Acueductos Final

of 71 /71
DIAGNOSTICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO EL LLANITO

Embed Size (px)

description

diagnostico y diseño del sistema de acueducto el llanito

Transcript of Acueductos Final

  • DIAGNOSTICO Y DISEO DEL SISTEMA DE

    ACUEDUCTO EL LLANITO

  • DIAGNOSTICO Y DISEO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

    EL LLANITO

    JENNIFER ALVAREZ PRADA

    CODIGO: 170542

    ELKIN BARBOSA QUINTERO

    CODIGO 170556

    LUIS EDUARDO DAZA GONZALEZ

    CODIGO 170520

    UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAA

    FACULTAD DE INGENIERIAS

    INGENIERIA CIVIL

    SISTEMA DE ACUEDUCTOS

    OCAA

    2013

  • DIAGNOSTICO Y DISEO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

    EL LLANITO

    JENNIFER ALVAREZ PRADA

    CODIGO: 170542

    ELKIN BARBOSA QUINTERO

    CODIGO 170556

    LUIS EDUARDO DAZA GONZALEZ

    CODIGO 170520

    PRESNETADO A:

    ING. NAPOLEON GUTIERREZ DE PIEREZ

    UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAA

    FACULTAD DE INGENIERIAS

    INGENIERIA CIVIL

    SISTEMA DE ACUEDUCTOS

    OCAA

    2013

  • TABLA DE CONTENIDO

    INTRODUCCIN

    1. OBJETIVOS

    1.1.OBJETIVO GENERAL

    1.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS

    2. RESEA HISTORICA DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

    2.1.SISTEMA DEL RO TEJO

    2.2.OBRAS DE CAPTACIN

    2.3.DESARENADOR

    2.4.TRANSPORTE DE AGUA CRUDA

    2.5.TANQUE EL LLANITO

    3. PROCEDIMIENTO DE PRACTICA

    4. DISEO

    4.1.CAUDAL DE DISEO

    4.2. CAPTACIN

    4.3. LNEA DE ADUCCIN: CAPTACION-DESARENADOR

    4.4.DESARENADOR

    4.5.ADUCCIN DESARENADOR PLANTA

    4.6.TANQUE

  • 5. COMPARACIN DEL SISTEMA ACTUAL CON EL DISEADO

    5.1. CAPTACIN

    5.2. LNEA DE ADUCCIN: CAPTACION-DESARENADOR

    5.3.DESARENADOR

    5.4.ADUCCIN DESARENADOR PLANTA

    5.5.TANQUE

    6. CONCLUSIONES

    BIBLIOGRAFIA

  • INTRODUCCIN

    El adecuado suministro de agua potable a una comunidad en especfico, es una labor

    de gran importancia en el contexto socio-econmico de esta, por tanto es obligacin

    de la autoridad competente, implementar polticas que propendan por la salvaguarda

    de este derecho fundamental. Es as que, el municipio de Ocaa cuenta con dos

    sistemas de acueducto, el algodonal y el llanito, cada uno con elementos constitutivos

    independientes, interconectados eso s, en el almacenamiento y en la distribucin

    misma del lquido. Para efectos del presente texto, se har referencia particular a la

    planta El Llanito.

    Si bien este acueducto, es el ms antiguo de la ciudad y conserva un carcter

    rudimentario, no muy acorde a los esquemas modernos, este abastece a una

    significativa cantidad de personas en la ciudad. Por tanto, de su correcto

    funcionamiento depende el bienestar y salubridad de gran parte del municipio.

    En linealidad con lo anterior, en el presente texto se desarrolla un diagnostico

    situacional de este sistema, en donde se evaluara con las limitaciones existentes, las

    condiciones de los elementos que lo constituyen, a saber, captacin, aduccin,

    desarenador y tanque de almacenamiento. Del presente anlisis se excluye la planta

    de tratamiento, ya que su evaluacin, diseo y dems disposiciones, requieren un

    estudio ms profundo y de ndole distinta.

    Como modalidad de evaluacin, se desarrollara el diseo del sistema mismo, a partir

    de datos conocidos y otros que se determinaran, como lo son cotas, dimensiones y

    condiciones topogrficas, de consumo y/o de caudales del rio. Lo anterior, para luego,

    ajustados a la normativa vigente, comparar que aspectos del sistema son deficientes y

    cules deben ser intervenidos, en pro de la eficiencia del mismo.

  • 1. OBJETIVOS

    1.1.OBJETIVO GENERAL

    Realizar un diagnstico de las condiciones actuales del sistema de acueducto El

    Llanito de la ciudad de Ocaa.

    1.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS

    Recopilar la informacin existente del sistema.

    Disear cada uno de los elementos constituyentes del sistema de acueducto de

    acuerdo a la normatividad vigente.

    Comparar el sistema actual con el realizado mediante la normativa actual.

  • 2. RESEA HISTORICA DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

    A partir de la bsqueda de la informacin existente que sirva como herramienta

    comparativa del presente diagnstico del sistema de acueductos, se pude evidenciar la

    poca informacin confiable e integral con la que se cuenta. El nico estudio serio y

    completo del que se tiene registro es el desarrollado por HIDROSAN LTDA a finales

    del siglo pasado, sus anotaciones se registran a continuacin:

    El abastecimiento de agua potable de la ciudad de Ocaa est servido por dos

    sistemas diferentes, el sistema alimentado por el rio tejo y el sistema con fuente de

    alimentacin del rio algodonal. [1]

    Estos sistemas disponen de dos estructuras independientes de captacin,

    desarenadores, aducciones y plantas de tratamiento y se interconectan mutuamente a

    travs de los tanques de almacenamiento y la red de distribucin. [1]

    Adicionalmente a los dos sistemas citados, la comunidad dispone de varios sistemas

    privados independientes de alimentacin de agua cruda sin tratamiento qumico

    alguno, construidos por asociacin comunitaria de los mismos usuarios, para

    alimentar sus propias comunas localizadas especialmente en las zonas altas y de bajos

    recursos, donde por falta de presin, falta del fluido y/o de redes adecuadas, la

    empresa municipal de servicios pblicos de Ocaa no puede prestar el servicio de

    acueducto. [1]

    Entre estos ltimos se destaca por su capacidad el sistema de santa clara para servicio

    de los barrios de su alrededor, y cuyo abastecimiento se hace a partir de la quebrada

    brava. [1]

    2.1.SISTEMA DEL RO TEJO

    La fuente de abastecimiento de este sistema es el rio tejo con captacin de sus aguas

    en el sitio denominado la Tupia, localizado a unos 3,5km en lnea recta al sur de la

    ciudad y una cota de 1260msnm. [1]

    El sistema consta de obras de captacin, desarenador, conduccin por gravedad,

    planta de tratamiento y tanque de distribucin, con las caractersticas y descripciones

    que se detallan a continuacin. [1]

    Las obras de captacin, desarenador y conduccin fueron construidas en el ao 1958,

    siguiendo el proyecto elaborado en 1956 por los ingenieros Lucio Chiquito y Lose

    Antonio Parra, las cuales fueron diseadas para un caudal de 75lps. [1]

  • En la investigacin de informacin adelantada por Hidrosan Ltda., en la oficina de la

    EMSP se recopilo una copia del proyecto de captacin, desarenador y conduccin, y

    una informacin muy fragmentaria y deficiente de la memoria descriptiva de la

    captacin se recopilo en la planoteca de la seccin de agua potable de MOPT

    (Planoteca antiguo insfopal). [1]

    Para los proyectos de la planta de tratamiento y del tanque de almacenamiento no se

    encontr plano ni informe tcnico alguno. De acuerdo a unos borradores muy

    fragmentarios y deficientes encontrados en la planoteca del MOPT e informacin de

    la EMSP se sabe que las obras de planta y almacenamiento fueron diseadas y

    construidas por el ingeniero Rafael Uribe Uribe en el ao 1956, para un caudal de

    60lps. [1]

    2.2.OBRAS DE CAPTACIN

    La bocatoma es de tipo lateral, construida esencialmente por una presa vertedero

    anclada en el lecho del rio para mantener los niveles mnimos de captacin y obligar

    la entrada del agua a una cmara de admisin adyacente localizada en el margen

    izquierdo del rio. [1]

    La presa es del tipo vertedero, de perfil creager construida en concreto ciclpeo de

    3 metros de base, 4,5 metros de altura y una longitud de 5 metros a lo largo del rio.

