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MEJORAMIENTO DEL ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE GUACHUCAL
INTEGRANTES:
MARIA XIMENA MORA GUERRERO
JUAN GUILLERMO CHAVES FIGUEROA
DIEGO ARMADO RAMIREZ YEPEZ
UNIVERSIDAD DE NARIÑO
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
ACUEDUCTOS
DICIEMBRE DE 2012
MEJORAMIENTO DEL ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE GUACHUCAL
INTEGRANTES:
MARIA XIMENA MORA GUERRERO
JUAN GUILLERMO CHAVES FIGUEROA
DIEGO ARMADO RAMIREZ YEPEZ
PRESENTADO A:
ING. MsC ROBERTO SALAZAR
UNIVERSIDAD DE NARIÑO
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
ACUEDUCTOS
DICIEMBRE DE 2012
1. ASPECTOS GENERALES DEL MUNICIPIO
1.1 CARACTERÍSTICAS DE LA LOCALIDAD
1.1.1 Localización y límites geográficos.
El municipio de Guachucal está situado al sur del departamento de Nariño a 99 km de la ciudad de San Juan de Pasto, su capital.Tieneuna extensión de 15.037,0 hectáreas, que representan el 0.45 % del total de lasuperficie del Departamento de Nariño, lo que permite ubicar al municipio en el 40 puesto,entre 64, según su extensión
En el centro del poblado su topografía es plana, con pendientes leves a la salida de Ipiales, Cumbal y El Espino.Como accidentes orográficos de mayor importancia están los cerros Buena Vista, Calima y Colimba y el Páramo de Paja Blanca. Estas tierras están comprendidas en pisos térmicos fríos y páramos, es regado por el Río Juntas, que más abajo recibe el nombre de Sapuyes y otras corrientes menores. La mayor parte de su territorio es montañoso, comprendido en el Nudo de los Pastos con 159 km².
Su piso térmico es propiamente páramo, con una temperatura promedio de 10 ºC y está a una altura de 3.180 msnm y una latitud norte de 0º 57’ 50" y a 77º 43’ 50" de longitud al oeste de Greenwich. Es el segundo municipio más alto de Colombia después de Vetas.
Guachucal limita así: al norte a 30 km, con el municipio de Sapuyes; al sur, con los municipios de Cumbal a 16 km y Cuaspud a 3 km; al oriente, con los municipios de Aldana a 14 km y Pupiales a 8 km y al occidente con los municipios de Mallama y Cumbal.
Con Pasto se comunica bien por la vía de Ipiales o por la de Túquerres, siendo estas carreteras pavimentadas en todo su trayecto. El acceso a la localidad es el siguiente: Pasto – Ipiales: 85 km, Ipiales –Guachucal: 26 km.
Figura 1.1 - Mapa político
1.1.1.2 División Político - Administrativa
El municipio de Guachucal se encuentra distribuido en un corregimiento y dosinspecciones de policía, con un total de 36 veredas incluyendo una cabecera, lacabecera corregimiental y las dos Inspecciones de Policía, dotadas de personería jurídica.En la siguiente tabla se presenta la división política administrativa territorial del Municipio.
Tabla 1.1 Organización Territorial del Municipio
El casco urbano tiene 15 barrios: Veinte de Julio, Manhathan, Libertad, Los Andes, Jorge Eliécer Gaitán, Caldas, San Francisco, Centro, cuatro esquinas, Los Fundadores, Citará, Urbanización Libardo Benavides, La Cruz, Los Rosales, Urbanización Normandía.
Figura 1.2 - División Política - Administrativa1.1.2Historia
Cuando los conquistadores Españoles llegaron a este territorio, encontraron un asentamiento de indígenas rodeado por un gran lago que se llamaba Nalnoa.
Al parecer la degeneración de la palabra Guachucal, que para los indígenas significaba pueblo en el alto del agua, es el origen de su nombre Guachucal,La leyenda popular dice que este pueblo fue fundado por el Cacique Guachales, sin embargo el historiador Guillermo Narváez menciona que fue fundado el 7 de diciembre de 1535 por Don Pedro de Añasco; su creación se realizó mediante ordenanza 033 de 1.892 por la Asamblea del Cauca, y se segregó del Municipio de Túquerres en el año de 1.771.
El nombre de Guachucal se deriva del Cacique Guachales; era importante a la llegada de los españoles, siendo la capital de la Provincia de los Pastos en donde residía un Teniente que ayudaba al Cacique que era por lo general el Gobernador Indígena. En cuanto al nombre Monseñor Mejía, informa que hasta a fines del siglo XVII era Guiochoacal y que tenía que ver con la condición de pantanos de su territorio sumamente acuático, y que más tarde se pronunció Goachuacal y luego Guachucal. En sus comienzos era ajeno a la doctrina mercedaria de Mallama y luego a la de Cumbal y en, 1832 se erigió en parroquia.
Existe la leyenda sobre la desaparición de este lago que se llama la leyenda del Dios lboag. Este lugar había sido un asentamiento de hombres que hablaban una lengua melodiosa, creían en la inmortalidad del alma y detestaban la guerra.
Temían al Dios lboag y lo adoraban en un templo situado en el Alto de Colimba, pero llegaron un día unos invasores negros y profanaron el templo del Dios Iboag. Iboag se fue hasta las alturas del Gualcalá y levantando sus chontas mágicas maldijo al pueblo invasor y ordenó a las aguas del lago que se vaciarán, el agua se despeño por el Chambú llevándose la raza invasora.
En el año de 1900 la población fue actor y teatro de la batalla que se libró en los campos vecinos de Colimba, Cascajal y Simancas entre el ejército católico y el liberal, saliendo derrotado el partido liberal.
1.1.3 Economía
Es uno de los municipios económicamente más solventes del departamento de Nariño, gracias al espíritu laborioso, emprendedor y trabajador de sus habitantes. En comparación con otros municipios, no se ve pobreza notoria, debido a sus actividades económicas, a su clima y su situación geográfica.
Sus habitantes se sustentan económicamente en la agricultura, la ganadería ovina y vacuna, al igual que la elaboración de artesanías en lana, la Industria Lechera y el Transporte. Los principales productos agrícolas son: papa, haba, verduras y hortalizas, los cuales se realizan mediante prácticas tradicionales.
El sector pecuario es importante para la economía del Municipio, ya que el 70% de las familias se dedican a la ganadería y a lacrianza de otros animales como: Porcinos, aves,
cuyes y peces, los cuales se comercializanen los mercados locales y del resto de los municipios del departamento de Nariño,especialmente en Ipiales, Túquerres y Pasto. La explotación del ganado de leche efectúaun aporte fundamental en cuanto a la generación de ingresos y a la actividad agroindustrialde la región. La piscicultura, presenta un gran potencial, sin embargo, el cultivo de truchaArco iris se ha limitado por la escasez de oferta de material hidrobiológico y falta deasistencia técnica especializada.
El municipio cuenta con dos plantas enfriadoras de leche: COLACTEOS y FRIESLAND COLOMBIA, ahora Alpina Colombia con una cantidad de 60.000 L de leche que salen con destino a Popayán, Cali y parte se lo utiliza para fabricar derivados de lácteos.
La información Agrícola y Pecuaria se resume en las siguientes tablas:
Tabla 1.2Principales cultivos, Producción y Rendimiento. Municipio de Guachucal
Tabla 1.3 Inventario de Ganado Bovino y Porcino. Municipio de Guachucal
1.1.4Climatología
El territorio del municipio de Guachucal presenta un clima predominantementefrío húmedo a frío seco, típico del altiplano Nariñense.
El municipio tiene dos períodos de lluvia perfectamente distinguibles, a saber: Época de lluvias, durante los meses de marzo, abril, mayo, octubre, noviembre y diciembre, en el cual se registran las máximas precipitaciones y Época Seca, en los meses de Enero, febrero, junio, julio, agosto y septiembre.
La precipitación mostrada por las estaciones de San Luis, Cumbal y Chiles, muestran un comportamiento de 857,79 - 948,76 y 1066,34 milímetros anuales respectivamente, lo que nos daría un promedio de 957,63 milímetros al año.
1.1.4.2 Temperatura
Los pisos térmicos determinados por la temperatura, están en relación directa con la altura sobre el nivel del mar, lo que le da al municipio la oportunidad de tener variedad de unidades ecológicas relacionadas principalmente con el factor orográfico que impone a los demás elementos climáticos, bióticos y fisiográficos una distribución altitudinal y diferentes precipitaciones que a lo largo del tiempo han oscilado entre 500 a 2000 milímetros/año, particularmente en las estribaciones del Cerro Colimba donde se ubica al nacimiento de la quebrada Cuasaquer, fuente del acueducto que alimenta la cabecera municipal.En el territorio del municipio de Guachucal, con altitudes que van desde 2.950 m.s.n.m en sectores del río Las Juntas, hasta los 3.750 m.s.n.m en la Laguna de La Bolsa y páramo de Paja Blanca, situación que permite la presencia de temperaturas medias que oscilan espacialmente entre los 11.0 ºC y 6.0 ºC, presentando espacialmente un rango bajo, dadas las características de homogeneidad bioclimática. Dada la localización de la cabecera municipal, a una altura de 3.125 m.s.n.m., le corresponde una temperatura promedia de 10.0 ºC.
1.1.4.3 Vientos
Según los valores medios mensuales reportados por la estación meteorológica del aeropuerto San Luís, se observa que los vientos más fuertes se presentan en los meses de julio, agosto y septiembre, correspondiéndole al mes de agosto el valor más alto de velocidad (2m/s) y que los valores medios más bajos se presentan en los meses de diciembre, enero, febrero, marzo y abril, siendo los meses de enero y febrero los que tienen valores más bajos con una velocidad media de 1.1m/s.
1.1.5 Hidrología
Hidrográficamente el territorio del municipio de Guachucal en su totalidad hace parte de la cuenca del río Guáitara, el cual a su vez confluye al río Patía. El río Guáitara se subdivide en dos Subcuencas, las aguas que vierten sus aguas al río Las Juntas principal afluente del río Sapuyes y las aguas que vierten sus aguas al río Chiquito. La subcuenca del río Las Juntas con 13967.1 hectáreas que representan el 93.0 % del área total del municipio, se la ha subdividido en 13 microcuencas. Al río Chiquito confluyen las aguas de la Laguna La Bolsa, con el 7.0 % del área total:
Tabla 1.4 Sectorización Hidrológica
El municipio de Guachucal, cuenta con una red hidrográfica no muy rica, sobresaliendo principalmente la vertiente occidental del municipio, que corresponde a la zona de la Laguna La Bolsa y Cerro Colimba y en segundo lugar la zona correspondiente a la vertiente oriental y que tiene que ver con los nacimientos referidos al Páramo Paja Blanca.
