informe diseño palocabildo julio 19 2012 (para ser editado)
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
AJUSTE, ACTUALIZACIÓN Y/O FORMULACIÓN DE PLANES MAESTROS Y DISEÑOS DE LOS SISTEMAS DE
ACUEDUCTO EN EL DEPARTAMENTO DE TOLIMA – ZONA NORTE
INTERVENTORIA: CONSORCIO INTERTOLIMA
INFORME DISEÑO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE PALOCABILDO-TOLIMA
CDT-IF-ES-DI-PAL-11VERSION 01
NOVIEMBRE 2011
CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
CTL-RG-QA-03
Versión 04
REVISIÓN, VERIFICACIÓN, MODIFICACIÓN
Y APROBACIÓN DE DOCUMENTOS
CODIGO Y NOMBRE DEL DOCUMENTO: CDT-IF-ES-DI-PAL-11 / INFORME DE DISEÑO DEL
SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE PALOCABILDO-TOLIMA
CONTROL DE REVISIÓN
VERSIÓN No.
No. PAGINAS
FECHA ELABORO APROBÓ DESCRIPCIÓN DE LA REVISIÓN
0 SEPTIEMBRE 2011
Alex Garzón GermánRodríguez
Versión inicial del Documento
01 NOVIEMBRE 2011
Alex Garzón Germán Rodríguez
Versión ajustada conforme a observaciones de interventoría.
CONTROL DE COPIAS
COPIA No.ORIGINAL
1
AUTORIZADA POR:GerenciaGerencia
EMITIDA PARA:CONTROLDIFUSIÓN
RESPONSABLE:Coordinador S.G.C.Representante Legal
PREPARÓ: Alex Garzón REVISÓ: Edgar Castro APROBÓ: Germán Rodríguez
RECIBIDO PARA REVISIÓN Y APROBACIÓN POR PARTE DEL CLIENTE
CLIENTE :
PROYECTO : AJUSTE, ACTUALIZACIÓN Y/O FORMULACIÓN DE PLANES MAESTROS Y DISEÑOS DE LOS SISTEMAS DE ACUEDUCTO EN EL DEPARTAMENTO DE TOLIMA – ZONA NORTE
DIRECTOR DE INTERVENTORÍA
NOMBRE: ERNESTO GARCÍA VALDERRAMA
FIRMA : .
FECHA : .
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TABLA DE CONTENIDO
1. RESUMEN DE PARAMETROS DE DISEÑO 1
1.1 PROYECCIONES DE POBLACIÓN Y DEMANDA 1
1.1.1 POBLACION ACTUAL.........................................................................1
1.2 PROYECCIONES DE POBLACIÓN MUNICIPIO DE PALOCABILDO 2
1.2.1 PROYECCIONES ADOPTADAS.........................................................2
1.2.2 DEFINICIÓN DEL NIVEL DE COMPLEJIDAD.....................................4
1.2.3 PERIODO DE DISEÑO........................................................................5
1.2.4 EVALUACIÓN DE LAS DOTACIONES DE AGUA..............................6
1.2.5 CAUDALES DE DISEÑO.....................................................................8
1.2.6 DEMANDA FUTURA..........................................................................10
1.3 CALIDAD DE AGUA 11
1.3.1 RESULTADOS DE ANÁLISIS............................................................11
1.4 CAUDALES POR COMPONENTES 13
1.5 SELECCIÓN DE MATERIALES DE LAS TUBERÍAS 13
1.5.1 RANGOS DE DIÁMETRO..................................................................14
1.5.2 RANGO DE PRESIONES Y VELOCIDADES EN QUE VA A
TRABAJAR LA TUBERÍA................................................................................14
1.5.3 CALIDAD DEL AGUA A TRANSPORTAR POR LA TUBERÍA..........15
1.5.4 PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN..........................................15
1.5.5 CARGAS EXTERNAS QUE ACTÚAN SOBRE LA TUBERÍA Y LA
PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN DE LA TUBERÍA..................................16
1.5.6 CARACTERISTICAS DEL SUELO....................................................16
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1.5.7 CONDICIONES DE INSTALACIÓN...................................................17
1.5.8 FACILIDADES DE REHABILITACIÓN O REPARACIÓN..................17
1.5.9 FACILIDAD EN EL SUMINISTRO DE ACCESORIOS.......................17
1.5.10 CONCLUSIONES..............................................................................17
2 RESUMEN DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE 19
2.1 FUENTE DE ABASTECIMIENTO 19
2.2 BOCATOMA 19
2.3 DESARENADOR 21
2.4 ADUCCION 21
2.5 TRATAMIENTO 22
2.6 ALMACENAMIENTO 24
2.7 RED DE DISTRIBUCION 24
2.8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL DIAGNÓSTICO 25
2.8.1 CAPTACION......................................................................................25
2.8.2 DESARENADOR...............................................................................25
2.8.3 ADUCCIÓN BOCATOMA-DESARENADOR-PTAP...........................25
2.8.4 PTAP..................................................................................................25
2.8.5 ALMACENAMIENTO.........................................................................26
2.9 RED DE DISTRIBUCIÓN 26
4 DISEÑOS DEFINITIVOS 29
4.1 DISEÑOS HIDRAULICOS 29
4.1.1 DISEÑO CAPTACIÓN.......................................................................29
4.1.2 DISEÑO DESARENADOR.................................................................30
4.1.3 DISEÑO ADUCCIÓN.........................................................................31
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4.1.4 DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO..............................................33
4.1.5 DISEÑO TANQUE DE ALMACENAMIENTO.....................................48
4.1.6 DISEÑO REDES DE DISTRIBUCIÓN...............................................49
5 CANTIDADES DE OBRA Y PRESUPUESTO 54
5.1 COSTEO DE INSUMOS 54
5.2 CALCULO DE RENDIMIENTOS 55
5.3 ELABORACIÓN DE LOS ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS 55
5.4 CALCULO DEL VALOR DE LAS OBRAS 56
5.5 CALCULO DE RENDIMIENTOS 56
5.6 ELABORACION DE LOS ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS 56
5.7 CALCULO DEL VALOR DE LAS OBRAS 57
6 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS 59
7 PLAN DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO 60
7.1 CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS, METAS E INDICADORES EN LA
PRESTACIÓN DEL SERVICIO DE ACUEDUCTO 61
7.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 62
8 FUENTES CONSULTADAS 64
8.1 ESTUDIOS Y DOCUMENTOS 64
8.2 FUENTES BIBLIOGRÁFICAS 64
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INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Censo DANE 2
Tabla 2. Proyección de Población por el Método Aritmético 2
Tabla 3. Definición del nivel de complejidad (tabla n° A.3.1 – RAS- 2000) 4
Tabla 4. Indicadores capacidad económica 5
Tabla 5. Periodo de Diseño 6
Tabla 6. Dotaciones Netas Máximas según Nivel de complejidad y Clima 7
Tabla 7. Coeficientes de Consumo Máximo Diario- K1 9
Tabla 8. Coeficiente de Consumo Máximo Horario- K2 9
Tabla 9. Demanda de agua proyectada municipio de Palocabildo 10
Tabla 10 Comparación de caracterización de agua con la resolución 2115 de 2007 11
Tabla 11 Caudales de diseño por componentes. Palocabildo 13
Tabla 12 caudales de diseño por componentes. Palocabildo 13
Tabla 13 Tuberías Para Acueducto 14
Tabla 14 Tuberías Para Acueducto 15
Tabla 15 Tuberías Para Acueducto 15
Tabla 16 Tuberías Para Acueducto 16
Tabla 17 Descripción del proyecto y material recomendado 18
Tabla 18. Descripción de las obras a implementar. 27
Tabla 19. Granulometría del lecho filtrante FLA 35
Tabla 20. Velocidad de filtración de acuerdo al número de procesos preliminares 35
Tabla 21. Número de unidades FLA respecto a la población 36
Tabla 22. Dimensionamiento canal de entrada FLA 41
Tabla 23. Granulometría lecho soporte 45
Tabla 24 Cámara de Contacto de Cloro 47
Tabla 25 Red de Distribución 51
Tabla 26 Cuadro de insumos 54
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Tabla 27 Resumen valor de las obras 58
Tabla 28. Plan de ejecución 60
Tabla 29 Fases del Proyecto 62
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1. RESUMEN DE PARAMETROS DE DISEÑO
1.1 PROYECCIONES DE POBLACIÓN Y DEMANDA
El diseño se enmarca dentro de los parámetros y valores establecidos por el
Reglamento Técnico del sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS y
sus decretos modificatorios.
1.1.1 POBLACION ACTUAL
De acuerdo con lo estipulado por el Titulo B- Sistemas de Acueducto- del
REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y
SANEAMIENTO BÁSICO (RAS - 2000) las proyecciones de población que se
realicen deben ajustarse a la tendencia observada en el comportamiento histórico
de esta población. Para la proyección de la población se utilizaron los datos
censales reportados por el DANE, los aportados por la Secretaria de Planeación
del municipio, la información SISBEN, y las proyecciones del DANE (Marzo 2010).
1.1.1.1 DANE
El último censo de población del DANE correspondiente al año 2005, indica que
en el municipio de Palocabildo vivían 2.701 habitantes en la cabecera municipal.
A la fecha no se cuenta con información de otros censos posteriores de población
a nivel local o regional.
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Aunque a partir de los últimos censos realizados por el SISBEN para los años
2007 y 2009, la población de Palocabildo en la cabecera municipal fue de 3.047 y
3.184 habitantes respectivamente.
De acuerdo con la información recolectada a partir del último Censo realizado en
Colombia, Palocabildo contaba en el año 2005 con un total de 9.609 habitantes;
con relación a los datos censales anteriores, ésta información está incluida en el
municipio de Falan, debido a que Palocabildo se creó como tal en 1996.
Tabla 1. Censo DANE
Censos Total Cabecera % Resto %1985 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.1993 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.2005 9.609 2.701 28,11 6.908 71,89
Fuente: Consultor
1.2 PROYECCIONES DE POBLACIÓN MUNICIPIO DE PALOCABILDO
1.2.1 PROYECCIONES ADOPTADAS
Después de realizado el análisis con los diferentes métodos propuestos por la
normatividad, se presentan los resultados obtenidos mediante el método
seleccionado para la proyección de población del municipio de Palocabildo,
Tabla 2. Proyección de Población por el Método AritméticoAño Población Año Población2011 3280 2024 42122012 3390 2025 42802013 3458 2026 43492014 3527 2027 44172015 3595 2028 44862016 3664 2029 45542017 3732 2030 46232018 3801 2031 46912019 3869 2032 47602020 3938 2033 48282021 4006 2034 48972022 4075 2035 4965
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Año Población Año Población2023 4143 2036 5034
Fuente: Consultor
En la siguiente figura se muestra el crecimiento de la población según los datos
censales, las proyecciones del DANE y la proyección de la población realizada
por la consultoría:
Grafica 1. Crecimiento de la Población según el Método Aritmético
1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
Censos DANE + SISBEN Proyección Método Aritmético
Año de Proyección
No
. d
e H
ab
ita
nte
s
Fuente: Consultor
Analizando los resultados arrojados con las proyecciones sugeridas por la
normatividad, la consultoría considera que de las proyecciones la que mejor se
ajusta al crecimiento de la población es la aritmética. Pues como se observa en la
figura, el comportamiento del crecimiento poblacional obtenido a través del
método aritmético es el que más semejante al realizado por el SISBEN.