    [1]

    La cmara de admisin es una canal rectangular de 0.9m de ancho, 3m de altura y 3m

    de longitud, construido en concreto reforzado. La boca de admisin localizada en uno

    de los costados de la cmara es de seccin rectangular de 1,5m de ancho y 0,6m de

    altura, est equipada de una rejilla de proteccin de lminas planas de acero de

    2x3/8 con separacin libre entre ellas de 0,02m. [1]

    La cmara entrega mediante transicin de 3m de longitud a un canal de salida de

    seccin rectangular de 0,5m de ancho, 0,6m de alto y 4,2m de longitud, el cual a su

    vez comunica con la tubera de aduccin al desarenador, la que est proyectada como

    conduccin de escurrimiento libre en un dimetro de 12, con una pendiente de 0,6%

    y una longitud de 13m. [1]

    De acuerdo a las dimensiones citadas, la capacidad de estas estructuras est limitada

    por la capacidad de la tubera, la cual a seccin plena es de 78lps. (n=0,013 en la

    frmula de manning). [1]

  • 2.3.DESARENADOR

    El desarenador es de tipo convencional, construido en muros y losas de concreto

    reforzada, con dimensiones del tanque de 13 metros de longitud til, 2,5m de ancho y

    profundidad til de 1,5m. [1]

    La estructura dispone de un borde libre de 0,25m y una profundidad adicional en su

    parte ms profunda de 0,5m para facilitar el drenaje y el lavado. [1]

    A la entrada del desarenador se dispone de una cmara de distribucin, conformada

    por las paredes del tanque y una pantalla de concreto de 1,1m de profundidad,

    colocada a 0,5m de separacin del muro. La pantalla esta perforada con orificios de

    2 de dimetro, con espaciamientos verticales y horizontales entre centros de 0,15m.

    El dispositivo de salida consiste en una cmara de 0,6m de ancho dispuesta a todo lo

    ancho del desarenador, conformada por los muros del tanque y una pantalla de

    concreto de 0,6m de profundidad que tiene por objeto obligar la entrada sumergida

    del agua y detener los materiales flotantes. La salida del desarenador se hace a travs

    de una tubera de 12 de dimetro, que tiene instalada en su extremo una rejilla de

    proteccin. [1]

    El parmetro bsico de evaluacin del desarenador es la carga superficial de trabajo,

    la cual para el caudal de diseo (Q=75lps) y el area superficial til (2,5*1300) resulta:

    2.4.TRANSPORTE DE AGUA CRUDA

    La aduccin entre el desarenador y la planta de tratamiento es por gravedad, de

    escurrimiento libre en la gran cantidad de su recorrido. Est proyectada en tubera de

    concreto de 15 de dimetro y con una pendiente del 0,25%, cuyo trazado y

    localizacin sigue la topografa del terreno, con cajas de conexin entre tramos para

    inspeccin y cambios de direccin. Existen 18 viaductos en vigas de concreto para

    apoyo de la tubera para los cruces de quebradas y depresiones menores. [1]

    El cruce de las depresiones mayores o quebradas de alguna importancia, se efecta

    por medio de tres sifones o conducciones a presin, en tubera de acero de 12 de

    dimetro. [1]

  • La longitud de la conduccin siguiendo el desarrollo del proyecto es de 4408m., con

    una cota de salida (nivel del agua en el desarenador) de 1258,42m. y una cota de

    entrada en la planta de tratamiento de 1244,64m. [1]

    Con las caractersticas anotadas y con un coeficiente n=0,013 en la frmula de

    manning, la capacidad de la conduccin de escurrimiento libre resulta de 91lps, para

    condiciones de flujo a plena seccin. [1]

    2.5.TANQUE EL LLANITO

    La informacin existente del tanque de almacenamiento, es insuficiente, tan solo se

    cuenta con registro de dimensiones y cotas, el resto son solo aproximaciones que no

    tienen asidero tcnico. [1]

    Capacidad 1900 M3

    Seccin superficial 40,70 * 12,90 M

    Profundidad til 3,6 M

    Cota nivel de rebose 43,95 M

    Cota del fondo 1240,35 M

    Cota de tapa 1244,50 M

  • 3. PROCEDIMIENTO DE PRCTICA

    El da 15 de diciembre del 2012 se realiz el recorrido al sistema de acueducto de la

    ciudad de Ocaa denominado El Llanito en compaa del ingeniero Napolen

    Gutirrez, con el objetivo de transportar la temtica terica adquirida en el curso a un

    plano donde se pudiera detallar de forma clara cada uno de los elementos del sistema

    de acueducto de la ciudad. El sistema de acueducto est conformado por 2 fuentes de

    abastecimiento una proporcionada por el ro Tejo y la otra por el ro Algodonal, en

    este caso analizaremos la primera.

    El recorrido inicia a las 7:30 am en las cercanas a la Pradera por camino destapado y

    culmina en aproximadamente hora y media hasta ascender al punto de la captacin

    denominado la Tupia el cual se encuentra a una distancia de 3,5 km en lnea recta a la

    ciudad de Ocaa. Una de las fuentes ms importantes de abastecimiento de agua de la

    ciudad es la de este sistema que es la suministrada por el Ro Tejo. En el trayecto fue

    necesario pasar por zonas privadas donde habitan algunas personas y fue pertinente

    pedir autorizacin para continuar con el ascenso a punto de la captacin.

    Figura 1

    Medicin ancho del ro

    Durante todo el recorrido, para precisin tcnica y el desarrollo de clculos

    posteriores, se realiz la toma de coordenadas, mediante GPS, se debe hacer la

    salvedad que dichos registros poseen un error de consideracin. Se realiz la

    medicin del ancho del ro con un flexometro en el inicio de la caminata donde se

    puede observar que el caudal del rio es muy pobre y que se encuentra en algunos

    casos afectados por la contaminacin (Vase Figura 1). La gran mayora del caudal

  • de la fuente es tomada por la captacin, y lo evidenciado cotas abajo resulta de

    cuerpos de agua siguientes a la bocatoma.

    La aduccin del sistema estaba conformada por tubera circulares de asbesto-cemento

    por las cuales el flujo se transporta en un sistema a flujo libre por gravedad donde se

    aprovechan la caracterstica topogrfica de la zona para que el agua llegue del

    desarenador a la planta de tratamiento, en el camino a la captacin se observan varios

    viaductos en vigas de concreto donde se apoyan las tuberas, para que se pueda

    realizar el recorrido de forma adecuada, conectando los puntos y proporcionando las

    pendientes que permitan que el agua llegue a la planta con la presin necesaria.

    Figura 2

    Vigas de apoyo a tuberas

    Figura 3

    Viaducto

  • Las vigas de apoyo son de gran importancia puesto que ayudan a cruzar las quebradas

    y disminuir en algunos casos las distancias, en el diseo de la aduccin se cuenta con

    18 vigas de soporte o viaductos que permiten que el sistema funcione adecuadamente,

    ya que en unos puntos era de vital importancia que se contara con este tipo de

    elementos estructurales. (Vase Figura 2 y Figura 3)

    El sistema tambin estaba conformado por otros elementos como purgas, cmara de

    quiebres de presiones y cajas de inspeccin, que son la mezcla perfecta para que el

    proceso de transporte de agua sea el idneo evitando presiones que puedan causar

    daos a la tubera y estableciendo puntos donde se pueda controlar todo el sistema de

    aduccin, como se observa en la Figura 4. Con estos elementos se pueden realizar

    procesos de inspeccin y es posible que los cambios de direccin de la tubera no

    tengas efectos colaterales en el sistema.

