SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA PARA LA RED ......Tabla 1. Red Hidráulica del Municipio de...

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SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA PARA LA RED DE ALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE ARBOLETES ORIENTADO A LA OPERACIÓN DEL SISTEMA UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN FACULTAD DE INGENIERÍAS ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA MEDELLIN 2015

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  • SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA PARA LA RED DE

    ALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE ARBOLETES ORIENTADO

    A LA OPERACIÓN DEL SISTEMA

    UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN FACULTAD DE INGENIERÍAS

    ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA MEDELLIN

    2015

  • SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA PARA UNA RED DE

    ALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE ARBOLETES ORIENTADO

    A LA OPERACIÓN DEL SISTEMA

    JHON ALEXANDER CASTAÑO ARANGO

    Ingeniero Civil

    JOHNNY ALEXANDER RAMÍREZ AGUDELO

    Ingeniero Electrónico

    TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TITULO DE ESPECIALISTA EN

    SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICO

    HELENA PÉREZ GARCÉS

    Asesora

    Ingeniera Ambiental

    Especialista en Sistemas de Información Geográfica

    UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL MEDELLÍN

    FACULTAD DE INGENIERÍAS

    ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACION GEOGRAFICA

    MEDELLIN

    2015

  • CONTENIDO

    1. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 5

    2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................... 6

    3. OBJETIVO GENERAL....................................................................................... 7

    4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 8

    5. UBICACIÓN Y GENERALIDADES DEL ÁREA DE ESTUDIO .......................... 9

    5.1 MARCO REFERENCIA................................................................... 11

    5.1.1 HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS ................... 11

    5.1.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS SISTEMAS DE

    ALCANTARILLADO, LEGISLACIÓN ACTUAL DEL SECTOR Y LA

    CONFIGURACIÓN DEL ACTUAL DEL MUNICIPIO DE ARBOLETES ................. 15

    5.1.3 DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO .................. 21

    6. DISEÑO METODOLÓGICO ............................................................................ 24

    6.1 Desarrollo Metodológico ................................................................. 25

    6.1.1 Alcance y objeto del Proyecto ............................................................... 25

    6.1.2 Gestión de la Información ...................................................................... 25

    6.1.3 Verificación y trabajo de Campo ............................................................ 26

    6.1.4 Creación de la base de datos Espacial ................................................. 26

    6.1.5 Registro en la base de datos del sistema de alcantarillado ................... 27

    6.1.6 Aplicación del Producto ......................................................................... 28

    6.1.7 Entrega de resultados y análisis espacial .............................................. 28

    7. CRONOGRAMA .............................................................................................. 30

    8. DESARROLLO ................................................................................................ 32

    8.1 GESTACIÓN, DEPURACIÓN Y VERIFICACIÓN DE

    INFORMACIÓN ..................................................................................................... 32

    8.2 CREACIÓN DE LA BASE DE DATOS ESPACIAL ......................... 34

    8.2.1 Modelo Lógico del diseño de la base de datos espacial ........................ 36

    8.2.2 Generación de la Base de datos Espacial ............................................. 36

    8.3 REGISTRO DE LA INFRASTRUCTURA DE LA BASE DE DATOS

    ESPACIAL 44

    8.3.1 Creación del Modelo Digital de Elevación del Terreno y Delimitación de

    las subcuencas ...................................................................................................... 49

    8.3.2 Diligenciación de los Atributos de los elementos del sistema de

    alcantarillado .......................................................................................................... 55

    8.4 APLICABILIDAD DEL SISTEMA Y ANALISIS ESPACIAL .............. 57

    8.4.1 Consulta 1 Metros de Tubería Por Distrito............................................. 57

    8.4.2 Numero de sumideros por Subcuencas ................................................ 59

  • 8.4.3 Número de Daños por Circuito .............................................................. 59

    8.4.4 Monitorio Sobre la fuentes de descarga ................................................ 60

    8.4.5 Identificación de las Cámaras de Inspección perdidas .......................... 61

    8.4.6 Identificación del Tipo de Red de alcantarillado .................................... 61

    8.4.7 Análisis espacial Para determinar las zonas susceptibles de inundación

    por el fenómeno de reflujo en las redes de alcantarillado ...................................... 62

    9. CONCLUSIONES ............................................................................................ 78

    10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 79

    10. LISTA DE TABLAS .......................................................................................... 81

    11. FOTOGRAFÍAS ............................................................................................... 82

    12. LISTA DE FIGURAS ....................................................................................... 83

    13. LISTA DE GRAFICAS ..................................................................................... 85

    LISTA DE ANEXOS ............................................................................................... 86

  • 5

    1. JUSTIFICACIÓN

    Las condiciones actuales a nivel ambiental nos obliga a tener más control sobre

    cada factor que puede afectar nuestro futuro como sociedad, es por esto que las

    empresas de servicios públicos de acueducto y alcantarillados deben de estar en

    la capacidad de afrontar con todas las herramientas disponibles los desafíos del

    mundo de hoy, por esto la gestión de la administración del componente de

    alcantarillado nos obliga a enfocar todos los esfuerzos para un mayor control y

    prevención en nuestros centros poblados.

    Los sistemas de Información Geográficos (SIG) surgen como una gran

    herramienta, que combinada con una base de datos espacial, es capaz de tener

    eficiente administración y operación de los sistemas de recolección de aguas

    lluvias y residuales, pudiendo prever la gestión de activos y a su vez agilizando el

    mantenimiento y reduciendo el impacto negativo en la comunidad que pudieran

    conllevar la operación del sistema.

    Con el desarrollo del proyecto Sistemas de Información Geográfica para la

    recolección de aguas Lluvias y Residuales, se busca un análisis según varios

    factores del Municipio de Arboletes operado por la empresa de Servicios Públicos

    AAS SA, que permitan pronosticar acontecimientos de forma oportuna y eficaz en

    aras de mejorar la prestación de los servicios públicos domiciliarios en dicho

    Municipio.

  • 6

    2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

    La administración de los servicios públicos domiciliarios en general en todo el

    Departamento de Antioquia está a cargo de Empresas Estatales y Privadas en

    diferentes regiones, donde en algunos casos no se tiene el desarrollo de los

    Planes Maestro de Acueducto y Alcantarillado que buscan darle un Diagnostico e

    identificar las principales falencias de sus sistemas para la gestación de

    soluciones conforme a los recursos económicos disponibles para los Municipios.

    Por lo que las Empresas operadoras han tenido que manejar estos sistemas con

    la mínima información disponible, en la mayoría de los casos la información se

    encuentran desactualizada en medio físicos o formato CAD, los cuales no son los

    mejores gestores para las bases de datos.

    Según lo explicado anteriormente los principales problemas encontrados en el

    desarrollo de este tipo de proyecto es la información primaria de cada sistema,

    pues las empresas operadoras debido al mal estado en muchos casos de las

    redes de recolección se preocupan más por solucionar daños de momento,

    dejando a un lado la inversión a largo plazo, pues de igual forma no hay recursos

    para la planificación oportuna de cada sistema. De allí la importancia dentro de la

    metodología la gestión de la información de campo que alimentara las Bases de

    datos que ayudarían a la solución oportuna de una recolección efectiva de aguas

    residuales y aguas lluvias generando el menor impacto ambiental y social posible.

    La implementación de un modelo de gestión de la operación de servicios públicos

    basados en SIG debe ser integral con todos los aspectos concernientes como lo

    técnico, Planeación urbanística que desarrolla el crecimiento de los municipios, el

    área comercial que está en continuo contacto con los usuarios beneficiados y el

    área financiera pues es quien finalmente realiza el recaudo económico y la

    gestación de inversión para todo el sistema.

    Con toda la información recolectada durante el proyecto se desarrollara la base de

    datos concerniente al sistema de alcantarillado existente en el Municipio, y con la

    combinación de esta información y las herramientas de análisis espacial se

    determinaran de manera inicial las principales necesidades a término inmediato y

    futuro de la administración de este sistema de recolección de aguas Lluvias y

    residuales y además la gestión de activos en tiempo real.

  • 7

    3. OBJETIVO GENERAL

    Desarrollar un Sistema de Información Geográfico para el operador del servicio de

    acueducto y alcantarillado en la zona urbana del Municipio de Arboletes como un

    componente de la herramienta de gestión que integre las áreas operativa y

    comercial ayudando a la gestión de activos.

  • 8

    4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

    Identificar la infraestructura existente de recolección de todo el Municipio de

    Arboletes.

    Diseñar la estructura de la base de datos espacial de alcantarillado del municipio

    de Arboletes.

    Permitir la consulta de información útil para la operación del sistema de

    alcantarillado en el Municipio de Arboletes.

    Realizar un análisis espacial que permita identificar los sitios críticos del sistema

    de alcantarillado que ante una fuerte precipitación ocasionan la inundación de

    algunas zonas del municipio por el fenómeno de reflujo.

  • 9

    5. UBICACIÓN Y GENERALIDADES DEL ÁREA DE ESTUDIO

    Se encuentra ubicado al noroccidente del Departamento, en la región de Urabá.

    Está situado a orillas del Mar Caribe y al extremo de la Serranía de Abibe. Sus

    coordenadas son 8º,6’,48” y 8º,51’,48” de latitud norte y 76º,34’,48” de longitud

    Oeste. Su temperatura media es de 28ºC y la altitud de la cabecera municipal es

    de 4 metros sobre el nivel del mar. [5] [6]

    El municipio de Arboletes limita al norte con el Mar Caribe, al oriente con el

    municipio de Los Córdobas (departamento de Córdoba), al sur con los municipios

    de San Pedro de Urabá y Turbo y al occidente con los municipios de San Juan de

    Urabá y Necoclí. [6]

    Grafico 1. Ubicación del Municipio

  • 10

    Desde el punto de vista hidrológico, los ríos San Juan (eje hidrográfico del

    Municipio), Río Jobo y Rio Volcán son los recursos de vital importancia en la

    localidad.