La población proyectada para el año 2036 con una tasa de crecimiento del (1%),
las proyecciones de población acuerdo al método aritmético arrojan una población
de 5.034 habitantes.
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1.2.2 DEFINICIÓN DEL NIVEL DE COMPLEJIDAD
La asignación de este parámetro está relacionado con dos criterios técnicos: el
número de habitantes en la zona urbana al año de horizonte del Proyecto y la
capacidad económica de los usuarios del municipio analizado.
Los criterios expuestos anteriormente son establecidos en el Documento RAS –
2000, por consiguiente en la asignación del nivel de complejidad se tendrán en
cuenta dichos parámetros.
Para el caso de la población proyectada se usará el dato calculado en el capítulo
de proyecciones de poblaciones.
Siguiendo el procedimiento general para la formulación de proyectos de
saneamiento, capítulos A.2 y A.3 del RAS-2000, se define el Nivel de Complejidad
del Proyecto de acuerdo con el cuadro que se presenta a continuación:
Tabla 3. Definición del nivel de complejidad (tabla n° A.3.1 – RAS- 2000)Nivel de Complejidad Población Afectada (Habitantes) Capacidad Económica de los
Usuarios
BAJO < 2.500 Baja
MEDIO 2.501 a 12.500 Baja
MEDIO ALTO 12.501 a 60.000 Media
ALTO > 60.000 Alta
Fuente: Consultor
De la información obtenida por la presente Consultoría se tiene:
La población estimada en el capítulo de proyecciones de población está entre
2.501 y 12.500 habitantes, por consiguiente corresponde al nivel de
complejidad MEDIO.
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Los resultados del análisis socioeconómico, indican que por el criterio de
capacidad económica, el nivel de complejidad es Medio.
Según el RAS, al comparar los dos (2) parámetros que definen el Nivel de
Complejidad, se adopta aquel que defina el mayor nivel, primando el criterio de
población sobre el de capacidad económica. Para el caso que nos ocupa, el nivel
de complejidad es MEDIO, ya que a través de ambos parámetros se llega a la
misma conclusión.
Luego de analizar el Nivel de Complejidad por Capacidad Económica y por
Población se obtiene que el Nivel de Complejidad Definitivo para Palocabildo,
como se muestra en el cuadro siguiente.
Tabla 4. Indicadores capacidad económica
MUNICIPIOPOBLACIÓN AÑO
2036
NIVEL DE
COMPLEJIDAD POR
POBLACIÓN
NIVEL DE
COMPLEJIDAD POR
CAPACIDAD
ECONÓMICA
NIVEL DEFINITIVO
PALOCABILDO 5034 MEDIO MEDIO MEDIO
Fuente: Consultor
1.2.3 PERIODO DE DISEÑO
El período de diseño es el tiempo para el cual se diseña un sistema o los
componentes de éste, en el cual la capacidad permite atender la demanda
proyectada para este tiempo.
Mediante la Resolución 2320 de 2009 se modifica parcialmente la Resolución
1096 de 2000 que adopta el Reglamento Técnico para el sector de Agua Potable
y Saneamiento Básico, y se adopta para todos los componentes del sistema de
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acueducto y alcantarillado los periodos de diseño máximos establecidos por la
normatividad, según el Nivel de Complejidad del sistema:
Tabla 5. Periodo de Diseño
NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA PERÍODO DE DISEÑO MÁX.
Bajo, Medio, Medio Alto 25 años
Alto 30 años
Fuente: Consultor
Para todos los componentes del Sistema de Acueducto se adopta un periodo de
diseño de 25 años.
1.2.4 EVALUACIÓN DE LAS DOTACIONES DE AGUA
La dotación es la asignación de agua que se le hace a un habitante usuario de un
sistema de acueducto.
1.2.4.1 Dotación neta
La dotación neta corresponde a la cantidad de agua mínima requerida para
satisfacer las necesidades básicas de un habitante, sin considerar las pérdidas
que ocurran en el sistema de acueducto.
La dotación neta depende del nivel de complejidad del sistema y el clima del
Municipio, la Siguiente Tabla presenta los valores de dotación neta máxima a
utilizar según la Resolución 2320 de 2009.
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Tabla 6. Dotaciones Netas Máximas según Nivel de complejidad y Clima
NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA
DOTACIÓN NETA MÁXIMACLIMA FRIO O TEMPLADO
(L/HAB·DÍA )
DOTACIÓN NETA MÁXIMACLIMA CÁLIDO
(L/HAB·DÍA)
Bajo 90 100Medio 115 125
Medio alto 125 135Alto 140 150
Fuente: Decreto Modificación 1096 RAS 2000, 2008
El municipio de Palocabildo tiene una temperatura media de 18ºC y de acuerdo
con el RAS posee un clima templado. La dotación neta máxima a utilizar para
poblaciones con clima templado y de nivel de complejidad medio corresponde a
115 L/hab-día.
1.2.4.2 Dotación bruta
La dotación bruta se establece según la ecuación indicada por el RAS:
dbruta= d neta1−% pérdidas
%p = Porcentaje admisible de pérdidas del sistema.
Las Pérdidas Técnicas del Sistema se definen como la diferencia entre el volumen
de agua tratada y entregada a la red y la medición que suministran las acometidas
a la entrada de las viviendas.
De acuerdo con la Resolución el porcentaje de pérdidas técnicas máximas
admisibles será del 25% en cualquier nivel de complejidad.
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Aplicando la ecuación planteada en la normatividad, se tiene que la Dotación
Bruta es de 153.33 L/hab-día, que se redondea a 153 L/hab-día.
1.2.5 CAUDALES DE DISEÑO
1.2.5.1 Caudal medio diario
El caudal medio diario, Qmd, es el caudal medio calculado para la población
proyectada, teniendo en cuenta la dotación bruta asignada
Consumo medio diario (q .m .d .)= D∗P
86 .400=153∗328086. 400
=5 .82 L/ s .
Donde:
D = Consumo medio por habitante en (L / hab.- día)P = Población al final del horizonte del proyecto (hab.)
1.2.5.2 Caudal máximo diario
El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado
durante 24 horas durante un período de un año. Se calcula multiplicando el caudal
medio diario por el coeficiente de consumo máximo diario, k1 (ver tabla 7)
Consumo Máximo Diario (Q .M .D .)=q .m .d .∗K 1=5 .82∗1 .30= 12 .11 L/ s .
Dónde:
K1 = Coeficiente para Máximo Diario (1.30).
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Tabla 7. Coeficientes de Consumo Máximo Diario- K1
NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA
COEFICIENTE DE CONSUMO MÁXIMO DIARIO K1
BAJO 1.3
MEDIO 1.3
MEDIO ALTO 1.2
ALTO 1.2Fuente: RAS 2000
1.2.5.3 Caudal máximo horario
El caudal máximo horario, QMH, corresponde al consumo máximo registrado (ver
tabla 8) durante una hora en un período de un año sin tener en cuenta el caudal
de incendio. Se calcula como el caudal máximo diario multiplicado por el
coeficiente de consumo máximo horario, k2
Tabla 8. Coeficiente de Consumo Máximo Horario- K2
NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA
RED MENOR DE DISTRIBUCIÓN
RED SECUNDARIA
RED MATRIZ
BAJO 1.6
MEDIO 1.6 1.5
MEDIO ALTO 1.5 1.45 1.4
ALTO 1.5 0.45 1.4Fuente: RAS 2000
QMH=QMD . K2
Consumo Máximo Horario
QMH= 1.60 X 10.98 = 17.57 LPS
Donde:
K2 = Coeficiente para Máximo Horario (1.60).
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1.2.6 DEMANDA FUTURA
Para la generación del Plan maestro de Acueducto del Municipio de Palocabildo,
que supone la utilización de la infraestructura de captación, aducción, tratamiento,
almacenamiento y redes de distribución existente y un componente de
mejoramiento, optimización y ampliación de los mismos.
Con estas disposiciones, la definición del nivel de complejidad y los componentes
demográficos tenidos en cuenta para las proyecciones de población se procedió a
determinar las demandas futuras asociadas al sistema de acueducto, que se
presentan en la siguiente tabla.
Tabla 9. Demanda de agua proyectada municipio de Palocabildo
PROYECCIONES DE DEMANDA
AÑO
DEMANDA
Hab.Crecimient
o
Nivel de Complejida
d
Dotación Neta
(l/hab/día)
Pérdidas
Dotación Bruta
(l/Hab/día)
K1 K2Qmd (l/s)
QMD (l/s)
QMH (l/s)
1 3280 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 5,82 7,57 12,112 3329 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 5,91 7,68 12,293 3379 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,00 7,80 12,474 3430 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,09 7,91 12,665 3482 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,18 8,03 12,856 3534 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,27 8,15 13,047 3587 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,37 8,27 13,248 3641 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,46 8,40 13,449 3695 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,56 8,53 13,64
10 3751 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,66 8,65 13,8411 3807 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,76 8,78 14,0512 3864 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,86 8,91 14,2613 3922 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 6,96 9,05 14,4814 3981 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,06 9,18 14,6915 4040 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,17 9,32 14,9116 4101 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,28 9,46 15,1417 4163 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,39 9,60 15,3718 4225 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,50 9,75 15,60
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PROYECCIONES DE DEMANDA
AÑO
DEMANDA
Hab.Crecimient
o
Nivel de Complejida
d
Dotación Neta
(l/hab/día)
Pérdidas
Dotación Bruta
(l/Hab/día)
K1 K2Qmd (l/s)
QMD (l/s)
QMH (l/s)
19 4288 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,61 9,89 15,8320 4353 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,72 10,04 16,0721 4418 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,84 10,19 16,3122 4484 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 7,96 10,35 16,5523 4552 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 8,08 10,50 16,8024 4620 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 8,20 10,66 17,0525 4689 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 8,32 10,82 17,3126 4759 1,50% MEDIO 115 25% 153 1,30 1,60 8,45 10,98 17,57
Fuente: Consultor
1.3 CALIDAD DE AGUA
1.3.1 RESULTADOS DE ANÁLISIS
Se tomaron las muestras de agua cruda en la bocatoma de la quebrada El
Brillante, estas fueron enviadas al laboratorio donde se realizaron los análisis de
caracterización fisicoquímicos y microbiológicos (ver resultados ANEXO 6). A
continuación en la Tabla 10 se comparan los resultados obtenidos con la
normatividad vigente.