    Figura 4

    Elemento del sistema de aduccin

    El trayecto de la aduccin esta descuidado y se observan rastros de vegetacin que

    rodean en algunos casos las vigas y las tuberas. Se puede apreciar que el

    mantenimiento de las zonas de estas ltimas es casi nulo y que no se procura por

    cuidar de forma integral el sistema de aduccin que es de vital importancia para

    mantener una gran parte de la ciudad de Ocaa con agua potable que permita suplir

    todas las necesidades bsicas. La presencia de vegetacin es permanente en todo el

    recorrido, puesto que no se ve una estrategia que proteja la tubera de aduccin pero

    que tambin vele por el cuidado ambiental. Vase Figura 5

  • Figura 5

    Vegetacin en la zona

    Es preocupante que en el camino a la captacin se encuentre en riesgo un humedal

    puesto que es un elemento preponderante para que el ciclo del agua dulce, debido a

    que el agua lluvia la retienen, la filtren y recargan los acuferos, por lo cual es de vital

    importancia que se realicen medidas para preservar el humedal que se puede apreciar

    en la Figura 6.

    Figura 6

    Humedal

    Al llegar al punto de la captacin se observa el desarenador que est conformado por

    muros y una losa de concreto, en el cual se poda apreciar que no se presentaba borde

    libre y que el agua que llegaba de la captacin rebosaba desarenador. Personal

  • encargado del mantenimiento expreso que dicho proceso se realizaba una vez al mes

    y que en algunos casos cuando se repeta la limpieza cuando las condiciones que se

    apreciaban en el desarenador eran inadecuadas, comentando que haba pocas del ao

    en que se apreciaba ms sucio este elemento.

    Figura 7

    Desarenador

    En l, sitio se realizaron las pertinentes mediciones de las dimensiones del elemento y

    se pudo ver que no tiene ningn elemento en la parte superior que lo proteja de que le

    caigan elementos de la vegetacin. Las dimensiones del tanque son de 13 m de largo,

    2,5 de ancho y una profundidad til de 1,5 m. Vase Figura 7 y 8.

    Figura 8

    Entrada al desarenador

  • Figura 9

    Vista longitudinal entrada al desarenador

    La salida del desarenador est constituida por una tubera de 12 pulgadas la cual se

    encuentra protegida por una rejilla en su extremo, permitiendo el paso de

    aproximadamente 75 lt/seg. Este elemento est diseado con una pendiente adecuada

    y una pantalla que regula la velocidad. En la salida del desarenador hay una cmara

    que est conformada por muros y una pantalla de concreto que obliga a que el agua se

    sumerja y se detengan los materiales flotantes. En la Figura 9 y 10 se puede ver

    imgenes del desarenador.

    Figura 10

    Salida desarenador

  • El desarenador se encuentra muy cerca a la captacin como se puede apreciar en la

    Figura 11 y 12.

    Figura 11

    Panormica desarenador y captacin

    Figura 12

    Vista Desarenador

  • Para realizar la captacin se construy una presa en concreto ciclpeo (Figura 13),

    puesto que el acceso a la zona es complicado y el costo era ms favorable, el sistema

    de captacin es mediante una bocatoma de tipo lateral que permita que el agua

    ingresara a una cmara localizada en el costado derecho del ro, el punto donde se

    encuentra la captacin ofrece unas condiciones favorables como son la calidad del

    suelo y la presencia de roca en la zona, la presa se construy aproximadamente al

    final de una sector recto del ro puesto que en las curvas sera ms complejo la

    captacin.

    Figura 13

    Presa

    Figura 14

    Vista transversal presa y elementos de captacin

  • La presa tiene una altura aproximada de 3 m y abarca unos 3 m de seccin transversal

    de ro (Figura 14). Cuando hay pocas de invierno fuertes se ha presentado que el

    agua se ha llevado el elemento con que se cierran las rejillas. En la compuerta lateral

    se cuenta con un sistema que permite cerrarla cuando el desarenador se encuentra en

    su mxima capacidad de almacenamiento y si no se limitara el paso del agua esta se

    desbordara en el desarenador, este proceso tambin se realiza cuando se encuentra en

    periodo de tormenta y el rio se encuentra con materiales que puedan tapar la rejilla y

    causar daos en la captacin.

    Figura 15

    Canal Rectangular

    La captacin lateral est conformada por dos rejillas una alta y otra baja de

    dimensiones de 70x70 cm y el canal en el que se transporta el agua captada tiene una

    profundidad de 80 cm y una seccin transversal rectangular como se puede apreciar

    en la Figura 15, el conducto con el que el agua llega el desarenador tiene un dimetro

    de 12 pulgadas que permite el paso de 75 lt/seg.

    El agua que es captada en la bocatoma, luego trasladada al desarenador y conducida

    por medio de tubera de concreto, llega a la planta de tratamiento donde debe seguir

    una seria de procesos que le dan las condiciones necesarias para el consumo.

    Como ya se evidencio, luego de ser captada, el agua es conducida al desarenador para

    luego ser transportada por gravedad hasta la planta de tratamiento. El agua llega a la

    planta a una cmara de aquietamiento que tiene como funcin recibir el agua cruda de

    la tubera de aduccin para potabilizarla. El agua pasa por un vertedero rectangular

    de lmina delgada con una altura de cresta de 33 cm y una lmina de agua de 17 cm,

  • en este punto se poda observar la medida del caudal que era de 77 lt/seg. Vease

    Figura 16.

    Figura 16

    Vertedero

    Figura 17

    Sulfato de aluminio

    Al agua se le adiciona una mezcla de sulfato de aluminio que sirve como coagulante y

    permite que se formen los floc, el proceso de floculacin permite que las partculas

    choquen con el fin de que se unan y formen partculas ms pesadas, en la Figura 17 se

    puede apreciar el equipo empleado. Para este proceso se cuenta con tres agitadores

    mecnicos de paletas de eje vertical que agitan el agua. las dimensiones donde se

  • encuentra este tanque son de 9m x 3,2 m y con una profundidad de 3,2 m, se puedo

    observar partculas en la parte inferior del tanque de floculacin. En la planta el

    llanito se hay tres tanques de floculacin.

    Figura 18

    Tanque de Sedimentacin

    Figura 20

    Filtracin

    El proceso de sedimentacin paso a seguir despus de la floculacin, se encarga de

    que por accin de la gravedad las partculas que se formaron por efecto del sulfato de

    aluminio se puedan remover del agua, la Figura 20 muestra el tanque de

    sedimentacin de la planta. El tanque es convencional de tipo ida y vuelta de forma

  • rectangular y tiene un ancho de 12,4 m, un largo de 25,2 m y una profundidad de 3,3

    m. El objetivo de este proceso es que las partculas queden en el fondo del tanque de

    sedimentacin.

    Figura 20

    Fondo del filtro

    Luego de la sedimentacin, el agua pasa al proceso de filtracin donde se remueve la

    turbiedad, un porcentaje de bacterias y color, este paso consta de filtros rpidos por

    gravedad, con un falso fondo en placa porosa y un lecho filtrante de arena. Las

    dimensiones de este tanque son de 3,6 m x 6,1 m. Vase Figura 20.

    El agua es llevada a un tanque de almacenamiento que tiene una capacidad de

    almacenamiento de 2000 m3

    de agua el cual se encuentra enterrado y se construy en

    muros de concreto, el agua es transportada por medio de una tubera que se encuentra

    en la planta (Figura 21) y que funciona con unas bombas que dan la fuerza necesaria

    para que se pueda fluir al tanque.

    Luego del proceso de coagulacin, sedimentacin y filtracin, se proceda el paso

    final la cloracin donde se eliminan los organismos patgenos por medio de

    inyeccin de cloro gaseoso en el tanque de almacenamiento, es el paso ms

    importante puesto que en este paso se eliminan los organismos que pueden causar

    daos a la salud de los consumidores. En la figura 22 hay una perspectiva del tanque

    de almacenamiento del sistema en anlisis.

  • Figura 21

    Sistema Hidrulico

    Figura 22

    Tanque de almacenamiento

    En la inspeccin realizada se pudo observar el tanque, apreciando hasta que altura se

    encontraba la lmina de agua y se observ la boya que indicaba la altura del agua en

    el tanque. Vase Figura 23.

    El agua es analizada mediante procesos de microbiologa en la planta del Algodonal,

    procurando cumplir todos los reglamentos de agua potable y velando por la seguridad

    de sus usuarios.