    Tabla 1. Red Hidráulica del Municipio de Arboletes [6]

    Caños y Quebradas Área (ha)

    Caños y quebradas 716,9

    Quebrada Caimán 2337,2

    Ciénagas El Calabozo Y La

    Estación

    2043,7

    Quebrada El Coco 1788,2

    Quebrada El Guadual 6030,9

    Rio Hobo 907.77

    Quebrada Iguana 63,2

    Quebrada Las Platas 13109,7

    Rio Mulaticos 706,3

    Quebrada Naranjitas 2417,9

    Rio San Juancito 9245,2

    N. N 13686,4

    Rio San Juan 3187,8

    Quebrada Siete hermanas 7355,6

    Quebrada Trementina 5729,4

    Rio Volcán 2937,9

    Quebrada Siete vueltas 79,9

    Área Total 74368,7

    El clima es seco en una gran parte del territorio debido a la influencia de los

    vientos alisios, el periodo lluvioso sucede entre abril y noviembre y los promedios

    regionales no pasan de 200mm/mes. [13]

    Considerando la zonificación ecológica de Holdridge (1972), en una vasta porción

    del territorio de Arboletes predomina la zona de vida Bosque seco tropical, abarca

    desde el litoral costero hasta el cerro Las Lajas e incluye las cuencas hidrográficas

    de los ríos El Volcán y El Hobo. [6][7]

  • 11

    5.1 MARCO REFERENCIA

    5.1.1 HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS

    La antigua capital del Imperio de antaño Europeo que lleva de nombre el mismo

    de su capital Roma, desarrollo una red de recolección de aguas residuales

    asombroso para su época, regulando caudales y aprovechando las precipitaciones

    para el anhelado saneamiento que los casi un millón de pobladores de la ciudad

    necesitaban, aunque el sistema se construyó con el fin del drenaje de las aguas

    subterráneas de los cimientos donde se asentaría la metrópolis imperial hace ya

    casi 2500 años, se convirtió años después en lo que hoy se conoce como

    colectores o ductos con mayor capacidad para la evacuación de dichas aguas,

    convirtiéndose en la columna vertebral de todo el sistema de la ciudad[15], ya que

    a este llegarían obras de drenajes realizadas en el transcurrir del tiempo que

    conectarían a toda la urbe.[16]

    Las redes de estos sistemas de recolección de aguas alcanzaron hasta 900m de

    longitud [15], en algunos tramos hay cámaras de 3.3 m de alto por 4.50 m de

    ancho a una profundidad actual de 12m [17], cuyo mantenimiento estaba a cargo

    de los esclavos o prisioneros de guerra, pues aun en esta época era considerado

    interés de la administración pública de la ciudad el tema del saneamiento. [15] Sin

    embargo una cantidad de problemas apenaban a la ciudad como las inundaciones

    provocadas por la creciente del Tíber que empeoraban al ingresas estas aguas de

    creciente a los ductos alrededor de la metrópolis, provocando el fenómeno de

    reflujo expulsando la inmundicia que se acumulaba en los ductos por el mal

    mantenimiento.[14]

  • 12

    Fotografía 1. Red de drenaje en la antigua Roma. [15]

    Con todo lo anterior aunque los romanos no fueran los creadores de la red de

    alcantarillado fueron los que perfeccionaron las técnicas de recolección de aguas

    negras de civilizaciones orientales, griegas y los babilónicos, desarrollando

    técnicas como la distribución por distritos, la cual consiste en un conjunto de

    alcantarillados pequeños que se encargaban de extraer las aguas residuales de

    un área muy grande [16]. En los diseñaros tenían en cuenta aspectos como

    geología, pendiente y puntos de descarga, en casos particulares solucionaron el

    problema de forma individual con pozos negros, dadas las condiciones del suelo o

    topográficas que no cumplían o no tenían alternativas de solución a la recolección

    de aguas negras.

    Es inevitable hablar del tema de alcantarillado en la antigua Roma, sin tocar el otro

    servicio necesario y que van muy relacionados entre sí y es de la distribución del

    acueducto, pues las aguas utilizadas en los baños públicos, cocinas, entre otros,

    son las productoras de las aguas residuales. El primer sistema de acueducto fue

    construido tiempo después del alcantarillado, aprovechando todo recurso de agua

    dulce disponible, proveniente de las lluvias o ríos de la zona [16]

  • 13

    Fotografía 2. Canales del Acueducto Romano [17]

    Después de la caída del imperio Romano, entra la edad media y se descuidó la

    prestación de los servicios públicos de acueductos y alcantarillados desarrollados

    por los Romanos. Teniendo un grave retroceso en la salubridad de los europeos,

    la falta de sistemas de recolección o el mal estado de estos llevo a la generación

    de enfermedades, sumando un factor de esta problemática la mala gestión del

    tema en todas las comunidades. [16]

    En el siglo XVIII se da el desarrollo industrial obligando a ciudades como Londres

    a entran a atacar de fondo el problema ambiental que generan la mala gestión de

    la salubridad pública, realizando la construcción de colectores al mejor estilo

    Romano, utilizando nuevas tecnologías para la época como estaciones de

    Bombeo para descargas directas al rio Támesis. En Alemania a finales de este

    siglo se incorporó la recolección de sistemas residual a sus ciudades pese a la

    oposición de la población, en otras partes de Europa durante el mismo siglo como

    en Francia ya se contaba con colectores de recolección pero tenían problemas

    con la gestión del mantenimiento y altos niveles de contaminación, por lo que

    empezaron a crear planes de control a los ciudadanos que regulaban el consumo

    del líquido, en este país se empezaron a dar cuenta que no era suficiente con la

    conducción del agua hasta los ríos y se empezó a plantear la posibilidad del

    tratamiento o descontaminación de las aguas residuales para después ser vertidas

    a los ríos y quebradas y crear el menor impacto ambiental posible, al otro lado del

    continente en lo que hoy se conoce como Estados Unidos, configuraron

  • 14

    alcantarillados solo con el fin de prevenir inundaciones, ósea de uso exclusivo de

    las aguas lluvias, los desechos humanos eran arrojados a la calle hasta que

    lloviera y los dejara llevar hasta las alcantarillas de aguas lluvias. [16]

    Aunque a principios del siglo XX, se establece la necesidad del tratamiento de las

    aguas residuales, no es sino hasta finales de los años cuarenta cuando termina la

    segunda guerra mundial, que de las ruinas de Europa surge el desarrollo de este

    tema, lastimosamente fueron muchos años donde la contaminación de los

    afluentes se dio por culpa de la guerra, pues todos los recursos fueron destinados

    a esta. [16]

    En la era moderna, los gobiernos nacionales y locales son los responsables, como

    lo ha sido siempre, de velar por la planificación urbana [18].Teniendo en cuenta

    una serie de factores en 1983 se utiliza de forma efectiva una herramienta de

    software que relaciona una cantidad importante de variables con este fin en Brasil

    [18], este software se conoció desde entonces como SIG [18], este echo relaciona

    un precedente en la historia de esta tecnología no muy conocida para la época.

    La gestión de gobierno se apoyó a estudios espaciales que tienen en cuenta

    aspectos fiscos del espacio hasta las condiciones sociales de la población, toda

    esta información es de carácter genérico al y corresponde a una parte del

    problema que se quiere atender o analizar. [18]

    Dentro de la planificación del Gobierno existe claramente los servicios

    fundamentales como los sistemas de acueducto y alcantarillado, que diversos

    estudios han mostrado una complejidad en el modelo de empleo y operación,

    gracias a la basta información que representa su infraestructura [1][2] y otros

    factores como la naturaleza y el medio ambiente [4], por ellos nos centraremos en

    el servicio de sanidad con las redes de alcantarillado, que es un problema hoy en

    día aun con todos los avances y donde la herramientas de los SIG pueden dar

    grandes resultados para la operación de los sistemas.

    El Funcionamiento de los sistemas de acueducto y alcantarillados dependen de

    una serie de factores que nos indican el comportamiento del sistema. Con la

    ayuda de estos se debe de orientar la toma de decisiones en aras de garantizar la

    prestación más óptima de servicios públicos [9]. Así es como se vuelve necesaria

    la utilización de bases de datos espaciales que almacenen la información de los

    sistemas referenciados [3]. El manejo y almacenamiento de la información es

    bastante importante para sistemas complejos y de referencia espacial, siendo

    esencial una buena exploración e indagación en campo para la recopilación de

    datos [2] [1].

  • 15

    Con la integración de datos fidedignos de la infraestructura existente, puede ser

    muy efectiva la gestión de activos [1], esto lográndose con modelos y

    herramientas que interactúen entre si de una forma correcta como lo son los

    sistemas de información Geográfica [2]. Por ejemplo un modelo matemático que

    ha sido puestos a prueba [2], requiere de la conformación acertada de las bases

    de datos tanto de las redes de acueducto y alcantarillados [3], pues con ayuda del

    posicionamiento espacial y una serie de variables que al combinarlas bajo un SIG

    determinar los posibles puntos de contaminación del agua potable producto del

    mal estado de las redes de recolección de las aguas residuales [2], y así poder

    orientar la inversión necesaria a los activos existentes [1].

    5.1.2 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS SISTEMAS DE ALCANTARILLADO,

    LEGISLACIÓN ACTUAL DEL SECTOR Y LA CONFIGURACIÓN DEL

    ACTUAL DEL MUNICIPIO DE ARBOLETES

    Colombia se rige por la normativa RAS/2000, Decreto 2320 de 2009 y ley 142,

    para regular el saneamiento básico de todo el territorio nacional, buscando

    estandarizar y garantizar la cobertura de servicios públicos en todo el territorio.

    [13]

    Es por esto que explicaremos las premisas que regirán el sistema de alcantarillado

    que ayudaran a la toma de decisiones geoespaciales conforme al modelo de

    información geográfica objeto del presente proyecto. [12]

    Las configuraciones esenciales para un sistema de alcantarillado se describen a

    continuación:

    Las Aguas residuales son las producidas por la población proveniente de baños,

    cocina y los diferentes usos humanos, deben tener un tratamiento posterior para

    ser devueltas a los afluentes naturales.

    Las Aguas Lluvias son las provenientes por las precipitaciones y deben ser

    transportadas hasta los afluentes directamente sin necesidad de realizarles pre

    tratamientos.

    El último tipo de agua son las combinadas, la cual resulta de las aguas residuales

    más las aguas lluvias, cuando existen redes combinadas, por las altas

    precipitaciones el sistema se debe de aliviar mediantes cámaras de inspección o

    manholl (MH), la cuales tiene un sistema hidráulico especialmente diseñado para

    verter solo las aguas de excesos a las fuentes naturales antes de llegar a las

  • 16

    Plantas de tratamiento de agua residual (PTAR) evitando el vertimiento de agua

    contaminada a dichas fuentes.

