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APOYO EN LA EJECUCIÓN Y SEGUIMIENTO DE LA CONSULTORÍA DEL
PROYECTO: ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LOS
SISTEMAS DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE LA VEREDA
TOMACHIPAN, MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL GUAVIARE.
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TRABAJO FINAL DE PASANTIA:
Realizado en la empresa Hidroambiental Ingenieros Consultores S.A.S.
Autor: Paula Andrea Sedano Duque
El trabajo de grado titulado:
Apoyo en la ejecución y seguimiento de la consultoría del proyecto: Elaboración de los
estudios y diseños de los sistemas de acueducto y alcantarillado de la vereda Tomachipan,
Municipio de San José del Guaviare.
__________________________
Ing. Esp. DAGO LEONARDO FONSECA GARCIA
EVALUADOR EXTERNO
_________________________
Ing. MSc. CAUDEX VITELIO PEÑARANDA OSORIO
DIRECTOR INTERNO
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TRABAJO FINAL DE PASANTIA:
APOYO EN LA EJECUCIÓN Y SEGUIMIENTO DE LA CONSULTORÍA DEL
PROYECTO: ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LOS SISTEMAS DE
ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE LA VEREDA TOMACHIPAN, MUNICIPIO
DE SAN JOSÉ DEL GUAVIARE.
PAULA ANDREA SEDANO DUQUE
20122181281
DOCENTE DIRECTOR
CAUDEX VITELIO PEÑARANDA OSORIO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERIA SANITARIA
BOGOTÁ
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DEDICATORIA
Especialmente a mis padres Piedad Duque y Jairo Sedano por su
amor, sus consejos, su apoyo incondicional desde el momento que
decidí emprender este sueño y de esta manera poder culminar este
logro. A mi abuela Albita por sus oraciones y cada una de sus dulces
palabras para no desfallecer cuando quise renunciar. A mi familia
que es un pilar fundamental en mi vida, infinitas gracias.
Gracias de corazón, a cada uno de mis amigos que estuvieron
presentes y fueron una voz de aliento cuando más lo necesite.
PAULA ANDREA SEDANO DUQUE
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AGRADECIMIENTOS
A mi docente director Caudex Vitelio Peñaranda, gracias por las enseñanzas, la
paciencia y el tiempo dedicado; por hacer de este proyecto más que un informe
final de pasantía un trabajo que pueda aportar en la formación académica y
profesional de futuros Ingenieros Sanitarios.
Al ingeniero Dago Leonardo Fonseca, gracias por la confianza al permitirme
hacer parte de este proyecto.
Agradecimientos a las personas del centro poblado de la vereda Tomachipan,
municipio de San José del Guaviare, especialmente a Erika Jhoana Rocha y al
profesor Pedro Ángel Blandón, por su ayuda y confianza brindada de manera
desinteresada al suministrarme información sobre esta bella Tierra, zona de
estudio.
Al ingeniero Diego Álvarez y a la ingeniera Ximena Moncayo, por sus valiosos
aportes profesionales.
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TITULO Y AUTOR
Apoyo en la ejecución y seguimiento de la consultoría del proyecto: Elaboración de los
estudios y diseños de los sistemas de acueducto y alcantarillado de la vereda Tomachipan,
Municipio de San José del Guaviare.
AUTOR: PAULA ANDREA SEDANO DUQUE
RESUMEN
El presente trabajo presenta el informe final de la pasantía para optar por el título de Ingeniera
Sanitaria, en este se abordan las actividades que Paula Andrea Sedano Duque pasante en la
empresa HIDROAMBIENTAL INGENIEROS CONSULTORES S.A.S realizo con una
duración de 380 horas, donde se desempeñó como auxiliar de ingeniería de Apoyo en la
ejecución y seguimiento de la consultoría del proyecto: Elaboración de los estudios y diseños
de los sistemas de acueducto y alcantarillado de la vereda Tomachipan, Municipio de San
José del Guaviare.
ABSTRACT
The present work presents the final report of the internship to choose the title of Sanitary
Engineering, in this the activities that Paula Andrea Sedano Duque intern in the company
HIDROAMBIENTAL INGENIEROS CONSULTORES SAS are carried out with a duration
of 380 hours, where she worked as auxiliary engineering support in the execution and
monitoring of the project consultancy: Preparation of studies and designs of the aqueduct,
sewerage and sewage treatment plant of the path Tomachipan, Municipality of San José del
Guaviare.
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CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 8
2. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................... 9
3. OBJETIVOS DE LA PASANTIA ................................................................................... 10
Objetivo general ........................................................................................................ 10 3.1
Objetivos específicos ................................................................................................. 10 3.2
4. MARCO TEORICO ......................................................................................................... 11
Cálculos iniciales para los Sistemas de Acueducto y Alcantarillado: ....................... 11 4.1
4.1.1 Periodo de diseño: .............................................................................................. 11
4.1.2 Definición del nivel de complejidad: ................................................................. 11
4.1.3 Dotación neta máxima ........................................................................................ 12
4.1.4 Cálculo de la población futura. .......................................................................... 13
4.2 Calculo del sistema de acueducto: ................................................................................. 15
Calculo del sistema de alcantarillado sanitario: ........................................................ 23 4.2
4.2.1 Calculo densidad de saturación .......................................................................... 23
4.2.2 Calculo de las áreas tributarias ........................................................................... 24
4.2.3 Población por tramo: .......................................................................................... 25
4.2.4 Caudal de Aguas Residuales Domesticas (QD): ................................................ 25
4.2.5 Caudal de aguas residuales institucionales, QIN: ................................................ 25
4.2.6 Caudal medio diario de Aguas residuales (DMD): .............................................. 26
4.2.7 Caudal Máximo Horario QMH: ........................................................................... 26
4.2.8 Factor de mayoracion: ........................................................................................ 27
4.2.9 Caudal de infiltración, QINF: ............................................................................... 28
4.2.10 Caudal de aguas residuales por conexiones erradas QCE: .................................. 29
4.2.11 Caudal de Diseño: .............................................................................................. 29
Diseño hidráulico de la red de alcantarillado ............................................................ 30 4.3