  • Figura 23

    Boya del tanque

    El agua es enviada a la ciudad, a travs de la red de distribucin, a partir de este

    tanque de distribucin que sirve tanto para garantizar el suministro (QMH) y

    mantener las presiones requeridas en las diferentes zonas.

    Figura 24

    Ciudad abastecida con el tanque de almacenamiento

  • 4. DISEO DEL SISTEMA

    Con el fin de desarrollar el diagnstico del sistema de acueducto El Llanito de la

    ciudad e Ocaa, en lo que respecta a los elementos ya limitados y en las condiciones

    ya expuestas, se realiza un diseo del sistema. Este se hace a partir de las condiciones

    actuales del sistema existente, adoptando elementos e informacin de la empresa

    misma de servicios pblicos, para en ltimas obtener resultados, con un grado

    razonable de confiablidad, que puedan ser comparables y sean fundamento de

    recomendaciones y/o adecuaciones.

    Si bien los clculos desarrollados en las siguientes lneas del presente texto, no

    constituyen un anlisis profundo, en tanto a las condiciones topogrficas y las

    especificidades del diseo mismo, tratan claro est de ajustarse, hasta la medida que

    la recoleccin de informacin y los elementos existentes lo permitan.

    Es as que, a razn del presente texto, el diseo se establece para comparar los

    resultados arrojados con los existentes actualmente. Por tanto, las proyecciones

    establecidas, no tienen un entramado en el tiempo, sino que por el contrario, se

    establecen a tiempo actual, fundamentados en la finalidad de este anlisis, la

    evolucin parcial y condicional del sistema en funcionamiento.

    De igual forma, se debe limitar el estudio a un anlisis particular, sin sentido

    vinculante, que busca el desarrollo de alternativas de solucin a la problemtica de

    abastecimiento de agua potable en forma eficiente en la ciudad de Ocaa, en el marco

    del crecimiento poblacional de esta y la expansin geogrfica de esta.

    De la mano con lo anterior, se debe referenciar el hecho, de que la informacin

    existente a cerca del sistema mismo de tratamiento, condiciones topogrficas, estado

    actual de los elementos constituyentes, inventarios, registros, avalos y verificacin

    de niveles de produccin y suministro son deficientes. De all que el punto de partida

    para el diseo desarrollado es la inspeccin realizada a las instalaciones de la planta y

    el recorrido hecho desde la captacin misma; varias condiciones, elementos y

    aspectos se asumen inicialmente, debido a la carencia ya expuesta, caso especfico es

    el caudal bsico de diseo, que como es lgico debera ser un valor suministrado por

    el operador de servicios pblicos, pero debi considerarse, a partir del registrado en el

    da de la visita.

    A continuacin se desglosa lo mencionado anteriormente y se desarrolla el anlisis

    dispuesto, para la captacin, aduccin C-D, desarenador, aduccin D-P, y tanque. Se

    obvia la planta de tratamiento, ya que esta requiere un tratamiento, enfoque y nfasis

    especfico que no es objetivo del presente texto.

  • 4.1.CAUDAL DE DISEO

    El caudal bsico de disea, con el cual se determinaran los caudales de diseo para

    cada elemento del sistema, se determin mediante el vertedero de pared delgada

    provisto en la entrada del flujo a la planta de tratamiento. Este constituye el caudal

    medio diario (Qmd) del sistema, para efectos del presente anlisis, si bien esta

    condicin no exacta, porque debera surgir de un anlisis cronolgico permanente del

    flujo, por la inexistencia de este, se adopta como registro aceptable. Adems, se

    estima que los resultados arrojados estn dentro del rango de certidumbre del gasto.

    A partir de la ecuacin de vertedero de Francis, se obtuvo:

    Con datos registrados de:

    De donde:

    Con el caudal medio diario calculado a partir del vertedero, se estableci la poblacin

    de acuerdo a lo estipulado en el RAS 2000. Se supuso un nivel de complejidad

    medio alto para el cual se determinaron los coeficientes de consumos mximos diario

    y mximo horario, k1 y k2 respectivamente. La dotacin neta se estableci de

    acuerdo a la resolucin 2320 de 2009, donde para un nivel de complejidad medio alto

    y un clima fro se estipula una dotacin de 125 lt/seg. Se estim una tasa de

    crecimiento de 2 % para la ciudad de Ocaa. La cobertura del sistema se considera en

    aproximadamente 90 % y para el caso de las prdidas se hall informacin en la

    empresa a cargo ESPO S.A del cual se conoce que son aproximadamente de 33 %.

    Con esta informacin se observa que no cumple con las especificaciones de la

    resolucin 2320 donde se obliga a los sistemas de acueductos a no tener prdidas

  • superiores del 25 %. En la tabla 1 se realiz una proyeccin de la poblacin a 25 aos

    como lo establece el RAS para este sistema de complejidad. En este proceso se pudo

    observar que la poblacin que abastece la planta el Llanito no pas de nivel de

    complejidad medio alto.

    AO 2013 2018 2023 2028 2033 2038

    POBLACIN 35659 39370 43468 47992 52987 58502

    POBLACIN

    ATENDIDA 32093 35433 39121 43193 47689 52652

    DOTACIN

    NETA

    (lt/(hab*da))

    125 125 125 125 125 125

    COBERTURA

    (%) 90

    90 90 90 90 90

    PERDIDA (%) 33 33 33 33 33 33

    DOTACIN

    BRUTA (lt/seg) 186,57 186,57 186,57 186,57 186,57 186,57

    Qmd (lt/seg) 77,00 85,01 93,86 103,63 114,42 126,33

    QMD (lt/seg) 92,40 102,02 112,64 124,36 137,30 151,59

    QMH (lt/seg) 115,50 127,52 140,79 155,45 171,63 189,49

    k1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2

    k2 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

    NIVEL DE

    COMPLEJIDAD

    Medio

    Alto Medio Alto

    Medio

    Alto

    Medio

    Alto

    Medio

    Alto

    Medio

    Alto

    Tabla 1

    Proyeccin de la poblacin y caudales a 25 aos

    A partir de una anlisis somero, de la tabla, la cual requerira un estudio particular de

    proyeccin y condiciones futuras, se puede decir que si bien el sistema en trminos

    generales resulta aceptable para satisfacer la demanda de la comunidad, este debe

    adaptarse a el crecimiento vertiginoso de la poblacin, a travs de medidas como la

    ampliacin y la adecuacin de los elementos, procesos administrativos y tcnicos, que

    permitan no solo tener una mayor capacidad sino un mayor control.

  • 4.2.CAPTACIN LATERAL

    El caudal transportado por la fuente es relativamente bajo, con registros usuales

    menores a 100 l/s, por lo cual es factible realizar una captacin de tipo lateral. Est

    constituida por un muro transversal a manera de presa, la cual permite captar el agua

    a travs de una rejilla en un muro lateral, con diseo establecido en pginas

    siguientes. Los clculos requeridos para el establecimiento de los elementos bsicos

    constitutivos de la captacin lateral, se presentan a continuacin.

    Para un nivel de complejidad medio alto de acuerdo a lo estipulado en el RAS, en el

    captulo B (B.4.4.2) se establece que la capacidad de diseo en la captacin debe ser:

    De igual forma, la separacin entre barrotes para ros caracterizados por gravas finas

    debe estar entre 20 mm y 40 mm, como se estipula en el RAS en el (B.4.4.5.3).No

    obstante para el caso particular de captaciones laterales, se establece un rango de

    separacin entre barrotes de 20mm a 25mm. En este diseo se define:

    La inclinacin de la rejilla para una captacin lateral, se estipula a partir del RAS

    2000 entre 70 a 80 en B.4.4.4.5.2. En este anlisis se dispondr de un ngulo de

    75 con el cual se podr realizar una adecuada limpieza mecnica.

    De igual forma, en las rejillas se establecen unas prdidas de acuerdo a la Ecuacin

    B.4.1:

    Dnde:

    ( ) ( )

  • En la Tabla 2 se escoge el valor adecuado de de acuerdo a la seccin transversal de

    la varilla que en este caso es circular:

    FORMA A B C D E F G

    2,42 1,83 1,67 1,035 0,92 0,76 1,79

    TABLA 2

    Coeficientes de Perdidas por Rejillas

    Remplazando los valores en la Ecuacin:

    ( ) ( )

    Los valores adecuados de velocidad aproximada estn en el rango [0,6 - 1], para el

    diseo se empleara 0,6 m/s como valor.