Tabla 10 Comparación de caracterización de agua con la resolución 2115 de 2007
ANÁLISIS UNIDADES
RESULTADO
ENTRADA A
LA PTAP (Q.
GUAYABAL)
RESOLUCIÓN
2115 DE 2007
pH UN 7.94 6.5 - 9
Acidez mg/CaCO3 1,5 N.A
Alcalinidad mg/CaCO3 6.6 200
Cloruros mg/Cr 2.73 250
Página 11
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ANÁLISIS UNIDADES
RESULTADO
ENTRADA A
LA PTAP (Q.
GUAYABAL)
RESOLUCIÓN
2115 DE 2007
Color Real UPC 7 15
Dureza total mg/CaCO3 20 300
Hierro total mg/Fe 0.59 0.30
Sulfatos mg/SO3 3 250
Turbiedad NTU 5.43 2.0
Nitritos µg/L 5.02 0.1
Conductividad µmhos/cm 25.9 1000
Coliformes
Totales
UFC/100ml640
0
E. Coli UFC/100ml 20 0
Con base en la tabla de comparación, se determinó que para la fuente de
abastecimiento la calidad del agua es regular, los parámetros de Hierro,
turbiedad, nitritos, coliformes totales y E. Coli no cumplen con lo establecido con
la resolución 2115 de 2007.
Aunque el color es relativamente bajo, la turbiedad es de 5.43 mg/l el cual
sobrepasa el valor máximo permisible, lo que permite esperar una alta
cantidad de floc producida.
La concentración de Nitritos sobrepasa la norma, bien podemos decir que
la contaminación con aguas residuales o con fertilizantes proveniente de
escorrentía existe para la fuente receptora.
Los parámetros de alcalinidad, dureza y sulfatos se encuentran dentro de
los valores máximos permisibles.
Los parámetros microbiológicos sobrepasan la norma notablemente.
De acuerdo con este análisis es necesario el tratamiento previo al abastecimiento
y distribución de agua para consumo humano.
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1.4 CAUDALES POR COMPONENTES
En la siguiente tabla, se muestra el resumen de los caudales de diseño para el
municipio de Palocabildo, con los cuales deben dimensionarse los diferentes
componentes del sistema de acueducto.
Tabla 11 Caudales de diseño por componentes. Palocabildo
AÑO 2011 AÑO 2036
Qmd= CAUDAL MEDIO DIARIO 5.82 8.45QMD = CAUDAL MÁXIMO DIARIO 7.57 10.98QMH = CAUDAL MÁXIMO HORARIO 12.11 17.57
Fuente: Consultor
Tabla 12 caudales de diseño por componentes. Palocabildo
CAUDAL AÑO 2011 AÑO 2036 TRATAMIENTO CONDUCCIÓN ALMACENAMIENTOREDES DE
DISTRIBUCIÓN
Qmd = 5.82 8.45QMD = 7.57 10.98 X X X
QMH = 12.11 17.57 X
Fuente: Consultor
1.5 SELECCIÓN DE MATERIALES DE LAS TUBERÍAS
Con el propósito de seleccionar el material de las redes que más se ajusta a las
necesidades del presente proyecto, a continuación se presenta un análisis de
alternativas, que incluye las siguientes variables:
Rango de Diámetros
Rango de presiones y velocidades en que va a trabajar la tubería
Calidad de agua que va a transportar la tubería
Perdidas de carga por fricción.
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Cargas externas que actúan sobre la tubería y la profundidad de
cimentación de la tubería.
Características del suelo
Condiciones de instalación.
Facilidades para rehabilitación y reparación.
Facilidades de suministro de accesorios
1.5.1 RANGOS DE DIÁMETRO
De acuerdo con las disponibilidades de materiales para redes de acueducto y
alcantarillado, se presentan en la siguiente tabla un resumen de materiales
clasificados por diámetros.
Tabla 13 Tuberías Para AcueductoMATERIAL RANGO DIÁMETROS
Acero (HA) Sin costura 3" a 8"Acero (HA) Con costura 3" a 26"Concreto con cilindro de acero con refuerzo de varilla y revestimientos en mortero de cemento (CCP)
10" a 60"
Concreto reforzado para presión, con cilindro de acero (RCCP) 30" a 144"
Concreto reforzado para presión, sin cilindro de acero (RCPP) 12" a 64"
Hierro Dúctil (HD) 10mmm a 2.000mmPolietileno (PE) 110mm a 400mmmPoli cloruro de vinilo (PVC) Unión Soldada 1" a 4"Poli cloruro de vinilo (PVC) Unión Mecánica 2" a 20"Poliéster reforzado con fibra de vidrio (GRP). 12" a 48"
Fuente: Consultor
1.5.2 RANGO DE PRESIONES Y VELOCIDADES EN QUE VA A TRABAJAR
LA TUBERÍA
De acuerdo con los manuales de los fabricantes, las tuberías que se encuentran
en el mercado, se pueden clasificar de manera general de la siguiente forma,
teniendo en cuenta las presiones de trabajo:
Tabla 14 Tuberías Para Acueducto
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MATERIALPRESIONES MÁXIMAS EN EL MERCADO
Tuberías de PVC para acueducto Hasta 200 PsiTuberías de Polietileno Hasta 200 PsiTuberías tipo CCP Hasta 400 PsiTuberías de Acero Hasta 400 PsiTubería GRP Hasta 150 Psi
Fuente: Consultor
1.5.3 CALIDAD DEL AGUA A TRANSPORTAR POR LA TUBERÍA
Las tuberías relacionadas no presentan dificultades para el transporte de la
calidad de agua de cada uno de los sistemas. Por lo tanto este parámetro es
cumplido en su totalidad por todas las tuberías existentes en el mercado
analizadas.
1.5.4 PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN
Los coeficientes de fricción para cada uno de los materiales analizados para
algunos de los métodos de cálculos para los diseños de sistemas de redes de
acueducto son los siguientes:
Tabla 15 Tuberías Para AcueductoMATERIAL RUGOSIDAD
Acero (HA) Sin costura 0.45Acero (HA) Con costura 0.45Concreto con cilindro de acero con refuerzo de varilla y revestimientos en mortero de cemento (CCP)
0.12
Concreto reforzado para presión, con cilindro de acero (RCCP) 0.12
Concreto reforzado para presión, sin cilindro de acero (RCPP) 0.12
Hierro Dúctil (HD) 0.25Polietileno (PE) 0.007Poli cloruro de vinilo (PVC) Unión Soldada 0.0015Poli cloruro de vinilo (PVC) Unión Mecánica 0.0015Poliéster reforzado con fibra de vidrio (GRP). 0.03
Fuente: Consultor
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1.5.5 CARGAS EXTERNAS QUE ACTÚAN SOBRE LA TUBERÍA Y LA
PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN DE LA TUBERÍA
Las tuberías dependiendo de su capacidad de soporte a cargas externas se
pueden clasificar en rígidas, semirrígidas y flexibles, todas ellas resisten cargas
externas, sin embargo entre más flexible sea el material de la tubería mayor es la
posibilidad de daños en la misma, para lo cual es necesario que los rellenos de
las tuberías semirrígidas y flexibles, tengan mayor exigencia que las tuberías
rígidas.
Tabla 16 Tuberías Para AcueductoMATERIAL RIGIDEZ
Acero (HA) Sin costura SemirrígidaAcero (HA) Con costura SemirrígidaConcreto con cilindro de acero con refuerzo de varilla y revestimientos en mortero de cemento (CCP)
Semirrígida
Concreto reforzado para presión, con cilindro de acero (RCCP) Semirrígida
Concreto reforzado para presión, sin cilindro de acero (RCPP) Semirrígida
Hierro Dúctil (HD) SemirrígidaPolietileno (PE) FlexiblePoli cloruro de vinilo (PVC) Unión Soldada FlexiblePoli cloruro de vinilo (PVC) Unión Mecánica FlexiblePoliéster reforzado con fibra de vidrio (GRP). Semirrígida
Fuente: Consultor
1.5.6 CARACTERISTICAS DEL SUELO
En su totalidad los materiales analizados son resistentes a diferentes tipos de
suelos, salvo excepciones para el caso de tuberías de concreto reforzado las
cuales presentan inconvenientes en algunos tipos de suelos, ya que el refuerzo es
atacado y debilitado.
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1.5.7 CONDICIONES DE INSTALACIÓN
En aquellos casos en que se requiere instalación de tubería a la intemperie las
tuberías metálicas y las tuberías de polietileno presentan ventajas con respecto a
los demás materiales.
1.5.8 FACILIDADES DE REHABILITACIÓN O REPARACIÓN
Las tuberías de PVC presentan una amplia ventaja en este aspecto, ya que los
accesorios son de fácil consecución y la mano de obra para las rehabilitaciones
no exige ninguna calificación técnica.
Las tuberías metálicas requieren equipos y personal calificado, por ende los
costos de rehabilitación son generalmente altos.
Las tuberías de polietileno requieren de mano de obra calificada y equipos
electrónicos, también los accesorios para reparaciones no son de fácil
consecución.
1.5.9 FACILIDAD EN EL SUMINISTRO DE ACCESORIOS
Salvo las tuberías de PVC para acueducto los materiales restantes no presentan
una gama amplia de accesorios disponibles en el mercado, lo que genera una
ventaja para las tuberías de PVC.
Los accesorios para los demás materiales de tubería se encuentran en el
mercado pero su fabricación se hace sobre pedido.
1.5.10 CONCLUSIONES
Analizando los anteriores aspecto se concluye que los distintos materiales para
tuberías tanto de acueducto como de alcantarillado presentan ventajas y
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desventajas dependiendo de las condiciones específicas de cada proyecto, en
términos generales el aspecto económico no es el factor determinante de la
selección del material de las tuberías a continuación se presentan algunos casos
típicos de proyectos y el material de la tubería recomendada teniendo en cuenta
los aspectos analizados en este informe.
Tabla 17 Descripción del proyecto y material recomendadoNo. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO MATERIAL RECOMENDADO
1 Sistema de Acueducto en condición de zanja de diámetros hasta de 12” y presiones de trabajo hasta 200psi
Tuberías PVC
2 Sistema de Acueducto en condición de intemperie de diámetros hasta de 12” y presiones de trabajo hasta 200psi
Tuberías de Polietileno
3 Tuberías de acueducto instaladas en zonas de suelos inestables de diámetro hasta de 12” y presiones de trabajo hasta 200 psi
Tuberías de Polietileno
4 Tuberías de alcantarillado en zonas de bajas pendientes, hasta 24”
Tubería PVC
5 Tuberías de alcantarillado en zonas de bajas pendientes, mayores a 24”
Tubería GRP
6 Tuberías de alcantarillado con altas cargas, cualquier diámetroTuberías de concreto para alcantarillado
7 Tuberías de acueducto, diámetros mayores a 12”y presiones altas.
Tuberías tipo CCP
8 Tuberías de acueducto, presiones altas y diámetros menores a 12”
Acero o Hierro Dúctil
Fuente: Consultor
Para el caso particular de este municipio, se define como material de las redes los
definidos en el numeral 1 y adicionalmente, se define para las redes matrices de
20 CCP, el material Hierro Dúctil.
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2 RESUMEN DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE
El municipio de Palocabildo tiene construido un sistema integral de acueducto
con todos los compontes necesarios para la captación, transporte, tratamiento y
distribución.