4.3.1 Método de cálculo hidráulico ............................................................................. 30
4.3.2 Cálculo de las propiedades geométricas de ductos en sistemas de alcantarillados.
32
Unión de los tramos de alcantarillados: ..................................................................... 36 4.4
5. Diseño de Acueducto y alcantarillado. ............................................................................. 41
Cálculo de la población futura: .................................................................................. 41 5.1
5.1.1 Teniendo en cuenta el método aritmético: ......................................................... 41
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5.1.2 Teniendo en cuenta el método geométrico: ........................................................ 41
5.1.3 Teniendo en cuenta el método exponencial: ...................................................... 42
5.1.4 Densidad de saturación, ...................................................................................... 44
Diseño sistema de acueducto ..................................................................................... 44 5.2
5.2.1 Cálculos de la dotación y la demanda de agua: ....................................................... 44
Calculo de la red de alcantarillado ............................................................................ 60 5.3
5.3.1 Cálculo de las áreas tributarias: .......................................................................... 60
5.3.2 Población por tramo ........................................................................................... 60
5.3.1 Caudal de aguas residuales domesticas .............................................................. 60
5.3.2 Caudal de aguas residuales institucional, QIN: .................................................. 61
5.3.3 Caudal medio diario de Aguas residuales (DMD): .............................................. 62
5.3.4 Factor de mayoracion: ........................................................................................ 62
Diseño hidráulico de la red de alcantarillado. ........................................................... 65 5.4
Diseño de la unión de los colectores ......................................................................... 69 5.1
6. CANTIDADES DE OBRA .............................................................................................. 76
7. PRESUPUESTO .............................................................................................................. 79
Presupuesto red de acueducto, ................................................................................... 79 7.1
Presupuesto alcantarillado sanitario: ......................................................................... 80 7.2
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................... 81
9. BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 82
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1. INTRODUCCIÓN
En zonas rurales y pequeñas localidades, el problema del abastecimiento de agua y
disposición de aguas residuales es complejo, debido a dificultades que son comunes en esas
áreas como el bajo nivel socio económico de los beneficiarios, viviendas aisladas o pequeños
núcleos urbanos, así como el limitado acceso a nuevas tecnologías entre otros.
De acuerdo a lo anterior, El Plan Departamental de Agua PDA-Guaviare en su propósito de
apoyar a los municipios en la tarea de prestar los servicios públicos domiciliarios de
acueducto, alcantarillado y aseo, para contribuir con el mejoramiento de la calidad de vida de
toda la población especialmente las áreas rurales donde no existe abastecimiento de agua ni
sistemas de disposición y tratamiento de aguas residuales tiene destinado recursos financieros
para el desarrollo de consultorías de estudios y diseños de acueducto y alcantarillado para
diferentes veredas del Guaviare.
Por consiguiente, la Gobernación del Guaviare y el PDA, realizo la convocatoria pública por
Concurso de méritos Nº. 009-2017 en el mes de septiembre de 2017 para la
ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LOS SISTEMAS DE
ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE LA VEREDA TOMACHIPAN, MUNICIPIO
DE SAN JOSE DEL GUAVIARE DEPARTAMENTO DEL GUAVIARE. Siendo la empresa
Hidroambiental Ingenieros Consultores S.A.S, el contratista seleccionado para la ejecución
del proyecto mencionado.
Para el desarrollo de las actividades de esta pasantía, Hidroambiental Ingenieros consultores
S.A.S. propone dentro de su equipo de trabajo la vinculación de un pasante como auxiliar de
ingeniería para la ejecución y seguimiento de la consultoría No. 009-2017.
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2. JUSTIFICACIÓN
En la actualidad los centros poblados de Colombia no cuentan con sistemas de
abastecimiento y tratamiento de agua potable, desencadenando enfermedades
gastrointestinales, especialmente en niños. Por otra parte la inadecuada disposición de aguas
residuales genera contaminación del suelo y las fuentes hídricas (subterráneas y superficiales),
produciendo malos olores y proliferación de vectores, que pueden afectar la salud pública.
Lo anterior hace necesario plantear desde la consultoría el estudio y diseño con sus
presupuestos incluidos para dar solución al abastecimiento de agua potable y un sistema de
alcantarillado, para una futura construcción de obra de infraestructura en la vereda
Tomachipan del municipio de San José del Guaviare.
En cuanto a la red de distribución de agua potable se plantea el diseño de una red cerrada
contando con 3 sectores y un alcantarillado convencional para la evacuación de las aguas
residuales hasta un punto de vertimiento.
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3. OBJETIVOS DE LA PASANTIA
Objetivo general 3.1
Desarrollar las actividades de apoyo para la Elaboración de los estudios y diseños de los
sistemas de acueducto y alcantarillado de la vereda Tomachipan, con la empresa
Hidroambiental.