    ( )

    Se debe tener en cuenta un factor de seguridad por efectos de arrastre y acumulacin

    de material de:

    Al realizarle el ajuste de tiene un valor de H de:

    ( )

    Para realizar el diseo es pertinente asumir el siguiente valor:

  • Se asume que el vertedero trabaja sumergido, por tanto se debe calcular la

    sumergencia:

    De la Ecuacin de Villamonte se tiene:

    ( )

    ( )

    Se debe asumir n=1,5 para vertedero libre

    ( )

    Para vertederos de pared delgada y flujo libre, se emplea la ecuacin de Francis

    ( )

    El valor de terminado no es conveniente constructiva ni operativamente, ya que una

    seccin de esta magnitud generara obstrucciones repetitivas, por tanto se asume:

  • Se debe determinar el nmero de varillas teniendo una separacin 25 mm cumpliendo

    con el rango estipulado en el RAS en B.4.4.7:

    Figura 25

    Rejilla

    Verificacin mediante la frmula de Engels:

    (

    )

    (

    )

  • Se observa que mediante los dos procesos, Francis y Engels, no se evidencian

    cambios sustanciales, de igual forma los valores no son convenientes, por tanto se

    ratifica l Le asumido de 0,8m.

    Cmara derivacin

    Por efectos de maniobrabilidad, fcil mantenimiento y conveniencia constructiva, se

    asumir una seccin para la cmara de derivacin:

    ( )

    SECCIN ALTERNATIVA DE REJILLA

    Segn lo dispuesto en la normativa vigente para captaciones laterales es conveniente

    el empleo de 2 rejillas, para disponer de la captacin de agua con niveles mximos de

    la lmina de agua, as como, en niveles mnimos para lo cual adecua una rejilla

    inferior. Cabe destacar que esta colocacin est presente en la captacin actual.

    En el diseo desarrollado no se presenta un anlisis con esta opcin por la carencia de

    informacin referente a los niveles del ro, datos fundamentales para determinar con

    exactitud tcnica las dimensiones y la separacin de y entre las rejillas.

    Figura 26

    Rejilla Alternativa

  • Figura 27. Captacin en Planta

    Figura 28. Captacin en Perfil

  • 4.3.LNEA DE ADUCCIN: CAPTACION-DESARENADOR

    El transporte de agua desde la bocatoma hasta el desarenador, debe realizarse en el

    tramo ms corto posible segn las condiciones topogrficas y de proyecto. A partir de

    la inspeccin realizada a la zona en donde se encuentra el sistema actual, se

    establecieron las cotas convenientes para la construccin de los diferentes elementos

    del sistema.

    En linealidad con lo anterior, se adoptaron dichas cotas como punto de partida, para

    calcular la lnea de aduccin entre estos dos elementos de la siguiente manera:

    0 para asbesto-cemento segn B.6.4.3.1

    ( )

  • Tubera de Abastecimiento:

    La mxima diferencia de energa definida para la aduccin se define por:

    De donde:

    (

    )

    (

    )

    (

    )

    Flujo Tubo Lleno

  • ( )

    Con

    en la tabulacin de relaciones hidrulicas para conductos circulares:

  • De donde:

    Se cumple que

    El esfuerzo cortante es:

    ( )

    Ahora:

    (

    )

  • De igual forma es caudal en exceso es:

    A partir de la verificacin de la cota de salida de la bocatoma se tiene:

    Cota de fondo de la cmara ser:

    Cota de llegada al desarenador

    Figura 29. Captacin Desarenador (aduccin)

  • 4.4.DESARENADOR

    Con el propsito de sedimentar las partculas en suspensin por la accin de la

    gravedad se establece un desarenador. En este anlisis se prev un tanque de tipo

    convencional, diseado a partir de la Documentacin Tcnico Normativa del Sector

    de Agua Potable y Saneamiento Potable. Los clculos requeridos para tal fin se

    establecen a continuacin:

    Inicialmente se establece el caudal de diseo:

    ( )

    Condiciones de entrada:

    Condiciones de Diseo

    - Remocin de partculas hasta

    - Temperatura = 21 C

    - Viscosidad Cinemtica = 0,0096

    - Se prev que el desarenador cuente con pantallas perforadas

    Calculo de Parmetros

    ( )

    ( )

    ( )

  • De la relacin conocida como numero de Hazen (Vs/Vo)

    Asumimos altura til de 1,5 m

    De donde el periodo de retencin hidrulica ser:

    El valor de segn el RAS debe estar en el rango de [0,5 <

  • El , cumple con el rango de normatividad que es [0,5

  • La carga superficial del tanque ser:

    El valor de la carga hidrulica debe estar en el rango:

    [

    ]

    como est en ese rango cumple la condicin.

    Se tiene que la velocidad de sedimentacin en condiciones tericas est ligada a la

    Ecuacin:

    ( )

    ( )

  • De igual forma se comprueba que la relacin de tiempos es igual a la relacin de

    velocidades:

    En sentido terico, se podra suponer el arrastre de partculas hasta de ,

    pero teniendo en claro que no se cumple los preceptos del fundamento de diseo:

    flujo no uniforme, corrientes de densidad, cortocircuitos, zonas muertas, velocidad

    horizontal variable. Por tanto, la partcula de menor dimetro removida ser:

    De igual se pueden determinar:

    La velocidad horizontal :

    La velocidad horizontal mxima es:

    La velocidad de suspensin mxima es:

    ( )

    ( )

  • Con el fin de operar adecuadamente el desarenador, se chequea:

    1. Vh < 20 Vs

    < 4.68

    OK

    2. 9 <

    < 15

    OK

    3. Vh < V r

    0,078 cm/s < 9,29 OK.

    ELEMENTOS DESARENADOR

    - Vertedero de Salida

    (

    )

    (

    )

  • Para que se cumplan las frmulas de alcance horizontal

    Se tiene

    OK.

    Como

    Para mayor maniobrabilidad se asume un Lv de igual a 0,5

    - Pantalla de Salida

    - Pantalla de entrada

  • - Almacenamiento de Lodos

    (

    )

    (

    )

    Figura 30

    Predimensionamiento Desarenador

  • De la aduccin se tiene:

    Por tanto, el caudal de excesos ser:

    Para determinar la altura de lmina de agua en el vertedero, se adopta un largo de 1m,

    de donde:

    (

    )

    (

    )

    La velocidad en el vertedero ser:

  • Figura 31

    Vertedero de Salida del Desarenador

    A partir de los clculos anteriores, se tiene:

    Cota entrada desarenador = 1264,8 m

    Cota lmina de agua= 1264,8 + 0,2= 1265 m

    Cota de la cresta del vertedero cmara de aquietamiento= 1265 0,09 = 1264,91 m

    Cota fondo de cmara de aquietamiento= 1264,91 0,5 = 1264,41 m

    Cota lmina de agua en zona de sedimentacin= 1264,91 -0,00 = 1264,91 m

    Cota de la corona de muros del desarenador= 1264,91 + 0,03 = 1265,21 m

    Cota inferior de la pantalla de entrada y salida= 1264,91 - 0,75 = 264,16 m

    Cota fondo de profundidad til= 1264,91 - 1,5= 1263,41 m

    Cota placa fondo a la entrada y salida del desarenador= 1263,41 1,0= 1262,41 m

    Cota placa fondo en el punto de desage= 1263,41 1,5 = 1261,91 m

  • Cota batea de la tubera de lavado= 1261,91 m

    Cota clave de la tubera de lavado= 1261,91 + 0,2 = 1262,11 m

    Cota cresta vertedero de salida= 1264,91 0,04 = 1264,87 m

    Cota lmina de agua en la cmara de recoleccin= 1264,87 0,15 = 1264,72

    Cota fondo de la cmara de recoleccin= 1264,72 0,3 = 1264,42 m

    Figura 32

    Desarenador Corte B-B

  • 4.5.ADUCCIN DESARENADOR -PLANTA

    Esta aduccin constituye el transporte del agua desde el tanque del desarenador hasta

    la planta de tratamiento, que para efectos del presente diseo se determinara como un

    sistema a presin, ya que no se cuenta con un perfil topogrfico detallado que permita

    desarrollar todos los elementos del diseo de la lnea de aduccin integralmente, ya

    sea a presin o a flujo libre. El clculo de los elementos primarios de dicha lnea se

    presenta en las siguientes lneas.