Se compone de Captación, aducción, desarenador, conducción, planta de
tratamiento, almacenamiento y red de distribución, pero estas estructuras se
encuentran en un estado regular.
A continuación se presenta el análisis de los componentes del sistema de
acueducto del municipio de Palocabildo– Departamento del Tolima, relacionados
con su situación actual y los requerimientos para su correcto funcionamiento, bien
con su optimización y/o complementación de modo que satisfagan idóneamente
los requerimientos durante toda vida útil del proyecto.
2.1 FUENTE DE ABASTECIMIENTO
El sistema de acueducto de Palocabildo tiene como fuente de abastecimiento
principal la quebrada El Brillante que dispone de un caudal medio de 53.47 L/s.
Además como fuentes alternas de captación están las quebradas San José
(ubicada en el punto de confluencia de los nacimientos los Cocos y la quebrada
La Secreta), y la quebrada Santa Rita.
2.2 BOCATOMA
Las captaciones de las quebradas San José, Santa Rita y El Brillante son de
fondo, dos con rejilla en la cresta de la estructura y una con tubo a media altura
que permiten captar también todo el caudal de la quebrada. Cada captación
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dispone de su propio desarenador, y ambos tipos de estructuras se encuentran en
regular estado pero permiten la operación.
Es importante anotar que la captación de la quebrada el Brillante es la única que
está funcionando actualmente.
Fotografía 1 Captación de la quebrada el Brillante
Fotografía 2 Captación de la quebrada el Brillante
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2.3 DESARENADOR
El tiempo de retención calculado para el caudal de diseño del desarenador en el
horizonte de diseño es inferior al tiempo de retención mínimo recomendado, que
según las prácticas de buena ingeniería debe ser superior a 20 minutos.
La carga hidráulica superficial es superior a la carga máxima recomendada para
este tipo de estructuras, la carga hidráulica superficial en desarenadores debe ser
inferior a 80 m3/m2.día.
Según la revisión realizada por la consultoría, el desarenador no tiene la
capacidad hidráulica para remover partículas de tamaños iguales o superiores a
0.2 mm, que es la recomendación del RAS 2000 para aguas que tendrán un
tratamiento posterior, ya que la carga superficial es superior a 80 m3/m2.día y el
tiempo de retención es menor a 20 minutos.
2.4 ADUCCION
La aducción que corresponde a la quebrada San José es en tubería PVC de Ø 6"
la cual se encuentra en buen estado, aunque requiere protección dado que se
desplaza por el lecho de la quebrada. Junto a la captación se encuentra el
desarenador en regular estado construido en concreto con un caudal aproximado
de 20 l/s, y este se conecta con el tanque de almacenamiento en una longitud
aproximada 200m. Al tanque anterior referido se le conecta la aducción
proveniente de la quebrada Santa Rita en tubería PVC de Ø 3” y longitud 5.0 km,
actualmente este subsistema no presta el servicio de abastecimiento al igual el
sistema de la Quebrada San José.
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La tercera línea de aducción en tubería de Ø 8" y 6” PVC RDE 41 de longitud 5.3
km, y 3.5 km respectivamente, proveniente de la quebrada El Brillante
actualmente en servicio, se encuentra en buen estado, aunque requiere
protección dado que se desplaza por el lecho de la quebrada los primeros 3.3 km
de su recorrido, así como cambio de RDE de la tubería a partir de la abscisa
K1+432.97 a causa de las altas presiones que debe soportar la tubería debidas a
las condiciones topográficas del corredor por el cual se encuentra instalada. Esta
red se conecta al tanque de almacenamiento de la PTAP (Filtración en múltiples
etapas).
2.5 TRATAMIENTO
Existe una planta de tratamiento de filtración en múltiples etapas compuesta por
un filtro dinámico, un filtro grueso ascendente en capas y un filtro rápido, la cual
fue construida recientemente.
Fotografía 3 Planta de tratamiento (sin operar)
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2.6 ALMACENAMIENTO
Hay dos tanques de almacenamiento de capacidad total de 320 m3, en regular
estado, uno localizado cerca de la bocatoma de la quebrada San José de
capacidad 270 m3, y el otro cerca a la de quebrada Santa Rita, de capacidad 50
m3, el cual descarga su caudal al tanque de la quebrada San José.
Los tanques presentas múltiples fugas por deterioro estructural y conexiones
directas de usuarios pues no tiene ningún tipo de aislamiento, pero su estructura
permite una recuperación y utilización.
Existe un nuevo tanque en predios de la planta de potabilización, con
dimensiones 10 m de ancho, 24 m de longitud y 2 m de profundidad, para un
volumen útil de 480 m3.
Por lo tanto el municipio cuenta con una capacidad total de almacenamiento de
800 m3.
2.7 RED DE DISTRIBUCION
La red de distribución está conformada por tuberías Ø 6" con longitud de 3,24 km,
Ø 4", Ø 3" longitud de 5 km aproximadamente, Ø 2" y Ø 1½" en PVC, de la que
se desconoce su longitud total, estado y vulnerabilidad.
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2.8 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DEL DIAGNÓSTICO
2.8.1 CAPTACION
Requiere de obras de mantenimiento, reparación, remplazo y las necesarias para
optimización y minimización de la vulnerabilidad ante eventos hidrológicos
extremos.
2.8.2 DESARENADOR
Teniendo en cuenta que el desarenador existente tiene capacidad para tratar un
caudal de 5.6 l/s y el caudal de diseño para en horizonte de planeación es 13 l/s,
se propone la implementación de una unidad de desarenación convencional
paralela a la existente con capacidad hidráulica para tratar un caudal de 7.4 l/s.
2.8.3 ADUCCIÓN BOCATOMA-DESARENADOR-PTAP
Esta no es capaz de soportar las presiones existentes a lo largo de la red (80- 150
m), se sugiere el diseño e instalación de una línea de aducción nueva a partir de
de la abscisa K1+432.97, la implementación de tubería de Polietileno de alta
densidad en los sitios donde se requiera pasos elevados, y la protección en
concreto de tuberías existentes a la intemperie que van a conservarse, entre las
abscisas K0+000 y K1+432.97, según los cálculos realizados.
2.8.4 PTAP
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Se propone como tercera etapa de filtración Filtros Lentos de Arena, el
tratamiento del agua en una unidad de FLA es el producto de un conjunto de
mecanismos de naturaleza biológica y física, los cuales interactúan de manera
compleja para mejorar la calidad microbiológica del agua. Consiste en un tanque
con un lecho de arena fina, colocado sobre una capa de grava que constituye el
soporte de la arena la cual, a su vez, se encuentra sobre un sistema de tuberías
perforadas que recolectan el agua filtrada. El flujo es descendente, con una
velocidad de filtración muy baja que puede ser controlada preferiblemente al
ingreso del tanque.
Adicional a los filtros lentos de arena se requiere de una cámara de contacto de
cloro, para garantizar el tiempo mínimo de contacto (15 minutos).
2.8.5 ALMACENAMIENTO
Se requiere la de un macromedidor a la salida del tanque de almacenamiento.
2.9 RED DE DISTRIBUCIÓN
Para el problema de presión que existe en el sistema, se planten las siguientes
alternativas
- Sectorización de las redes para mejorar las condiciones operativas del
sistema y evitar la suspensión total del suministro al casco urbano.
- Implementación de redes matrices.
- Instalación de válvulas reductoras de presión.
- Instalación Micromedición
- Implementación Macromedición
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3 RESUMEN DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
Bajo el presente numeral se desarrolla el planteamiento, estudio y análisis de
alternativas considerando fundamental y básicamente la potabilización que
permita el suministro de agua tratada a la cabecera municipal de Palocabildo,
para establecer la viabilidad técnica y económica de las mismas y escoger la
solución óptima.
Tabla 18. Descripción de las obras a implementar.COMPONENTE ESTADO CAPACIDAD PARA PERIODO DE DISEÑO
Captación Quebrada El Brillante Regular SuficienteNecesidad de Obras y Acciones
OPTIMIZACIÓN
Encauzamiento de agua de excesos Enrocado de protección aguas debajo de la estructura.
Captación Quebrada Los Cocos Malo SuficienteNecesidad de Obras y Acciones
OBRA NUEVA• Construcción de una nueva estructura de captación.
Pre tratamiento El Brillante Regular InsuficienteNecesidad de Obras y Acciones
OBRA NUEVA
• Construcción de una nueva estructura de desarenación.
Pre tratamiento Los Cocos Malo InsuficienteNecesidad de Obras y Acciones
OBRA NUEVA• Construcción de una nueva estructura de desarenación.
Aducción Bocatoma – Desarenador-PTAP Malo Regular
Necesidad de Obras y AccionesOPTIMIZACIÓN/OBRA NUEVA
• Protección de la tubería existente en algunos tramos mediante cárcamos en concreto reforzado.• Instalación de Válvulas de Purga.• Instalación de Válvulas de Ventosa.•Instalación de tramos según diseño.
PTAP Regular No funcionaNecesidad de Obras y Acciones
OPTIMIZACIÓN
• Construcción de filtro lento de arenaConstrucción de tanque de contacto.
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COMPONENTE ESTADO CAPACIDAD PARA PERIODO DE DISEÑOTanque de Almacenamiento Regular
Necesidad de Obras y AccionesOPTIMIZACIÓN
• Instalación de macromedición a la salida del tanque.
Redes de Distribución InsuficienteNecesidad de Obras y Acciones
OPTIMIZACIÓN•Redes matrices
Sectorización Hidrantes Micromedición
Fuente: Consultor
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4 DISEÑOS DEFINITIVOS
4.1 DISEÑOS HIDRAULICOS
4.1.1 DISEÑO CAPTACIÓN
4.1.1.1 SUBSISTEMA QUEBRADA EL BRILLANTE
Se plantea la optimización de la captación de la quebrada El Brillante, a través de
las siguientes mejoras:
Encauzamiento de agua de excesos en tubería PVC diámetro 10”.
Enrocado aguas abajo de la estructura de toma, para protección de la
captación.
Construcción de disipador de energía tipo bafle al pie del vertedero
principal de la estructura de toma.
Construcción de muros de encauzamiento, agua abajo de la estructura.
Las memorias de cálculos hidráulicos de esta estructura se encuentran en el
Anexo 1
4.1.1.2 SUBSISTEMA QUEBRADA LOS COCOS
De acuerdo con el diagnóstico realizado, se propone una nueva bocatoma,
ubicada en la confluencia de las dos fuentes que conforman la quebrada Los
Cocos. Para tal propósito, se propone la bocatoma aguas abajo de la estructura
actual.