1.1.6Vías de comunicación
La estructura vial de un municipio es muy importante para el dinamismo de las diferentes actividades productivas y además de una mala o buena infraestructura vial depende el grado de desarrollo de las poblaciones y comunidades asentadas y beneficiadas.
Guachucal se comunica desde la ciudad de Pasto por la carretera panamericana en un tramo de 85 kilómetros hasta Ipiales, desde aquí hasta la cabecera municipal por carretera pavimentada secundaria con una distancia de 26 kilómetros.
El municipio cuenta con un gran número de vías secundarias, terciariasy caminos de acceso, que comunican a los habitantes de los resguardos Indígenas deMuellamués, Colimba, Guachucal y a la población campesina con los centros pobladosde Ipiales, Cumbal, Túquerres y Guachucal.
Las vías de carácter secundario generalmente se encuentran afirmadas pero enprecarias condiciones, presentan gran cantidad de baches, huecos y taponamiento delas alcantarillas, debido principalmente a las frecuentes lluvias. Las vías terciarias seencuentran en tierra, las cuales en épocas de invierno se convierten en caminos dedifícil acceso.
Red Secundaria, Terciaria (Caminos Vecinales) 110.93 km.Malla Intermunicipal pavimentada 54 km.
1.2 CARCTERÍSTICAS SOCIOECONÓMICAS
1.2.1 Demografía
El comportamiento de la distribución de la población total del municipio de Guachucalsegún sector rural y urbano es el siguiente:
Tabla 1.5 Población Total y Distribución
El total de la población asentada en el municipio de Guachucal Según el DANE del 2004 es de 21.809 habitantes, de loscuales 3.895 (18%) se localizan en el sector urbano y 17.914 habitantes (82%) en el sector rural, la mayor participación de lapoblación del municipio esta en el área rural, comportamiento similar al presentado en lamayoría de los municipios del departamento de Nariño.
Figura 1.3 - Población total y distribución según sector rural y urbano.
La densidad poblacional en el municipio de Guachucal se presenta en el siguiente cuadro:
Tabla 1.6 Densidad poblacional
La densidad poblacional que se presenta en el municipio de Guachucal es de 145.03 habitantes por kilómetro cuadrado, siendo ésta más alta al promedio de la densidad poblacional que presenta el departamento de Nariño, la cual corresponde a 49.1 habitantes por kilómetro cuadrado.
De acuerdo con la información suministrada por el DANE, en el año 2.004, la tasa de crecimiento promedio anual fue de 0.30%.
La distribución de la población por género es la siguiente:
Tabla 1.7 Distribución de la población por género.
De un total de 21.809 personas, el 49.9% corresponde al género masculino y el 50.1% al género femenino. Como se puede observar hay una mayor participación del género femenino sobre el masculino en un 0.2% correspondiente a 47 mujeres. Comportamiento que presenta una tendencia a igualarse el número de mujeres y hombres.
18%
82%
UrbanoRural
1.2.2 Usos del suelo
Residencial: Vivienda Unifamiliar y Bifamiliar.
Institucional: Instituciones públicas y eclesiásticas con presencia en la localidad: Centro de Salud, Puesto de Policía, Banco Agrario de Colombia, Palacio Municipal, iglesias, plaza de mercado, Registraduría Municipal del Estado Civil y Juzgado Municipal.
Residencial-Comercial: Uso residencial complementado con comercio (expendios al detal y de consumo diario, tiendas o graneros, almacenes, restaurantes y pequeños talleres de bajo impacto ambiental).
Industrial: Está caracterizado por la presencia y funcionamiento deestablecimientos relacionados con proceso de producción agroindustrial de derivados dela leche, producto de gran dinámica en el municipio.
Institucional-Comercial: Uso institucional complementado con comercio (supermercados y tiendas).
Recreacional: Plaza de ferias, Casa de la Cultura, Estadio, Polideportivos, y Polideportivos en Barrios Residenciales.
Productor: Lotes de terrenos con cobertura vegetal (cultivos).
Sin Uso: Lotes
1.3 SERVICIOS PÚBLICOS DOMICILIARIOS
La administración de los servicios de acueducto, alcantarillado y aseo del municipio de Guachucal se encuentra a cargo de la empresa EMPAGUA E.S.P. que fue creada en 1999 y en la actualidadocupa el décimo lugar entre todas las plantas del país según informes de la AlcaldíaMunicipal; es un organismo industrial y comercial del estado de orden municipal e inscrita ante los organismos de control como cámara de comercio y comisión reguladora de agua potable (CRA) y la superintendencia de servicios públicos (SSP).
1.3.1 Servicio de Acueducto
La cobertura del servicio de acueducto en el casco urbano es del 100%, la calidad del agua es muy buena, pues el sistema cuenta con una buena plantade tratamiento la cual fundamenta su proceso en la filtración aerobia y anaerobiamediante filtros granulares, constituidos por captación dinámica, canaleta de aforo, 4filtros rápidos y 5 filtros lentos, tanque de almacenamiento y caseta de cloracióngaseosa, que garantiza agua con un 95% de potabilidad y 7.5 promedio en cuanto a nivelde P.H.(Potencial de hidrógeno).
El abastecimiento proviene de dos fuentes superficiales denominadas QuebradaCuasaquer y Quebrada Cristo, ubicadas en las veredas Colimba y San Diego deMuellamués.La Quebrada Cuasaquer abastece a la cabecera municipal con una
cantidad igual a 10litros/segundo equivalentes al 12.2% del caudal total, estimado en 82 litros/segundo yla Quebrada Cristo suministra 5 litros/segundo, equivalentes al 11.9% del caudalestimado en 42 litros/segundo.
Tabla 1.8Suscriptores Acueducto por Uso y Estrato.
El acueducto urbano abastece a los barrios La Cruz y ElPlacer por medio de Bombeo, ya que se encuentran ubicados sobre la cota máxima deservicio por gravedad.
1.3.2 Servicio de Alcantarillado
La cobertura del sistema de alcantarillado en la cabecera municipal es del 100%, la redesta dispuesta en tubería de cemento con diámetros que oscilan entre 8, 10 y 16’’, elcual cuenta con cuatro emisores de diámetros 24, 16, 16 y 24 pulgadas. La mayor partede estas tuberías ya han cumplido su periodo de diseño y requieren ser reemplazados.
Debido a la topografía del lugar, no es posible lograr conducir todas las aguas negras aun solo colector, de la parte central de Guachucal se llevan a un colector principal,mientras que para otros tramos es necesario construir pozos sépticos que además decumplir la función de recibir y depositar los sólidos, realizan una filtración de agua y laentregan en condiciones adecuadas a los sitios escogidos para este fin.
Tabla 1.9Suscriptores Alcantarillado por Uso y Estrato.
1.3.3Manejo de Residuos Sólidos
Las fuentes generadoras de residuos sólidos son todas las viviendas y establecimientoscomerciales y plaza de ferias ubicados en el casco urbano y en el sector
rural aledaño.En el casco urbano el servicio de aseo y recolección de basuras lo realiza la entidadEMPAGUA E.S.P y UMATA, la recolección se realiza en la volqueta del Municipio, en unrecorrido los días lunes, miércoles y viernes. La cobertura de este servicio en el cascourbano es del 99%. Según el diagrama de recolección de basuras, las viviendas que nocuentan con este servicio son las ubicadas a lo largo de calles sin pavimentar y sincontinuidad donde se dificulta el acceso del carro recolector.
Se recogen semanalmente un promedio de 16 toneladas de residuos sólidos usando lavolqueta, en ella se depositan los residuos orgánicos biodegradables y en un remolquede ayuda se depositan los residuos reciclables, esta separación se realiza en elmomento de la recolección, mediante el trabajo de 4 personas recolectoras queacompañan los vehículos y 6 personas que manejan el material reciclable en la plantaubicada en la hacienda Indán, lote de 0.6 hectáreas entre las veredas San Ramón y elConsuelo de Chillanquer. En esta planta se lleva a cabo la separación de residuos orgánicos e inorgánicos,representados por el 75% y 25% respectivamente.
El área de ocupación del terreno en donde se disponen las basuras, está separado de lazona de influencia directa, por un talud de aprox. 70 m de profundidad por dondecircunda la Quebrada San José, que se une al río Las Juntas y posteriormente al ríoSapuyes. Los residuos en el municipio están constituidos por unconjunto de materiales heterogéneos que son el resultado de las actividadescomerciales, de consumo y agroindustriales.
Tabla 1.10Suscriptores Aseo Urbano por Uso y Estrato.
1.3.4 Energía Eléctrica
La Empresa Prestadora del servicio de energía eléctrica en el Municipio de Guachucal es CEDENAR la cual cuenta con personal de instaladores y recaudadores en la cabecera Municipal. Según información de CEDENAR, en el casco urbano están conectadas al servicio de energía 890 viviendas, lo cual representando una cobertura del 82.9%. En cuanto al alumbrado Público el servicio es deficiente existen varios sectores de la cabecera Municipal sin iluminación. Es necesaria la ampliación de redes de alumbrado público en el casco urbano de Guachucal.
En general la calidad del servicio es regular debido a que se suscitan apagones con frecuencia, además no se recibe un adecuado suministro en cuanto a voltajes, sobre todo en horas pico donde el consumo es mayor. La demanda de energía en el municipio es de tipo residencial, y alumbrado publico; el consumo oficial, comercial e industrial es mínimo.
1.3.5 Telecomunicaciones
Telefonía: El servicio de telefonía es prestado por TELEFONICA - TELECOM mediante agencias directas. Se presta servicio de celular e Internet de manera deficiente. La calidad del servicio no es satisfactoria debido a que no hay la disponibilidad de líneas suficiente, y por lo tanto se debe esperar mucho tiempo hasta que se descongestionen las líneas de servicio público.
Radio: El municipio cuenta con 3 emisoras: Manantial Stereo 98.1 F.M, Alcalá Stereo 102.5 F.M. y una indígena MuellamuésStereo 96.3 F.M.
1.3.6 Tratamiento de aguas residuales
La mayor parte de las aguas servidas se vierten en el río Las Juntas, sin ningún tipo detratamiento previo ni en la zona urbana ni rural, agravando los problemas de contaminación disminuyendo los nivelesde calidad ambiental de la zona, por lo cual es indispensable la formulación de unproyecto para el tratamiento de las aguas residuales.
1.3.7 Salud
El servicio de salud en el municipio se realiza a través del Hospital Guachucal E.S.E de Nivel 1 ubicado en la cabecera Municipal, siendo este el único equipamiento que presta el servicio en el área urbana del Municipio. El Hospital cuenta con una infraestructura adecuada tanto para el área administrativa como para la asistencial. La infraestructura del Hospital se encuentra en buenas condiciones locativas.
