Magdalena y la Rivera del río Coello, luego de ser sometidos a ensayos de 
laboratorios con el fin de determinar la granulometría, el desgaste de los ángeles, 
la dureza, el CBR, índice de plasticidad, equivalente de arena, entre otros, de 
acuerdo los requerimientos de calidad según la norma INVIAS, para ser utilizados 
para Base y Sub-base Granular en las obras de ingeniería en los municipios de 
Girardot, Coello y colindantes a dicho sector, se llegó a la conclusión que el 
material extraído de las canteras de california y David Carvajal es apto para la 
preparación de la Base, Rellenos menores y donde se vayan a realizar estructuras 
menores, de igual manera se llega a utilizar en la preparación de sub-base y base 
granular; finalmente las opciones de mezcla para la sub-base y base granular con 
la cantera de David Carvajal son más económicas ya que son de bajo costo y esto 
nos permite elevar su porcentaje y bajar el porcentaje del mixto de río que 
generalmente es alto y en algunas temporadas del año escaso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 AMAYA NOVOA, César A. caracterización de materiales de las canteras california, David Carvajal del 
municipio de Girardot y material aluvial del río Coello de este mismo municipio para la producción de 
subbase y base granular. Trabajo de grado para optar título de especialista en ingeniería de pavimentos. 
Bogotá D.C. Colombia. Universidad católica de Colombia. Facultad de ingeniería civil. 2012. 114p. 
 
 
 32 
2 MARCO REFERENCIAL 
 
 
En este capítulo se contextualiza la investigación, en el cual se ubica el problema 
y los antecedentes teóricos, históricos y legales que permiten sustentar el estudio. 
 
2.1 MARCO CONTEXTUAL 
 
Se determina la zona geográfica en la cual se encuentra le material extraído en 
estudio y análisis, abordando el municipio de Puerto Llera en el Departamento del 
Meta. 
 
2.1.1. Localización 
 
En la página web gobierno en línea4, Puerto Lleras es un municipio colombiano 
situado al sur occidente del departamento del Meta (Figura 1), a 146 kilómetros de 
la capital del departamento, vía Granada –San José de Guaviare, la cabecera 
urbana está localizada en la margen izquierda del rio Aríari, que atraviesa de norte 
a sur la parte central del territorio situado en las siguientes coordenadas 
geográficas: 3° 17’ de latitud norte y 73° 23’ de longitud oeste, el municipio hace 
parte de la subregión del Bajo Aríari, presenta una temperatura media de 27°. 
Limita por el Norte con San Martín y Fuente de Oro; al sur con Puerto Rico; al 
occidente con Mapiripán y al occidente con Fuente de Oro, San Juan de Arama y 
Vista Hermosa. Cuenta con una superficie de 2.410 km2. 
 
 
 
 
 
4 GOBIERNO EN LÍNEA. [base de datos en línea]. [Villavicencio]. [20 marzo, 2015]. 
 
 33 
Figura 1. Ubicación geográfica del municipio de Puerto Llera en el departamento del 
Meta 
 
Fuente: modificado de Puertolleras-meta.gov.co e 
histórico.derechoshumanos.gov.co 
 
2.1.2. Clima 
 
Según el comité ambiental municipal (CAM) Puerto Lleras5, está ubicado en la 
zona tropical, cuenta con una marcada estacionalidad de precipitación, la cual 
determina la presencia de un clima cálido húmedo a muy húmedo tropical. 
Tomando como referencia la estación meteorológica ‘el Barbascal’ de IDEAM, la 
temperatura promedio anual del municipio de Puerto Lleras cuenta con un piso 
térmico Cálido húmedo tropical, la temperatura media anual es superior a 27.5°C y 
24°C. Con un régimen de precipitaciones de tipo monomodal es decir un periodo 
largo de lluvias de marzo a noviembre y un periodo corto de sequía de diciembre 
 
5 CAM comité ambiental municipal. [base de datos en línea]. [Villavicencio]. [22 marzo, 2015]. 
 
 
 34 
a febrero, siendo mayor el mes más lluviosos y diciembre el de mayor sequía, de 
acuerdo al registro histórico de 10 años. 
El municipio presenta regiones naturales caracterizadas por su vegetación, los de 
la galería que se encuentran a lo largo de las corrientes hídricas, compuestos por 
árboles densos y altos destinados a su conservación y explotación selectiva de 
especies de valor comercial. 
 