    Las cámaras de inspección o Manholl (MH), son elementos instalados cada

    determinada distancia o en cambio de dirección de las redes de tubería,

    hidráulicamente permiten el quiebre de presión, permitiendo trabajar las tubería a

    flujo libre, los MH también sirven para realizar el mantenimiento al ducto de

    recolección, y la expulsión de gases propios por el tipo de material orgánico que

    transportan.

    Las Acometidas de alcantarillados son las conexiones domiciliarias propias de

    cada usuario al sistema de redes de recolección de las aguas residuales y lluvias,

    las cuales se conforman por un vasto sistema de instalaciones hidrosanitarias

    internas de cada vivienda hasta la caja de acometida donde descargan y

    finalmente se conectan directamente a las redes explicadas.

    Los sumideros cunetas y cárcamos funcionan para la recolección de las aguas

    lluvias de las vías y aceras de las zonas urbanas y estos finalmente se deben

    conectar directamente a los MH a no menos de 15 m alrededor del elemento [13],

    La red de colectores se le conoce al sistema principal de recolección que capta

    todas las aguas residuales hasta su sitio final de tratamiento y de disposición del

    líquido al afluente natural. Por lo general reúnen gran caudal y son críticos en el

    mantenimiento y operación, pues el colapso de alguno supondría poner en riesgo

    la totalidad del sistema de alcantarillado.

    Las estaciones de bombeo de agua residual o más conocidas como EBAR. Por lo

    general se encuentran en zonas planas donde se requiere bombear el agua hasta

    una cota más elevada para poder seguir transportando el agua a través de las

    líneas de impulsión que no son más que redes de acueducto que funcionan a

    presión proporcionada por una bomba.

    Las Plantas de Tratamiento de Agua residual, cumplen con la función de remover

    la contaminación de las aguas residuales para su posterior vertimiento a los

    afluentes hidráulicos más cercanos, previendo un riesgo ambiental para los

    ecosistemas de las zonas.

    El funcionamiento básico de las redes de alcantarillado es el siguiente:

    Las aguas provenientes del acueducto de cada municipio utilizadas por las

    actividades humanas se recolectan a través de las instalaciones domiciliarias,

  • 17

    después conducidas por las redes secundarias de alcantarillado formando distritos

    siendo transportadas hasta los colectores principales.

    5.1.2.1 Nivel de complejidad del sistema

    Se define el nivel de complejidad del municipio dependiendo de la población

    proyectada en un rango de años determinados entre 25 y 30 años para garantizar

    el funcionamiento del sistema en este periodo de tiempo, considerando los niveles

    según la siguiente tabla. [10]

    Tabla 2. Asignación del Nivel de complejidad

    Nivel de

    complejidad

    Población de

    la zona(1)

    (habitantes)

    Capacidad

    económica de los

    usuarios(2)

    Bajo < 2.500 Baja

    Medio 2.501 a 12.500 Baja

    Medio Alto 12.501 a

    60.000 Media

    Alto > 60.000 Alta

    Fuente: RAS/2000 Tabla A.3.1.

    En el año 2039, para una tasa de crecimiento poblacional de 1,70% se tendrá una

    población de 21.549 habitantes dentro de la zona atendida por la ESP, ubicándolo

    en una complejidad media alta, actualmente y según el registro del censo

    sanitario tiene una población de 13.902 [8][10]

    5.1.2.2 Dotación neta

    Se refiere a la cantidad de agua consumida por un habitante en un día. La

    dotación neta utilizada para la simulación del sistema de alcantarillado de dotación

    neta actual = 93.07 l/hab–día. Obtenida de los registros de micromedición de la

    empresa operadora de servicios públicos del sistema de acueducto y repartidos

    dentro de la población atendida. [8] [11]

    5.1.2.3 Densidad de Viviendas

    Según el Censo Sanitario de 2013 hay una densidad 54.41 vivi/ha [8]

  • 18

    5.1.2.4 Contribución por infiltraciones

    Dado que no se puede establecer con precisión el caudal por infiltraciones, este

    valor será adoptado con base en lo recomendado por el RAS/2000 en la Tabla

    D.3.7 para un sistema de complejidad medio y con una infiltración media, por lo

    tanto se tomará un aporte por infiltración de 0,20 L/s-ha. [10]

    5.1.2.5 Coeficiente de retorno

    Se adoptará un coeficiente de retorno de 0,85 según RAS/2000 para nivel de

    complejidad Medio Alto. [10]

    5.1.2.6 Caudal de operación

    El caudal de diseño de las redes corresponderá al caudal máximo horario de

    aguas residuales, más los caudales de infiltración y el caudal aportado por las

    lluvias. [8] [10]

    5.1.2.7 Caudal máximo de aguas residuales

    El caudal máximo horario de aguas residuales se determina multiplicando el

    caudal medio diario por un coeficiente de mayor ración que permite tener en

    cuenta las variaciones en el consumo de agua por parte de la población. El factor

    de mayor ración se estimó con base en la fórmula de Tchobanoglous. [10]

    Donde 1,4

  • 19

    C: Coeficiente de escorrentía, el cual representa la relación entre la

    escorrentía y el volumen de lluvia precipitado. Este coeficiente depende del tipo

    de suelo y de su permeabilidad. Se calcula con la fórmula:

    C = 0,14 + 0,65 I + 0,05 P

    Donde:

    I = Impermeabilidad = 0,75 (según RAS/2000 para residencias contiguas, con

    predominio de zonas duras)

    I = Impermeabilidad = 0,30 (según RAS/2000 para zonas verdes)

    P = Pendiente media del terreno, en decimales.

    i : Intensidad de la lluvia en mm/hr, correspondiente al período de retorno de

    diseño y al tiempo de concentración calculado.

    i = k x TRm)/[(c + Tc)n

    Donde:

    Tc = Tiempo de concentración en minutos

    TR = Tiempo de retorno = 3 años (según RAS/2000, Tabla D.4.2)

    Para determinar la intensidad de la lluvia se utilizarán las curvas de intensidad,

    frecuencia y duración de la curva IDF que fue creada por la Universidad Nacional

    Sede Medellín (CORNARE, 2009) luego de un proceso de estudio de las lluvias de

    la zona regionalizada 1, definida en el estudio hidrológico (ver en el tomo 4 el

    Estudio hidrológico), cuyos parámetros para el cálculo de la intensidad son: [13]

    k : 355,50

    m : 0,122

    n : 0,515

    c : 0,250 lo cual indica:

    El tiempo de concentración está compuesto por el tiempo de entrada y el tiempo

    de recorrido en el colector. El tiempo de entrada corresponde al tiempo requerido

    para que la escorrentía superficial del área tributaria contribuya en el punto en

    consideración, mientras que el tiempo de recorrido se asocia con el tiempo de

    tránsito del agua dentro del colector. Según los lineamientos del RAS/2000 el

    tiempo de concentración mínimo en cámaras iníciales es de 10 minutos y el

    tiempo máximo es de 20 minutos, siendo el tiempo de entrada mínimo de 5

    minutos. [13]

  • 20

    5.1.2.9 Velocidad media

    El principio de funcionamiento de los alcantarillados es a flujo libre por gravedad.

    La velocidad se calcula con la fórmula de Manning:

    n

    SRV

    2/13/2

    Donde:

    V: Velocidad media (m/s)

    R: Radio hidráulico (m)

    S: Pendiente de la tubería (m/m)

    n: Coeficiente de rugosidad de Manning, el cual depende del tipo de material

    de la tubería. Los valores recomendados por el RAS/2000 son: para concreto

    0,013 y para PVC 0,009.

    5.1.2.10 Velocidad mínima

    La velocidad mínima permitida de las aguas residuales es Vmin(ARU)= 0,45 m/s

    según RAS/2000. Este parámetro busca proveer al colector de una velocidad

    suficiente para lavar los sólidos depositados durante períodos de caudal bajo.

    La velocidad mínima permitida de las aguas combinadas es V.min(AC) = 0,75 m/s.

    5.1.2.11 Velocidad máxima

    La velocidad máxima permitida de las aguas residuales y combinadas es V.max =

    5 m/s para alcantarillados construidos en tubería de concreto y de 10,0 m/s para

    alcantarillados construidos en tubería de PVC.

    Relación de caudales: q/Q < 1,0 para aguas combinadas y

    q/Q < 0,85 para aguas residuales.

    5.1.2.12 Fuerza Tractiva

    Este parámetro está dado por la expresión

    = x Rh x S

    Donde:

  • 21

    : Esfuerzo cortante (kg/cm2)

    : Peso específico del agua residual

    Rh: Radio hidráulico (m)

    S: Pendiente (m/m)

    Para aguas residuales urbanas debe ser mayor de 0,15 kg/m2 y para aguas

    combinadas mayor de 0,30 kg/cm2.