Objetivos específicos 3.2
Evaluar las posibles fuentes y puntos de captación de agua para el sistema de
acueducto y opciones de disposición de efluentes.
Elaborar los diseños de la red de distribución de agua potable y el sistema de
alcantarillado sanitario para la comunidad beneficiada.
Determinar los presupuestos de obra para la red de distribución de agua potable y el
sistema de alcantarillado.
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4. MARCO TEORICO
Para el diseño del acueducto y alcantarillado se tomaron en cuenta los aspectos técnicos
contenidos en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico
(RAS2000), así como otras referencias técnicas que se relacionan en cada caso.
Cálculos iniciales para los Sistemas de Acueducto y Alcantarillado: 4.1
Para el cálculo de los sistemas de acueducto y alcantarillado, se requiere tener en cuenta
varios parámetros iniciales como el periodo de diseño, el nivel de complejidad, dotaciones de
agua, cálculo de la población para el final del período de diseño, estos cálculos se realizan con
la siguiente metodología:
4.1.1 Periodo de diseño:
Para todos los componentes del sistema de alcantarillado, la resolución 0330 de 2017 sugiere
adoptar el periodo de diseño indicado en la tabla 4.1 para todos los niveles de complejidad.
Tabla 4.1 Periodo de diseño.
Fuente: Resolución 0330 de 2017, articulo 40.
4.1.2 Definición del nivel de complejidad:
Para determinar el nivel de complejidad del sistema, se requiere conocer la población de la
zona urbana del municipio proyectada al periodo de diseño del sistema en cuestión, así como
se debe tener un estimativo de la capacidad económica de los usuarios de los servicios que
presta dicho sistema.
Bajo, medio, medio alto y alto 25 años
Periodo de diseño máximoNivel de complejidad del sistema
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Tabla 4.2 Asignación nivel de complejidad.
(1) Proyectado al periodo de diseño, incluida la población flotante.
(2) Incluye la capacidad económica de población flotante. Debe ser evaluada según la
metodología del DNP.
Fuente: RAS, 2000. Titulo A. Tabla A.3.1.
4.1.3 Dotación neta máxima
La dotación neta debe determinarse haciendo uso de información histórica de los consumos
de agua potable de los suscriptores, disponible por parte de la persona prestadora del servicio
de acueducto. Aun así la resolución 0330 de 2017 sugiere unos valores máximos de dotación
neta según la altura sobre el nivel del mar de la zona de estudio.
Tabla 4.1Dotación neta máxima por habitante según la altura sobre el nivel del mar, de la
zona atendida.
Fuente: Resolución 0330 de 2017, articulo 43 dotación neta máxima.
2501 a 12500 Baja
Medio Alto 12501 a 60000 Media
Alto >60000 Alta
Nivel de complejidadPoblación en la Zona
Urbana¹ (Habitantes)
Capacidad económica de los
usuarios²
Bajo <2500 Baja
Medio
Altura promedio sobre el nivel
del mar, de la zona arendida
Dotación neta
máxima
L/(Hab*día).
> 2000 m.s.n.m. 120
1000 - 2000 m.s.n.m. 130
< 1000 m.s.n.m. 140
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4.1.4 Cálculo de la población futura.
El cálculo de la población de diseño, se realizó por los tres métodos contemplados en el RAS,
a saber:
Tabla 4.2 Tabla métodos de cálculo de proyección de población según el nivel de
complejidad. Fuente: RAS, 2000. Titulo B.
El método aritmético
Supone un crecimiento vegetativo balanceado por la mortalidad y la emigración:
ucf
ciuc
ciucucf TT
TT
PPPP *
(4.1)
Siendo:
Pf: Población correspondiente al año para el que se quiere realizar la proyección (habitantes).
Puc: Población correspondiente al último censo.
Pci: Población correspondiente al censo inicial con información (habitantes).
Tuc: Año correspondiente al último censo.
Tci: Año correspondiente al censo inicial con información.
Tf: Año al cual se quiere proyectar la información.
Bajo Medio Medio alto Alto
X X
X X
X X
X X
X X
Nivel de complejidad del sistema
Aritmético, geométrico y exponencial
Aritmético, geométrico, exponencial, otros
Por componentes (demográfico)
Detallar por zonas y detallar densidades
Método gráfico
Método por emplear
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El método geométrico
Es útil en poblaciones que muestren una importante actividad económica, que genera un
apreciable desarrollo y que poseen importantes áreas de expansión.
ucf TT
ucf rPP
1 (4.2)
Siendo:
r: Tasa de crecimiento anual en forma decimal.
Pf: Población correspondiente al año para el que se quiere realizar la proyección (habitantes).
Puc: Población correspondiente a la proyección del último censo.
Pci: Población correspondiente al censo inicial con información (habitantes).
Tuc: Año correspondiente al último censo.
Tf: Año al cual se quiere proyectar la información.
La tasa de crecimiento anual se calcula de la siguiente manera:
1
1
TciT
ci
ucuc
P
Pr (4.3)
El método exponencial, se recomienda su aplicación a poblaciones que muestren apreciable
desarrollo y posean abundantes áreas de expansión.
)(* cif TTkx
Cif ePP
(4.4)
Donde k es la tasa de crecimiento de la población la cual se calcula como el promedio de las
tasas calculadas para cada par de censos, así:
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cacp
cacp
TT
PPk
lnln (4.5)
Dónde:
Pcp: Población del censo posterior.
Pca: Población del censo anterior (habitantes).
Tcp: Año correspondiente al censo posterior.