2.1.3. Cuencas hidrográficas 
 
Según el esquema de ordenamiento territorial E.O.T6, la cuenca más importante 
del municipio es el río Aríari, que atraviesa de norte a sur la parte central del 
territorio de Puerto Lleras. Los afluentes más importantes son el río Guejar y el 
Caño Cunimía. En el sector más oriental del municipio la arteria fluvial más 
importante es el río Manacacías. Estas corrientes regulan una serie de 
subsistemas de drenajes secundarios; aunque la oferta hídrica presenta un exceso 
de agua estos drenajes pueden eventualmente secarse en épocas de verano, 
particularmente los correspondientes al subsistema regulado por el río 
Manacacías. 
 
6 E.O.T. ESQUEMA DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL. [base de datos en línea]. [Villavicencio]. [25 marzo, 
2015] 
 
 35 
Figura 2. Mapa hidrográfico del Municipio de Puerto Lleras
 
Fuente: www.puertolleras-meta.gov.co 
 
 
2.1.4. Cuenca Río Aríari 
 
El río nace en la Cordillera Oriental, el material geológico está conformado por 
lutitas, pizarras y esquistos cloríticos; estas características unidas a los procesos 
actuales de escurrimiento difuso, movimientos en masa y desprendimiento de 
rocas provocan una mayordegradación que la convierte en una cuenca 
erosionada. Las características hidrométricas observadas durante un año dan los 
siguientes resultados: caudal máximo 731 m3/seg. , mínimo 30 m3/seg y medio 
150 m3/seg. 
 
La cuenca se delimitó hasta la desembocadura del caño Iraca que riega parte del 
suelo de la cabecera urbana; los suelos poseen moderado potencial de 
escorrentía. La condición hidrológica de la cuenca es buena, el porcentaje de 
cubrimiento de bosques en la cuenca es menor del 40% del área. La humedad 
antecedente, que se obtiene de análisis diario de la lluvia, indica que pueden 
presentarse eventos máximos de lluvia con valores de precipitación acumulada 
http://www.puertolleras-meta.gov.co/apc-aa-files/33643665633665373731306434303431/Mapa_Territorial_de_Puerto_Lleras_Meta.bmp
 
 36 
entre 31 mm y 220 mm esto significa que se tiene un alto grado de humedad 
antecedente. La distribución por áreas del uso que se le está dando a la cuenca, 
con los respectivos número de curva obtenidos de las tablas para tal fin y con 
base en la información que hasta ahora se ha consignado, son 30% de Bosques 
de galería, 60 % de Cultivos y pastos y 10% de matorrales. El flujo base, es decir 
el caudal que permanece en la corriente durante los veranos intensos es 3.6 m3/s 
valor estimado con base en información de estadística y a los aforos empíricos 
realizados y a la determinación de una sección hidráulica determinada a partir de 
la información aportada por los raizales. 
 
Foto 1. Rio Aríari 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Propia 
 
 
 
2.2 MARCO TEÓRICO 
 
Los materiales pétreos existen desde hace millones de años ya que provienen de 
piedras o rocas, estos son encontrados fácilmente en nuestra naturaleza en 
formas de fragmentos o bloques de diferentes tamaños. Como bien se sabe estos 
 
 37 
materiales ya han sido manipulados por el ser humano, ya sea en las antiguas 
construcciones o en las nuevas y sofisticadas edificaciones. 
 
Estos materiales pétreos presentan la siguiente clasificación: 
 
 Los naturales: son los que se encuentran en yacimientos naturales, para 
poder hacer un buen uso de ellos se necesitan ser clasificados por sus 
diferentes tipos de tamaños, luego estos son utilizados principalmente para 
la fabricación de concretos ya sea para la elaboración de viga, columnas, 
muros de baja y alta resistencia. 
 
 Los artificiales: estos son hallados en macizos rocosos, los cuales son 
extraídos mediante explosiones controladas o maquinaria pesada, 
posteriormente se trituran y se limpian, quedando listos para ser usados en 
diferentes tipos de trabajo tales como la fabricación de cerámicas y vidrios. 
 
Para lograr obtener los concretos de alta resistencia anteriormente mencionados 
se deben realizar diferentes tipos de ensayos de laboratorio, mediante los cuales 
se puede identificar sus componentes físicos y químicos, determinando la 
resistencia, el desgaste, la absorción, etc. Y así poder adquirir un conocimiento 
previó para lograr diseñar un concreto con la resistencia requerida. 
 