Además existe un centro medico en el cual se encuentra La EPS Asnet Salud, localizada en el sector urbano del Municipio, cercana al Centro Hospital de Guachucal.
1.3.8 Educación
El área urbana cuenta con establecimientos educativos de nivelpreescolar, primario, secundario y educación media. En cuanto a nivel superior losestudiantes deben recurrir en su mayoría a los Municipios de Ipiales y Pasto, debido a laausencia de un equipamiento educativo de educación superior.
En el sector urbano se encuentran localizadas las siguientes entidades educativas:Colegio Nacional Genaro León, El Instituto Santo Tomás, La Escuela Urbana de Niñas, laEscuela Urbana de Varones, el Preescolar Santa Teresita y el preescolar Mi PequeñoMundo. Con respecto a la infraestructura locativa, las edificaciones están construidasen mampostería, pisos en madera, techos en teja y losas de concreto.
1.4.1 Disponibilidad De Mano De ObraLa mano de obra es utilizada en un porcentaje mínimo en lo que es albañiles, carpinteros, maestros de obra, etc. Ya que sus fuentes principales son la agricultura y la ganadería. Los costos de la mano de ogra en la región son aproximadamente los siguientes:
Maestros de obra $30000 diariosOficiales de obra $18000 diarios
Obreros $10000 diarios
Cabe anotar que en lo referente a oficiales y maestros es posible que se tengan que llevarlos de las localidades cercanas.
1.4.2 Disponibilidad De Materiales De Construcción
La mayor parte de los materiales para construcción deberán adquirirse en las diferentes casas constructoras de expendio en la ciudad de Ipiales o en la ciudad de Pasto de no conseguirlos en la primera, acepción del agregado grueso que se puede obtener de la cantera del municipio de Potosí.
Los precios aproximados de los materiales para la construcción son:
Ladrillo $200 unidadCemento $24000 bultoArena $180000 VolquetaTriturado $280000 Volqueta
2. ESTADO ACTUAL DEL SERVICIO DE ACUEDUCTO.
2.1 COMPONENTES DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO
El sistema cuenta con dos sectores el Sector Colimba y el sector San Diego. Con dos (2) bocatomas, 2 aducciones, 2 desarenadores, 2 conducciones, una planta de tratamiento, 6 tanques de almacenamiento, red de distribución.
1.1.1. Descripción general del sistema.
El sistema de abastecimiento cuenta con dos fuentes de abastecimiento, posee dos bocatomas, Aducciones, desarenadores, conducciones, planta de tratamiento, tanques de almacenamiento, red de distribución, conexiones domiciliarias.
1.1.2. Descripción de las fuentes de abastecimiento.
Sector Colimba
El agua de la cual se surte este acueducto es proveniente de la Quebrada Colimba, perteneciente a la Microcuenca Cuasaquer, la bocatoma se encuentra localizada en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0922332Y: 0603089Altura sobre el nivel del mar: 3386
Fotografía 2.1 Quebrada Colimba
Sector San Diego
Se abastece de la Quebrada El Cristo.
La bocatoma se encuentra localizada en las siguientes coordenadas geoplanas,
W: 0924559Y: 0602566Altura sobre el nivel del mar: 3263 m
Fotografía 1.2 Fuente Sector San Diego
1.1.3. Captación
Se tiene dos bocatomas, una localizada en Colimba y la otra en San Diego.
Colimba
Bocatoma de tipo sumergida, fue construida hace 18 años su estructura es en concreto reforzado, cuenta con muros laterales en ambos lados, toda la estructura se encuentra en buen estado, el agua es captada por una rejilla de 1.21 m X 0.30 m, con 48 varillas de ½” y con un espacio entre las mismas de 2 cm, envía el agua a la caja de derivación por medio de un tubo PVC de 4”, la caja de derivación cuenta con las siguientes dimensiones 1.80 m X 1.65 m, con una profundidad de 1.50 m y un espesor de muros de 0.20 m, en su parte superior tiene una válvula de cortina con vástago sin fin para realzar su respectivo lavado las aguas son vertidas a la quebrada cuasaquer por medio de un tubo PVC de 4”, igualmente cuenta un rebose en 4” el cual descarga sus aguas a la misma quebrada. La línea de aducción sale de la cámara de derivación en tubería PVC de 4” hasta el tanque desarenador ubicado a 50 m.
De acuerdo con la Ecuación de continuidad:
Se tiene un caudal de 24.5 L/s
Fotografía 2.2 Rejilla de Captación Sector Colimba
Sector San Diego:
Esta bocatoma sumergida fue construida en 1950 y su uso ha sido de 62 años continuos, lo que indica que esta estructura ya cumplió hace mucho tiempo su vida útil y ha sobrepasado el periodo de diseño, pertenece al primer acueducto construido para el casco urbano de Guachucal y aporta con un caudal de 5 lts/seg a la planta de tratamiento, su estructura es en concreto reforzado cuenta con muros laterales y la estructura ya se encuentra un poco deteriorada, el agua es captada por una rejilla de 1.90 m X 0.40 m, con 55 varillas de ½” y un espacio entre las mismas de 2 cm, envía el agua a la cámara de derivación mediante un tubo en asbesto cemento de 4”, la cámara de derivación es de
Q=K⋅A NETA⋅V b
1.40 m X 1.40 m, con una profundidad de 1.60 m y un espesor de muros de 0.17 m, cuenta con tapa en buen estado con sus respectivos candados, una válvula de cortina sin vástago para actividades de lavado y limpieza, el agua es vertida a la quebrada en tubería A.C 6” y no cuenta con rebose de excesos.
De acuerdo con la Ecuación de continuidad:
Se tiene un caudal de 51.3 L/s
Fotografía 2.3 Rejilla de Captación Sector San Diego
TipoEdad
[Añ13os]
Capacidad
[l/s]
Rejilla
[m]Estado
Sumergida
Sumergida
13
57
24.5
51.3
x0.30
1.90 X0.4
Regular
Regular
1.1.4. Aducción
Q=K⋅A NETA⋅V b
Sector Colimba: La línea de aducción es una tubería de PVC de de 4” hasta el tanque desarenador ubicado a 50 mts. Aplicando la ecuación de Darcy
Se tiene un caudal de 12.16 L/s
Sector San Diego: La línea de aducción es toda en asbesto cemento, inicia en 4” reduce a 3”, es ampliada a 6” y finaliza 3 mts antes del tanque desarenador en 4” A.C, no cuenta con válvulas purgas ni ventosas en todo el tramo, simplemente con una válvula de cierre de 4” para suspender el servicio de agua en caso de presentarse daños en la línea, la longitud de toda la línea es de 600 mts.
Aplicando la ecuación de Darcy
Se tiene un caudal de 27.36 L/s
1.1.5. Desarenador
Sector Colimba
El desarenador se encuentra ubicado en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0922385Y: 0603092Altura sobre el nivel del mar: 3381
El agua llega al tanque proveniente de la caja de derivación en tubería PVC de 4”, no cuenta con válvula de entrada ni de salida, el agua al ingresar choca contra una pantalla suspendida con 40 orificios de diámetro de 2” de 1.70 mts de ancho y una profundidad de 0.50 mts por medio de la cual el agua cae a la zona de sedimentación, el tanque cuenta con desnivel y un canal en el centro para la recolección y salida de los residuos acumulados en el tanque, en la parte superior de la loza tiene una válvula de cortina con vástago sin fin para el mantenimiento y lavado del tanque el agua es vertida a la Quebrada Cuasaquer por medio de tubería PVC de 4”, igualmente a esta tubería se encuentra conectado el rebose de excesos del tanque por medio de una tee PVC de 4”
El tanque está construido en concreto reforzado. Para su funcionamiento adecuado el desarenador cuenta con 3 respiraderos, 3 compuertas para el acceso del personal para su lavado y mantenimiento.
Las medidas del desarenador son las siguientes: 13 mts X 2.10 mts, cuenta con una profundidad de 1.80 mts y un espesor de muros de 0.20 mts.
La estructura no cuenta con bypass por lo tanto cuando se realiza el lavado del mismo se interrumpe el paso de agua hacia el sistema de tratamiento (Planta FIME), el mantenimiento del tanque se realiza cada mes y es lavado con cloro granulado. Las tapas
21
L
hKQ f
21
L
hKQ f
de lámina del desarenador se encuentran en buenas condiciones y todas cuentan con candados.
Existe un bafle por donde el agua pasa por encima y llega al tubo de conducción, en la salida cuenta con una malla para impedir que sedimentos de gran tamaño se vayan por la línea de conducción.
Es importante realizar un cercamiento del lugar donde se encuentra ubicado el tanque, ya que el ganado que habita en la zona le es de fácil acceso estar en la parte superior de este y el día de la visita fue encontrado estiércol en la loza superior del tanque.
Aplicando la Ecuación de Continuidad
Se obtiene un caudal de 2.95 L/s
Fotografía 2.4 Desarenador Sector Colimba
Sector San Diego :
El desarenador se encuentra ubicado en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0922131Y: 0598021Altura sobre el nivel del mar: 3271 m
Q=∀t
Este desarenador es de tipo semienterrado, fue construido en 1950 y su uso ha sido de 57 años continuos, lo que indica que la estructura ya cumplió hace mucho tiempo su vida útil y ha sobrepasado el periodo de diseño, el agua llega al tanque proveniente de la caja de derivación en tubería PVC de 4”, cuenta con válvula de entrada de 4”, el agua al ingresar choca contra una pantalla suspendida con 40 orificios de diámetro de 2” de 1.80 mts de ancho y una profundidad de 0.40 mts por medio de la cual el agua cae a la zona de sedimentación, el tanque cuenta con desnivel y un canal en el centro para la recolección y salida de los residuos acumulados en el tanque, en la parte superior de la loza tiene una válvula de cortina sin vástago sin fin para el mantenimiento y lavado del tanque el agua es vertida a la Quebrada Cristo por medio de tubería PVC de 4”, igualmente cuenta con rebose de excesos del tanque por medio de una tubería PVC de 4”, vertiendo el agua a la misma quebrada.
El tanque está construido en concreto reforzado. Para su funcionamiento adecuado el desarenador cuenta con 2 orificios en la loza superior que sirven de respiraderos, 3 compuertas para el acceso del personal para su lavado y mantenimiento en condiciones regulares.
Las medidas del desarenador son las siguientes: 10.40 mts X 2.20 mts, cuenta con una profundidad de 2.10 mts y un espesor de muros de 0.20 mts.
La estructura cuenta con bypass con válvula de cierre de 4” y tubería PVC de 4” para no interrumpir el paso de agua hacia el sistema de tratamiento (Planta FIME) cuando se realiza mantenimiento, el mantenimiento del tanque se realiza cada mes y es lavado con cloro granulado.