    De la salida del desarenador se tiene:

    En la llegada a la planta de tratamiento se determin:

    De acuerdo a lo establecido en B.6.4.2 del RAS:

    ( )

    Como se tienen pendientes pequeas, y no se cuenta con un perfil, la longitud L de la

    tubera se adopta como la longitud horizontal afectada por un porcentaje del 4% de

    esta misma.

    Entonces

  • Para una tubera de asbesto-cemento: C = 140

    Sabiendo que:

    (

    )

    (

    )

    Existen dos alternativas:

    - Disear toda la aduccin con

    - Disea la aduccin con tramos de

    Por conveniencia presupuestal y para optimizar el diseo hidrulico, se escoge la

    segunda opcin, a saber:

    (

    )

    ( ) (

    )

    ( ) m/m

  • ( ) (

    )

    ( ) m/m

    ( )

    ( )

    Calculo de las prdidas de energa

    - Perdidas por vlvulas de control

    k = Vlvula de compuerta abierta

    Salida desarenador= 1 (14 )

    Entrada planta= 1 (12 )

  • Se recomienda que las vlvulas de control deban estar a una distancia no mayor a

    1000 m, entonces

    ( ) ( )

    Para un dimetro de 14:

    ( )

    Para dimetro de 12

    ( )

    ( )

  • - Perdidas por reduccin

    1,1 0,04 0,04

    1,2 0,07 0,07

    1,1 0,04

    1,2 0,07

    1,17 0,061

    - Perdidas entradas

    m

    - Perdida por salida

    m

  • Recalculado

    (

    )

    Como

    Finalmente

  • Fig

    ura

    35

    Des

    are

    nador P

    lanta

    de

    Tra

    tam

    iento

    (A

    ducc

    in)

  • 4.6.TANQUE DE ALMACENAMIENTO

    El sistema de acueductos debe disponer de un tanque de almacenamiento que permita,

    entre otras cosas:

    1. Compensar las variaciones de consumo durante el da.

    2. Tener una reserva de agua para atender los casos de incendio

    3. Dar una presin adecuada a la red de distribucin en la poblacin.

    En lo anterior recae la importancia de este elemento dentro del sistema de acueductos,

    por lo cual su diseo adecuado es imprescindible para el adecuado funcionamiento

    del sistema, sobre todo en lo que tiene que ver con la percepcin de la comunidad de

    servicio eficiente, continuo y de calidad. Para estimar los volumen de dicho tanque de

    almacenamiento de una manera conveniente, se debe tener registro de las curvas de

    consumo de la poblacin atendida, de manera particular, y como respuesta a la

    negativa por parte de la empresa de suministrar informacin, un grupo de estudiantes

    se dio a la tarea de caracterizar la variacin en los niveles de energa en un da

    especfico. (Vase Tabla 3)

    HORA ALTURA

    DIFEENCIA

    DE

    ALTURA

    HORA ALTURA

    DIFEENCIA

    DE

    ALTURA

    0:00am 210 30 12:00m 100 -10

    1:00am 240 40 1:00pm 90 -30

    2:00am 280 30 2:00pm 60 0

    3:00am 310 20 3:00pm 60 -10

    4:00am 330 10 4:00pm 50 10

    5:00am 340 0 5:00pm 60 20

    6:00am 340 -20 6:00pm 80 0

    7:00am 320 -20 7:00pm 80 20

    8:00am 300 -20 8:00pm 100 20

    9:00am 280 -60 9:00pm 120 30

    10:00am 220 -60 10:00pm 150 50

    11:00am 160 -60 11:00pm 200

    Tabla 3

    Altura de Tanque

    Si bien estos datos, no pueden considerarse como asertivos totalmente, ya que no son

    el resultado de un registro cronolgico mayor, representan el comportamiento tpico

    de la poblacin, y pueden servir como punto de partida para el presente diseo, sin

  • olvidar claro est el grado de incertidumbre que generan. A partir de los datos de

    campo anteriores, se procede a tabularlos, para en ultimas encontrar el volumen

    requerido para el tanque debido a el caudal de regulacin, ya se ha de forma grfica o

    analtica. A continuacin se presenta la tabla 4 de resultados de dicho proceso.

    TABLA 4

    Determinacin Volumen Tanque

    TABLA PARA DETERMINACION VOLUMEN DEL TANQUE

    HORA SUMINISTRO

    (%)

    ALTURA

    LAMINA DE

    AGUA

    SUMINISTRA

    DA POR

    HORA(m)

    NIVELES

    DEL

    TANQUE

    (m)

    H(m) CONSUMO

    (%)

    DIFERENCIAS

    (%)

    DIFERENCIAS (%)

    DIFERENCIA+MAX.DEFICI

    T

    12:00 a.m. 100,00 2,10

    01:00 a.m. 100,00 0,71 2,40 0,30 57,58 42,42 42,42 268,69

    02:00 a.m. 100,00 0,71 2,80 0,40 43,43 56,57 98,99 325,25

    03:00 a.m. 100,00 0,71 3,10 0,30 57,58 42,42 141,41 367,68

    04:00 a.m. 100,00 0,71 3,30 0,20 71,72 28,28 169,70 395,96

    05:00 a.m. 100,00 0,71 3,40 0,10 85,86 14,14 183,84 410,10

    06:00 a.m. 100,00 0,71 3,40 0,00 100,00 0,00 183,84 410,10

    07:00 a.m. 100,00 0,71 3,20 -0,20 128,28 -28,28 155,56 381,82

    08:00 a.m. 100,00 0,71 3,00 -0,20 128,28 -28,28 127,27 353,54

    09:00 a.m. 100,00 0,71 2,80 -0,20 128,28 -28,28 98,99 325,25

    10:00 a.m. 100,00 0,71 2,20 -0,60 184,85 -84,85 14,14 240,40

    11:00 a.m. 100,00 0,71 1,60 -0,60 184,85 -84,85 -70,71 155,56

    12:00 p.m. 100,00 0,71 1,00 -0,60 184,85 -84,85 -155,56 70,71

    01:00 p.m. 100,00 0,71 0,90 -0,10 114,14 -14,14 -169,70 56,57

    02:00 p.m. 100,00 0,71 0,60 -0,30 142,42 -42,42 -212,12 14,14

    03:00 p.m. 100,00 0,71 0,60 0,00 100,00 0,00 -212,12 14,14

    04:00 p.m. 100,00 0,71 0,50 -0,10 114,14 -14,14 -226,26 0,00

    05:00 p.m. 100,00 0,71 0,60 0,10 85,86 14,14 -212,12 14,14

    06:00 p.m. 100,00 0,71 0,80 0,20 71,72 28,28 -183,84 42,42

    07:00 p.m. 100,00 0,71 0,80 0,00 100,00 0,00 -183,84 42,42

    08:00 p.m. 100,00 0,71 1,00 0,20 71,72 28,28 -155,56 70,71

    09:00 p.m. 100,00 0,71 1,20 0,20 71,72 28,28 -127,27 98,99

    10:00 p.m. 100,00 0,71 1,50 0,30 57,58 42,42 -84,85 141,41

    11:00 p.m. 100,00 0,71 2,00 0,50 29,29 70,71 -14,14 212,12

  • En la tabla 5 se resume los clculos hechos anteriormente, con un mximo dficit y

    mximo excedente, que en ltimas permiten determinar el volumen del tanque de

    almacenamiento:

    Tabla 5

    Predimensionamiento Del Tanque

    Segn lo estipulado en el RAS2000 en B.9.4.6, para un nivel de complejidad medio-

    alto, el volumen del tanque de almacenamiento debe ser el mayor de entre la

    capacidad de regulacin y la capacidad para demanda contra incendios. Por lo

    anterior es necesario calcular Qin, el cual se calculara, no con la poblacin de diseo

    del sistema, sino con la total abastecida, como se muestra en la tabla 6.