2.2.1. Origen de las rocas 
 
El origen de las rocas data de millones de años, tantos como tiene la corteza 
terrestre, que es la envoltura o capa externa de la tierra. La formación de las rocas 
se explica a través de diferentes fenómenos geológicos de la naturaleza interna y 
externa que han sucedido y siguen produciéndose, lo que generan modificaciones 
 
 38 
en la corteza terrestre, tanto a nivel estructural como desde el punto de vista de su 
composición química y mineralógica. Estos fenómenos, comprenden desde 
aquellos que se generan a determinadas profundidades en el interior de la corteza 
terrestre, hasta otros que son provocados por agentes ambientales atmosféricos. 
La corteza terrestre, y por tanto las rocas están constituidas en primer término por 
elementos químicos. En la tabla 1 se presenta esta composición química 
elemental, con los porcentajes aproximados en cada caso. 
 
Tabla 1. Composición química elemental de la corteza terrestre 
ELEMENTO QUÍMICO SÍMBOLO PORCENTAJE 
OXIGENO O 47% 
SILICIO Si 28% 
ALUMINIO Al 8% 
HIERRO Fe 5% 
CALCIO Ca 4% 
SODIO Na 3% 
POTASIO K 2% 
MAGNESIO Mg 2% 
Otros 1% 
 
Fuente: www.slideshare.net/Cristian 
 
 
 
Como se observa, el oxígeno es el elemento mayoritario en la corteza terrestre. El 
silicio también participa de forma destacada y el resto representa porcentajes 
sensiblemente inferiores. 
 
Los elementos químicos, silicio, hierro, aluminio, calcio, etc.., en la naturaleza se 
encuentra combinados con el oxígeno, dando lugar a unos compuestos químicos 
que se denominan óxidos. Por tanto la composición de la corteza terrestre también 
http://www.slideshare.net/
 
 39 
se puede expresar considerando la participación de cada uno de estos 
compuestos óxidos mayoritarios. En la tabla 2 se presentan estos datos’’.7 
 
Tabla 2. Composición química (óxidos) de la corteza terrestre 
OXIDOS FORMULA PORCENTAJE 
Anhídrido Silicio Si02 60% 
Oxido de Aluminio Al203 16% 
Oxido férrico Fe203 3% 
Oxido ferroso FeO 4% 
Oxido de Magnesio MgO 3% 
Oxido de Calcio CaO 5% 
Oxido de Potasio K20 3% 
Oxido de Sodio Na2O 4% 
Otros 2% 
 
Fuente: www.slideshare.net Cristian 
 
 
 
‘‘Estos datos que reflejan las tablas, permiten deducir que solo un grupo reducido 
de elementos químicos son los componentes mayoritarios de la corteza terrestre y 
en definitiva de las rocas. 
 
Por otra parte los elementos químicos no solo se combinan para formar óxidos. 
También lo hacen formando asociaciones más complejas, siendo algunas de ellas 
constituidas por los óxidos en parte o totalmente. Estas asociaciones o 
agrupaciones de elementos químicos dan lugar a compuestos químicos que a su 
vez constituyen los minerales. Los minerales son sustancias naturales sólidas, 
casi siempre de naturaleza inorgánica, físicamente homogéneas con composición 
 
7 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de 
enero de 2012]. En: <www.slideshare.net>. p.3 
http://www.slideshare.net/
http://www.slideshare.net/
 
 40 
química característica, formadas a partir de procesos físico-químicos que se 
producen entre los elementos químicos que constituyen la corteza terrestre’’. 8 
 
2.2.2. Clasificación 
 
Antes de hablar sobre la clasificación de las rocas se debe tener claro el ciclo de 
las rocas como se observa en la figura 3. Los pétreos naturales se clasifican 
según su origen: ‘‘Las rocas ígneas son aquellas que se forman por la 
solidificación de un magma, entre ellas encontramos el granito y el basalto. Las 
rocas sedimentarias son las formadas a partir de la sedimentación de fragmentos 
de otras rocas después de una fase de transporte y las rocas metamórficas se 
forman a partir de otras rocas sometidas a altas presiones y temperaturas sin 
llegarse a fundir como el mármol y la cuarcita’’.9 
 
‘‘Las rocas también se pueden clasificar por su composición química y por su 
permeabilidad. Por su composición químicas: Las silicatadas en estas se 
encuentra el granito, las carbonatadas un ejemplo de estas son las calizas. Las 
sulfatadas en esta última un ejemplo claro es el yeso. También se puede encontrar 
por su permeabilidad, en esta se encuentra las permeables al agua como las 
areniscas y las impermeables al agua tales como la arcilla’’.10 
 