En la parte final del tanque, existe un bafle por donde el agua pasa por encima y llega al tubo de conducción.
Aplicando la Ecuación de Continuidad
Se obtiene un caudal de 2.48 L/s
Q=∀t
Fotografía 2.5 Desarenador Sector San Diego
1.1.6. Conducción
Sector Colimba
La línea de conducción sale del tanque desarenador en tubería PVC de 4”, luego continua su recorrido en 6” y finaliza en 4” al llegar a la Planta de Tratamiento, su longitud total es de 7 Km y no cuenta con válvulas purgas ni ventosas, simplemente con dos válvulas de cierre una al inicio y otra al final para suspender el servicio de agua en caso de presentarse daños en la red, en algunos tramos elevados la tubería se encuentra revestida en concreto para su protección y a 3 km de distancia del tanque desarenador se encuentra una cámara de quiebre.
La cámara de quiebre se encuentra localizada en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0924559 Y: 0602566 H: 3263, sus dimensiones son las siguientes: 2 mts X 2 mts, con una profundidad de 1.64 mts y un espesor de muros de 0.25, tubería de entrada de 4” PVC y de salida de 6”, en su parte superior tiene una válvula de cortina sin vástago la apertura de la válvula para lavado es de manera manual la tubería de lavado es de 2” PVC el agua es infiltrada en el terreno, cuenta con un respiradero, tapa en mal estado y sin candado.
De acuerdo con la ecuación de Darcy
Se obtiene un caudal de 48.64 L/s
Q=K∗( hf
L )1
2
Longitud Diámetro Material
7000 metros 4”6” PVC
Fotografía 2.6Conducción Colimba
Sector San Diego
La línea de conducción sale del tanque desarenador en tubería PVC de 4”, a los 4 mts empata con tubería de asbesto cemento de 4”, reduce a 3”, es ampliada a 6” y finaliza en 4” al llegar a la Planta de Tratamiento, su longitud total es de 5 Km, no cuenta con válvulas purgas, pero si con una ventosa al aire libre y en mal estado, una válvula de cierre para suspender el servicio de agua en caso de presentarse daños en la red, en algunos tramos elevados la tubería se encuentra revestida en concreto para su protección y a 2 km de distancia del tanque desarenador se encuentra una cámara de quiebre.
La cámara de quiebre se encuentra localizada en las siguientes coordenadas geoplanas: W: 092752 Y: 0587870 H: 3181, sus dimensiones son las siguientes: 1.80mts X 1.80 mts, con una profundidad de 1.50 mts y un espesor de muros de0.20, tubería de entrada de 4” A.C y de salida de 4” A.C, en su parte superior tiene una válvula de cortina dañada, la apertura de la válvula para lavado es de manera manual la tubería de lavado es de 4” A.C el agua es vertida en una zanja ubicada a 2 mts de la cámara, cuenta con un respiradero, tapa en hierro fundido en buen estado, rebose de excesos en 4” A.C.
La cámara se encuentra en mal estado, fue construida en ladrillo, en la parte inferior de la cámara cuenta con una zapata en concreto para ayudar a la estabilidad de la misma, debido a que el terreno no está en óptimas condiciones para soportar la estructura, se recomienda reubicar esta cámara ya que esta es altamente vulnerable a un deslizamiento por inestabilidad del terreno.
De acuerdo con la ecuación de Darcy
Se obtiene un caudal de 48.64 L/s
Longitud Diámetro Material
5000 metros 3”4”6” PVC Y A/C
Fotografía 2.7 Conducción San Diego
1.1.7. Planta de tratamiento de agua potable (PTAP).
La planta de tratamiento es de tipo FIME y se encuentra ubicada en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0927291Y: 0597687Altura sobre el nivel del mar: 3137
La planta recibe un caudal de 15 lts/seg, 10 provenientes de la quebrada Cuasaquer y 5 lts/seg de la quebrada Cristo, la entrada de agua a la planta es en tubería PVC de 4” la zona de entrada del agua cuenta con un almacenamiento temporal donde se disminuye presión, realiza turbulencia y sedimentación, por medio de una pantalla con 14 orificios de 2”, cámara de lavado, dos válvulas para regular el caudal de entrada de cada línea de conducción y dos vertederos los cuales se encargan de distribuir el agua hacia los filtros dinámicos.
Q=K∗( hf
L )1
2
La planta cuenta con dos filtros dinámicos de flujo descendente compuestos por piedra gruesa y grava No 32 y 26 cada capa de 30 cm, una cámara de lavado para cada filtro con tubería de entrada y salida en 6” PVC el agua es vertida al alcantarillado municipal, una zona de lavado para la gravilla, el mantenimiento de los filtros es diario y el de la gravilla cada 6 meses, cada filtro posee un rebose de excesos conectado mediante tubería PVC de 4” a los filtros gruesos de flujo ascendente y finalmente la salida del agua pasa a los filtros por tubería PVC de 3”.
La tubería de entrada a los filtros gruesos de flujo descendente es en PVC de 3”, el agua ingresa a una canaleta repartidora con vertederos triangulares, con compuertas manuales con vástago para abrir y regular el caudal de entrada, estos cuatro filtros están compuestos por piedra gruesa, triturado, arena y nuevamente piedra gruesa en la parte superior, en el fondo del filtro hay un tubo colector principal de 6” PVC del cual se desprenden 5 ramales en tubería perforada PVC de 4” en la parte inferior y 5 ramales perforados en la parte superior, para aumentar el tiempo de sedimentación, cuenta con cámara de lavado para cada filtro compuesta por dos tuberías una en la parte baja de 6” PVC para realizar lavado de choques al filtro inyectando aire y una tubería PVC de 4” en la parte alta para el lavado superficial de cada filtro. El agua proveniente del exceso de los filtros dinámicos llega únicamente a los dos filtros de la mitad.
De los filtros gruesos el agua sale en tubería PVC de 4” y pasa mediante dos canaletas repartidoras con vertederos triangulares a cinco filtros de arena con flujo descendente y tratamiento biológico, la primera canaleta reparte agua a 3 filtros y la segunda a los otros dos, el mantenimiento es realizado cada tres meses, es indispensable realizar mantenimiento mas continuamente porque existe gran cantidad de algas muertas en los 5 filtros, igualmente cuenta en el fondo de cada filtro con un tubo colector de 6” PVC y 10 ramales perforados en PVC de 3” corrugado, cuentan con cámara de lavado para filtros y arena, salida en tubería PVC de 4”, la cual antes de pasar al tanque de almacenamiento realiza proceso de cloración con cloro gaseoso mediante una tubería PVC de ¾”.
La caseta de cloración es de 3 mts2, cuenta con dos motobombas de 0.5 HP, una para bombear agua a las instalaciones de la planta de tratamiento y la otra para la dosificación de cloro gaseoso a las salidas de los filtros de arena 3.53 mg continuos durante las 24 horas.
TipoEdad
[Años]
Capacidad
[l/s]
Caudal Tratado
[l/s]
Funcionamiento
[b/r/m]
FIME 13 15 15 Bueno
Fotografía 2.8 Planta de tratamiento de agua potable
1.1.8. Calidad del agua tratada
En las instalaciones de la planta se encuentra el laboratorio de 6 mts2 enbuenas condiciones, en este se realizan pruebas de alcalinidad, color, pH, turbiedad, dureza y pruebas de jarras para verificar la calidad del agua, dichas pruebas se realizan para control interno, pero mensualmente se toman muestras de agua para pruebas fisicoquímicas y bacteriológicas, las cuales son enviada a la Dirección Local de Salud de Ipiales
La población del Casco urbano del Municipio de Guachucal consume agua, que según exámenes físico-químicos y bacteriológicos de la Secretaria de Salud de Ipiales, es de buena calidad, apta para el consumo humano.
Para determinar la calidad del agua que se consume en el casco urbano del municipio de Guachucal, se efectuaron análisis fisicoquímicos y bacteriológicos en las cajillas localizadas en algunos sectores de la red y en el tanque.
1.1.9. Sistemas de almacenamiento.
El sistema de acueducto cuenta con 6 tanques de almacenamiento para surtir de este servicio al 100% de los habitantes del casco urbano, de los cuales a cuatro tanques les llega el agua por gravedad y los dos restantes reciben el agua por bombeo, se encuentran distribuidos de la siguiente manera:
Tanque de Almacenamiento Principal
Este tanque es de tipo semienterrado fue construido hace 55 años y se encuentra localizado en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0927232Y: 0599762Altura sobre el nivel del mar: 3148 m
A este tanque le llega el agua ya clorada proveniente de 3 filtros de arena con flujo descendente y tratamiento biológico en tubería PVC de 4”, sus dimensiones son las siguientes: 7.80 mts X 6.50 mts, tiene una profundidad de 3.20 mts y un espesor de muros de 0.30 mts, cuenta con 2 respiraderos una tapa en hierro para ingreso al mismo, en la tubería de entrada cuenta con macromedidor para medir el agua que llega al tanque, tubería de salida a la red de distribución en 6” PVC, no cuenta con sistema de By Pass, tubería de lavado en 6” con válvula de corte en hierro galvanizado, distribuye agua a la parte central del casco urbano, este se encuentra conectado a otro tanque de almacenamiento en tubería de hierro galvanizado de 8”, este tanque se encuentra localizado en las mismas coordenadas geoplanas del tanque antes mencionado sus dimensiones son las siguientes: 9.20 mts X 6.70 mts, con una profundidad de 2.20 mts y un espesor de muros de 0.30 mts, cuenta con dos tapas en buen estado para el ingreso de personal al tanque para realizar labores de lavado y limpieza, no cuenta con sistema de bypass, ni válvulas de cierre, surte del servicio de agua a los barrios San Francisco mediante tubería PVC de 2”, La Cruz y El Placer en tubería PVC de 4”, el agua es enviada a dos tanques de almacenamiento mediante sistema de bombeo con dos motobombas de 9 HP.
Fotografía 2.9 Tanque de Almacenamiento Principal
Tanque de Almacenamiento Sector San Francisco
Este tanque se encuentra localizado en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0927252Y: 0597243Altura sobre el nivel del mar: 3145
Este tanque fue construido hace 12 años el agua llega en manguera PF de presión de 2” y surte de agua la barrio san Francisco, sus dimensiones son las siguientes: 3.20 mts X 3.20 mts, una profundidad de 1.60 mts y un espesor de muros de 0.30 mts, cuenta con dos respiraderos, tubería de salida en PVC de 2” y una válvula mariposa de 2”, las tapas
se encuentran en mal estado y no cuentan con candados, además la válvula mariposa se encuentra al aire libre, es importante soldar la tapa de lámina y construir una cajilla con tapa de aluminio para protección de la válvula.