    5.1.3 DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO

    El sistema de alcantarillado del Municipio de Arboletes cuenta con una red de

    recolección combinada de aguas lluvias y aguas residuales, la cual está

    conformada por cuatro distritos como se observa en la Figura 1, actualmente el

    sistema tiene una cobertura del 61.30% para un total de 2037 usuarios registrados

    en la empresa de servicios públicos de un total de 3335 predios contabilizados en

    el último censo sanitario en el año 2013. [8]

    El sistema tiene una antigüedad de 40 años aproximadamente, durante los cuales

    se han ido reponiendo algunos tramos de recolección, tiene dos estaciones de

    Bombeo de Agua Residual (EBAR) y una laguna de oxidación como sistema de

    tratamiento de aguas residuales. [8] [9]

    El 62.20% de la tubería de recolección está construido en PVC y el restante

    37.80% en Asbesto cemento, según datos del Plan maestro de acueducto y

    alcantarillado el 50.10% del total del sistema presenta una sebera insuficiencia

    hidráulica para atender la demanda técnica que requiere el municipio. [8]

    Tabla 3. Resumen de tubería existentes del municipio de Arboletes

    Diámetro

    (mm)

    Número

    de

    tramos

    (un)

    Longitud

    (m)

    Porcentaje de

    longitud de

    tramos (%)

    Material

    145 10 474,28 2,49 PVC

    150 3 162,19 0,85 Concreto

    182 129 6770,05 35,60 PVC

    200 143 7843,91 41,25 Concreto

    227 1 39,88 0,21 PVC

  • 22

    Diámetro

    (mm)

    Número

    de

    tramos

    (un)

    Longitud

    (m)

    Porcentaje de

    longitud de

    tramos (%)

    Material

    250 51 2678,07 14,08 Concreto

    300 14 693,07 3,64 Concreto

    400 1 32,45 0,17 Concreto

    600 6 321,81 1,69 Concreto

    Total 358 19015,71 100

    La entidad responsable de los servicios públicos del municipio es Acueductos y

    Alcantarillados Sostenibles S.A E.S.P (A.A.S S.A E.S.P), que desde el año 2005

    viene presta los servicios de la administración de los sistemas de acueducto y

    alcantarillado. Entre sus labores esta realizar labores preventivas y correctivas de

    mantenimientos de los componentes del sistema de alcantarillado.[8]

    Dos de los cuatro circuitos tiene cargas puntuales a afluentes naturales sin previo

    tratamiento de agua residuales como lagunas de oxidación, plantas de tratamiento

    de agua residual entre otros, otro circuito vierte a la laguna de oxidación y el ultio a

    a PTAR compacta. En total hay dos estaciones de Bombeo de Agua Residual

    (EBAR) de Villa Luz y Pambele. [8]

  • 23

    Figura 1. Configuración del Sistema de alcantarillado del Municipio de Arboletes

  • 24

    6. DISEÑO METODOLÓGICO

    Con el fin de alcanzar las metas trazadas en este proyecto según los

    requerimientos de la empresa operadora del sistema A.A.S S.A, se estructura una

    metodología a seguir la cual se sintetiza en la siguiente ilustración.

    Grafico 2. Metodología de Trabajo

    SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA PARA LA ADMINISTRACIÓN Y

    OPERACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO URBANO DEL MUNICIPIO

    DE ARBOLETES

    Alcance y Objetivos

    del Proyecto

    Gestión de

    Información Primaria

    Secretaria de

    Planeación Del

    Municipio de Arboletes

    Empresa Operadora de

    Servicios Públicos del

    Municipio A.A.S S.A ESP

    Verificación y trabajo de Campo

    Creación de la Base de

    Datos Espacial

    Registro en la base de datos

    de todos los componentes

    del sistema de alcantarillado

    Aplicación del Producto y Análisis

    Espacial

    ENTREGA DE RESULTADOS

  • 25

    6.1 Desarrollo Metodológico

    6.1.1 Alcance y objeto del Proyecto

    A través de consultas realizadas con la empresa, se establece el alcance del

    proyecto conforme a las necesidades que demanda la normativa vigente, la

    experiencia de los ingenieros encargados de la zona y personal administrativo de

    la ESP, se determina las insuficiencias más apremiantes para la operación y

    mantenimiento de los sistemas de recolección de aguas residuales y aguas lluvias

    en centros poblados.

    Con claridad la necesidad de la integración de información dispersa en diferentes

    dependencias de la empresa se perfila como el primer alcance claro y primordial

    del proyecto, así como la integración con otras instituciones por fuera de la ESP

    como la secretaria de planeación, que ordena y regula el territorio cuya integración

    debe ser acorde a los alcances de ciertos parámetros estipulados por la ley y

    reglamentados de forma particular dentro del Plan de Ordenamiento Territorial

    (POT) de cada municipio.

    Los resultados del análisis con motores SIG, debe de dar resultados a corto y

    largo plazo volviéndolo una herramienta sostenible capaz de organizar y planear

    de forma efectiva la operación del sistema de alcantarillado del municipio, en

    especial el manejo de las aguas lluvias, que por las condiciones topográficas y del

    suelo de la zona lo han convertido en una problemática recurrente para la

    operación en general del sistema.

    Paralelo a la exploración en la empresa de servicios públicos, se realiza la visita

    de campo al casco urbano del lugar, pudiendo tener una referencia clara del

    panorama en general y particular del sistema de alcantarillado.

    6.1.2 Gestión de la Información

    La gestión de la información referente a los objetivos y alcances del proyecto se

    desarrolla conforme a los parámetros determinados por la empresa prestadora del

    servicio y a la secretaria de planeación.

    Desde el año 2005 que A.A.S S. A entran a operar los servicios públicos de

    saneamiento básico en acueducto y alcantarillados, se ha estado realizando una

    recopilación detalla de la información de cada uno de los componentes de ambos

    sistemas, sin embargo en el año 2.013 gracias al contrato suscrito entre la

    gobernación de Antioquia y la empresa operadora dentro del desarrollo del Plan

  • 26

    Maestro de Acueducto y Alcantarillado se gestionó el catastro de redes de

    acueducto, alcantarillado y el Censo Sanitario de todo el Municipio, Toda esta

    información será utilizada con la autorización de la empresa para el presente

    proyecto del desarrollo SIG del sistema de alcantarillado del Municipio de

    Arboletes.

    El catastro de redes de alcantarillado que es el principal objetivo de desarrollo,

    incluye la descripción detallada de sus elementos formados fundamentalmente por

    Manholes (MH) o cámaras de inspección construidas en concreto con tapas y

    escalones de accesos y tuberías de recolección de las aguas lluvias o residuales,

    así como las estaciones de Bombeo y tratamientos de aguas residual. Toda la

    teoría de los sistemas de alcantarillados será abordada con mayor detalle en el

    numeral 5.1.2. La oficina comercial de la empresa encargada de la administración

    de los usuarios del sistema entrega una base referente de un código de cada uno

    así como el procedimiento de reporte de quejas o daños, el cual se deberá integrar

    al SIG del sistema.

    Desde la secretaria de Planeación se gestiona la información referente al Plan de

    Ordenamiento Territorial, pues es determinante conocer e integrar los diferentes

    usos del territorio pudiendo prever los puntos de conexión a terrenos de

    expansión, así como la ubicación espacial exacta de las viviendas, consiguiendo

    información tipo CAD del sistema predial, perímetro urbano, delimitación de las

    zonas de expansión, barrios que conforman el casco urbano, documento del

    ultimo POT aprobado por la autoridad ambiental corporuraba.

    6.1.3 Verificación y trabajo de Campo

    Se verificara la información del catastro de redes en algunos tramos, esto con el

    fin de darle total confiabilidad a los datos entregados por los operadores y con los

    que se montara la base de datos y se realizaran análisis a corto mediano y largo

    plazo.

    6.1.4 Creación de la base de datos Espacial

    Para la compilación de la información dispersa en diferentes dependencias

    externas e internas de la empresa operadora de servicios públicos expresados en

    los alcances de los proyectos acordados con ellos, se determinó la necesidad de

    una génesis de información única, bajo capas temáticas relacionadas entre sí, con

    una localización espacial específica y con información única del elemento, a lo que

  • 27

    se llama Base de Datos Espacial (BDE), Donde se pueden realizar consultas

    cartográficas y técnicas para la planeación u operación de los sistemas.

    La BDE almacenara todos los componentes de alcantarillado del Municipio, al

    igual que otros elementos de referencia espacial como el desarrollo del Territorio

    contemplados dentro del POT, así como como un componente de operación que

    ayuden a la toma de decisiones oportunas y acertadas. El modelo lógico del

    sistema dividirá por temáticas o grupos las capas requeridas en el proyecto, donde

    se almacenaran los diferentes componentes en Shape, Raster o tablas de todos

    los elementos del SIG del sistema de alcantarillado para el Municipio de Arboletes.

    La configuración del diccionario de las BDE será de tal manera que la información

    se constituya en grupos o feature class según las necesidades o características de

    cada elemento, describiendo y detallando:

    Nombre de la identidad

    Feature class grupo al que pertenece

    Representación (punto, línea o polígono)

    Característica del elemento espacial.

    Los atributos que lo conforman, especificando, el tipo de dato, dominios,

    requisito esencial o no esencial, si es una clave primaria o no y descripción del

    atributo.

    Dentro de la creación de la base de datos se deberá de escoger, entre dos tipo de

    esta la comercial o la personal geodatabase que puede contener poca capacidad

    pero la necesaria según sea lo requerido, por lo que se realizara una breve

    evaluación de la implementación del tipo de base de datos a utilizar para este

    proyecto.

    6.1.5 Registro en la base de datos del sistema de alcantarillado

    El procedimiento para la conformación de BDE, será dirigido para la operación del

    sistema de alcantarillado orientados en la normativa vigente del sector RAS/2000,

    decreto 2320 de 2009, ley 142 y demás. Por lo que será alimentada en un primer

    momento por el presente proyecto con la información gestionada y verificada, sin

    embargo deberá tener una administración constante temporal conforme a los

    reportes de los prestadores del servicio.

    La migración de información de varios formatos como Cad, .xlx, doc, adf, entre

    otras. Se realizara al software SIG para la integración de todos los campos

    relacionados del sistema de alcantarillado bajo la BDE, de igual forma el proyecto

  • 28

    plantearía una integración entre los procedimientos de registro establecidos por el

    programa de calidad de la empresa y los reportes temporales para alimentar la

    base de datos de todo el sistema de alcantarillado del Municipio.

    6.1.6 Aplicación del Producto

    La integración del catastro de redes, el ordenamiento del territorio, información

    tabulada en tablas como los censos sanitarios, topografía del casco urbano, datos

    hidrológicos de la zona, entre otros. Integrados dentro de la BDE, podría

    determinar las condiciones de operación o indicadores de gestión como cobertura

    tura del sistema de alcantarillado, distritos de recolección, conceptualización del

    sistema sanitario, puntos de descarga de vertimientos a fuentes hídricas naturales

    así como el riesgo de inundación por el fenómeno de reflujo en las redes de

    recolección generadas durante periodos de Caudales máximos por lluvias, el

    reporte de daños y reparaciones en todo el municipio por sectores así como las

    condiciones de actuales de operación.

    Todo lo anterior con el fin de generar una mayor eficiencia y eficacia con la gestión

    en el municipio, es así que puede definirse que a corto plazo se tendría una mayor

    certeza de los sitios sin servicio de alcantarillado y la población directamente

    afectada, cotas de servicio de alcantarillado, zonas con déficit de capacidad

    hidráulica priorizando obras de recolección, a mediano plazo la determinación y

    atención oportuna de reporte de daños así como las escuadrillas necesarias de

    construcción que optimice la labor de mantenimiento.