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En general, se propone una bocatoma de fondo que debido al caudal a captar, las
dimensiones de la rejilla de captación son las mínimas, de 0.85 m x 0.4 m con 13
varillas de 1/2” separadas cada 5.0 cm. Se proyectan muros laterales de
encauzamiento de 1.0 m. Para minimizar la energía de caída se diseña el perfil
del vertedero con cara posterior inclinada, además de un lecho de disipación en
concreto ciclópeo. El canal de aducción es de 1.35 m. En la cámara de
recolección se encuentran una válvula de compuerta para lavado y la tubería de
salida hacia el desarenador en diámetros de 6 pulg.
Las memorias de cálculo de la optimización propuesta se presentan en el Anexo 1
mientras que las obras a implementar se encuentran en los planos respectivos.
4.1.2 DISEÑO DESARENADOR
4.1.2.1 SUBSISTEMA QUEBRADA EL BRILLANTE
Se propone una estructura de desarenación, diseñada para el caudal nominal de
diseño, QMD.
Se plantean unidades con tolvas para desarenación continua. El fondo de cada
unidad se conformará por una (1) tolva. El lavado y excesos se manejan a través
de una tubería de 6”.
Las memorias de cálculos hidráulicos del desarenador se encuentran en el Anexo
1.
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4.1.2.2 SUBSISTEMA QUEBRADA LOS COCOS
Se propone una estructura de desarenación, diseñada para el caudal nominal de
diseño, QMD.
Se plantean unidades con tolvas para desarenación continua. El fondo de cada
unidad se conformará por una (1) tolva. El lavado y excesos se maneja a través
de una tubería de 6”.
Las memorias de cálculos hidráulicos del desarenador se encuentran en el Anexo
1.
4.1.3 DISEÑO ADUCCIÓN
El subsistema El Brillante y Los Cocos comparten la misma aducción.
4.1.3.1 Ubicación
La Línea de aducción se ubica en la zona rural del municipio de Palocabildo, la
bocatoma se ubica en la cota una altura los 1608 msnm, mientras que la Ptap
donde llega ésta aducción se ubica en el casco urbano del municipio en la cota
1532 msnm.
Esta línea tiene una longitud entre la Bocatoma de la Quebrada El Brillante y y
una distancia de la PTAP de aproximadamente 7.53 km, de los cuales los
primeros 3.3 km se encuentran ubicados paralelos al lecho de la quebrada,
mientras que los 4.23 km restantes se disponen paralelos (en la margen derecha
de la vía entre la berma y la cuneta, en zona verde) a la vía terciaria que de
Villahermosa conduce a Palocabildo, la cual esta conformada en afirmado.
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En el K0+027.98 se propone la construcción del desarenador nuevo, encuentra el
Desarenador ubicado en la cota 1606 1604.42 msnm.
La optimización de la línea de aducción conformada en tubería PVC RDE 21 de 6”
de diámetro consiste en el mantenimiento y conservación de los primeros 1432.97
m de tubería de PVC RDE 41donde las únicas obras que se adelantaran son
cárcamos de protección para algunos tramos donde las tuberías se encuentran
descubiertas, conservando el mismo tipo de cárcamo que actualmente se
encuentra protegiendo la tubería. A partir de la abscisa K1+432.97 hasta la
llegada a la Ptap en la abscisa K7+536.99 se procederá a el remplazo total de la
tubería existente por tubería PVC de 6” de diámetro y RDE 41, 32.5, 26 y 21, en
función a los requerimientos de presión estática y sobrepresiones por golpe de
ariete (los cálculos hidráulicos se pueden observar en el anexo 8.1 Memorias
hidráulicas aducciones). En algunos puntos del trazado de esta red, el cual se
desarrolla por el mismo corredor de la línea existente, se implementará pasos
elevados y tubería de Polietileno de alta densidad de 160 mm de diámetro RDE
17 – PN10, como se puede observar el los planos de diseño de esta aducción.
La aducción llega a la PTAP en la cota 1535 msnm aproximadamente.
4.1.3.2 Caudal de Diseño
El caudal de diseño corresponde al QMD + pérdidas, 12.32 Lt/s, desde la
captación hasta el desarenador y desde el mismo hasta la entrada a la PTAP.
4.1.3.3 Resultados Obtenidos
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Para evaluar la capacidad de la aducción se empleó una hoja de cálculo, con el
fin de efectuar el modelado de las redes, así mismo se analizan las posibles
alternativas para optimizar el funcionamiento de las conducciones existentes.
Para el cálculo de las pérdidas se utiliza la ecuación de Hazen-Williams, de
acuerdo a los requerimientos del RAS-2000, el coeficiente C de Hazen adoptado
para tuberías de PVC y PEAD es de 140, con el fin de tener en cuenta tanto la
edad de la tubería existente que se piensa conservar como las perdidas menores
en la el tramo de aducción proyectado.
Teniendo en cuenta que el caudal de diseño para el municipio de Palocabildo es
de 12.32 L/s, se modela la conducción con este caudal y se obtiene que en la
entrada de la PTAP, la presión es de 54 18 m, la velocidad en la tubería de 6"
propuesta es de 0.61 1.41 m/s.
La aducción se diseña debido a que la tubería actual es de RDE 41 en su
totalidad, se proponen cambios de diámetro, con RDE 32.5, 26 y 21 a partir de la
abscisa K1+432.97.
En las zonas donde actualmente existen pasos elevados se ha propuesto la
conformación de estructuras adecuadas para el viaducto, ya que en la actualidad,
éstos son de tipo artesanal. Dichas estructuras consisten en un sistema de
anclaje a las paredes en roca por donde pasa la tubería acompañado de un
sistema de sujeción de la tubería con una abrazadera y soportado del anclaje con
un cable de acero (ver detalle en planos de diseño). Existe dos pasos elevados
dispuestos paralelos a puentes vehiculares de luces pequeñas (15m y 20m
respectivamente), para los cuales la solución propuesta consiste en estructuras
metálicas tipo cercha con cimentación en concreto en sus extremos (ver detalle
en planos de diseño).
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Las memorias de cálculo de la aducción, se encuentran en el Anexo 8.1.
Gráfico 1 Perfil Hidraulico - Línea de Energía
1440
1460
1480
1500
1520
1540
1560
1580
1600
1620
K0+0
00
K0+5
00
K1+0
00
K1+5
00
K2+0
00
K2+5
00
K3+0
00
K3+5
00
K4+0
00
K4+5
00
K5+0
00
K5+5
00
K6+0
00
K6+5
00
K7+0
00
K7+5
00
Altit
ud m
SN
M
Abscisa
PERFIL HIDRAULICO OPTIMIZACION LINEA DE ADUCCION QUEBRADA EL BRILLANTE
Perfil Terreno
Perfil Tubería
Línea de energía Piezométrica - Presiones dinámicas
Línea de energía Estática
Bocatoma Quebrada El Brillante
Ptap Palocabildo
Inicio Tuberia NuevaK1+432.97
Final Tuberia NuevaK7+536.99
Fuente: Consultor
4.1.4 DISEÑO PLANTA DE TRATAMIENTO
4.1.4.1 Diseño filtro lento de arena
Una unidad de filtración lenta en arena consta generalmente de los siguientes
elementos: caja de filtración y estructura de entrada, sistema de drenaje, lecho
filtrante, capa de agua sobrenadante y dispositivos para regulación, control y
rebose.
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Figura 1. Componentes básicos de un filtro lento de arena
a- Válvula para controlar entrada de agua pretratada y regular velocidad de
filtración.
b- Dispositivo para drenar capa de agua sobrenadante, “cuello de ganso”.
c- Conexión para llenar lecho filtrante con agua limpia.
d- Válvula para drenar lecho filtrante.
e- Válvula para desechar agua tratada.
f- Válvula para suministrar agua tratada al depósito de agua limpia.
g- Vertedero de entrada.
h- Indicador calibrado de flujo.
i- Vertedero de salida.
j- Vertedero de excesos.
k- Cámara de entrada a FLA.
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4.1.4.2 Lecho filtrante
El medio filtrante debe estar compuesto por granos de arena duros y
redondeados, libres de arcilla y materia orgánica. La arena no debe contener más
de 2% de carbonato de calcio y magnesio.
Tabla 19. Granulometría del lecho filtrante FLA
Criterios de Diseño Valor
Altura de arena (m) 1.00
Diámetro efectivo (mm) 0.15 - 0.35
Coeficiente de uniformidad 2.0
Altura del lecho de soporte, incluye drenaje (m) 0.3Fuente: Consultor
Cuando el filtro lento es la única unidad de tratamiento la velocidad estará entre
0.10 - 0.20 m/h. Se podrán considerar velocidades mayores, cuando se
consideren otros procesos preliminares.
Tabla 20. Velocidad de filtración de acuerdo al número de procesos preliminares
Procesos Vf (m/h)
Filtración Lenta (FL) 0.10 - 0.20
Sedimentación (S) o prefiltración (PF)+ FL 0.15 - 0.30
S + PF + FL 0.30 - 0.50Fuente: Consultor
Para el diseño de filtros lentos de arena se tomara una velocidad de filtración de
0.4 m/h. La altura del agua sobre el lecho filtrante será de 1.0 m.
4.1.4.3 Caja de filtración
La profundidad de la caja será de 2.5 m, de la cual 1 m corresponderán al medio
filtrante, 1 m a la capa de agua, 0.3 m de drenaje incluyendo la grava y 0.2 m de
borde libre.
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
La caja del filtro posee un área superficial condicionada por el caudal a tratar, la
velocidad de filtración y el número de filtros especificados para operar en paralelo.
Se recomiendan áreas de filtración máxima por módulo de 100 m2 para facilitar las
labores manuales de operación y mantenimiento el filtro.
Según Guía para diseño de sistemas de tratamiento de filtración en múltiples
etapas OPS/CEPIS 2005, el dimensionamiento se hace como sigue:
4.1.4.3.1 Caudal de diseño
Qd = 11.82 l/s = 42.55 m3/h
4.1.4.3.2 Número de unidades
La siguiente tabla da una idea del número de filtros según la población
abastecida:
Tabla 21. Número de unidades FLA respecto a la población
Población (habitantes) Número de unidades
< 2000 2
2000 - 10000 3
10000 - 60000 4Fuente: Consultor
Por lo tanto N = 3 unidades de filtración.