Fotografía 2.10 Tanque sector San Francisco
Tanque de Almacenamiento Sector La Cruz y El Placer
Este tanque es de tipo elevado fue construido hace 7 años y se encuentra localizado en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0927383
Y: 0597360
Altura sobre el nivel del mar: 3193
El agua llega en tubería PVC de 2”, surte de agua al Barrio La Cruz y El Placer, en su parte superior cuenta con 4 respiraderos una llave de paso de 2” una tapa de ingreso en buen estado, dimensiones de 4 mts X 4 mts, con una profundidad de 2,10 mts y un espesor de muros de 0.30 mts, rebose de excesos en PVC de 2” el agua descargada es infiltrada en el terreno.
Fotografía 11 Tanque Elevado Sector La Cruz, El Placer.
Tanque de Almacenamiento sector Citará
A este tanque de almacenamiento semienterrado fue construido hace 50 años, le llega agua proveniente de dos filtros de arena de flujo descendente y tratamiento biológico mediante gravedad y se encuentra localizado en las siguientes coordenadas geoplanas:
W: 0927465Y: 0598029Altura sobre el nivel del mar: 3146 m
El agua llega en tubería PVC de 2” las dimensiones del tanque son las siguientes: 7.60 mts X 5.50 mts, con una profundidad de 2.50 mts y un espesor de muros de 0.20, cuenta con dos respiraderos, una tapa de hiero y concreto en buen estado para el ingreso al mismo, no cuenta con sistema de bypass, la tubería de salida es en PVC de 6” y surte a el Barrio Citará y a la Escuela Municipal Santo Tomas, este se encuentra conectado a otro tanque de almacenamiento mediante un vertedero triangular, este tanque se encuentra localizado en las mismas coordenadas geoplanas del tanque antes mencionado sus dimensiones son las siguientes: 6.40 mts X 5.50 mts, con una profundidad de 3.30 mts y un espesor de muros de 0.20 mts, cuenta con dos respiraderos, una tapa de hierro para ingreso de personal al mismo, una válvula de cortina dañada motivo por el cual el vaciado del tanque se realiza de manera rustica, no cuenta con bypass, la tubería de salida a la red de distribución es en PVC de 6”, con una válvula de corte 6” y una válvula de lavado de 4” en hierro galvanizado, rebose de excesos en tubería de asbesto cemento de 6”, descargando sus aguas al alcantarillado municipal, estas dos estructuras a pesar de haber cumplido su tiempo de vida útil se encuentran en buen estado y no presentan fugaz, pero es de suma importancia arreglar la válvula de cortina para facilitar las labores de mantenimiento y limpieza al personal encargado de este trabajo.
Fotografía 2.12 Tanque de Almacenamiento sector Citará.
Fotografía 2.13 Tanque de Almacenamiento sector Citará.
3. CRITERIOS BASICOS DE DISEÑO
El cálculo y el diseño de los elementos básicos del sistema de acueducto se rigen a partir de los parámetros establecidos por el REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO RAS 2000 modificado.
3.1 Calculo de la Población
Tanto para la asignación del nivel de complejidad, como para la elección de los métodos que permiten determinar la población futura y también para determinación del consumo de agua; es necesario conocer las fuentes de suministro e información precisa sobre población, las cuales son escasas, siendo las más confiables y actualizadas las que maneja la Dirección Local de Salud del Municipio, mediante registros como cobertura de SISBEN y en especial los censos de población del DANE.
A continuación se presentan los datos del total de población del municipio de Guachucal - Nariño, tanto a en el casco urbano de la población como en el sector rural de la misma para diferentes censos.
Tabla 3.1: ESTIMACIONES DE POBLACIÓN 1985 - 2005
Año Total Cabecera
Otros
1985 13434 3479 99551986 14351 3396 109551987 15240 3314 119261988 16078 3236 128421989 16842 3166 136761990 17512 3108 144041991 18065 3065 150001992 18483 3041 154421993 18746 3040 157061994 18840 3063 157771995 18793 3105 156881996 18627 3153 154741997 18392 3205 151871998 18121 3252 148691999 17849 3286 145632000 17614 3299 143152001 17433 3290 141432002 17264 3277 139872003 17108 3261 138472004 16966 3242 137242005 16837 3221 13616
(DANE, 2012)
Adicional a estas estimaciones también se cuenta con las proyecciones realizadas por el DANE las cuales se relacionan a continuación.
Año Total Cabecera
Otros
2006 16708 3187 135212007 16595 3169 13426
2008 16481 3151 133302009 16375 3142 132332010 16258 3122 131362011 16152 3114 130382012 16029 3090 129392013 15912 3072 128402014 15783 3043 127402015 15652 3012 126402016 15542 3003 125392017 15410 2973 124372018 15269 2934 123352019 15123 2891 122322020 14979 2851 12128
De acuerdo a lo expuesto en la Tabla 3-1 se pudo realizar la asignación del nivel de complejidad, el cual correspondió al medio, y se determino los métodos de cálculo permitidos según el nivel de complejidad del sistema según se muestra en la Tabla 3.2.
Tabla 3.2: Métodos de cálculo permitidos según el nivel de complejidad del sistema(RAS, 2000)
Método por emplearNivel de Complejidad del SistemaBajo Medio Medio
AltoAlto
Aritmético, Geométrico y exponencial X XAritmético + Geométrico + exponencial + otros
X X
Por componentes (demográfico) X XDetallar por zonas y detallar densidades X X
Como en este caso se obtiene un nivel de complejidad Medio, se adopta el promedio de los métodos aritmético, geométrico y exponencial.
Método aritmético:
K=P2−P1
t2−t 1
(3.1)
Siendo P2 y P1 las poblaciones de los años t2 y t1 obtenidos de la información existente.
Para el cálculo de la población futura se utiliza la siguiente expresión:
Pf =Pi+K (t f −t i) (3.2)
Donde:
Pf= población para un año futuro (año de predicción)
Pi= población del año inicial o año básico
Método exponencial:
K e=ln P2−ln P1
t 2−t 1
(3.3)
Donde:
Ke= Tasa de crecimiento de la población
Para el cálculo de la población futura se utiliza la siguiente expresión:
Pf =Pi+eK e∗(t f−t i) (3.4)
Método geométrico:
r=(P2
P1
)1
(t2−t 1)−1 (3.5)
Para el cálculo de la población futura se utiliza la siguiente expresión:
Pf =Pi ¿ (3.6)
Determinación de la tasa de crecimiento
Para la determinación de la tasa de crecimiento se hizo uso de las formulas antes descritas y solo se tuvo en cuenta la población de la cabecera municipal, obteniéndose los siguientes resultados:
Método aritmético:
K=P2−P1
t2−t 1
=3277−31082002−1990
=14.1
Método exponencial:
K e 1=ln P2−ln P1
t 2−t 1
= ln 3277−ln31082002−1990
=0.004
K e 2=ln P2−ln P1
t 2−t 1
= ln 3299−ln30412000−1992
=0.010
K e 1=ln P2−ln P1
t 2−t 1
= ln 3221−ln 30402005−1993
=0.005
K epromedio=0.006
Método geométrico:
r1=(P2
P1)
1(t2−t 1)−1=( 3277
3108 )1
(2002−1990)−1=¿0.004
r2=( P2
P1)
1(t 2−t1)−1=( 3299
3041 )1
(2000−1992 )−1=¿0.010
r1=(P2
P1)
1(t2−t 1)−1=( 3221
3040 )1
( 2005−1993 )−1=0.005r promedio=0.006
Proyección de la población
Tabla 3.3: Proyección Población 2012 – 2037 GUACHUCAL
Año Método aritmético
Exponencial
GEOMETRICO Promedio
2037 3442,5 3091,2 3588,5 3374.1
La población futura escogida para el diseño del acueducto es el promedio de los 3 métodos que es de 3374 habitantes
4. PERIODO DE DISEÑO
Teniendo en cuenta el número de habitantes proyectados para el año meta del acueducto, y de acuerdo con lo estipulado por el artículo A.3.1 del reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico RAS 2000, norma fundamental que establece los criterios técnicos del diseño, construcción y mantenimiento de los sistemas de acueducto, alcantarillado y tratamiento de aguas para nuestro país, tenemos:
Tabla 4.1 - Asignación del nivel de complejidad
CENSO
1985 3834 10688 145221993 4109 11688 157022005 5215 13189 18404
POBLACIÓN CABECERA
POBLACIÓN RURAL
POBLACIÓN TOTAL
4.1 Asignación del Periodo de diseño
Conforme con las especificaciones señaladas por el RAS 200 se determina para todos los componentes del sistema de acueducto y alcantarillado, según el nivel de complejidad del sistema se adoptan los siguientes periodos de diseño máximo:
Tabla 4.2: Periodo de diseño de los componentes del sistema de abastecimiento
Se adoptara un periodo de diseño para todo el sistema de 25 años.
5. CONSUMO DE AGUA
Teniendo en cuenta que los recursos hídricos son cada vez más escasos y que el servicio de acueducto que se prestará a la población urbana del municipio de Guachucal debe ser acorde con las necesidades de la gente para un mayor ahorro del recurso, determinamos los principales tipos de consumo de agua y los valores que nos permitirán satisfacer las necesidades de agua potable del municipio.
5.1 USO DOMÉSTICO
El sector urbano del municipio de Guachucal cuenta con sistema de medición de consumo doméstico de agua potable, con datos suministrados por la empresa prestadora de servicio EMPAGUA E.S.P de los seis últimos meses Se estableció que la dotación residencial por habitante es 120 L/hab/día proyectado a 125 L/hab/día.
5.2 USO COMERCIAL
La localidad cuenta con un nivel de comercio aceptable, con una diversidad amplia. De la misma manera que en el uso doméstico se pudo establecer que actualmente existen 39 unidades comerciales con un consumo promedio de 1667 L/Usuario comercial/día (fuente facturación EMPAGUA E.S.P). Para el año 2037 se estima que estas unidades aumenten conforme al crecimiento poblacional, por lo que se prevé que existan 50 unidades comerciales.
5.3 USO INDUSTRIAL
En la localidad la principal industria que se encuentra es la de producción de quesos y otros productos derivados de la leche, se han contabilizado 4 establecimientos de este tipo y se proyectan 3 más, en esta actividad se estableció que los consumos promedios
de los últimos seis meses son: 28700 L/industria/día (fuente facturación EMPAGUA E.S.P)
5.4 USO PARA FINES PÚBLICOS
Se estima que para aseo, riego de jardines, parques públicos, fuentes públicas y otros es del 3% del consumo medio diario doméstico, es decir 3,6 L/habitante/día.