    6.1.7 Entrega de resultados y análisis espacial

    Finalmente al terminar el proyecto se darán entregar a la operadora del sistema

    A.A.S S.A los objetivos y alcances acordados, los cuales serían aprobados por la

    universidad de San Buenaventura y los beneficiados del proyecto de solución

    empresarial A.A.S S.A E.S.P.

    Se entrega una BDE integral con la información específica del componente

    alcantarillado así como los datos espaciales concernientes de interés para la

    operación de servicios públicos dentro del POT, diccionario de datos de la BDE,

    modelo lógico, análisis espacial determinando las zonas de riesgo por inundación

    integrado al sistema de drenaje del municipio, todo lo anterior en formato digital, al

    igual que layout concernientes a las temáticas de interés de operación.

    También se entregara un documento de memorias de la elaboración del proyecto,

    consideraciones, generalidades y la alimentación temporal de los componentes

  • 29

    garantizando un modelo sostenible para la operación de los sistemas de

    alcantarillados del Municipio de Arboletes.

  • 30

    7. CRONOGRAMA

    Para la ejecución de los objetivos y los alcances propuestos se elabora un

    cronograma relacionando las actividades necesarias para conseguir dichos fines,

    donde se garantice de forma aproximada el desarrollo del proyecto.

  • 31

    Grafico 3. Cronograma de Trabajo

    OBJETO

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75

    1 Etapa de Anteproyecto (Inicial)

    1.1Presentación de la propuesta del proyecto ante la subgenerencia de la

    empresa

    1.2Búsqueda de antecedentes de investigaciones relacionados con la

    operación de servicios públicos y los SIG.

    1.3Indagación e investigación a la normativa vigente del sector, RAS/2000,

    decreto 2320, ley 142 , entre otras.

    1.4Visita previa a la oficina de operación de servicios públicos, con ingeniero

    encargado de la zona de Arboletes.

    1.5 Justificación y Planteamiento del Proyecto

    1.6 Establecimientos de objetivos y alcances del proyecto

    1.7 Marco Referencial del proyecto (estado del arte)

    1.8 Diseño metodológico.

    2 Desarrollo del Proyecto

    2.1 Gestión de la Información Referente a los sistemas de alcantarillado

    2.2Visita de indagación ante el ingeniero encargado de zona para el

    funcionamiento del sistema de alcantarillado

    2.3 Información ante la oficina comercial dependiendia de operación.

    2.4Información de Referente al Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado

    (PMAA)

    2.5 Información de Plan de Ordenaminto Territorial del Municipio

    2.6 Verificación de campo de la información recopilada

    2.7 Diseño y analisis de la base de datos espacial (BDE)

    2.8 Modelo logico de la BDE y Diccionario de datos

    2.9 Creación de la BDE Vacia

    2.10 Cargar la BDE con la información recolectada

    2.11 Consolidación y validacion de la BDE

    2.12 Aplicación del Producto orientado a la operación

    2.13Analisis espacial, (zonas de cobetura y futura expanción, factibilidad del

    servicio, Analisis por fenomeno de reflujo a causa de inundaciones)

    3 Entrega de Resultados y Planes de Gestión de Activos.

    3.1 BDE validada y verificada

    3.2 Layout de Operación

    3.3 Layout de Mapa de cobertura

    3.4 Layout de Mapa de cota de servicio

    3.5 Riesgo por inundación y fenomeno de reflujo.

    3.6 Gestion de activos

    3.7 Reporte de utilización de la BDE para la alimentación temporal

    3.8 Memorias de desarrollo de todo el proyecto

    Programada

    Ejecutada

    Revisada y Aprovada

    ITEM ACTIVIDAD dias dias dias diasSemana 2

    dias dias

    Semana 14Semana 3 Semana 4

    dias

    Semana 9

    dias dias

    Semana 5 Semana 6 Semana 7 Semana 8 Semana 10

    dias dias dias dias dias dias

    DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA - MUNICIPIO DE ARBOLETES

    ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS SOSTENIBLES S.A. E.S.P. (A.A.S S.A E.S.P)

    NIT 811008426-2 - TEL 4161177

    SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA PARA LA ADMINISTRACIÓN Y OPERACIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO URBANO DEL MUNICIPIO DE

    ARBOLETES

    Semana 15Semana 11 Semana 12 Semana 13Semana 1

    CRONOGRAMA

    Ver Anexo 1

  • 32

    8. DESARROLLO

    8.1 GESTACIÓN, DEPURACIÓN Y VERIFICACIÓN DE INFORMACIÓN

    Ante la empresa prestadora de los servicios públicos de acueducto y alcantarillado

    (AASSA), se gestó la información primaria y secundaria base objeto del presente

    proyecto, el Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado (PMAA) del año 2013, la

    cual se considera como información primaria, verificando en campo algunos sitios

    aleatorios y verificando su información con lo entregado por la empresa prestadora

    del servicio.

    Dentro de los documentos más relevantes se encuentra la topografía del

    municipio, ubicación de los monumentos de los vértices geodésicos G1AR y G2AR

    georreferenciados al Datúm Magna Sirgas, origen Bogotá de dónde se amarró la

    topografía referenciada.

    Tabla 4. Fichas descriptivas de cada vértice Geodésico en el Municipio de Arboletes

    El Tomo 2 Alcantarillado contiene toda la información concerniente al estado

    actual de cada uno de los componentes del sistema de alcantarillado, la cual será

    la base fundamental para el proyecto sistema de información geográfica para una

  • 33

    red de alcantarillado del municipio de arboletes orientado a la operación del

    sistema.

    Fotografía 3. Verificación en campo de la información contenida en el PMAA del Municipio de Arboletes

    Como información secundaria a través de la oficina de planeación municipal

    obtenemos la nomenclatura vial, delimitación del perímetro urbano y zonas de

    expansión, Barrios y en General lo relacionado al Plan Básico de Ordenamiento

    Territorial de todo el Municipio de Arboletes, lo cual forma base de la gestación de

    los servicios públicos municipales.

    Gracias a la oficina virtual de catastro de Antioquia, se gestionó información

    secundaria referente a los predios y a las construcciones, obteniéndolos en

    archivos shape, lo cual fue fundamental para el proyecto.

    Luego de verificar la información recolectada con las tres fuentes, AASSA,

    planeación municipal y Catastro de Antioquia, se procedió a depurar toda la

    información en los formatos demandados por el software de sistema de

    Información Geográfica sean Shape, Raster o Tablas, debiendo en la mayoría de

    los casos acudir al procedimiento de migración, puesto que básicamente toda la

    información se encuentra en formato CAD o Excel. Detectando algunos elementos

    con características comunes generando los conocidos dominios, relacionándose

    directamente la infraestructura entre sí, identificando algunos elementos para la

    generación de la base de datos.

    Gracias a la información recibida y el objeto del proyecto se podrá tener la

    información tabulada en atributos y organizada en la base de datos espacial,

    pudiendo asociar la localización espacial y su característica facilitando consultas y

    tomas de decisiones desde la operación del sistema.

  • 34

    8.2 CREACIÓN DE LA BASE DE DATOS ESPACIAL

    La creación de la base de datos espacial parte de la necesidad operacional

    detectada durante la visita elaborada a los ingenieros coordinadores del municipio,

    integrando el desarrollo y la planeación urbana a la prestación de servicios

    públicos en especial al sistema de alcantarillado, dividiendo la información

    secundaria y primaria en capas temáticas capaces de interactuar entre sí para

    llevar a cabo las consultas necesarias operacionales.

    Todo el sistema se desarrolla bajo el software ARCGIS, programa especializado

    para el análisis espacial, donde en una de sus extensiones ArcCatalog se

    desarrolla la base de datos espacial.

    Todo los elementos geográficos con una representación espacial tendrán como

    sistema de referencia el Datum Magna Sirgas, proyección Transversa de

    mercator, Gauss Central, latitud de origen: 6.2292° N, Longitud de Origen:

    75.5649° W, Falso Norte: 1’000.000 mN, Falso Este: 1’000.000 mE, Factor de

    Escala 1.00.

    Se construyó un modelo lógico el cual conjuga diferentes temáticas agrupadas en

    características similares llamadas Feature Data set, la primera llamada cartografía

    básica, la cual agrupa Shape tipo polígono, punto o líneas que describen las

    características físicas del terreno objeto de estudio, incluyendo el urbanismo del

    mismo, como los Barrios, Castro, Delimitación del departamento o municipio, red

    de drenaje, los sitios de Interés, la topografía, el sistema vial, entre otros. El

    segundo se refiere a todo lo específico con la identificación de la infraestructura

    del sistema de alcantarillado llamado con este mismo nombre, convergiendo en

    este elementos propios del sistema como Cámaras de Inspección, Redes de

    Recolección, descargas a los afluentes de agua, Sumideros, Aliviaderos distritos

    sanitarios, Estaciones de Bombeo de Agua Residual (EBAR), entre otras, una

    tercera clase agrupa los daños o mantenimientos del sistema programados o

    proyectados, un cuarto elemento denominado como Raster Catalog almacena un

    Modelo de Elevación digital (DEM) del Municipio creado a partir de los datos

    Topográficos almacenados en el Feature Data set de Cartografía Base.

    Se crean los datos de tablas, los cuales por no tener un sistema de referencia no

    se encuentran con una Feature class, son dos referentes a los clientes y al censo

    realizado durante el desarrollo del PMAA del Municipio, sin embargo por relación

    con otros elementos espaciales se puede dar una referencia de ubicación espacial

    del Dato.

  • 35

    La siguiente tabla relacionara los Feature Dataset, Raster Catalog o Tablas

    definidos para el proyecto objeto de estudio.

    Tabla 5. Resumen de entidades espaciales y no espaciales del diseño de la Base de Datos espacial

    Feature Class Entidad Feature Class Entidad

    Cartografia Basica

    Barrios

    Alcantarillado

    Aliviadero

    Borde Vía Cámara Inspección

    Catastro Construcción Descarga

    Catastro Urbano Distrito Sanitario

    Departamento EBAR

    Drenaje Doble Estructura Hidráulica

    Drenaje Sencillo Pnt Muestreo

    Estructura Urbana PTAR

    Manzanas Redes ALDO

    Mar Sumidero

    Municipio

    Operación

    Mantenimiento daños

    Sitio Interés

    Subcuenca

    Topografía

    Uso Suelo

    Vías

    Tablas Raster

    Censo Raster DEM

    Clientes

    La base de datos tendrá asociado los anexos del diccionario de datos de cada

    Feature Dataset, que comprenden el conjunto de datos organizados, el cual

    explica el tipo de dato que tiene cada una de las columnas de los shape utilizados,

    explicando brevemente la información que se va a almacenar, también se

    especifica la geometría de cada shape (punto, polígono o área), refiriendo cuales

    son los campos que tienen información que relaciona shape entre sí.