Tca: Año correspondiente al censo anterior.
Ln: Logaritmo natural o neperiano.
4.2 Calculo del sistema de acueducto:
En el presente numeral se establece el procedimiento que debe seguirse para el cálculo de la
dotación bruta, la demanda de agua para realizar el diseño de la red de distribución de agua
potable.
4.2.1 Calculo de dotación y demanda:
Caudales de diseño
Los caudales de diseño de cada uno de los componentes del sistema de acueducto, según las
variaciones diarias y horarias que pueden presentar, se establecen en la tabla 4.5.
Tabla 4.5 Caudales de diseño
Fuente: Resolución 0330 de 2017.
Hasta 2 veces QMD
QMH
Tanque
Red de Distribución
Conducción
QMD
QMD
QMD
QMD
QMD
Caudal de diseñoComponente
Captación fuente superficial
Captación fuente subterránea
Desarenador
Aducción
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Dotación bruta:
La dotación bruta para el diseño de cada uno de los componentes que conforman un sistema
de acueducto, se debe calcular conforme a la siguiente ecuación:
p
dD neta
bruta%1
(4.6)
Dónde:
Dbruta: dotación bruta.
dneta: dotación neta L/ (Hab*día).
%p: pérdidas máximas admisibles. El porcentaje de pérdidas máximas admisibles no deberá
superar el 25%.
Caudal medio diario:
El caudal medio diario, Qmd, es el caudal calculado para la población proyectada, teniendo en
cuenta la dotación bruta asignada. Corresponde al promedio de los consumos diarios en un
período de un año y puede calcularse mediante la siguiente ecuación:
86400
* brutaDPQmd (4.7)
Dónde:
P: población proyectada al periodo de diseño.
Dbruta: Dotación bruta.
Caudal máximo diario:
El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante 24 horas
a lo largo de un período de un año. Se calcula multiplicando el caudal medio diario por el
coeficiente de consumo máximo diario, k1, como se indica en la siguiente ecuación:
1* KQmdQMD (4.8)
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Dónde:
QMD: caudal máximo diario.
Qmd: Caudal medio diario.
K1: coeficiente de consumo máximo diario. En caso de sistemas nuevos, el valor del
coeficiente de consumo máximo diario, k1, será 1.30.
Caudal máximo horario:
El caudal máximo horario, QMH, corresponde al consumo máximo registrado 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, según
la siguiente ecuación:
2* KQMDQMH (4.9)
Dónde:
QMH: caudal máximo horario.
QMD: caudal máximo diario.
K2: coeficiente de consumo máximo horario.
En el caso de sistemas de acueductos nuevos, el coeficiente de consumo máximo horario con
relación al consumo máximo diario, k2, corresponde a un valor comprendido entre 1.3 y 1.7
de acuerdo con las características locales.
4.2.2 Aducciones y conducciones
Las líneas de aducción de acueducto son los conductos destinados a transportar por gravedad
o por bombeo las aguas crudas desde los sitios de captación hasta las plantas de tratamiento,
prestando excepcionalmente servicio de suministro de agua cruda a lo largo de su longitud.
Las líneas de conducción son aquellas destinadas al transporte de agua tratada desde la planta
de tratamiento hasta los tanques de almacenamiento o hasta la red de distribución. (RAS,
2000)
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Para el cálculo de las pérdidas de presión por efecto de la fricción de las paredes de la tubería
en la línea de aducción y conducciones, se emplea la ecuación de Hazen Williams, expresada
de la siguiente manera:
54,063,2 ***2785,0 JdCQ (4.10)
Dónde:
Q: caudal del tramo (m3/s).
C: coeficiente de rugosidad del material de la tubería. C= 150 PVC.
d: diámetro de la tubería (m). Despejando el diámetro de la ecuación de Hazen-Williams:
63,2/1
54,0**2785,0
JC
Qd (4.11)
Despejando J perdida de carga unitaria se tiene:
54.0/1
63.2**2785.0
dC
QJ (4.12)
J: perdida de carga unitaria en el tramo (m/m)= H/L.
L
HJ (4.13)
Dónde:
H: perdida de carga total en el tramo, (m).
L: Longitud del tramo, (m).
Carga hidráulica disponible: se hace uso de las siguientes dos ecuaciones:
JLH * (4.14)
CPCTH S (4.15)
Dónde:
L: Longitud del tramo, m.
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J: perdida de carga unitaria en el tramo (m/m)=
H: Carga hidráulica disponible, (m).
CTs: Cota terreno superior.
CP: cota piezometrica
Presión real: la presión mínima se establece en la tabla 4.6 basada en el RAS, Titulo B.
Tabla 4.6 Valor de Presión dinámica en la red de distribución según el nivel de
complejidad.
Fuente: RAS, Titulo B.
Para el cálculo de la presión se usa las siguientes ecuaciones:
))*(( nn CELJCMP (4.16)
O
nCAlturaP (4.17)
Dónde:
P: Presión real, m.c.a.
CMn: Cota mínima nivel de agua en n unidad.
J: perdida de carga en el tramo, m.
L: Longitud línea de aducción o conducción, m.
CEn: Cota entrada en n unidad.
Altura: Cota piezometrica calculada por el programa Epanet
4.2.3 Red de distribución
La red de distribución es el conjunto de conductos destinados al suministro en ruta de agua
potable a las viviendas y demás establecimientos municipales, públicos y privados.