5.5 USO ESCOLAR
El municipio cuenta con Una institución educativa reconocida a nivel regional la cual es la institución educativa Genaro león con un total de 447 estudiantes de otras veredas distribuidos en tres jornadas, de esta manera se proyecta a futuro un total de 670 estudiantes externos. Cuyo consumo será de 25 L/alumno/día.
5.6 USO INSTITUCIONAL
Los establecimientos que requieren una dotación especial por sus actividades son: el centro hospital de salud, la alcaldía, el juzgado, la estación de policía, el banco Agrario y otras instituciones que existen en la localidad, según registros de la empresa se determinó que hay actualmente 27 entidades oficiales. Se proyecta que dentro de 25 años el número de instituciones aumente conforme con el número de población, para el 2037 se estima 37 instituciones, de acuerdo con los datos de facturación de los últimos seis meses, se pudo determinar un consumo promedio de 2200 L/institución/día (fuente facturación EMPSERP ESP).
6. CONSUMOS
Doméstico=120
Lhabdia
Uso fines publicos=0.03∗120
Lhabdia
=3.6L
habdia
Usocomercial=1667
Lusuario comercial
dia
Uso industrial=28700
Lindu stria
dia
Usoescolar=25
Lestdia
Uso institucional=2200
Linstdia
7. PERDIDAS
Según el nivel de complejidad del sistema MEDIO se toma 25% de pérdidas en el sistema.
8. DOTACIONES
Dotaciones brutas:
Doméstica= 1251−0.25
=166.7 L/hab /día
Comercial= 16671−0.25
=2222.7 L/usuario comercial /día
Industrial= 287001−0.25
=38267 L/ industria /día
Fines públicos= 3.61−0.25
=4.8 L/habitante /día
Escolar= 251−0.25
=33.3 L/habitante /día
Institucional= 22001−0.25
=2933 L/ institución/día
9. CÁLCULO DE LA DEMANDA DE AGUA
Periodo de diseño: 25 años.
Población año 2037: 3374 habitantes.
9.1 CAUDAL MEDIO RESIDENCIAL (QMR):
Qmr=Dotacionbruta residencial=3374∗166.786400
=6.51Ls
9.2 CAUDAL MEDIO OTROS USOS (QOU):
Qou=Dotación bruta pública+Dotaciónbruta comercial+Dotación brutaescolar+Dotación brutainstitucional
Q pública=3.6∗337486400
=0.14Ls
Qcomercial=1667∗5086400
=0.96Ls
Qescolar=25∗67086400
=0.19Ls
Q institucional=2200∗3786400
=0.94Ls
Qou=0.14Ls+0.96
Ls+0.19
Ls+0.94
Ls=2.23
Ls
9.3 CAUDAL MEDIO INDUSTRIAL (QMI):
Qi=28700∗786400
=2.33Ls
K1: 1.30 (tabla B.2.5 RAS 2000. nivel de complejidad medio) K2: 1.60 (tabla B.2.6 RAS 2000. nivel de complejidad medio)
9.4 CAUDALES DE DISEÑO
Caudalmedio diario (Qmd )=Qmr+Qou+Qi=11.07Ls
Caudalmaximodiario (QMD )=(Qmr+Qou )∗k 1=11.36Ls
Caudalmaximodiario total (QMDt )=QMD+Qi=13.69Ls
Caudalmaximohorario (QMH )=QMD∗k2=18.18Ls
Caudalmaximohorario total (QMHt )=QMH+Qi=20.51Ls
Qmd=11.07Ls
QMDt=13.69Ls
QMHt=20.51Ls
10. DISEÑO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA
10.1 DISEÑO DE LA CAPTACIÓN
Los caudales obtenidos de la fuente a utilizar son:
Caudalmínimo (Qmin)=90Ls
Caudalmedio del río (Qmed )=300Ls
Caudalmáximo(Qmax)=930Ls
10.1.1 Diseño de rejilla
Datos:
QMD=13.69Ls
Qdiesñorejilla=2QMD=27.38Ls
Diametro debarras=t=1.27cm
Espaciamientoentre barras=a=2cm
A continuación se calcula en base a la ecuación de Francis, la altura de la lámina de agua (H) sobre el vertedero de rebose, asumiendo 1.50 m para la longitud de la rejilla:
H=( Qmin
k∗L )2/3
=( 0.091.56∗0.63 )
2/3
=0.0203m
K: constante por tratarse de cresta angosta: 1.56H = 0.0203m
Velocidad de paso a través de la Bocatoma (Vh):
vh=Qmin
L∗H= 0.09
0.63∗0.0203=0.70
ms
Xs=0,36Vh23 +0,6 Hmin
47=0,36 (0,70 )
23+0,6 (0,0203 )
47 =0.4m
X s=B=0.53m
Encontramos el porcentaje útil de la rejilla (e):
e= aa+t
= 0.630.63+1.27
=0 ,33
Lcalc= QdC∗B∗e∗Vp
=0.63m
Por seguridad se aumenta B en un 20%
B=0.41m
Numerodebarrotes= La+t
= 0,630,02+0,0127
=19
Espaciamientode barrotes=a+ t=0,02+0,0127=0,0327
L: Longitud de la rejilla = 0.63 mB: Ancho de la rejilla = 0.64 mNúmero de barrotes = 19Separación de barrotes entre ejes = 3.27 cmDiámetro de los barrotes = 1/2"
10.1.2 Cálculo de vertederos
Vertedero de rebose
Se denomina vertedero de rebose o de aguas medias y se ubica sobre la rejilla. Dicho vertedero tiene como función permitir el desagüe del caudal medio del río. Para el cálculo del vertedero rectangular de pared angosta, se tiene:
Hmed=( Qmed1,56 x L )
23=( 0,300
1,56 x 0.63 )23 =0.45m
Vertedero de crecida
El cálculo de vertedero de crecida se realizara teniendo en cuenta una separación entre muros de 1,5 m.
Qcrecida=K (m−L )∗h32+K∗L∗( Hm+h )
32
Qcrecida=1,56 (1,5−0.63 )∗h32+1,56∗0.63∗(0,45+h)3 /2=0.930m3/ s
Asumimos un valor para h, tal que el valor obtenido del Qcrecida, sea igual al caudal de crecida.Mediante iteraciones se obtuvo un valor de h = 0.16 m.
Calculo del nivel mínimo
Hmin=( Qmin1,56 x 0.63 )
23=( 0,090
1,56x 0.63 )23 =0,02032m
Figura 10.2 - Alturas del vertedero
Cotas importantes:
Tabla 10.1 - Cotas de la captación
Cota del rio 1000 m.Cota de la rejilla 1001 m.Cota nivel mínimo de rio 1001,20 m.Cota nivel medio del rio 1001,45 m.Cota nivel máximo del rio 1001,62 m.Cota corona del muro (Nivel mínimo) 1002 m.
10.1.3 Estructura de amortiguación
Calculamos la relación HHd
para determinar el efecto de la velocidad:
H=1,45mHd=0,16m
HHd
=1,450,16
=9.27
Como el valor obtenido en la anterior relación es mayor a 1,33, el efecto de la velocidad es despreciable, por lo tanto He=Hd=0,16 m.
La velocidad de flujo en la cresta del vertedero (V), se calcula a través de la ecuación de continuidad:
V=QmaxA
=0,9301.07
=0,87m /s
Profundidad crítica (Yc):
Sobre la cresta del vertedero de rebose el caudal será:
Q1=V∗A1=0,87ms∗1m∗0,16m=0,1365
m3
s−m
Yc=3√Q1
2
g=
3√ 0,13652
9,81=0,12m
Se calcula la velocidad crítica (Vc):
Vc=2√g x Yc=2√9,81x 0,12=1,10m / s
Como V < Vc entonces corresponde a flujo sub-crítico.
10.1.4 Perfil del aliviadero
Para una pendiente vertical; K = 2 y n =1,85
X n=K Hd n−1Y
X1,85=2¿0,161,85−1∗Y
Y=2,37 X1,85
Tabla 10.2 - Perfil del aliviadero
X 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00Y 0,00 0,03 0,12 0,26 0,44 0,66 0,92 1,23 1,57 1,95 2,37
Velocidad V1 al pie del aliviadero
Z= 1001,62 - 1000 = 1,62 m.
Hd = 0,16 m.
V 1=2√2g (Z−0,5 Hd)=2√2∗9,81 (1,62−0,5∗0,16 )=5.5m / s
Altura de agua a la salida de la presa Y1
Y 1=Qmax
(V 1∗¿ )= 0,930
(5,5∗5 )=0.03m
Altura del diente del pozo de amortiguación
Numero de Froude (F1):
F1=V 1
√(Y 1∗g )= 5,5
√(0,03 x∗9,81 )=9.55
Con el valor de Froude encontramos el valor de la relación hy1
para un vertedero de cresta
ancha.
Obtenemos un valor de hY 1
=5.5
Por lo tanto h=5,5¿Y 1=5,5∗0,03=0,19m(altura del diente del dique)
2,667 F12(1+
hY 1
Y 2
Y 1
)=(Y 2
Y 1
− hY 1
)3
Resolviendo la ecuación por tanteo se obtiene un Y 2=0,4285m (altura máxima del resalto en el pozo).
Y 3 ≤( 2¿Y 2+h
5 )=0,35m
Encontramos la longitud del pozo de amortiguación (Lj) mediante la siguiente expresión:
L j=6.9∗(Y 2−Y 1)
L j=6.9∗(0,4285−0,03 )=2,71m
10.1.5 Canal recolector
Encontramos el valor de la profundidad crítica (Yc) y velocidad crítica (Vc)
Yc=(Qdiseño rejilla2
g∗B2 )13 =( 0,0273802
9,81∗0,642 )13=0,057m
Vc=2√g x Yc=2√9,81∗0,057=0,749m / s
Calculo de la altura del agua al final del canal recolector:
H L=1.1∗Y c=1.1∗0.057=0.063m
Calculo de la altura del agua al inicio del canal recolector:
H 0=((2∗Yc3
H L
+(HL−L'∗S
3 )2
)0,5
−2∗L'∗S
3 )Donde S es la pendiente asumida del canal igual al 5 % y L' es la longitud del canal, calculada así:
L'=5−0.642
+0.64+0.3=3,12m
H 0=((2∗0,0573
0,063+(0,063−3,12∗0,05
3 )2)
0,5
−2∗3,12∗0,053 )=0,03m
V L=Qd
H L∗B= 0,02738
0,063∗0,64=0,681
ms
Como VL < VC cumple con el régimen sub-crítico.
Encontramos la cota de la lámina de agua al inicio del canal recolector así:
1001− (0,64∗0,2 )−0,1=1000,78m
Cota de fondo del inicio del canal recolector = 1000,78 - 0,03 = 1000,75 m.Cota de fondo al final del canal recolector = 1000,75 - (3,12 x 0,05) = 1000,65 m.