    Tabla 6

    Poblacin Atendida total

    A partir de la ecuacin de B.9.4.5 se tiene:

    (

    )

    VOLUMEN DEL TANQUE REQUERIDO

    PARAMETRO VALOR

    MAX. DEFICIT (%) 226,26

    MAX.EXCEDENTE (%) 183,84

    Q SUMINISTRADO(Lt/seg) 110

    VOLUMEN DEL TANQUE. 1624

    1,2* VOLUMEN DEL TANQUE 1948,8

    AO

    TASA

    DE

    CRECI.

    (%)

    POBLACI

    N

    POBLACIN

    ATENDIDA

    DOTACIN

    NETA

    lt/(hab*da)

    COBERTURA

    (%)

    PERDIDA

    (%)

    DOTACIN

    BRUTA

    (lt/seg)

    Qmd

    (lt/seg)

    QMD

    (lt/seg)

    QMH

    (lt/seg) k1 k2 NC

    2013 2 50941 45847 125 90 33 186,57 110 132 165 1,2 1,5 MD

  • Para una poblacin atendida de 45847 habitantes

    (

    )

    Como el caudal obtenido por la capacidad para demanda contra incendios es mayor

    que el de capacidad por regulacin, se diseara el tanque a partir del primero, es decir

    con un volumen efectivo de almacenamiento de 2924 m3.

    Las dimensiones, deducidas para el tanque de acuerdo con criterios de costo minimo

    y facilidad constructiva son:

    Asumiendo un borde libre de 0,3 m segn el RAS 2000 en su captulo B (B.9.4.6) la

    altura final del tanque seria de:

  • Figura 36

    Planta de tratamiento

    Cotas y niveles de agua en el tanque

    Se sabe que en el tanque se presenta una fluctuacin en los niveles de la lmina de

    agua, entre su altura mxima cuando se encuentra lleno, hasta la mnima debido a la

    regulacin de la demanda de la poblacin.

    Cota de la corona de muros: 1250 m

    Cota del nivel de agua mximo en el tanque: 1250 - 0.3 = 1249.7 m

    Cota del nivel de agua mnimo en el tanque: 1249.7 2.5 = 1247.2 m

    Cota en el fondo del tanque: 1249.7 3.75 = 1245.95 m

  • Fig

    ura

    37

    Per

    fil

    Tanque

    Reg

    ula

    dor

  • 7. COMPARACIN DEL SISTEMA ACTUAL CON EL DISEADO

    El principal objetivo del presente texto es realizar el chequeo y en ultimas un

    diagnstico del sistema de acueductos El Llanito de la ciudad de Ocaa, limitados a

    los elementos ya expuestos anteriormente y en las condiciones descritas. A partir del

    diseo realizado, el cual se ajusta a la norma, se establecern los aciertos y errores

    que posee el sistema actual, para as poder determinar posibles soluciones,

    adecuaciones, etc.

    Para tal fin se desarrollara un anlisis independiente de cada elemento del sistema en

    estudio, a saber: captacin, aduccin C-D, desarenador, aduccin D-P, y tanque de

    almacenamiento. Se excepta la planta de tratamiento, ya que su diseo y anlisis

    comprende un estudio y consideracin de mayor profundidad.

    4.7.CAPTACION LATERAL

    Rejilla: De esta se pueden, analizar y comparar, con base en los datos conocidos, que

    en sentido general son restringidos y en algunas ocasiones no altamente confiables,

    tres aspectos:

    1. Numero de rejillas

    2. Separacin y dimetro de barrotes

    3. Inclinacin y disposicin de rejillas

    Numero de rejillas: la captacin existente posee dos rejillas, adecuadas de manera

    conveniente para captar el agua tanto en niveles mnimos del rio, como en los

    mximos registros. Esta disposicin cumple con lo dispuesto en la norma para

    captaciones laterales. No obstante en el diseo realizado, solo se estableci una rejilla

    de 0.8m x 0.8m, ya que se desconocan registros de niveles mnimos y mximos del

    rio.

    Las dos rejillas de 0.7 x 0.7m, en el aspecto de ubicacin y cantidad son

    convenientes, para captar el caudal necesario para la poblacin a tendida actualmente,

    y la proyectada a los aos futuros, haciendo la salvedad que ante la eventualidad de

    una adecuacin general estas condiciones cambiaran.

    Separacin y dimetro: Con una separacin entre barrotes de 0.02 m, la rejilla cumple

    lo dispuesto en el RAS2000, de igual modo su dimetro es aceptable. En el diseo

    realizado se establecieron magnitudes similares, con =1 y separacin de 0.025m.

    Tan solo se debe mantener en constante mantenimiento que evite la acumulacin de

    material orgnico en la base de la captacin, que pueda ser transportado al sistema en

    detrimento de la calidad del agua.

  • Inclinacin: En este aspecto la captacin tiene una calificacin negativa, ya que a

    partir de la dispuesto en el RAS en B.4.4.5.2 se dispone un rango de inclinacin de

    70 a 80, y en la estructura presente es de 90, en esta no se presenta limpieza

    mecnica, la cual es recomendada en este tipo de captaciones con lecho con presencia

    de material orgnico y partculas flotantes de diversa ndole.

    Cmara de Derivacin

    La cmara de derivacin existente cuenta con secciones transversal de 0.9m x 3 m, la

    cual est dispuesta para el adecuado mantenimiento de esta, y sea de fcil

    maniobrabilidad. En comparacin, con la cmara diseada, que tiene seccin de 1m x

    2.5 m, ajustada a estas dimensiones por las mismas razones de maniobrabilidad.

    Con una profundidad de 3m, la cmara de derivacin pose dimensiones aceptables

    para las condiciones actuales de captacin y demanda de la poblacin a la cual se

    abastece a partir de esta fuente. De igual forma que la rejilla, la eventual adecuacin

    de esta, dependera de una intervencin general de los elementos constitutivos del

    sistema, en el marco de una ampliacin, que es lgica, necesaria, y conveniente.

    4.8.ADUCCION CAPTACION-DESARENADOR

    La lnea de aduccin entre la captacin y el desarenador con la que cuenta el sistema

    de acueductos El Llanito, es fragmentada, con un tramo rectangular de transicin de

    4,2 m entre la cmara y la aduccin misma de longitud de 13 m. En el diseo, se

    establece una aduccin total de 17.2m, esta lnea debe replantearse con la adecuacin

    topogrfica, ya que las condiciones geogrficas de la zona pueden condicionar el

    diseo.

    En la lnea existente se evidencia un tramo expuesto, el cual es susceptible al ingreso

    de material vegetal o similar, es conveniente reconsiderar esta exposicin. De igual

    forma, tiene una longitud altamente favorable, ya que entre la captacin y el

    desarenador no posee una longitud mayor de 20 m.

    El agua se transporta a flujo libre, en un conducto de asbesto cemento, estas

    condiciones son convenientes, sobre todo por la pequea distancia de esta lnea.

  • 4.9.DESARENADOR

    En un desarenador convencional se establecen 5 zonas de funcionamiento, a saber:

    1. Zona I: Cmara de aquietamiento

    2. Zona II :Entrada al desarenador

    3. Zona III :Zona de sedimentacin

    4. Zona IV : Almacenamiento de lodos

    5. Zona V: Salida del desarenador

    Del anlisis del desarenador existente con respecto al diseado con base en los

    parmetros del RAS2000, para cada zona de funcionamiento, se tiene:

    Z1: Cmara de Aquietamiento: el fin bsico de esta cmara es disipar la cabeza de

    velocidad del flujo, para que ingrese a la cmara de sedimentacin con velocidad baja

    y flujo uniforme. La cmara existente no posee un sistema adecuado, se evidencia

    turbulencia en el flujo, incluso dentro del sistema de sedimentacin mismo.