4.1.4.3.3 Área superficial
A s=Qd
N × V f
= 42.553×0.40
≈36m2
Donde
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Vf = velocidad de filtración (m/h)
Qd = caudal de diseño (m3/h)
N = número de unidades
4.1.4.3.4 Coeficiente de mínimo costo
K=2× NN+1
=2×33+1
4.1.4.3.5 Longitud de unidad
L=( A¿¿ s× K )1/2=(36×1.5)1/2=7.4m ¿
4.1.4.3.6 Ancho de unidad
b=( A s
K )1/2
=( 361.5 )1/2
=4.9m
4.1.4.3.7 Velocidad de filtración real
VR=Qd
3× L×b= 42.553×7.4×4.9
=0.39m /h
4.1.4.4 Cámara de aquietamiento
La cámara de aquietamiento está constituida por un depósito de sección cuadrada
con la entrada de la tubería por la parte inferior. La velocidad en esta cámara
debe estar comprendida entre 0.04 m/s y 0.1 m/s. La profundidad en la cámara de
aquietamiento de puede determinar fijando un tiempo de retención comprendido
entre 30 y 60 segundos.
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Aplicando las siguientes fórmulas se puede establecer el volumen de la cámara
de aquietamiento:
Q=
V ol
t , V ol=Q∗t
Q= v∗A , A=Q /vDonde:
Q= 11.82L
s
V ol= Volumen de la cámara de aquietamiento
t= Tiempo de permanencia del agua en la cámara
v= Velocidad en la cámara de aquietamiento
A= Área de la sección transversal de la cámara
Adoptando un tiempo de permanencia del agua t=30 s en la cámara de
aquietamiento, el volumen será igual a:
V ol=0.01182∗30=0 .35m3
Y asumiendo una velocidad de v=0 .04 m
s en la cámara de aquietamiento, el Área
será igual a:
A=0 .01182
0 .04=0.29 m2=L2
, L=√0 .29=0 .54 m
Adoptando el área de la sección cuadrada y un lado de 0 .50 m por razones
constructivas, tenemos que:
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
A=0 .50∗0 .50=0 .25m2
La velocidad en la cámara de aquietamiento será:
v=QA=0.01182 /0.25=0 .05m
s
La altura de la cámara de aquietamiento será:
Alt=V ol
A=0 .35
0.25=1.4 m
4.1.4.5 Canal de Llegada
El canal de aproximación al vertedero rectangular se construye con el propósito
de llegar con un flujo uniforme a la cresta del vertedero, y que este sirva como
estructura de aforo, el canal de aproximación tiene una sección rectangular, la
longitud del canal será de 1.0 m, longitud necesaria para la colocación de la regla
de medición agua arriba de la cresta del vertedero y que la altura de la lámina de
agua en el canal no se vea influenciada por la sección crítica que se forma en la
cresta.
El cálculo de la sección del canal se realiza a partir del Factor de sección Z .
5.03/2
SnQARZ h
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
A continuación se presenta la hoja de cálculo electrónica que permite dimensionar
la altura de la lámina de agua, el ancho del canal se adopta en 0 .20 m .Los datos
de entrada a la hoja electrónica son los siguientes:
Q = 11.82
Ls
n Coeficiente de Manning, para el concreto normal tiene un valor de 0.013
S Pendiente en el canal, y para flujo uniforme representa la pendiente de la
línea de energía, valor adoptado y tiene un valor de 0.0006 o pendiente del
0.06%.
b Ancho del canal, adoptado y su valor es 0 .20 m .
nQS0 .5
=0 .0063
La metodología de solución de la hoja de cálculo es la siguiente: Se itera el valor
de y (altura de la lámina de agua) hasta que el valor de AR
h2/ 3 sea igual a
nQS0 .5
. De acuerdo a esto, la profundidad de la lámina de agua y es igual a 0 .194 m .
Donde:
A= Área mojada y se calcula comoA=b∗y
P= Perímetro mojado y se calcula como P=b+2∗ y
Rh= Radio hidráulico y se calcula como Rh=
AP
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Tabla 22. Dimensionamiento canal de entrada FLA
y A P Rh ARh2/3
m m2 m m
0.150 0.030 0.500 0.0600 0.0046
0.160 0.032 0.520 0.0615 0.0050
0.170 0.034 0.540 0.0630 0.0054
0.190 0.038 0.580 0.0655 0.0062
0.194 0.039 0.588 0.0660 0.0063Fuente: Consultor
La velocidad v en el canal rectangular es:
v=QA=0.01182
0.039=0 .30 m
s
El número de Froude F es igual a:
gDvF
En la anterior ecuación g es el valor de la aceleración de la gravedad, D es la
longitud característica de un canal rectangular, para canales con baja pendiente,
igual a:
D=Ab= y=0 .194m
, F=0 .30
√9.81∗0 .194=0 .217
Entonces el flujo en el canal de llegada es subcrítico.
La longitud del canal de aproximación de acuerdo con el libro Manual de
Potabilización del Agua de Jorge Arturo Pérez Parra es igual a:
Lc=4 .5 B=4 .5∗0 .20=0.90m
Se adopta como longitud del canal 1.00 m.
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Se debe construir una regla o gráfica que relacione Q y H, para facilitar el control
de la operación bajo cualquier caudal. La regla debe estar ubicada aguas arriba
mínimo a una distancia 5H de la cresta del vertedero, es decir a 0.5 m.
4.1.4.6 Vertedero de aforo
Se utilizará un vertedero rectangular de ancho B = 0.2 m sin contracciones
laterales para aforar el caudal de entrada, para las condiciones de diseño se
tendrá:
H v=( Q1.84 B )
2 /3
=( 0.011821.84×0.2 )2 /3
=0.10m
V v=Q
B H v
= 0.011820.2×0.10
=0.59m /s
4.1.4.7 Estructura de entrada
X s=0.36 (V v )2/3+0.6(H v)4 /7=0.36× (0.59 )2/3+0.6×(0.10)4 /7=0.41m
Entonces se adopta un ancho b del canal de distribución de 0.5 m.
Q= v∗A , A=Q /v
Adoptando una velocidad de 0.05 m/s el área transversal del canal de distribución
será:
A=0.011820.05
=0.2364m / s
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
La altura del canal será:
H c=Ab
=0.23640.5
=0.5m
La entrada del agua al filtro se efectúa por medio de vertederos de pared gruesa,
para obtener una delgada lámina de agua que se adhiere al muro y evita que se
generen chorros sobre el lecho, lo que lo dañaría, adicionalmente se coloca sobre
el lecho una placa de concreto de 0.6 m x 0.6 m para que reciba el impacto del
agua.
H v=( Q1.84 B )
2 /3
=( 0.003941.84×0.5 )2/3
=0.026m
V v=Q
B H v
= 0.003940.5×0.026
=0.3m / s
4.1.4.8 Estructura de salida
El nivel mínimo del filtro se controla mediante el vertedero de salida, el cual se
debe ubicar en el mismo nivel o 0.10 m por encima de la superficie del lecho
filtrante.
H v=( Q1.84 B )
2 /3
=( 0.003941.84×0.8 )2/3
=0.019m
V v=Q
B H v
= 0.003940.8×0.019
=0.26m / s
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X s=0.36 (V v )2/3+0.6(H v)4 /7=0.36× (0.26 )2 /3+0.6×(0.019)4 /7=0.21m
Se adopta un ancho de la cámara de recolección de agua filtrada de 0.6 m.
4.1.4.9 Sistema de drenaje y lecho de soporte
Las tuberías de drenaje serán perforadas con orificios de 11 mm. Estas tuberías
pueden desembocar en forma de espina de pescado a un conducto o tubería
central o a un pozo lateral con una pendiente del 1% al 2%.
Los drenes se diseñarán con el criterio de que la velocidad límite en cualquier
punto de estos no sobrepase de 0.30 m/s. La relación de velocidades entre el
dren principal (Vp) y los drenes secundarios (Vs) debe ser de: Vp/Vs < 0.15, para
obtener una colección uniforme del agua filtrada.
La distribución del flujo entre los orificios depende de la relación entre la suma de
las secciones de todos los orificios de descarga (nAo) y la sección del dren (A).
Experimentalmente, se encontró que, para que la desviación (δ) de flujo entre los
orificios extremos no sea mayor de 10%, R debe variar entre 0,40 y 0,42.
Para el dimensionamiento del sistema de drenaje se utilizará tubería perforada
compuesta por múltiples laterales con orificios y tubería central de recolección sin
orificios y con válvula de control independiente:
Distancia entre las tuberías laterales: 0.5 m a 1.5 m
Diámetro de los agujeros: 6.5 mm a 15.8 mm
Velocidad de paso en los orificios: <0.3 m/s
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Adoptando un número de 16 tuberías laterales de diámetro 8” y un espaciamiento
entre las tuberías de 0.90m entre laterales con orificios de 11 mm de diámetro y
separados cada 0.25 m tenemos:
Número de tuberías laterales: 16
Longitud de cada lateral: 2.36m
Número de orificios en cada lateral: 9
Número total de orificios: 144
Área de cada orificio: 9.5x10-5 m2
Área total orificios: 0.0136 m2
Caudal filtrado: 0.00394 m3/s
Velocidad de paso por orificio: 0.29 m/s
La relación entre la suma de todos los orificios de descarga y el área del lateral
debe ser:
nAO
A L
≤0.42 ,144∗9 .5×10−5m2
0.0324m2=0 .42, OK
Donde:
n= Número de orificios de drenaje
AO=Área del orificio de drenaje de diámetro 11 mm
Aalignl¿ ¿L ¿=¿Área del orificio del lateral de diámetro 8”
El espesor del lecho de grava incluyendo la capa de arena gruesa puede variar de
0.10 a 0.40 m.
Tabla 23. Granulometría lecho soporte
Lecho (capa) Profundidad (cm) Tamaño en mm
Primera (Fondo) 10 38 – 51
Segunda 5 19 – 38
Tercera 5 13 – 19
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Lecho (capa) Profundidad (cm) Tamaño en mm
Cuarto 5 5 – 13
Quinta 5 2 - 5
Total 30
Fuente: Consultor
4.1.4.10 Operación y mantenimiento de los filtros lentos
4.1.4.10.1 Puesta en servicio de un filtro
El filtro debe ser llenado por la parte inferior para expulsar las burbujas de aire
presentes en los intersticios de la arena. Cuando el nivel del agua este unos 0.10
m por encima del lecho se admite el agua por la entrada superior, controlando que
el caudal influente sea aprox. un cuarto del caudal total. El efluente de filtración
obtenido en estas circunstancias es desechado. El filtro debe hacerse funcionar
así durante unas cuantas semanas mientras se realiza el proceso de maduración
y se forma el schmutzdecke.
4.1.4.10.2 Limpieza de un filtro
Después de un periodo de 2.5 a 3 meses de operación, en el cual al posición de
la lámina de agua ha ascendido dentro de la caja del filtro hasta alcanzar al
posición máxima admisible, la unidad debe ser lavada debido a que la resistencia
al paso del agua a través del schmutzdecke se ha tornado muy alta.