10.1.6 Caja de derivación
Cámara de recolección:
X s=0,36∗V L
23 +0,6 H L
47 =0,36∗0,681
23 +0,6∗0,063
47 =0,4m
Para facilidad de limpieza se toma el Xs = 1,2 m.
10.1.7 Vertedero de excesos:
Como Qmin > 2QMD SE debe calcular el caudal de excesos (Qexc)
Qexc=2∗QMD−QD capQexc=13,69Ls
La altura del vertedero de excesos será:
h=(QexcesosK∗L )
23=0,03m
Cota nivel de aguas mínimo en la caja = 1000,65 - 0,15 = 1000,50 m.Cota de cresta del vertedero en la caja = 1000,50 - 0,03 = 1000,47 m.
10.1.8 Condiciones máximas en la caja de derivación
El nivel de agua máxima en la caja de derivación será:
NAMC = N agua máximo en el vertedero - pérdidas totales
Las pérdidas de energía presentadas son las siguientes:
Por rejilla=KV 2
2g=0,5
V 2
2 g
Q=C∗A1∗e √2 gH=0,5∗0,4032∗0,6116 √2∗9,81∗(0,62 )=0,430m3/s
V=QA
= 0,4300,63∗0,64∗0,6116
=1,7439m /s
Perdidas totales=KV 2
2g=0,5
(1,7439)2
2∗9,81=0,078m
Cota de nivel máximo de la caja:Cota N. A. max - pérdidas totales = 1001,62 - 0,078 = 1001, 54 m.
10.1.9 COLOCACIÓN DEL TUBO A LA SALIDA AL DESARENADOR Y CÁLCULO DE DIÁMETRO
De acuerdo con la topografía del terreno, se adopta para la aducción una pendiente no uniforme.
Cota salida del tubo = nivel de agua del desarenador = 995,500 m.
Perdidas = N. Aguas mín. en caja - N. A. Desarenador = 5 m.
Qd=QMD+PA+NPT=13,69Ls
Utilizando la ecuación de William Hazen tenemos:
Q=0,2785CD2,63 J 0,54
Cabeza disponible a perder = Pérdidas por ficción + Pérdidas por aditamentos
Pérdidas por fricción:
Suponemos perdidas por fricción:
J=100∗HL
=100∗5100
= 5m100m
En la siguiente tabla se resumen los datos obtenidos a partir del Qd=13,69Ls
y
utilizando una tubería en PVC (C = 150)
Tabla 10.3 - Valores de J
Diámetro (plg)Diámetro
interno (m)J(m/m) J(m/100m) A (m) V (m/s) V2/2g (m)
4 0,10872 0,01747782 1,747782281 0,009283436 1,474669437 0,110838427
6 0,16004 0,00266365 0,266364876 0,020116247 0,680544426 0,023605541
8 0,20837 0,00073766 0,073766352 0,034100462 0,401460835 0,008214618
10 0,25973 0,00025252 0,025251872 0,052982703 0,258386212 0,003402825
12 0,30805 0,00011009 0,011009419 0,074530204 0,183683921 0,001719663
Se escoge un diámetro cuyo valor de J i<Jcalculado → Diámetro = 4", J i=1,7477<5
Hfi=1,748∗100100
=1,748m
Pérdidas por accesorios:
Se va a utilizar cuatro codos de 450 y una válvula de compuerta abierta.
Hvi=(∑ k i )∗v i
2
2∗g=(0,5+0,4∗4+019+1 )∗0,36=0,36m
m=Hfi+Hvi=1,748+0,36=2,11m
Se compara m con H: 2,11 < 5 Cumple
hs=Ho+v i
2
2∗g=0,17 m
Por seguridad se triplica el valor de hs = 3 * 0,17 = 50 m.
Cálculo del caudal con nivel de crecida
Una vez hechas las respectivas iteraciones asumimos un Q mayor que el Qd, de
Q=40,65Ls
Tubería PVC;C=150 , ϕ=4
J=0,04626m
100m ; V=2,4958
ms
; V 2
2∗g=0,317 m
Hf =6,014 m
Hv=0,023m
m=Hf +Hv=6,040m
H 1=Cotanivelmá xenlacaja−Cotanivelaguasdesarenador=1001,54−995,5=6,04m
Qexcesos=40,65Ls−13,69
Ls=26,96
Ls
(Se evacúan a la entrada al desarenador).
Cota del fondo de la cajilla: 1000,3
Cálculo de desagüe
Cálculo del caudal captado por la rejilla para condiciones medias:
Qc=C∗A t∗e√2g∗Hmed=0,368m3
s
Caudal de excesos:
Qexcesos=Qc−Qdiseño−aduc=0,368−0,01369=0,354m3
s
H exc=( Qexc
K∗L )23=( 0,354
1,84∗0,63 )23=0,3m
V exc=( Qexc
H exc∗L )=( 0,6020,3∗0,63 )=0,983
ms
X s=0,36∗V exc
23 +0,6 H exc
47 =0,66 m
Se pone el vertedero de excesos a 0,96 m de la pared de la cámara de recolección.
Cálculo del diámetro del desagüe
Cota del punto del desagüe = 993,3 m
Longitud del tramo de desagüe = 15 m
J=31,55 m/100m
Diámetro de la tubería del desagüe:
D=( Qexc
0,2785∗C∗ j0,54 )1
2,63 ≅ 8
10.2 DISEÑO DEL DESARENADOR
10.2.1 Diseño Desarenador de Doble Compartimiento.
Caudal de diseño (1 Qmd por compartimiento): QD= 11.07 L/s Caudal de excesos: Qexc= 17.03 L/s
Qmin rio >2 -3 QMDQexc= (2-3) QMD – 2*QD
Qecx=3*13.69 -2*11.07 = 18.93 L/s Diámetro de partículas a remover (arena fina) = 0.1mm (RAS Literal B.4.4.6.5. Titulo
B)
El sistema no tendrá tratamiento posterior Dispositivo con muy buenos deflectores Cota de nivel de agua a la llegada al desarenador: 995.520 Remoción de partículas: = 87.5 % Temperatura del agua = 20ºC Viscosidad cinemática a 20ºC= 0,01009 cm2/s
Vs=g∗( s−1)∗d2
18∗γ=
981∗(2 . 65−1 )∗0 . 012
18∗0,01009=0,8912289 cm/s
R=V s∗d
γ=0,8912289∗0. 01
0,01009=0 .8832794<1
De manera que la velocidad de sedimentación de las partículas es la calculada 0.89 cm/s
Adoptamos una profundidad efectiva de 1.5m (según Norma literal B.4.4.6.4. titulo B)
t t=HV s
=1500 . 89
=168 s=2 . 8 min
De acuerdo al porcentaje de remoción = 87.5% y al tipo de deflectores adoptados tenemos:
at=2 .75
(Valor obtenido de tablas)
a=t t∗at
=168∗2. 75=462=8min
a=8 min<aa=20 min
Vol=a∗Q=20∗60∗0,01107=13.3m3
Como
H=1.5m entonces tenemos:
A s=VolH
=13 .31. 5
=8 . 87m2
Asmin=QD
V S
= 0,011070,008912289
=1,2421m2 ; Asmin < As
Por norma la relación longitud útil, profundidad efectiva se recomienda que sea 10-1.
LH
=10/1 ; L=10*1.5m= 15m
Valor muy pequeño para operación y mantenimiento por lo tanto se asume un valor de B=1.7m
LB
=5 .221 .7
=3 . 071→3<3 . 07<6Cumple
LH
=5 . 221 .7
=3. 07<10No cumple
Por lo tanto las dimensiones adoptadas son:
L = 5.22 m= 2 * 5.22 = 10.44 m
B = 1.5m=2* 1.5m= 3m
H = 1.7 m=2* 1.7 =3.4 m
10.2.2 Cámara de Rebose y Aquietamiento
Se adopta unas dimensiones de la cámara de aquietamiento de 3.0m de ancho por 1.0m de largo
H=( Q1. 84∗L )
23=( 0 . 02696
1 .84∗0. 6 )2
3=0 . 020m= altura del agua en el rebosadero
Velocidad de paso por el vertedero
B=A s
L=8.87
15=0. 59m
L=A s
B=8. 87
1. 7=5.22m
V=QA
= QH∗L
=2 .696ms
Dado que esta velocidad está en el rango de (0.3 - 3.0) m/s encontramos el alcance horizontal máximo así:
X s=0 .36∗V2
3+0 .6∗H4
7=0 .36∗2.6962
3+0.6∗0 .0204
7=0 .76m
El gasto de excesos será recogido por una cámara lateral de L=1m y B=0,5m, que es conducida al desagüe a través de una tubería mínima de 8´´
La entrada de agua a la cámara de aquietamiento se efectuara por medio de un orificio donde asumimos una velocidad de 0,47m/s > 0,30m/s, para ir con velocidades decrecientes en la zona de entrada.
A=π∗D2
4=π∗0 . 173172
4=0.02355m2
Coeficiente de contracción de la vena Liquida C = 0.61
L=√A=0.153m
H = 0.030 m
10.2.3 Calculo de la Estructura De Entrada
Para lograr una buena repartición del flujo se adopta como estructura de entrada una canaleta con orificios. El número y tamaño de los orificios se calcula para obtener una velocidad de entrada no mayor de 0,30m/s.
Área del chorro A:
A=QD
V=0,01107
0 .30=0 ,037m2
Si estimamos un coeficiente de contracción de la vena liquida de C = 0.61 tenemos:
AchorroAreal
=0 . 61⇒ Areal=0 . 0370 . 61
=0,060m2
V=0. 47m
s
D=√4∗Qπ∗V
=√4∗0,01107π∗0. 47
=0 . 17317m
Si adoptamos un diámetro Ф = 3’’ = 0.0762m
Areal=n∗π∗D2
4⇒n= Areal∗4
π∗D2= 0 ,060∗4
π∗0 .07622=14 orificios
Por lo tanto n = 14 orificios, de manera que la velocidad de entrada se disminuye:
Areal=n∗π∗D2
4=14∗π∗0.07622
4=0.064m2
Distribución: Se efectuara en dos filas de 7 orificios, para cada compartimiento así:
a=Ln
−t=0. 166m
a+ t=0 .242ma+ t2
=0 .2422
=0 .121m
Si adoptamos un ancho de canaleta de 0.5 m, el espaciamiento respectivo será:
a=Ln
−t=0. 1738m
a+ t=0 .25m
Calculo de altura de cada canaleta:
H=12
hutil=12∗1 .5=0 .75m
Las dimensiones adoptadas para la canaleta de entrada de cada compartimiento son:
H = 0.75m
a+t = 0.250m
(a+t)/2 = 0.125m
Perdida de carga a través de los orificios para cada compartimiento:
h=( QC∗A )
2
∗ 12∗g
=0 ,004m
Por ser un valor demasiado pequeño se considera despreciable.