 
 
 
8 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de 
enero de 2012]. En: <www.slideshare.net> p. 4 
 
9 SLIDESHARE. Clasificación de las rocas según su origen. [base de datos en línea], Sine loco. 
Castro, rocio. [7 de agosto de 2011]. En: <www.slideshare.net> p.5 
10 SLIDESHARE. Clasificación de las rocas según su origen. [base de datos en línea], sine loco.Castro, rocio. [7 de agosto de 2011]. En: <www.slideshare.net> p. 4 
http://www.slideshare.net/
http://www.slideshare.net/
 
 41 
Figura 3. Ciclo de las rocas 
 
Fuente: Rocio Castro 
 
 
2.2.3. Comportamiento de las rocas 
 
La constitución de las rocas se estudia determinando características estructurales 
observables desde el punto de vista tanto macroscópico como microscópico. Las 
características macro estructurales son las que pueden observarse a simple vista, 
y definen fundamentalmente: 
 
 Carácter Agregado: Los minerales forman un conjunto con cohesión. 
 Carácter Disgregado: No hay cohesión entre las partículas que las forman. 
Carácter Masivo: Distribución homogénea de los minerales. 
 Carácter No Masivo: Agrupación de minerales de forma heterogénea. 
 
 42 
Con respecto a las características micro estructurales se pueden diferenciar 
cuatro tipos fundamentales de microestructuras o texturas: 
 
 Estructura Holocristalina: Constituida por granos cristalinos con 
tamaños relativos similares o diferentes. 
 Estructura Hipocristalina: Constituidas por granos cristalinos que arman 
en una base compuesta por materia amorfa. 
 Estructura Vítrea: Constituida esencialmente por materia en estado amorfo 
(no cristalino). 
 Estructura clástica o detrítica: agregado de fragmento de rocas o 
detritus de otras rocas anteriormente destruidas, acarreadas por el agua o 
viento y depositadas posteriormente donde se consolidan. 
 
Sin embargo, es muy posible encontrar estructuras en las rocas que no 
responden rigurosamente a las descripciones dadas anteriormente, aunque se 
asemejen en algunos aspectos. Esto es debido fundamentalmente a la 
complejidad de los fenómenos de formación y transformación de las rocas que se 
desarrollan bajo condiciones muy varíopintas”. 11 
 
La estructura de las rocas, no solo permite conocer la ordenación de los 
minerales, sino que también aporta información sobre el posible comportamiento 
mecánico resistente de las mismas. De hecho, las rocas al ser sometidas a 
esfuerzo mecánico, una vez llegan al límite máximo de resistencia admitido, se 
quiebran mostrando diferentes tipos de fracturas según su constitución: 
 
 Fractura plana: Estructura Granitoidea, compacta. 
 Fractura inclinada o escalonada: Estructura pizarrosa, hojosa. 
 
11 SLIDESHARE. Tema 2 pétreos naturales. [base de datos en línea], sine loco. Cristian. [27 de 
enero de 2012]. En: www.slideshare.net P. 7 
http://www.slideshare.net/
 
 43 
 Fractura astillosa: estructura fibrosa’’.12 
 
2.2.4. Propiedades de los materiales pétreos 
 
Entre las propiedades más importantes de los materiales pétreos, encontramos 
las propiedades físicas y mecánicas, las cuales determinan las características del 
material pétreo. 
 
2.2.4.1. Propiedades físicas 
 
Las propiedades físicas de los materiales pétreos más significativas son las 
siguientes: 
 
2.2.4.1.1. Densidad 
Influye en los minerales integrantes, así como los porcentajes del volumen de 
huecos. 
 
2.2.4.1.2. Porosidad 
Es el cociente entre el volumen de los poros y el volumen aparente. 
 
2.2.4.1.3. Compacidad 
Es el valor resultante de la relación entre el volumen real de una piedra y su 
volumen aparente. La compacidad está íntimamente ligada con la porosidad, de 
tal manera que cuanto más poroso es un material, menos compacto es. 
 
 
12 Ibid., p. 8 
 
 44 
2.2.4.1.4. Absorción en agua 
Es el porcentaje de agua que una roca es capaz de retener, en ciertas 
condiciones de ensayo, con respecto al peso de esa roca antes de haber 
efectuado el ensayo. Para la determinación de la adsorción. 
 