    La configuración de estos diccionarios de datos entrega información

    correspondiente a:

    Nombre de la entidad

  • 36

    Categoría a la cual pertenece

    Representación geométrica

    Descripción de la entidad

    Los atributos que la conforman

    Cada una define el tipo de dato, si puede contener o no algunos documentos

    nulos, define el domino que en caso de tenerlo es asignado al atributo.

    Para la creación de la base de datos, se utilizó una tipo personal geodatabase, la

    cual tiene un tamaño máximo de 2 GB de almacenamiento, por lo que con la

    información que en la mayoría será tipo shape, la cual no ocupa gran espacio, sin

    embargo se advierte de los riesgos de utilizar este tipo de base datos, como por

    ejemplo no tiene una administración, seguridad, limitado espacio de

    almacenamiento.

    La definición de las relacione, se establecen a partir de las necesidades que

    atiende el proyecto, pudiendo realizar consultas en series, las cuales pueden

    agilizar la gestión operacional del personal encargado. Estas incluyen la

    interacción de los datos entre diferentes Feature Dataset y Tablas en General,

    desde el diccionario de datos y la conceptualización del diseño de esta se definen

    los campos asociados entre sí para poder llevar a cabo las consultas necesarias.

    8.2.1 Modelo Lógico del diseño de la base de datos espacial

    Como se ha descrito anteriormente el diseño de la base de datos se base en la

    información entregada y analizada, teniendo en cuenta las necesidades

    operacionales del sistema, teniendo en cuenta esto se definio el siguiente modelo

    lógico, el cual describe los feature class con sus respectivos shape, atributos y

    relaciones.

    8.2.2 Generación de la Base de datos Espacial

    Para tal objetivo se usó la aplicación de ArcGIS, llamada ArcCatalog,

    seleccionando una nueva Personal geodatabase.

    La cual tendrá como nombre Alcantarillado_Operacion, esta generara un archivo

    .mdb, el cual también será leíble en office Access, desde el modelo lógico y de

  • 37

    creación de la base de datos, se eligió cuales atributos tenían la descripción

    referida dentro de un campo común, determinando los dominios que se utilizan

    para la generación de la Base de Datos espacial, dentro de las propiedades del

    archivo .mdb, en la pestaña de Dominios se crearan en total 31 de este tipo, los

    cuales algunos se repiten en diferentes atributos de los shape.

    Grafico 4. Dominios determinados dentro de la Base de Datos Espacial Alcantarillado Operación

    Después de tener creados los dominios, se crearon los feature Dataset, los cuales

    se ejecutan a darle clic derecho dentro de la base de datos ya creada, cada uno

    de ellos puede tener un sistema de coordenadas independientes, que para el caso

    del presente proyecto como se definió anteriormente utilizaremos el sistema

    proyectado de MAGNA COLOMBIA BOGOTA para todos los feature Dataset

  • 38

    En la primera Feature Dataset se nombra Cartografia_Basica, la cual además de

    tener los shape propios de esta temática, contiene solo las relaciones éntrelos

    shape de este grupo de feature como se muestra en el siguiente grafico.

    Tabla 6. Elementos creados en el Dataset Cartografia_Basica con su tipo de Geometría

    Nombre del Elemento Tipo de

    geometría

    DEPARTAMENTOS Polígono

    MUNICIPIOS Polígono

    SITIO DE INTERES Punto

    ESTRUCTURA URBANA Polígono

    TOPOGRAFÍA línea

    VÍAS línea

    BARRIOS Polígono

    CATASTRO URBANO Polígono

    MANZANAS Polígono

    DRENAJE SENCILLO línea

    USO DEL SUELO Polígono

    SUBCUENCA Polígono

    DRENAJE DOBLE Polígono

    CATASTRO CONSTRUCCION Polígono

    Tabla 7. Atributos de cada elemento geográfico del Feature Data set Cartografía Básica

    Nombre del Elemento

    Atributo Nombre del Elemento

    Dominio

    DEPARTAMENTOS FK_DEPARTAMENTO

    MANZANAS

    FK_Manzana

    NOMBRE Total Predio

    MUNICIPIOS

    FK_MUNICIPIO Usuarios

    NOMBRE FK_Barrios

    POBLACION_URBANO Shape_length

    ANO_ULTIMO_CENSO Shape_Area

    FK_DEPARTAMENTO

    DRENAJE SENCILLO

    FK_quebrada

    SITIO DE INTERES

    FK_SITIO_INTERES Qmin

    NOMBRE Qmax

    TIPO_SITIO FK_Municipio

    FK_BARRIO Shape_length

    ESTRUCTURA URBANA

    FK_AREA_URBANA USO DEL SUELO

    FK_Area_Urbano

    ESTRUCTURA USO

  • 39

    Nombre del Elemento

    Atributo Nombre del Elemento

    Dominio

    FK_MUNICIPIO Shape_length

    AREA Shape_Area

    TOPOGRAFÍA

    FK_CURVA

    SUBCUENCA

    FK_Idcuenca

    ALTURA Qmax

    MUNICIPIO Shape_length

    VÍAS

    Calle_carrera Shape_Area

    Nombre

    DRENAJE DOBLE

    FK_IDFuente

    Pavimento Qmax

    Estado Nombre

    FK_MUNICIPIO FK_IDMonitoreo

    Shape_length Shape_length

    Tipo_Via

    CATASTRO CONSTRUCCION

    FK_IDCONSTRUCCION

    BARRIOS

    FK_BARRIO NO_PISOS

    Nombre NO_SOTANOS

    Área NO_SOTANOS

    Predios FK_IDMUNICIPIO

    Usuarios Shape_length

    FK_AREA_URBANA Shape_Area

    Shape_length

    MAR

    FK_IDMAR

    Shape_Area NOMBRE

    CATASTRO URBANO

    FK_IDPredio Shape_length

    Codigo_Usuario Shape_Area

    Teléfono

    FK_IDCenso

    FK_Municipio

    Shape_length

    Shape_Area

  • 40

    Grafico 5. Feature Dataset Cartografia_Basica

    La segunda Feature Dataset llamada alcantarillado, tiene todos los componentes

    que contienen un sistema de desagüe urbano, además de las relaciones

    concernientes de los shape de este grupo, además para la edición o carga de esta

    información se utilizo una red Geométrica, que se explicara en el ítem de Registro

    en la base de datos de la información gestionada.

    Tabla 8. Elementos creados en el Dataset Alcantarillado con su tipo de Geometría

    Nombre del Elemento

    Tipo de geometría

    Distrito Sanitario Polígono

    Redes Aldo Línea

    Aliviadero Punto

    Sumidero Punto

    PTAR Punto

    Cámara de inspección Punto

    Punto Descarga Punto

  • 41

    Nombre del Elemento

    Tipo de geometría

    Estructura Hidráulica Punto

    EBAR Punto

    Punto de Muestreo Punto

    Tabla 9. Atributos de cada elemento geográfico del Feature Dataset Alcantarillado