Para esto se cierra la compuerta de entrada y se espera a que el nivel de agua
baje 0.2 m por debajo de la superficie del lecho, procediendo a separar el
schmutzdecke raspando con una pala plana un espesor de 2.5 cm. Después de
esto, el filtro es operado en periodo de remaduración, para lo cual se siguen los
mismos pasos de puesta en servicio inicial, aunque el tiempo de remaduración es
más corto (unos pocos días).
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4.1.4.10.3 Rearenamiento de un filtro
Después de unos 2 a 3 años de servicio, aproximadamente 20 a 30 raspados, el
lecho alcanza su menor espesor permisible, 0.6 m y debe ser re arenado con
lecho nuevo o lavado. Colocando la arena usada en la parte superior se
aprovecha el material rico en vida microbiológica, lo que permite reducir el tiempo
de remaduración.
4.1.4.11 Cámara de contacto de cloro
Se propone construir un tanque de contacto de cloro en el cual se encuentra una
serie de bafles para aumentar el tiempo de contacto antes de conducirla hacia el
tanque de almacenamiento, constará de 25 canales de 1.5 m de altura de la
lámina de agua y un tiempo de retención de 17 minutos.
Tabla 24 Cámara de Contacto de Cloro
CÁMARA DE CONTACTO DE CLORO
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
PESO ESPECIFICO kgf/m3 998,97
VISCOSIDAD kgf*s/m2 0,001003
CAUDAL m3/S 0,01182
VELOCIDAD m/s 0,1
ÁREA SECCIONAL DE FLUJO (A) m2 0,12
ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA m 1,50
TIEMPO min 17
LONGITUD DE RECORRIDO DEL AGUA (L) m 101,52
ANCHO DEL CANAL PRINCIPAL m 2,00
NUMERO DE CANALES (N) UNIDAD 25
NUMERO DE CANALES (N) UNIDAD 25
RUGOSIDAD DEL CEMENTO 0,013
GRADIENTE DE VELOCIDAD (G) s-1 6,58
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CÁMARA DE CONTACTO DE CLORO
PARÁMETRO UNIDAD VALOR
ESPESOR DE LA PLACA m 0,01
LONGITUD DEL CANAL PRINCIPAL m 4,00
VOLUMEN m3 12,00
SEPARACION ENTRE PLACAS REAL m 0,15
RADIO HIDRAULICO m 0,07
AREA SECCIONAL REAL m 0,23
h1 m 0,01
h2 m 0,04
hf m 0,04Fuente: Consultor
4.1.4.12 Recomendaciones
Se deben realizar análisis de tratabilidad, con el fin de identificar la
concentración de coagulante óptima para diferentes épocas del año.
Con respecto al tanque de desinfección, se recomienda utilizar la
dosificación de cloro gaseoso adecuada para el caudal de diseño. además
si el tiempo de contacto con el desinfectante no es suficiente, el parámetro
de coliformes totales se incrementa.
4.1.5 DISEÑO TANQUE DE ALMACENAMIENTO
El chequeo de capacidad hidráulica del tanque de almacenamiento existente del
municipio de Palocabildo se realizó teniendo en cuenta el criterio del tercio
obteniendo un volumen requerido de 316 m3. El volumen existente es de 480 m3;
por lo tanto el tanque actual tiene la capacidad suficiente para satisfacer las
demandas futuras de la población. Como optimización, se propone
macromedición a la salida del tanque.
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4.1.6 DISEÑO REDES DE DISTRIBUCIÓN
Para el cálculo, evaluación y optimización de las características hidráulicas del
sistema actual, se utilizó el programa EPANET 2.0®, el cual realiza simulaciones
en régimen permanente del comportamiento hidráulico del agua en redes de
suministro a presión.
La optimización de las redes, se realizó con base en tres criterios, a saber:
Obras de Sectorización
- Instalación de tuberías nuevas correspondientes a redes matrices.
- Instalación de tuberías nuevas a fin de conformar mallas principales.
- Corte de tuberías existentes para crear sectores.
- Implementación de válvulas de corte para conformar sectores operativos.
- Implementación de macromedición a la salida del tanque.
- Implementación de macromedición en los 6 sectores operativos del sistema
de distribución.
Obras de Optimización
- Reemplazo de tuberías por diámetro mínimo, que según el nivel de
complejidad del sistema, corresponde a los diámetros menores de 2”.
- Ubicación e instalación de hidrantes en caso de incendios.
- Implementación de estación reductora de presión (3).
- Instalación de micromedidores.
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Obras de Renovación
- Renovación de tuberías en materiales como asbesto cemento, hierro
fundido por tuberías en PVC, y en el caso de la matriz de 20 CCP por
hierro dúctil.
- Renovación de tuberías de materiales con edad mayor a 20 años.
En la simulación se utilizó un coeficiente de rugosidad absoluta entre 0.003 y 0.12
para tubería de PVC, utilizando la fórmula de Darcy Weisbach, la cual es una de
las aceptadas por el RAS en el numeral B.4.4.4.
Se analizaron los resultados del modelo para velocidades y presiones, máximas y
mínimas para finalmente ser evaluados.
En el proceso de diagnóstico se pudo observar que la red actual presenta
problemas de bajas y altas presiones. Para presiones altas mayores a 70 m.c.a.,
con el objeto de optimizar la red se colocan tres válvulas reductoras de presión
que reduzca 2/3 de la presión de entrada a la misma. Las presiones bajas se
mejoran con el cambio de diámetro de las tuberías menores a 2”.
4.1.6.1 Caudal de Diseño
El caudal de diseño corresponde al QMH para el final del periodo de diseño, año
2036, que es igual a 9.84 l/s.
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4.1.6.2 Infraestructura proyectada
La optimización hidráulica de la red de distribución comprende la conformación de
mallas principales en la zona central del casco urbano; el reemplazo de la
totalidad de tuberías con diámetros menores de 2” por tubería de PVC de 2”; la
implementación de tres válvulas reductoras de presión; la conformación de 6
sectores operativos mediante la utilización de válvulas de corte nuevas y
existentes, interconexión y taponamiento de algunos sectores de tuberías, así
como la implementación de hidrantes para atención de incendios.
4.1.6.3 Funcionamiento hidráulico
Los resultados del diseño de la red de distribución se muestran en el Anexo 1
A continuación se describen los parámetros de funcionamiento de esta Red de
Distribución Optimizada.
4.1.6.3.1 Diámetro de Redes
Para la línea de distribución se instalaran 7575.4 ml de tubería PVC de 2”, 3”, 4”, y
6”, tal como se observa en la siguiente tabla.
Tabla 25 Red de Distribución
RESUMEN TUBERÍAS
REDES MATRICES
DIÁMETRO (Pulg)
MATERIAL Y ESPESOR LONGITUD TOTAL (m)
6” PVC – RDE 26 440.7
4” PVC- RDE 26 661.4
REDES MENORES
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RESUMEN TUBERÍAS
REDES MATRICES
DIÁMETRO (Pulg)
MATERIAL Y ESPESOR LONGITUD TOTAL (m)2” PVC – RDE 26 6086.6
3” PVC- RDE 26 386.7
TOTAL 7575.4
Fuente: Consultor
4.1.6.3.2 Presiones
En la mayoría de los puntos de servicio, la presión mínima dinámica es mayor a
15 m.c.a. y la presión máxima es menor de 60 m.c.a. dos pequeños sectores
donde la presión está por encima de 60 m.c.a. pero es menor de 74 m.c.a y cuya
área asociada a menor del 5% del área total del municipio.
Para el manejo de presiones, se propone instalar tres válvulas reductoras ubicada
entre la salida del tanque y la entrada al casco urbano, y de esta manera
garantizar el rango de presiones permitido por la Norma RAS 2000.
4.1.6.3.3 Velocidades
En lo referente a las velocidades registradas en la red se encuentra que la
máxima es de 1.25 m/s, la cual es una velocidad que garantiza auto limpieza de
las tuberías. Para mejorar las velocidades, se debe reducir el diámetro, lo cual no
es conveniente debido a que se está trabajando con diámetros mínimos para
mejor operación del sistema.
4.1.6.3.4 Válvulas y Accesorios para la operación del Sistema
Para el correcto funcionamiento de la red, y la sectorización de la misma la línea
se cuenta con accesorios como codos, tees, válvulas de corte, macromedidores y
micromedidores, entre otros, los cuales se puede observar en los planos de
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diseño. Se proponen 6 válvulas de sectorización, 555 micromedidores, 4
hidrantes, un macro a la salida del tanque de almacenamiento y seis macros de
sectorización.
4.1.6.3.5 Esquema de Red de Distribución
En la siguiente figura se observa un esquema general de la red de Distribución
existente y optimizada donde se observa el cambio en el comportamiento
hidráulico de la misma (Presiones) con la implementación de las optimizaciones
propuestas.
Figura 2. Esquema red de distribución
PTAP Y TANQUE
Presión
0.00
15.00
30.00
60.00
m
Caudal
0.00
1.00
5.00
10.00
LPS
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Presión
0.00
15.00
30.00
65.00
m
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5 CANTIDADES DE OBRA Y PRESUPUESTO
La determinación de los precios unitarios se elaboró de manera general para todo
el Departamento, con algunas variaciones para algunos municipios en algunas
actividades, esta directriz fue dada por la EDAT al inicio del contrato.
La elaboración de los análisis de precios unitarios se elaboró de la siguiente
forma:
5.1 COSTEO DE INSUMOS
Para el costeo de insumos se definieron grupos por especialidades de la siguiente
forma y para cada uno de estos grupos se realizó la consecución de los precios,
también de acuerdo con la siguiente tabla:
Tabla 26 Cuadro de insumos
GRUPO FUENTE DE LA INFORMACIÓNTUBERÍAS Y ACCESORIOS DE PVC Listas de Precios de Fabricantes
TUBERÍAS Y ACCESORIOS DE PE Listas de Precios de Fabricantes
TUBERÍAS Y ACCESORIOS DE ACERO Listas de Precios de Fabricantes
TUBERÍAS Y ACCESORIOS DE HD Listas de Precios de Fabricantes
TUBERÍAS Y ACCESORIOS DE HG Listas de Precios de Fabricantes
MATERIALES PÉTREOSPrecios de Canteras y sitios de
Explotación Aprobados por CORTOLIMA
CONCRETOS Listas de Precios de Fabricantes
MATERIALES PARA RECUPERACIÓN DE
ESPACIO PUBLICOListas de Precios de Fabricantes
ACEROS DE REFUERZO Listas de Precios de Fabricantes
MANO DE OBRAPrecios calculados con la normatividad
vigente
EQUIPOListas de Precios de Revistas
Especializadas
GRUPO FUENTE DE LA INFORMACIÓN
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GRUPO FUENTE DE LA INFORMACIÓNTUBERÍAS Y ACCESORIOS DE PVC Pavco, Gerfor y Durman Esquivel
TUBERÍAS Y ACCESORIOS DE PE Extrucol, Comercializados SyE.