Presión (m.c.a)
10
15medio alto y alto
Bajo y medio
Nivel de complejidad
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Calculo de caudales por nodo
Para propósitos de diseño de nuevas redes de distribución de agua potable, la determinación
de los caudales de consumo para cada uno de los nodos de la red, se calcula con el método de
las áreas, calculando primero un caudal unitario de la siguiente manera:
Caudal unitario:
Este caudal unitario se calcula teniendo el caudal máximo horario y el área total de la zona a
abastecer, se realiza con la siguiente ecuación:
T
unitarioA
QMHq (4.18)
Dónde:
qunitario: caudal unitario L/s*m2.
QMH: caudal máximo horario, L/s.
AT: Área total de abastecimiento, m2.
Método de las áreas
En este método se determinan las áreas de influencia correspondientes a cada uno de los
nodos de la red, para luego aplicar el caudal unitario (en litros por segundo por metro
cuadrado L/s/m2) determinado para cada tipo de uso de abastecimiento y correspondiente al
período de diseño del proyecto. Se utiliza la siguiente ecuación:
unitarioii qAQ * (4.19)
Dónde:
Qi: Caudal de consumo en el nodo i, (L/s).
qunitario: Caudal específico por área a abastecer, (L/s/m2).
Ai: Área de influencia o área abastecida por el nodo i, (m2).
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Calculo de pérdidas por fricción:
Para el cálculo hidráulico y la determinación de las pérdidas por fricción en las tuberías a
presión, el diseño debe utilizar el modelo de Hazen Williams, aplicando las siguientes
ecuaciones:
Diámetro: para calcular el diámetro de la tubería de la red de distribución se tiene la siguiente
ecuación:
63.2
1
54.0
**355.0*4*
HD C
Q
h
Ld (4.20)
Dónde:
d: diámetro, m.
L: Longitud de la tubería, m.
hD: Perdidas disponibles, m.
Q: caudal, m3/s.
CH: coeficiente de rugosidad del material de la tubería. CH= 150 PVC.
Perdidas por fricción, hf: se calcula con la siguiente ecuación:
LdC
Vhf
H
***355.0
54.0
1
63.0
(4.21)
Dónde:
hf: perdida de energía, (m).
V: velocidad, m/s.
L: Longitud del tramo de tubería, (m).
d: diámetro interno del tramo de tubería, (m).
CH: coeficiente de rugosidad del material de la tubería. CH= 150 PVC.
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Área mojada transversal de la tubería:
4
2dA (4.22)
Dónde:
A: Área mojada transversal de la tubería, m2
П: 3.141592
d: diámetro nominal de la tubería.
Velocidad: Para el cálculo de la velocidad se usa la ecuación de continuidad:
A
QV (4.23)
Dónde:
V: Velocidad, m/s.
Q: caudal, m3/s.
A: área, m2.
Perdidas menores: las pérdidas menores se calculan con la siguiente ecuación:
g
VKh mm
*2*
2
(4.24)
Dónde:
hm: Sumatoria de pérdidas menores, m.
Km: Coeficiente de pérdidas menores, 5 m.
V: velocidad, m/s.
g: 9.807 m/s2.
Pérdidas totales: Para el cálculo de las pérdidas totales se tiene la siguiente ecuación:
mfT hhh (4.25)
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Dónde:
hT: Pérdidas totales, m.
hf: perdidas por fricción, m.
hm: pérdidas menores, m.
Diámetros mínimos de la red de distribución
Para todos los niveles de complejidad del sistema, los diámetros nominales mínimos para la
red de distribución se describen en la tabla 4.7.
Tabla 4.7 Diámetros nominales mínimos de la red de distribución.
Fuente: RAS 2000, Titulo B.
Calculo del sistema de alcantarillado sanitario: 4.2
Para el cálculo del sistema de alcantarillado se realiza la asignación de áreas de drenaje y
posterior a esto poder calcular los caudales de aguas residuales, hasta estimar el caudal de
diseño total para cada tramo de la red. A continuación se presenta la metodología a seguir
para el cálculo del alcantarillado sanitario:
4.2.1 Calculo densidad de saturación
La densidad saturación o poblacional muestra qué tantas personas habitan un área
determinada. Esta dada por la siguiente ecuación:
Nivel de complejidad del sistema Diámetro mínimo
100 mm
150 mm
300 mm
Bajo y medio
Medio alto
Alto
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ha
HabDpob (4.26)
Dónde:
Dpob: Densidad de saturación, Hab/ha.
Hab: Número de habitantes o población futura.
ha: Número de hectáreas de la zona de estudio.
4.2.2 Calculo de las áreas tributarias
A partir de la geometría de la red establecida, se determinan las áreas tributarias a cada uno de
los tramos de la red (con base en el área tributaria a cada tramo), las cuales se utilizarán en el
cálculo de los caudales residuales. Para el cálculo del área total y área acumulada según el uso
del suelo se realiza de la siguiente manera:
precopiaT AAA Pr (4.27)
(4.28)
Dónde:
ATn: Área Total, correspondiente al uso n.
Apropia: Área propia del tramo, uso i.
Aprec: Área precedente (Área otras zonas y cuyo caudal será transportado a través de este
tramo), uso i.
AAcum: Corresponde al área acumulada según los usos de suelo.
TnTTiAcum AAAA ...2
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4.2.3 Población por tramo:
Para determinar la población para cada tramo se aplica la siguiente formula:
AcumPob ADPob * (4.29)
4.2.4 Caudal de Aguas Residuales Domesticas (QD):
86400
DNetaPCRQD
(4.30)
Dónde:
QD: Caudal de aguas residuales domesticas (L/s).