    Nombre del Elemento

    Atributo Nombre del Elemento

    Atributo

    Distriro Sanitario

    NOMBRE

    CÁMARA DE INSPECCIÓN

    FK_ID_TUBERIA

    CAUDAL NOMBRE

    TOTAL POBLACIÓN TIPO_MH

    AREA EN HECTARÉAS CILINDRO_TIPO

    FK_IDDISTRITO CONO

    FK_IDMANZANAS ESTADO_CONO

    FK_IDDESCARGA LONGITUD_PROY

    SHAPE LENGTH CILINDRO

    AREA LENGTH ESTADO_CILINDRO

    Redes Aldo

    FK_ID_TUBERIA CILINDRO_DIAMETRO

    NOMBRE CAJA_ANCHO

    STAR_MH CAJA_LARGO

    END_MH COTA_TERRENO

    DIAMETRO_PLG COTA_FONDO

    DIAMETRO_MM TIPO_AGUA

    LONGITUD_PROY CANUELA

    MATERIAL ESTADO_CANUELA

    TIPO_AGUA TAPA

    TIPO_TUB ESTADO_TAPA

    NOMBRE_COL_INTER MAT_TAPA

    COTA_TERRE_INF CUELLO

    COTA_TERRE_SUP EST_CUELLO

    PROF_BATE_INF ESCALONES

    PROF_BATE_SUP ESTADO_ESCALONES

    COTA_BATE_SUP NUMERO_ESCALONES

    COTA_BATE_INF ESTADO_OPERACION_MH

  • 42

    Nombre del Elemento

    Atributo Nombre del Elemento

    Atributo

    PROF_CLAVE_SUP FECHA_INSTALACION

    PROF_CLAVE_INF CAMARA_CAIDA

    PENDIENTE MATERIAL_MH

    TIPO_CIMENTACIÓN MH_ALIVIADERO

    Q_TUB_LLENO FOTO

    Q_DISEÑO FK_IDDISTRITO

    ESTADO_FISICO FK_IDALIVIADERO

    USUARIOS

    PUNTO DESCARGA

    FK_IDDESCARGA

    FECHA_INSTALACION NOMBRE

    FK_IDDISTRITO TIPO_ESTRUCTURA

    FK_IDSUBCUENCA MATERIAL_CONSTRUCIÓN

    FK_IDCENSO COTA_DESCARGA

    SHAPE LENGTH COTA_INUNDACION

    Aliviadero

    FK_IDALIVIADERO TIPO_RED

    CLASE_ALIVIADERO Q_DESCARGA

    COTA_TAPA FK_IDFUENTEH

    COTA_FONDO

    ESTRUCTURA HIDRAULICA

    FK_IDESTRUCTURA

    ALTURA_ALIVIADERO NOMBRE

    TIPO_RED TIPO

    Q_ALIVIADO SERVIDUMBRE

    Q_CONSERVADO FK_IDDISTRITO

    Sumidero

    FK_IDSUMIDERO

    EBAR

    FK_IDEBAR

    NOMBRE TIPO_AGUA

    COTA NOMBRE

    TIPO_SUMIDERO PRETRATAMIENTO

    ALTURA_ALIVIADERO POTENCIA_HP

    EN_OPERACION VOLTAJE

    REJILLA CABEZA_MCA

    ESTADO_REJILLA BOMBA

    MAT_REJILLA MOTOR

    TUB_MATERIAL SERVIDUMBRE_ADQU

    TUB_LOG FK_IDDISTRITO

    FK_IDSUBCUENCA FK_IDESTRUCTURA

    FK_IDCAMARA

    PTAR FK_IDPTAR PUNTO DE FK_IDMONITOREO

  • 43

    Nombre del Elemento

    Atributo Nombre del Elemento

    Atributo

    NOMBRE MUESTREO NOMBRE

    COTA COTA

    CAPACIDAD_MAX SST

    CAUDAL_TRAT DBO_MG_L

    TIPO_TRAT TIPO_MONITOREO

    TIPO_PTAR DESCRIPCION

    PROCESO_PTAR PERIODO_TOMA_MES

    EFICIENCIA_SST FK_IDDESCARGA

    EFICIENCIA_DBO

    FECHA_CONTRUCCION

    FOTO

    PLANO_PDF

    FK_IDFUENTE

    FK_IDMONITOREO

    FK_IDESTRUCTURA

    Grafico 6. Feature Dataset Alcantarillado en ArcCatalog

  • 44

    La tercera feature Dataset, relaciona únicamente los mantenimientos y daños que

    se pueden registrar, esta no se relaciona con ningún otro elemento de la base de

    datos.

    Grafico 7. Feature Dataset Operación_Monitoreo

    Dentro de la base de datos solo existirá un Raster Dataset, que relaciona un

    modelo de elevación digital del terreno, las tablas y relaciones entre elementos de

    los feature Dataset como se mostrara en la siguiente gráfica.

    Grafico 8. Diseño de la Personal Geodatabase Alcantarillado_Operacion

    Ya con la base de datos diseñada y creada en ArcCatalog, se procede a cargar la

    información y a la identificación de la infraestructura.

    8.3 REGISTRO DE LA INFRASTRUCTURA DE LA BASE DE DATOS ESPACIAL

    Con la base de datos creada y la información de entrada ya recolectada, depurada

    y migrada a shape o tablas en Excel, se puede procede a la edición y cargue de la

    información, para esto se utilizo los archivos que ya se encontraban en archivos

    shape a utilizar el comando Load Data, el cual conforme a los atributos se puede

    cargar incluso los atributos de cada elemento, esta herramienta se utilizo en gran

    mayoría en el feature Dataset Cartografía Básica, pues la mayoría de información

  • 45

    fueron migrados de archivos CAD a Archivos Shape, por medio del programa

    motor del Sistema de Información Geográfica ArcGIS.

    La digitalización y carga de datos sobre la base de datos de este primer Feature

    Dataset da como resultado la siguiente Figura

    Figura 2. Layout Cartografía Básica (ver anexo 7)

    Para la identificación de la infraestructura de alcantarillado, se utilizó como

    principal fuente de información el PMAA, la cual cuenta con planos especifico de

    la infraestructura existente, localizando los puntos exactos de las Cámaras de

    inspección o también llamados MH, así como las redes de recolección de aguas

    lluvias, combinadas o residuales, Estaciones de bombeo de Agua Residual

    (EBAR), localización de la estructuras de tratamiento de las aguas como la laguna

    de oxidación, definición de los distritos de recolección y puntos de descarga.

    Además dentro del PMAA se encuentra el cálculo hidráulico de todo el sistema

    tramo por tramo, especificando las cotas bateas (fondo de la tubería) profundidad

    clave, caudal de diseño, capacidad hidráulica, diámetro de la tubería, velocidad

  • 46

    del agua en la tubería. Además las fichas de investigación de cada cámara,

    calificando, la rasante de la vía, tenencia de cañuela y su estado, tenencia del

    cono y el estado, tapa de los MH, Estado de la tapa, estado de operación del MH,

    cilindro, cuello de la cámara, Fecha de lectura del MH, entre otras.

    Para la edición de los elementos geográficos del Feature Dataset Alcantarillado,

    por ser básicamente una red geométrica conformada por puntos (Cámaras de

    Inspección, Descargas, Sumideros) y Líneas (redes de recolección de aguas

    residuales), esto con el único fin de garantizar la conexión entre los elementos tipo

    línea y puntos (Cámaras de Inspección y Redes de Recolección) y facilitar la

    edición de estos. Dentro del Feature Dataset se crea la red geométrica, como se

    muestra en la siguiente figura.

    Figura 3. Creación de la Red Geométrica dentro del Feature Dataset

    Alcantarillado

    Lo primero que se realiza es darle el nombre de la red geométrica, acto siguiente

    se escogen los shape que van a ser parte de la red geométrica, como se ilustra en

    la siguiente figura.

  • 47

    Figura 4. Selccion de los elementos del Dataset Alcantarillado que

    formaran parte de la red Geométrica.

    Dado el fin de la creación de la red geométrica, no se le configuraran reglas a la

    red geométrica, por lo que se da siguiente y finalizar, acto siguiente quedara

    localizada la red geométrica junto con un anexo de puntos que se crea.

    Figura 5. Red Geométrica creada dentro del Dataset Alcantarillado

    Teniendo la información disponible tipo CAD y la red Geométrica creada, se

    procedió a la edición de la infraestructura identificada del sistema de alcantarillado,

    En el momento de la edición solo se digita el campo del FK_IDCAMARA,

    FK_IDTUBERIA, las cuales son comunes con las tablas en formato Excel,

    permitiendo realizar el diligenciamiento de las tablas de atributos de manera

    masiva, ahorrando recursos para el analista SIG encargado.

    Si alguna de las líneas no queda conectada a un elemento punto,

    automáticamente se crea un elemento geométrico de este tipo en el shape de

    puntos_network, de esta manera se puede detectar elementos desconectados de

    la red geométrica sin necesidad de correr una topología que necesariamente

    demanda el desmonte de la Red Geométrica Creada.

  • 48

    Figura 6. Layout Sistema de Alcantarillado (ver Anexo 8 Mapa del sistema de alcantarillado)

  • 49

    8.3.1 Creación del Modelo Digital de Elevación del Terreno y Delimitación de las subcuencas

    Para la determinación de las subcuencas fue necesario el análisis espacial

    utilizando la herramienta ArcHydro y la generación del modelo de elevación digital

    del terreno, la cual será almacenada dentro del Raster_DEM.

    Para crear el DEM, se utilizó la Herramienta Topo To Raster, el cual es bastante

    útil cuando el DEM será utilizado con fines Hidrológicos como es el caso del

    presente estudio, Dicha herramienta se encuentra localizada en ArcToolbox, 3D

    Analyst, los datos de entrada son Las líneas del shape Topografía que tiene

    información de altura y será el eje de la creación de dicho modelo de elevación,

    los drenajes sencillos que tienen una representación tipo línea se consideran

    Stream simulando la forma topográfica, el drenaje doble puede ser representado

    como un lake al tener una forma poligonal. El tamaño de la celda del DEM es de 2

    x 2, que por el sistema de coordenadas proyectadas, las unidades son en metro,

    es decir que cada celda representa un área de 4 m2.

    Figura 7. Datos de entrada en la Herramienta Topo To Raster, para la

    creación del DEM

    La siguiente figura muestra el modelo creado, el cual oscila entre valores de -14 a

    58 m, este valor negativo debido a la cercanía con el nivel del mar.

  • 50

    Grafico 9. Modelo de Elevación digital del terreno Municipio de Arboletes

    Para la delimitación de las Subcuencas que hay dentro del casco Urbano, el

    material primario para el análisis espacial de esto, es el DEM que se realizó en el

    anterior paso.

    Para tal fin es necesario instalar en ArcGIS la extensión ArcHydro, que sea

    compatible con la versión que se está utilizando, en este caso la 10.2. El análisis

    que realiza la aplicación se base en ajustar el DEM, llenando los espacios donde

    no es posible la salida del flujo del agua (fill Snkis), de esta manera crea los

    causes, el único archivo de entrada para este fin es el DEM, en este caso llamado

    Raster_DEM, el nuevo archivo creado se llama Fil, el cual se almacena en el

    mismo sitio donde se encuentra el MXD, correspondiente a la plantilla donde se

    esta trabajando.

  • 51

    Figura 8. Determinación de la red de drenaje según el DEM con la erramienta

    Fill Sinks de la extención ArcHydro

    El siguiente paso es determinar la dirección del flujo, Dando clic sobre la

    herramienta Flow Direction, el dato de entrada, será el resultado del paso anterior,

    ósea Fil (acumulación del agua),de igual manera se almacena un archivo tipo

    Raster en las mismas condiciones de la anterior, se nombre este nuevo Raster

    resultado como Fdr.

    Figura 9. Determinación de la dirección del Flujo.

  • 52

    Siempre el resultado será en 8 posibles direcciones que sigue el flujo, cada una de

    las celdas tiene determinada un número que representa una dirección.

    Lo siguiente que se determinó, es la acumulación del flujo, cuyo dato de entrada

    es la dirección del flujo y el resultado de este proceso es la cantidad de celdas

    aguas arriba que drenan a ese punto en particular.

    Teniendo la acumulación del flujo podemos determinar la red de drenaje o los

    causas (Stream thresold) que dependerá directamente, de la definición del

    parámetro de definición, el cual puede ser por número de celdas o por el área

    aguas arriba para definirlo, por ser un terreno relativamente pequeño hablando en

    términos hidrológicos se definió por áreas de 0.075 km2. Ya con los causes

    definidos en una nueva imagen Raster, podemos determinar las subcuencas del

    casco urbano del Municipio.

    Para ello determinamos la herramienta Catchment Grid Delineation el cual tendrá

    como dato de entrada al Raster de causes anteriormente creados y la dirección, la

    salida de este procesamiento será un archivo Raster Llamado Cat, como se

    muestra en la siguiente figura.