    De forma grave, se observa que no existe un vertedero de exceso que lleve el caudal

    sobrante de nuevo al rio, de all la no existencia de borde libre en dems zonas. este

    es un evento preocupante, ya que repercute grandemente en el adecuado

    funcionamiento del sistema. Esto puede afectar los tiempos de sedimentacin

    efectivo, la acumulacin de lodos, y dems parmetros de evaluacin en el tanque.

    En el diseo desarrollado, como es lgico se prev la implantacin de este vertedero,

    por tanto una de las recomendaciones subsecuentes a este anlisis es la adecuacin de

    un mecanismo de evacuacin de excesos desde la cmara de aquietamiento.

    Z2: Entrada al Desarenador: Esta zona tiene como funcin el descenso rpido de las

    partculas ms gruesas antes de la primera pantalla perforada. Si bien esta funcin se

    cumple relativamente bien, los problemas de rebose venidos de la zona I afectan esta

    zona igualmente.

    Z3: Zona de Sedimentacin: la sedimentacin de las partculas de menor dimetro

    descienden en la zona efectiva de sedimentacin, que en el caso del desarenador

    actual es de 13 m, posee una altura efectiva de sedimentacin de 1.5m, y un ancho de

    2.5m.

    El caudal de diseo de este elemento inicialmente, es mucho menor al establecido en

    la normativa vigente, por tanto, las dimensiones generados son muy distantes, entre

    las actuales y las de diseo desarrollado. En el actual, se presenta una seccin efectiva

    de 2.5m x 13m, mientras que el de diseo arroja dimensiones de 5.6m x 22.5m. Es as

  • que, mientras en un diseo inicial el caudal en consideracin es de 75 l/s, en el

    desarrollado en el presente texto es de 98.56 l/s.

    En esta zona se evidencia la no existencia de borde libre, el agua se rebosa, lo que

    claramente repercute en una lnea de sedimentacin deficiente, lo que en ultimas con

    lleva a que partculas que debieron ser sedimentadas en esta zona pasen, y llegan

    hasta la planta, en donde ser obligacin de la floculacin, la decantacin de las

    partculas.

    Una dimensin anloga, de gran importancia, es la altura til de sedimentacin, que

    para ambos casos se establece en 1.5m, profundidad que cumple con la normativa y

    hace eficiente el sistema.

    De manera particular, el parmetro de carga hidrulica, mientras que en el

    desarenador existente se presenta un valor de 200 m3/m2xd, mientras que en el

    diseado es de 67.4 m3/m2xd, y cumple con el rango establecido de entre 15 y 80

    m3/m2xd.

    Z4: Almacenamiento de Lodos: La seccin de almacenamiento de lodos, prevista en

    el desarenador actual es insuficiente, en esta se presenta el fenmeno de resuspensin,

    por diversos factores: volumen insuficiente de almacenamiento y mantenimiento

    deficiente. Las dimensiones de esta zona, en linealidad con lo dicho anteriormente,

    son mucho mayores en el diseo desarrollado que en la estructura existente.

    Z5: Salida del Desarenador: En una cmara convencional, se distinguen una pantalla

    sumergida, el vertedero de salida y el canal de recoleccin. En el elemento actual, se

    presentan estos tres, debidamente tapados para evitar la contaminacin exterior.

    Por esta pasa el agua afectada ya por la sedimentacin primaria, hacia la planta de

    tratamiento. En el sistema existente esta zona presenta condiciones aceptables de

    funcionalidad.

    5.4. ADUCCION DESARENADOR-PLANTA

    El transporte del agua hasta la planta de tratamiento donde recibir tratamientos de

    purificacin complementarios, a travs de una tubera de asbesto-cemento, durante

    4.4 Km. El sistema cuenta con una tubera de 15, que trabaja a flujo libre, y

    aprovecha las disposiciones topogrficas para desarrollar mayor eficiencia hidrulica

    como sistema a gravedad.

  • Por el desconocimiento del perfil topogrfico detallado, el diseo de esta aduccin,

    opdesarrollado en el presente texto, se realiza a presin, con diferencia de cotas entre

    los dos elementos: salida del desarenador en la lmina de agua de la cmara de

    recoleccin, y la entrada a la planta de tratamiento.

    Si bien, las dos lneas de aduccin, existente y diseado, no son comparables, porque

    en el primero el flujo es libre y en la segunda a presin, se evidencias semejanzas. El

    dimetro calculado en el diseo es de 14, mientras que el existente es de 15.

    Mientras que en el actual esta tubera es permanente, en la calculada se prev dos

    segmentos, para mayor eficiencia hidrulica. No obstante, la condicin de esta

    aduccin es aceptable, si bien debe efectuarse medidas de mantenimiento, que

    propendan por la proteccin de elementos y accesorios que constituyen esta lnea, tal

    es el caso de la vegetacin invasiva, poblacin con conexiones ilegales, entre otros.

    5.5. TANQUE DE ALMACENAMIENTO

    Con una capacidad de 2000 m3, el sistema

    almacena satisfactoriamente el volumen requerido por capacidad de regulacin,

    criterio con el cual seguramente fue diseado y construido. No obstante, en rigor con

    lo estipulado en la norma, el tanque no cumple, ya que para una capacidad mayor por

    incendio, sus dimensiones seran insuficientes, aunque claro esta este es un hecho

    fortuito, y en cuanto a los niveles de servicio del elemento, a razn del adecuado

    suministro a la poblacin y el manteniendo de las presiones mnimas, tiene

    calificacin aceptable.

    De esto ltimo, previsto en condiciones actuales, ya que ante el eventual crecimiento

    demogrfico, en donde se tuviera la necesidad de aumentar el suministro a la

    poblacin, evento inevitable, el volumen seria innecesario para satisfaces las

    fluctuaciones de consumo, sobretodo en una ciudad intermedia con picos de consumo

    marcados.

    En el diseo realizado se dimension el tanque a partir de la capacidad por incendios,

    ajustados a la normativa vigente, teniendo claro que las magnitudes por esta opcin

    son mucho mayores que las de capacidad por regulacin, y que por ser un evento

    fortuito, se podran considerar alternativas intermedias que satisfagan tanto el criterio

    tcnico como el presupuestal.

  • 6. CONCLUSIONES

    Si bien el sistema en trminos generales resulta aceptable para satisfacer la demanda

    de la comunidad, este debe adaptarse a el crecimiento vertiginoso de la poblacin, a

    travs de medidas como la ampliacin y la adecuacin de los elementos que lo

    constituyen, procesos administrativos y tcnicos, que permitan no solo tener una

    mayor capacidad sino un mayor control de todos los procesos que el sistema genera.

    Es lgico, que por considerarse de un acueducto con ms de 50 aos de construccin,

    no cumple con ciertos criterios de la normativa vigente en casi todos los elementos.

    Es deber del operador de servicios pblicos, as como de la administracin municipal,

    al considerarse de un servicio de afectacin general, el mantenimiento y adecuacin

    de dichos elementos, fundamentados en los parmetros de eficiencia y control ptimo

    del sistema.

    Uno de los aspectos ms importantes arrojados en el presente diagnostico parcial y

    condicional, es la necesidad de mejorar e implementar en los casos inexistentes las

    polticas de control y verificacin de todos los procesos vinculados al abastecimiento

    de agua potable a la comunidad. Esto va desde la captacin misma, con el estudio de

    calidad del agua en la fuente misma, chequeo de la eficiencia de la sedimentacin en

    el desarenador, transporte eficaz del agua en tuberas sin la invasin de agentes

    externos, registro de caudales en entre cada punto estratgico, calidad del producto

    final y medicin efectiva y sistemtica de volmenes de agua potable suministrados.

  • BIBLIOGRAFIA

    [1] Apuntes HIDROSAN LTDA.

    REGLAEMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y

    SANEAMIENTO BASICO, RAS 2000.

    CUALLA L. Ricardo. ELEMENTOS DE DISEO PARA ACUEDUCTOS Y

    ALCANTARILLADOS, Escuela colombiana de ingeniera, 1995, Santaf de Bogot.

    ISBN: 958-95742-0-3.

    CORCHO R. Freddy, DUQUE S. Jose. ACUEDUCTOS TEORIA Y DISEO, Sello

    Editorial, 2005, Medelln. ISBN: 2 55 96 10.