CR: Coeficiente de retorno, 0.85 (Valor recomendado por la resolución 0330 de 2017).
P: Número de habitantes proyectados al periodo de diseño (hab).
DNETA: Demanda neta de agua potable proyectada por habitante (L/hab/día).
4.2.5 Caudal de aguas residuales institucionales, QIN:
El consumo de agua de las diferentes instituciones varía de acuerdo con el tipo y tamaño de
las mismas, dentro de las cuales pueden mencionarse escuelas, colegios y universidades,
hospitales, hoteles, cárceles. En consecuencia, los aportes de aguas residuales institucionales
QIN deben determinarse para cada caso en particular, para saber los aportes de agua residual
que genera el colegio de la zona de estudio se tiene en cuenta la siguiente tabla:
Tabla 4.8 Tabla consumo para uso escolar.
Fuente: RAS 2000. Titulo B, Tabla B.2.8 Uso escolar.
20 L/alumno/ jornada
25 L/alumno/jornada
Consumo de aguaTipo de instalación
Educación elemental
Educación media y superior
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Para calcular el QINescolar, se realiza de la siguiente manera:
seghJhCAAlumNQINescolar /***º (4.31)
Dónde:
Nº Alum: Número de estudiantes según el tipo de instalación.
CA: Consumo de agua, L/alumno/jornada.
Jh: Número de horas que tiene la jornada según el tipo de instalación.
h/seg: Conversión de 1hora/3600 segundos.
4.2.6 Caudal medio diario de Aguas residuales (DMD):
Según el RAS, el caudal medio diario de aguas residuales QMD para un tramo con un área de
drenaje, es la suma de los aportes domésticos, industriales, comerciales e institucionales y está
dado por la siguiente ecuación:
INCIDMD QQQQQ (4.32)
Dónde:
QMD: Caudal medio diario de aguas residuales (L/s).
QD: Caudal de aguas residuales domesticas (L/s).
QI: Caudal de aguas residuales industriales (L/s).
QC: Caudal de aguas residuales comerciales (L/s).
QIN: Caudal de aguas residuales institucionales (L/s).
4.2.7 Caudal Máximo Horario QMH:
MDMH QFQ (4.33)
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Dónde:
QMH: Caudal Máximo Horario (L/s).
F: Factor de mayoraciòn (adimensional).
QMD: Caudal medio diario (L/s).
4.2.8 Factor de mayoracion:
El factor disminuye en la medida en que el número de habitantes considerado aumenta, pues
el uso de agua se hace cada vez más heterogéneo y la red de colectores puede contribuir cada
vez más a amortiguar los picos de caudal. Para calcular dicho factor se tienen en cuenta las
siguientes ecuaciones establecidas en los lineamientos del RAS, Titulo D.
Ecuación de flores,
1,0
5,3
PF (4.34)
Dónde:
F: factor de mayoracion (adimensional)
P: Población servida en miles de habitantes (hab/1000)
Ecuación de los Ángeles,
062,0
53,3
MDQF (4.35)
Ecuación de Gaines,
062,0
114,3
MDQF (4.36)
Dónde:
F: factor de mayoracion (adimensional).
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QMD: Caudal medio diario de aguas residuales (L/s).
El factor F debe calcularse tramo por tramo de acuerdo con el incremento progresivo de la
población y el caudal; sin embargo el máximo valor del factor de mayoración debe limitarse,
cualquiera que sea la expresión utilizada para su cálculo, de acuerdo con el tamaño de la
población servida como se muestra en la Tabla 4.9.
Tabla 4.9 Máximo Factor de Mayoracion de acuerdo con la población servida.
Fuente: RAS 2000. Titulo D, Tabla D.3.4.
4.2.9 Caudal de infiltración, QINF:
El caudal de infiltración debe estimarse a partir de aforos en el sistema y de consideraciones
sobre la naturaleza y permeabilidad del suelo, la topografía de la zona y su drenaje, la
cantidad y distribución temporal de la precipitación, la variación del nivel freático con
respecto a las cotas claves de las tuberías. Ante la ausencia de información, la resolución 0330
de 2017 (actualización del RAS) recomienda utilizar un factor entre 0,1 y 0,3 L/s.ha, de
acuerdo con las características topográficas, de suelos, los niveles freáticos y la precipitación
de la zona del proyecto. Los caudales de infiltración se calculan mediante la siguiente
ecuación:
ColectoriINF ACQ * (4.37)
Dónde:
QINF: Caudal por infiltraciones (L/s).
Ci: Coeficiente o factor de infiltración, valor recomendado entre 0.1 y 0.3 L/s.ha.
AColector: Área del colector, ha.
Para calcular el Área del colector, se debe realizar una conversión de la siguiente manera:
<20.000
20.000-50.000
50.001-750.000
>750.000
Población servida en número de habitantes Factor de mayoración máximo
3,00
2,50
2,25
2,00
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ha
mLAColector
* (4.38)
Siendo:
L: Longitud del colector, m.
m: 1 m.
ha: 10000 ha.
4.2.10 Caudal de aguas residuales por conexiones erradas QCE:
Deben considerarse los aportes de aguas lluvias al sistema de alcantarillado de aguas
residuales, provenientes de malas conexiones de bajantes de tejados y patios, QCE. La
resolución 0330 de 2017 Actualización del RAS, recomienda utilizar un valor máximo de 0.2
L/s*ha.
ceacumce CAQ * (4.39)
Dónde:
Qce: Caudal conexiones erradas, L/s.