10.2.4
Estructura de salida
La estructura de salida se hará a través de un vertedero de pared delgada de longitud L = 1,7 m a todo lo ancho del tanque. Para estas condiciones se tendrá la siguiente lámina de agua sobre la corona.
Lámina de agua sobre la corona para cada compartimiento:
h=(0,011071 . 84∗1. 7 )
23=0 .023m
Va=161∗√d=161∗√0 .01=16 .1cm
s=0 . 161
ms
Área libre de salida
Asalida=QVa
=0,011070 .161
=0 ,069m2
X=AL
=0 ,0691.7
=0.040m
Para un ancho de 1.7 m se escoge la distancia mínima = 0.30m; por lo tanto tenemos una Altura de la pantalla sumergida de 0.3m
10.2.5 Canaleta de salida
Velocidad de paso por el vertedero:
V=QA
= Qh∗L
=0 .280ms
que es aproximadamente igual a 0 .3ms
Por seguridad adoptamos un Xs = 0.5 m
Si tomamos un diámetro Ф = 8’’ = 0.2032 m y se adopta un ancho = 0.5 m
Hs=(QC∗A )2
∗12∗g
=(2∗0,01107
0 .61∗π∗0 .20322
4 )2
∗12∗9 . 81
=0.016m
Hsmin=( K+1 )∗V 2
2∗g=0.009m
V=2∗0,01107
π∗0 .20322
4
=0 .341m
s
Hs>Hs min →cumple
Tomas Hs + 0,15 por seguridad = 0.17 m
10.2.6 Sistema de lodos
Peso del Sedimento = 1912.90 kg/día GS = 2.65 Longitud Total del Desarenador = 5.82 m Volumen de Lodos = 0.72 m3
Altura media de lodos = 0.07 m El valor de la profundidad máxima de lodos se toma como 0,8 H por lo tanto H = 1.2 m Borde Libre = 0.3 m H total = 3 m
10.2.7 Cotas importantes
Tabla 10.2.1
Cota cresta del vertedero 995,500 m.s.n.m.Cota nivel de agua entrada a sedimentador
995,520 m.s.n.m.
Cota corona de muro 995,930 m.s.n.m.Cota fondo en la cámara de entrada 994,740 m.s.n.m.Cota nivel del agua desarenador 995,490 m.s.n.m.Cota en el fondo de la canaleta de entrada 994,740 m.s.n.m.Cota vertedero estructura de salida 995,467 m.s.n.m.Cota nivel del agua canaleta de salida 995,317 m.s.n.m.Cota fondo canaleta de salida 995,297 m.s.n.m.Cota canal recolector de lodos 992,730 m.s.n.m.Cota tubería de salida del desarenador 995,307 m.s.n.m.
10.3 CONDUCCION
El diseño previo de la conducción se hizo mediante el método gráfico, donde se ubicó una cámara de quiebre en la abscisa 1383 a fin de optimizar la conducción, además se tuvieron que hacer correcciones teniendo en cuenta las perdidas menores y la sobrepresión por golpe de ariete. En el punto de abscisa 2100 cuya presión estática era la mayor que se presentaba durante todo el trazado.
10.3.1 Cálculos Golpe de Ariete
La tubería de PVC RDE-32,5 soporta una presión de 87,9 m, Entonces:
Presión estática en punto crítico = 47,8
Pd = 1.3 * Pmax = 87,9 en consecuencia Pmax = 67,6
Luego Ha= 67,6 - 47,8 = 198,8 m.c.a
Para maniobra lenta:
tc=2∗L∗Veg∗Ha
=46.5 seg
La válvula deberá ser cerrada en un tiempo superior a 46,5 seg con el fin de evitar que la presión sobrepase la presión de trabajo de la tubería.
Los cálculos correspondientes se muestran en las siguientes tablas:
AbscisaTmo.
L horizonta
lL Q ∅ Tipo
velocidad
PerdidasCota
piezometricacota clave
tuberíaPresión
inicial final Σ K j (m/m) total Hm inicial final inicial final inicial final
0 562,63 1 562,63 573,8820,5
14
0,10728
RDE 32,5
2,27 2,2 0,0365749120,9
90,58 995 973 995 947 0 26
562,63 1384,14 2 821,51 837,9420,5
16
0,16004
RDE 41 1,02 2,3 0,00521246 4,37 0,12 947 942 947 920 0 22
1384,14
2760,92 3 1376,781404,3
220,5
14
0,10872
RDE 32,5
2,27 3,1 0,0342749548,1
30,81 942 894 920 886 22 8
2760,92
3000 4 239,08 243,8620,5
13
0,08342
RDE 32,5
3,75 0,4 0,1245469430,3
70,29 893 862 885,52 859 7 3
Tabla 10.3.1 Cálculos Conducción
Tabla 10.3.2 Cálculos Golpe de Ariete
Golpe de ariete d e K c A L Li*Vi Li*Ai Li/Ci6 RDE 41 0,16004 0,00412 18 365,39177 0,02011625 837,94 854,341926 16,8562123 2,293265114 RDE 32,5 0,10728 0,00351 18 408,366546 0,00903915 1404,32 3186,41964 12,693814 3,438860543 RDE 32,5 0,08342 0,00274 18 409,098387 0,0054655 243,86 915,121643 1,33282666 0,59609524
Σ 2486,1174 4955,88321 30,882853 6,32822089
Ve = 1,81 m/segCe = 392,9 m/seg
T = 12,7 seg
10.4 RED DE DISTRIBUCIÓN
Caudal de diseño = 20.51 l/seg Cota Tanque = 859 m Longitud de la Conducción = 629.91 m Presión Mínima: Según nuestro Nivel de Complejidad del Sistema correspondiente a
nivel medio tenemos una P min = 10 m Cota Piezometrica Asignada en el Punto 1 = 838 + 10 = 848 m
Calculo de H
H = 859 – 848 = 11 m
Calculo de j:
J disponible = 11/629.91 = 0.01746 m/m
Con J encontramos el respectivo Diámetro:
D=( Q0.2785∗C∗J 0.54 )
12.63 ¿( 0.02051
0.2785∗150∗0.017460.54 )1
2.63=0.1267=4.98≅ 6
∅= 6” = 0.1524 m
Para tubería PVC RDE 41 y Qd = 20.51 l/seg tenemos:
j=( Q0.2785∗C∗D2.63 )
10.54 =( Q
0.2785∗C∗0.15242.63 )1
0.54=0.00710m /m
Recalculo de H
H = 0.00710 * 629.91 = 4.47 m
Cota piezometrica punto 1 = 859 – 4.47 = 854.53 m Cota piezometrica punto 5 = 854.53 – 10 = 844.53 m
A continuación se muestran los cálculos de las Correspondientes Iteraciones del Método:
PRIMERA VUELTA
Tramo H 72 H Q 10^-3*Q^1,85 Le Le/Q Δ Q Q1 - 2 3,6 259,2 7 0,03660 7082,8 1011,8 -0,80 6,202 - 3 3,2 230,4 5 0,01964 11732,4 2346,5 -0,80 4,201 - 4 3,2 230,4 -7 0,03660 -6295,8 899,4 -0,80 -7,80
* 4 - 3 3,6 259,2 -2 0,00361 -71900,1 35950,1 -0,68 -2,68-59380,7 40207,8
Δ Q -0,79829545 0,1 |Le |= 9701,1 > -59380,7 OK!
Tramo H 72 H Q 10^-3*Q^1,85 Le Le/Q Δ Q Q* 4 - 3 3,6 259,2 2 0,00361 71900,1 35950,1 0,68 2,683 - 5 3,2 230,4 5 0,01964 11732,4 2346,5 -0,12 4,884 - 6 3,2 230,4 -3 0,00763 -30186,2 10062,1 -0,12 -3,126 - 5 3,6 259,2 -2 0,00361 -71900,1 35950,1 -0,12 -2,12
-18453,7 84308,6
Δ Q -0,11831526 0,1 |Le |= 18571,9 > -18453,7 OK!
SEGUNDA VUELTA
Tramo H 72 H Q 10^-3*Q^1,85 Le Le/Q Δ Q Q1 - 2 3,6 259,2 6,20 0,02925 8861,1 1428,8 -0,80 5,402 - 3 3,2 230,4 4,20 0,01423 16186,2 3852,3 -0,80 3,401 - 4 3,2 230,4 -7,80 0,04469 -5155,6 661,1 -0,80 -8,60
* 4 - 3 3,6 259,2 -2,68 0,00620 -41840,0 15612,1 -0,68 -3,36-21948,3 21554,3
Δ Q -0,79829545 0,1 |Le |= 7204,3 > -21948,3 OK!
Tramo H 72 H Q 10^-3*Q^1,85 Le Le/Q Δ Q Q* 4 - 3 3,6 259,2 2,68 0,00620 41840,0 15612,1 0,68 3,363 - 5 3,2 230,4 4,88 0,01879 12263,9 2512,2 -0,12 4,764 - 6 3,2 230,4 -3,12 0,00820 -28101,6 9011,8 -0,12 -3,246 - 5 3,6 259,2 -2,12 0,00401 -64647,6 30518,4 -0,12 -2,24
-38645,3 57654,5
Δ Q -0,11831526 0,1 |Le |= 14685,3 > -38645,3 OK!
TERCERA VUELTA
Tramo H 72 H Q 10^-3*Q^1,85 Le Le/Q Δ Q Q1 - 2 3,6 259,2 5,40 0,02267 11434,0 2116,1 -0,80 4,612 - 3 3,2 230,4 3,40 0,00964 23902,4 7023,1 -0,80 2,611 - 4 3,2 230,4 -8,60 0,05352 -4305,1 500,8 -0,80 -9,39
* 4 - 3 3,6 259,2 -3,36 0,00941 -27537,0 8195,6 -0,68 -4,043494,4 17835,6
Δ Q -0,79829545 0,1 |Le |= 6717,8 > 3494,4 OK!
Tramo H 72 H Q 10^-3*Q^1,85 Le Le/Q Δ Q Q* 4 - 3 3,6 259,2 3,36 0,00941 27537,0 8195,6 0,68 4,043 - 5 3,2 230,4 4,76 0,01795 12833,4 2694,2 -0,12 4,654 - 6 3,2 230,4 -3,24 0,00878 -26230,7 8104,3 -0,12 -3,356 - 5 3,6 259,2 -2,24 0,00443 -58463,6 26139,1 -0,12 -2,35
-44323,9 45133,3
Δ Q -0,11831526 0,1 |Le |= 12506,5 > -44323,9 OK!