2.2.4.1.5. Capilaridad 
Propiedad que tiene el agua de subir o bajar por tubos muy estrechos (capilares) 
debido a la tensión superficial. 
 
2.2.4.1.6. Higroscopicidad 
Es la propiedad de una material de absorber el vapor de agua existente en el 
medio ambiente, mediante fenómeno de origen capilar. A medida que aumenta la 
presión del vapor, crece también la capacidad de succión. 
 
2.2.4.1.7. Permeabilidad 
Constituye la propiedad que ofrecen los materiales de dejarse atravesar por 
líquidos cuando existe una diferencia de presión entre sus caras. Se mide 
mediante una aparato llamado permeabilímetro. 
 
2.2.4.1.8. Heladicidad 
Se podría definir como la pérdida de propiedades físicas y mecánicas que 
experimentan las rocas después de estar sometidas a cambios bruscos de 
temperatura. 
 
2.2.4.1.9. Dureza 
Es la resistencia que oponen pequeñas partículas de un material (átomos) a ser 
desplazados localmente. Es la oposición a ser rayado. 
 
 
 45 
2.2.4.1.10. Propiedades mecánicas 
Las propiedades mecánicas de los materiales pétreos son las diversas formas de 
comportarse los materiales de construcción cuando están sometidos a una fuerza 
externa. A continuación se presenta las más importantes. 
 
2.2.4.1.11. Resistencia a compresión 
Es el que se produce en un material, cuando sobre una sesión del mismo actúa 
una fuerza perpendicular a dicha sesión debido a una posible misión resistente en 
obra. 
 
2.2.4.1.12. Resistencia a flexión 
Es la resistencia que ofrecen los materiales al actuar esfuerzos puntuales y 
centrados sobre probetas, es decir apoyos simples. 
 
 
2.2.4.1.13. Resistencia al desgaste 
Es la pérdida de peso, expresada en porcentaje, que experimenta un material 
después de estar sometido al ensayo de abrasión’’.13 
 
2.2.5. Las rocas ígneas 
 
También llamadas magmáticas, son aquellas que se forman por el enfriamiento 
del magma. Si la caracterización tiene lugar en una zona profunda de la corteza a 
las rocas así formadas se le denominan rocas intrusivas o plutónicas, por el 
contrario, si la solidificación magmática tiene lugar en la superficie terrestre a las 
rocas se les denomina rocas extrusivas o volcánicas, si la solidificación 
magmática se produce cerca a la superficie de la tierra, de una manera 
relativamente rápida y el magma rellena pequeños depósitos como (diques, 
 
13 VILLANUEVA, Rodrigo. Materiales-pétreos. [base de datos en línea]. [26 marzo, 2015]. 
 
 46 
filones, lacolicos) a las rocas así formadas se les denomina subvolcánicas o 
hipoabisales. Estas rocas también reciben el nombre de rocas filonianas ya que 
habitualmente están rellenando grietas o filones. Un ejemplo de estas rocas son 
el granito, basalto obsidiana y piedras pómez.14 
 
2.2.6. Las rocas sedimentarias 
 
Son aquellas que se forman luego de un proceso de meteorización e intemperismo 
y al igual que de un proceso de litificación según sea el tipo. Las rocas 
sedimentarias pertenecen al grupo de los pétreos naturales. Se forman al 
depositarse los fragmentos de las rocas eruptivas y de las rocas metamórficas, por 
cristalización de sustancias disueltas en el agua, acumulación de restos orgánicos 
o productos de las explosiones volcánicas. Se presentan formando capas o 
estratos superpuestos, representando cada estrato un periodo de sedimentación. 
Según se hayan producido estos sedimentos se clasifican en: detríticas como 
lutitas, areniscas y ruditas. Y las no detríticas como carbonatadas, evaporiticas y 
organógenas.15 
 
2.2.7. Las rocas metamórficas 
 
Son aquellas del proceso de metamorfismo. Las rocas metamórficas son el 
resultado de la transformación de una roca como resultado de la adaptación a 
unas nuevas condiciones ambientales que son diferentes de las existentes durante 
el período de la formación de la roca premetamorfica. La clasificación de las rocas 
metamórficas se basa fundamentalmente, en la composición mineralógica, en la 
textura y en el tipo de roca inicial antes de producirse el proceso metamórfico. El 
grado de cristalinidad (tamaño de grano): en el