Aacum: Área acumulada, ha.
Cce: Aporte conexiones erradas, valor sugerido 0.2 L/s*ha.
4.2.11 Caudal de Diseño:
El caudal de diseño de cada tramo de la red de tuberías se obtiene sumando al caudal máximo
horario del día máximo, QMH, los aportes por infiltraciones y conexiones erradas. Esta dado
por la siguiente ecuación,
CEINFMHDT QQQQ (4.40)
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Dónde:
QDT: Caudal de diseño para cada tramo de la red (m3/s).
QMH: Caudal Máximo Horario (m3/s).
QINF: Caudal por infiltraciones (m3/s).
QCE: Caudal por conexiones erradas (m3/s).
Cuando el caudal de diseño calculado en el tramo sea menor que 1.5 L/s, debe adoptarse este
último valor como caudal de diseño para dimensionar las tuberías de sistemas de
alcantarillado de aguas residuales.
Diseño hidráulico de la red de alcantarillado 4.3
En el presente numeral se abordan los aspectos hidráulicos que deben tenerse en cuenta en las
redes de alcantarillado que se diseñen y se construyan como parte del sistema de recolección y
evacuación de aguas residuales. Se incluyen todas las variables que deben considerarse dentro
del diseño hidráulico así como las ecuaciones de flujo uniforme, haciendo énfasis en su
aplicación.
4.3.1 Método de cálculo hidráulico
Todos los colectores se diseñaron como conducciones a flujo libre por gravedad,
considerando que dicho flujo es uniforme a través de ellos, con lo cual es aplicable la
ecuación de Manning en los cálculos:
n
SRV
2/13/2 * (4.41)
Dónde:
V: Velocidad media del flujo (m/s).
R: Radio hidráulico, (m).
S: Pendiente longitudinal de la tubería, (%)
n: Coeficiente de rugosidad de Manning.
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Cuando se haga uso de la ecuación de Manning para el diseño de tuberías en sistemas de
alcantarillados, el coeficiente de rugosidad n de Manning que debe utilizarse depende, en
general, del tipo de material del ducto.
Tabla 4.10 Valores de coeficiente de rugosidad de Manning para varios materiales.
Fuente: RAS 2000. Titulo B, tabla D.6.2.
Para el cálculo del caudal calculado (Qcalculado) se emplea la ecuación de continuidad:
VAQ * (4.42)
Dónde:
Q: Caudal en m3/s.
A: Área del conducto en m2
V Velocidad del flujo en m/s.
Para el cálculo del caudal a tubo lleno se utiliza la siguiente ecuación:
n
dSd
Qtubolleno*4
***4
22/1
3/2
(4.43)
n
0,011 – 0,015
0,011 – 0,015
0,015 – 0,017
0,012 – 0,015
0,015 – 0,017
0,011 – 0,015
0,011 – 0,015
0,010 – 0,015
0,022 – 0,026
0,013 – 0,017
Gres vitrificado.
Hierro dúctil revestido interiormente con cemento.
PVC, polietileno y fibra de vidrio con interior liso.
Metal corrugado.
Colectores de ladrillo.
Conductos cerrados
Material
Asbesto -cemento.
Concreto prefabricado interior liso.
Concreto prefabricado interior rugoso.
Concreto fundido en sitio, formas lisas.
Concreto fundido en sitio, formas rugosas.
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4.3.2 Cálculo de las propiedades geométricas de ductos en sistemas de alcantarillados.
Los sistemas de alcantarillado están conformados principalmente por tuberías de sección
circular en las cuales el flujo no ocupa la totalidad de la sección transversal. Las propiedades
geométricas de la sección transversal circular fluyendo parcialmente llena se describen
teniendo en cuenta el diámetro real interno de la tubería y el ángulo subtendido entre el centro
de la sección transversal y los puntos de contacto entre la superficie libre y la circunferencia
de la tubería, tal como se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Características geométricas de la sección circular.
El ángulo subtendido desde el centro de la sección transversal y los puntos de contacto entre
la superficie libre y la circunferencia de la tubería está dado por la ecuación
d
yCos
212 1 (4.44)
Dónde:
Ө: Ángulo subtendido entre el centro de la sección transversal y los puntos de contacto entre
la superficie libre y la circunferencia de la tubería (rad).
y: Profundidad del agua, (m).
d: Diámetro real de la tubería, (m).
Teniendo en cuenta el ángulo antes descrito y el diámetro real de la tubería, el área mojada de
la sección transversal se calcula de acuerdo con la ecuación:
d
y
a Dy
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)(8
2
Send
A (4.45)
Dónde:
A: Área mojada transversal, (m2).
d: diámetro de la tubería, (m).
Ө: Ángulo subtendido entre el centro de la tubería y la superficie libre (rad).
El perímetro mojado, correspondiente al área mojada se calcula de acuerdo con la ecuación:
dPM 2
1 (4.46)
Dónde:
PM: Perímetro mojado de la sección de flujo, (m).
d: Diámetro real de la tubería, (m).
Ө: Ángulo subtendido entre el centro de la tubería y la superficie libre (rad).
El radio hidráulico de la sección de la tubería corresponde a la división del área mojada por
el perímetro mojado y se calcula de acuerdo con la ecuación:
PM
ARH (4.47)
Dónde:
RH: Radio hidráulico de la sección de flujo (m).
A: Área mojada transversal, (m2).
PM: Perímetro mojado de la sección de flujo, (m).