    Figura 10. Determinación de los causes a través de la Herramienta

    Catchment Grid Delineation

    Definiendo las subcuencas desde diferentes escalas o puntos de aforo. Como se

    muestra en la siguiente figura resultado del procesamiento.

  • 53

    Figura 11. Resultado del procesamiento Delimitación de las subcuencas con

    la extensión ArcHydro

    Sin embargo al tener la información en formato Raster, debemos convertirla al que

    demanda la base de datos que es un vector tipo polígono, para ello la aplicación

    tiene propiamente una herramienta que permite esto llamada Catchment Polygon

    Process, cuyo dato de entrada es el Raster anteriormente generado llamado Cat.

    Como se ilustra en la siguiente figura.

    Figura 12. Herramienta de conversión de Raster a polígono propia de la

    extensión ArcHydro

    Con esto tendremos un shape por fuera de la base de datos con gran cantidad de

    cuencas y subcuencas, por lo que se deberá de seleccionar conforme a la

    necesidad a escogencia de las cuencas más representativas del casco urbano,

    que pudiendo realizar un análisis hidráulico, llegue a determinar las zonas de

    inundación y la injerencia del sistema de alcantarillado con esta amenaza.

    El resultado del anterior análisis espacial para la determinación de las cuencas se

    ilustra en la siguiente gráfica.

  • 54

    Grafico 10. Delimitación de Cuencas Para el Casco Urbano del Municipio de Arboletes

    Los números sobre el área determinante de cada cuenca son el ID, la número 1 es

    la más grande, representando la subcuencas del Rio Job, la cual según los

    operadores de la empresa presenta problemas de inundación y afectación a la red

    de alcantarillado, en el capítulo de aplicabilidad se analizara detenidamente el

    tema.

  • 55

    8.3.2 Diligenciación de los Atributos de los elementos del sistema de alcantarillado

    Finalmente con la información que se tiene, se diligencio los elementos del

    sistema de alcantarillado como se muestra en las siguientes figuras (ver Anexo 9).

    Figura 13. Tabla de Datos DESCARGA

    Figura 14. Tabla de Datos EBAR

    Figura 15. Tabla de Datos CAMRA_INSPECCION

  • 56

    Figura 16. Tabla de Datos REDES_ALDO

    Figura 17. Tablas de Datos SUMIDEROS

    Figura 18. Tablas de Datos PTAR

    Figura 19. Tabla de Datos PNT_MUESTREO

  • 57

    Figura 20. Tabla de Datos ESTRUCTURA_HIDRAULICA

    Figura 21. Tabla de Datos ALIVIADEROS

    La información que se encuentra cono Null (osea sin registro), son datos

    desconocidos por los operadores del servicio, porlo que no hay elemento para el

    digiligenciaminto de estos.

    8.4 APLICABILIDAD DEL SISTEMA Y ANALISIS ESPACIAL

    Las principales aplicaciones de este sistema son las consultas dentro de la base

    de datos, las cuales son concertadas con los operadores del sistema, dando una

    amplia utilidad para toma de decisiones. Todas Son Hechas a través de la

    selección por atributos.

    También con la información Dentro de la base de datos, se realizó un análisis

    espacial de vulnerabilidad de algunas zonas por la inundación mediante el sistema

    de alcantarillado.

    8.4.1 Consulta 1 Metros de Tubería Por Distrito

    Hay dos formas de realizar esta consulta, gracias a las Relaciones creadas en la

    base de datos, la primera una selección por atributos sobre el Shape, como se

    muestra en la siguiente grafica.

  • 58

    Grafico 11. Selección por atributos de la red de alcantarillado Para determinar el numero de metros de la red

    A través de la herramienta Estadística de la selección conocemos que para el

    Distrito 2 hay una red de alcantarillado de 12836.36 m,

    La segunda opción de selección para tal fin es utilizando las relaciones creadas en

    la base de datos, como se muestra en la siguiente grafica

    Grafico 12. Selección de la red de alcantarillado a través de las relaciones en la base de datos

    Con esta herramienta se seleccionan automaticamente las redes pertenecientes al

    circuito dos, determinando el objetivo.

  • 59

    8.4.2 Numero de sumideros por Subcuencas

    Realizando una selección por atributos, se determino que para la subcuenca 1

    (Rio Job), hay un total de 25 sumideros

    Grafico 13. Numero de sumideros por subcuencas n el casco urbano de Arboletes

    Gracias a esta consulta se pueden determinar en que zonas debe proyectarse la

    construcción de nuevos sumideros, pues el shape de las subcuencas contenplan

    la limitación de estos, determinando el área y en hidrologia, mientras más área se

    tendra mayor caudal que debera ser evacuado de las calles.

    8.4.3 Número de Daños por Circuito

    El número de daños o la concentración de daños, puede permitir la planeación,

    proyección e inversión de los activos de las empresas prestadores de servicios,

    pues esto forma parte de la patología en los sistemas, pudiendo prestar un mejor

    servicio a los usuarios.

    Para tal fin se seleccionó por atributos los daños, por la fila que identifica el distrito

  • 60

    Grafico 14. Daños En el Distrito 2

    8.4.4 Monitorio Sobre la fuentes de descarga

    La identificación de los puntos de monitoreo, puede identificar el control que se

    tiene sobre los puntos de vertimiento de las aguas residuales tratadas y no

    tratadas, pudiendo tener un mayor control ambiental y mejorando las tasas

    retributivas.

    Grafico 15. Localización de Puntos de Muestreo

  • 61

    Según la anterior grafica observamos que se mantiene un monitoria a a principal

    fuente de descarga del municipio, sin embargo en el Oeste hay tres puntos de

    descargas sobre las cuales no se le ejerce ningún tipo de monitoreo ambiental, por

    lo que sería indispensable que mientras existan estas descargas se debe de

    realizar muestreos.

    8.4.5 Identificación de las Cámaras de Inspección perdidas

    Durante la ejecución del PMAA del Municipio, aunque se sabía que existían las

    Cámaras de Inspección, muchas no se pudieron investigar por diferentes motivos,

    tapados por la rasante de la vía, algunos tienen la tapa sellada o simplemente no

    se tiene conocimiento de su ubicación exacta, por ello es indispensable conocer

    de la ubicación de estos, para que la empresa operadora del servicio plane de

    inmediato la búsqueda de estos y su reposición de ser necesario, pues es

    indispensable conocer su estado.

    Para ello realizaremos una selección por atributos sobre la característica estado

    de operación perdido, como se muestra en el siguiente gráfico

    Grafico 16. Selección de Cámaras de Inspección perdidas.

    Según la selección de 324 cámaras en total hay 84 en estado, representando el

    25% de toda la red.

    8.4.6 Identificación del Tipo de Red de alcantarillado

    Para los operadores del sistema es elemental que por encima de todo se

    identifique las redes principales de recolección, colectores e Interceptores, pues

    un daño en algún tramo de esta red, podría generar un gran traumatismo en todo

    el sistema de recolección de las aguas, por lo que los daños reportado sobre estas

  • 62

    son consideradas como urgentes, por ello mediante una selección por atributos se

    pueden identificar cuáles son las colectores e interceptores, como se muestra en

    la siguiente gráfica.

    Grafico 17. Selección de las redes tipo Colector e Interceptor

    8.4.7 Análisis espacial Para determinar las zonas susceptibles de inundación por el fenómeno de reflujo en las redes de alcantarillado

    Las principales necesidades detectadas por la empresa operadora del sistema es

    determinar una solución para evitar el fenómeno de reflujo en las redes de

    alcantarillado que estaban inundando algunos sectores del casco urbano

    alrededor del rio Jobo. Este objetivo se puede lograr a través de la información

    que ya se tiene recolectada dentro de la base de datos Alcantarillado_Operacion.

    Las diferentes causas de este fenómeno son directamente relacionadas con la

    hidrología de la zona, en especial la subcuencas del rio Jobo, que ya fue

    delimitada anteriormente como se explicó en el numeral 8.3.1, por ello a partir del

    área de esta cuenca se realizara el análisis espacial.

    Es necesario conocer la cota de inundación del Río, por esto se determinó los

    caudales máximos para periodos de retorno de 2.33, 5, 10, 15, 50 y 100 años,

    utilizando el método racional, el cuales dependen directamente del área de la

    cuenca, índice de la cobertura e intensidad de la lluvia.

    Basados en la cartilla hidrológica de Antioquia se determinó la estación zona

    regionalizada 1, la cual tienen asociada la gráfica de curvas Intensidad Duración

    Frecuencia (IDF), que depende directamente del tiempo de concentración en

    horas, para la cual se determinó a las memorias que se encontraban en el PMAA,

  • 63

    Tabla 10. Tiempo de Concentración

    hora minutos

    Tconcentracion 0.31 19.00

    La curva IDF, relaciona los diferentes intensidades dependiendo el tiempo de

    retorno como se muestra la siguiente figura.

    Grafico 18. Curva IDF para la estación Zona Regionalizada 1

    Fuente: cartilla Hidrológica de Antioquia

    El método racional se usa ampliamente en nuestro medio debido a su aparente

    simplicidad y por sus buenos resultados. Aunque el método presenta ciertas

    limitaciones, en especial, la relación directamente proporcional que establece

    entre la producción de la escorrentía y la precipitación; el modelo ha tenido

    bastante aplicabilidad en la estimación de caudales pico (Smith y Vélez, 1997). La

    ecuación más conocida para el método racional y que fue utilizada en éste estudio

    fue:

  • 64

    Definiendo i como la intensidad resultado de la Grafico 18, C como el índice de

    cobertura de la zona, que por la gran cantidad de vías en afirmado, la

    discontinuidad de las construcciones y amplias zonas verdes, se consideró el

    mismo factor de cálculo hidráulico de 0.35, representando una amplia infiltración

    del terreno. Los resultados de los cálculos se observan en la siguiente tabla.

    Tabla 11. Caudales máximos de la subcuenca del rio Jobo

    tiempo de retorno Caudales (l/s)

    Qmax Tr 2.33 (L/s) 114065.7

    Qmax Tr 5 (L/s) 8947.4

    Qmax Tr 10 (L/s) 11174.9

    Qmax Tr 25 (L/s) 11192.6

    Qmax Tr 50 (L/s) 252.9

    Qmax Tr 100 (L/s) 117.0

    Ya con los caudales determinados se procedió a determinar la cota máxima de

    inundación, para ello utilizaremos el análisis espacial a


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