TUBERIAS Y ACCESORIOS DE ACERO Coval
TUBERIAS Y ACCESORIOS DE HD Pamcol, Metacol, Ava Apolo y Acuatubos
TUBERIAS Y ACCESORIOS DE HG Precios locales
MATERIALES PETREOSPrecios Locales canteras aprobadas
CORTOLIMA
CONCRETOS Precios Locales
MATERIALES PARA RECUPERACION DE
ESPACIO PUBLICOPrecios locales
ACEROS DE REFUERZO Precios locales
MANO DE OBRA DANE y leyes laborales
EQUIPO Revista Construdata
Elaboró: Consultor
5.2 CALCULO DE RENDIMIENTOS
Posteriormente para cada uno de los ítems a costear, se calculó de manera
tabular los rendimientos de materiales, mano de obra y equipo. Este cálculo de
rendimientos se realizó tomando como referencia:
Catálogos de Fabricantes
Experiencia de los profesionales de la consultoría
Revistas Especializadas
5.3 ELABORACIÓN DE LOS ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
Contando con los dos insumos anteriormente descritos, se elaboraron los análisis
de precios unitarios de cada una de las actividades a desarrollar, con base en la
especificaciones técnicas.
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Todos los precios unitarios calculados incluyen la totalidad de los costos directos
de acuerdo con las especificaciones técnicas. Sin embargo es importante aclarar
que existe una excepción y es el caso de las tuberías, las cuales se discriminan
en dos pagos separados, por una parte el suministro y por otra la instalación.
5.4 CALCULO DEL VALOR DE LAS OBRAS
Con las cantidades de obra y los precios unitarios se calculó el costo directo del
Proyecto, a este costo se le calculó posteriormente los costos indirectos y el costo
de la Interventoría, de acuerdo con la siguiente matriz, aplicable únicamente para
los proyectos prioritarios que se presentarán a la ventanilla única del MAVDT.
5.5 CALCULO DE RENDIMIENTOS
Posteriormente para cada uno de los ítems a costear, se calculó de manera
tabular los rendimientos de materiales, mano de obra y equipo. Este cálculo de
rendimientos se realizó tomando como referencia:
Catálogos de Fabricantes
Experiencia de los profesionales de la consultoría
Revistas Especializadas
5.6 ELABORACION DE LOS ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Contando con los dos insumos anteriormente descritos, se elaboraron los análisis
de precios unitarios de cada una de las actividades a desarrollar, con base en las
especificaciones técnicas.
Todos los precios unitarios calculados incluyen la totalidad de los costos directos
de acuerdo con las especificaciones técnicas. Sin embargo es importante aclarar
que existe una excepción y es el caso de las tuberías, las cuales se discriminan
en dos pagos separados, por una parte el suministro y por otra la instalación.
5.7 CALCULO DEL VALOR DE LAS OBRAS
Con las cantidades de obra y los precios unitarios se calculó el costo directo del
Proyecto, a este costo se le calculó posteriormente los costos indirectos y el costo
de la Interventoría, de acuerdo con la siguiente matriz, aplicable únicamente para
los proyectos prioritarios que se presentarán a la ventanilla única del MAVDT.
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CONSORCIO DISEÑOS TOLIMA
Elaboró: Consultor
De acuerdo con lo anterior, el valor de las obras es el que se muestra en el
siguiente cuadro resumen, por cada uno de los componentes, de la misma
manera en el anexo 3 – Costos, Presupuesto y Programación se presenta en
detalle el presupuesto, los análisis de precios unitarios y el listado de Insumos.
Tabla 27 Resumen valor de las obras
COMPONENTE COSTO DIRECTOBOCATOMA SISTEMA EL BRILLANTE $ 9,717,339BOCATOMA SISTEMA LOS COCOS $ 27,877,371DESARENADOR EL BRILLANTE $ 48,097,832DESARENADOR LOS COCOS $ 48,372,832ADUCCION EL BRILLANTE $ 1,280,298,006ADUCCION LOS COCOS $ 7,556,500PLANTA DE TRATAMIENTO $ 119,736,729REDES DE DISTRIBUCION $ 1,425,760,896
SUBTOTAL COSTO DIRECTO $ 2,967,417,505
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AIU 29% $ 860,551,076
VALOR TOTAL OBRA $ 3,827,968,581
INTERVENTORIA 7% $ 267,957,801
VALOR TOTAL DEL PROYECTO $ 4,095,926,382
Fuente: Consultor
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6 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Para la elaboración de las especificaciones técnicas pertinentes al proyecto de
mejoramiento del sistema de acueducto de Alvarado se tuvieron las actividades
mencionadas a continuación, las cuales se pueden ver ampliamente
en el Anexo 4.
Preliminares
Excavaciones
Rellenos
Retiro y disposición de material sobrante
Suministro e instalación de sobrante
Suministro e instalación de concretos
Rotura y construcción de vías, andenes, pisos y sardineles
Suministro e instalación de tuberías para acueducto
Suministro e instalación de accesorios para acueducto
Suministro e instalación de acometidas para acueductos
Suministros e instalación de entibados
Estas especificaciones técnicas fueron elaboradas con base en las normas
INSFOPAL, actualizadas con base en las normas y especificaciones técnicas del
Acueducto de Bogotá. Adicionalmente, se ajustaron de acuerdo con los listados
de Actividades definidas por el IBAL, teniendo en cuenta que la forma de pago
definida en este listado del IBAL dista de las normas básicas utilizadas del
INSFOPAL y del Acueducto de Bogotá.
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7 PLAN DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO
Tomando como punto de partida el presupuesto de las obras tal como se muestra
en la siguiente tabla, en este numeral se plantea el Plan de Ejecución de las
mismas.
Tabla 28. Plan de ejecución
COMPONENTE COSTO DIRECTOBOCATOMA SISTEMA EL BRILLANTE $ 9,717,339BOCATOMA SISTEMA LOS COCOS $ 27,877,371DESARENADOR EL BRILLANTE $ 48,097,832DESARENADOR LOS COCOS $ 48,372,832ADUCCION EL BRILLANTE $ 1,280,298,006ADUCCION LOS COCOS $ 7,556,500PLANTA DE TRATAMIENTO $ 119,736,729REDES DE DISTRIBUCION $ 1,425,760,896
SUBTOTAL COSTO DIRECTO $ 2,967,417,505
AIU 29% $ 860,551,076
VALOR TOTAL OBRA $ 3,827,968,581
INTERVENTORIA 7% $ 267,957,801
VALOR TOTAL DEL PROYECTO $ 4,095,926,382
Para la ejecución de las obras resultantes de los diseños se pueden plantear una
serie de variables, que determinen en el tiempo la oportunidad de la ejecución de
estas mismas obras.
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7.1 CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS, METAS E INDICADORES EN LA
PRESTACIÓN DEL SERVICIO DE ACUEDUCTO
De manera general, para un sistema de acueducto se definen como un objetivo el
principal cumplimiento del 100% de los indicadores de calidad, continuidad y
cobertura.
Tomando como referencia el diagnóstico técnico operativo, se concluye que el
sistema de acueducto del municipio de Palocabildo, en condiciones de consumos
acordes con la normatividad, cumple con los indicadores de calidad, continuidad y
cobertura.
Cumplidos los anteriores indicadores se podría plantear la ejecución de las obras
tendientes a garantizar la sostenibilidad del sistema, tales como las orientadas a
la reducción del Índice de Agua No Contabilizada y la reducción de pérdidas en el
sistema a los teóricos definidos en la normatividad existente.
El proyecto plantea dos etapas de ejecución las cuales se describen a
continuación:
Fase 1 Sistema Quebrada El Brillante: Se realizará la optimización de la
bocatoma existente en donde se implementarán válvulas para limpieza y
rebose, también se busca brindar protección a la estructura; se construirá
una nueva estructura de desarenación para incrementar la capacidad del
actual, se sustituirá la tubería de aducción existente de diámetros 6” y 8”
RDE 41 por tres tramos de tuberías PVC de 6” RDE 26, RDE 21 y RDE
13.5 respectivamente; se realizará la optimización de la PTAP y la
optimización de las redes de distribución. Esta etapa está dirigida al
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cumplimiento de los Indicadores de reducción del IANC y el cumplimiento
de los indicadores de calidad de agua potable.
Fase 2 Sistema Quebrada Los Cocos: plantea la inversión para la
adecuación de la construcción de la bocatoma del sistema Los Cocos, y la
implementación de un nuevo desarenador.
En el siguiente cuadro se presenta el resumen de las fases de ejecución del
proyecto.
Tabla 29 Fases del Proyecto
COMPONENTE FASE 1 FASE 2
BOCATOMA SISTEMA EL BRILLANTE $ 13,412,843BOCATOMA SISTEMA LOS COCOS $ 38,479,135DESARENADOR EL BRILLANTE $ 66,389,438DESARENADOR LOS COCOS $ 66,769,020ADUCCION EL BRILLANTE $ 1,767,195,338ADUCCION LOS COCOS $ 10,430,237PLANTA DE TRATAMIENTO $ 165,272,607REDES DE DISTRIBUCION $ 1,967,977,765VALOR TOTAL $ 2,012,270,225 $ 2,083,656,157
Elaboró: Consultor
7.2 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
De acuerdo con los anteriores escenarios, que se plantean de manera general,
las conclusiones y recomendaciones dadas por la consultoría es que estas obras
se ejecuten en una en dos etapas, de acuerdo con los siguientes argumentos.
Las obras tendientes a garantizar la sostenibilidad del sistema, se pueden lograr
en un tiempo corto y con una inversión baja.
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Desde el punto de vista financiero es inmejorable la situación actual de la política
sectorial, de los Planes Departamentales de Agua, ya que obras como las que se
proyectan se enmarcan dentro de la normatividad y por lo tanto pueden ser
cofinanciadas.
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8 FUENTES CONSULTADAS
8.1 ESTUDIOS Y DOCUMENTOS
COLOMBIA. Alcaldía Municipal de Palocabildo Tolima. POT Palocabildo.
8.2 FUENTES BIBLIOGRÁFICAS
Ras-2000. Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento
Básico.
Guía para diseño de sistemas de tratamiento de filtración en múltiples
etapas OPS/CEPIS, Lima 2005.
López C. Ricardo A. Elementos de Diseño par Acueductos y
Alcantarillados. 2ª Edición. Ed Escuela Colombiana de Ingeniera, 2004.
Corcho F., Duque J. Acueductos – Teoría y Diseño. Universidad de
Medellín – Centro general de Investigaciones, 1993.
Uniandes. Notas de clase – Curso “Sanitaria 22-50”. Facultad de Ingeniería
Civil – Universidad de Los Andes, 1970.
ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Teoría y práctica de la purificación del
agua. Tomo 2. ACODAL 1992.
PÉREZ PARRA, Jorge Arturo. Manual de potabilización del agua.
Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.
CEPIS. Programa regional HPE/OPS/CEPIS de mejoramiento de la calidad
del agua para consumo humano. 1992.
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