Ancho en la superficie, se calcula de acuerdo con la ecuación:
)2
(
dSenT (4.48)
Dónde:
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T: Ancho de la sección del canal en la superficie libre (m).
d: Diámetro real interno de la tubería (m).
Ө: Ángulo subtendido entre el centro de la tubería y la superficie libre (rad).
Relación máxima entre la profundidad y el diámetro de la tubería:
En el diseño se debe establecer la profundidad de flujo máxima en cada una de las tuberías, a
fin de disminuir el riesgo de sobrecarga y permitir una adecuada aireación de las aguas
residuales. El valor máximo permisible para la profundidad de flujo contemplada en el diseño
debe ser del 85% del diámetro real de cada una de las tuberías (RAS, 2000). Por factores de
seguridad se maneja una relación de profundidad y diámetro del 70%. Se puede calcular así:
d
yR dy / (4.49)
Dónde:
Ry/d: Relación entre la profundidad y el diámetro de la tubería.
Y: Profundidad del agua, (m).
d: Diámetro real de la tubería, (m).
Régimen de flujo: Con respecto al régimen de flujo, el flujo uniforme en una tubería o ducto
de un sistema de alcantarillado, puede ser crítico, subcrítico, supercrítico, está dado por la
siguiente ecuación:
gD
vFr (4.50)
Dónde:
Fr: Numero de Froude, (adimensional).
v: Velocidad media de flujo (m/s).
g: Aceleración de la gravedad, (m/s2)
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DH: Profundidad hidráulica, (m).
Profundidad hidráulica, DH:
La profundidad hidráulica de una tubería parcialmente llena se puede determinar mediante la
siguiente ecuación:
T
ADH (4.51)
Dónde:
DH: Profundidad hidráulica, (m).
A: Área mojada transversal, (m2).
T: Ancho de la sección del canal en la superficie libre (m).
Esfuerzo cortante:
En tuberías de alcantarillado se debe garantizar que los sedimentos que ingresen al sistema
puedan moverse por acción del flujo hacia aguas abajo de las tuberías. Para esto, se debe
garantizar un esfuerzo cortante mínimo, el cual depende del tipo de sistema de alcantarillado
objeto del diseño. El esfuerzo cortante se calcula mediante la siguiente ecuación:
SRH ** (4.52)
Dónde:
τ: Esfuerzo cortante en la pared de la tubería (Pa).
γ: Peso específico del agua (N/m3).
RH: Radio hidráulico, (m).
S: Pendiente del tramo, (No %)
Parámetros de seguridad para el diseño de las redes de alcantarillado:
Para el diseño de un colector de alcantarillado sanitario se deben tener en cuenta los siguientes
chequeos, para una mayor seguridad en la puesta en marcha del sistema:
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36
Tabla 4.11 Parámetros de chequeo para el diseño de cada colector de la red de
alcantarillo.
*Para mayor seguridad se trabaja con una y/d del 0,70%
Fuente: RAS 2000. Titulo D, capitulo 6 Hidráulica de sistemas de alcantarillado.
Unión de los tramos de alcantarillados: 4.4
La unión de colectores se hará siempre a través de pozos de inspección o estructuras de unión,
El diseño depende del régimen del flujo de los colectores de entrada y salida, determinando
las pérdidas de cabeza hidráulica de dicha estructura.
Calculo del empate por la línea de energía para flujo supercrítico (F>1,1)
La conexión de colectores en régimen supercrítico implica trabajar con una energía cinética
mayor (velocidades mayores), para ello se busca disipar toda la energía cinética en el pozo.
Hidráulicamente, el pozo se analiza como un tanque con un orificio de salida y se determina
la altura necesaria (Hw) para evacuar el caudal de diseño por el orificio de salida, de tal
manera que la elevación del agua en el pozo no sea mayor que la elevación de la lámina de
agua en los colectores concurrentes al mismo.
La primera condición para realizar el empate por línea de energía es verificar si la entrada del
colector de salida es sumergida o no.
El factor de sumergencia depende del caudal de salida y el diámetro de salida, se calcula con
la siguiente ecuación:
Parámetro de diseño Variable
Diámetro d
Velocidad V(m/s)
R(profundidad/diámetro) y/d
Froude
Esfuerzo cortante T >1,5
Fr
Valor
8" diámetro nominal
0,45-5,0
<0,85*
1,0 flujo crítico
<1,0 flujo subcrítico
>1,0 flujo supercrítico
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DsgDs
Qs
**2 (4.53)
Dónde:
δ: Factor de sumergencia.
Qs: Caudal de salida, m3/s.
Ds: Diámetro de salida, m.
g: 9.806 m/s2.
Este caso se presenta cuando:
62,0 No sumergida
62,0 Sumergida
Teniendo claro el factor de sumergencia se sigue los siguientes cálculos hasta obtener Hw:
Profundidad, Y:
2cos1
2
DY (4.54)
Dónde:
Y: Profundidad del agua, m.
D: Diámetro de salida, m.
Ө: Angulo.
A
QV (4.55)
V: Velocidad, m/s.
Q: Caudal de diseño, m3/s
A: Área mojada transversal, (m2).
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Energía específica: Para el cálculo de la energía específica se hace uso de la siguiente
ecuación:
g
VYEc
*2
2
(4.56)
Y: Profundidad del agua, m.
V: Velocidad, m/s.
g: 9,806 m/s2.
He: Incremento de altura debido a las perdidas, su valor se obtiene de la siguiente ecuación:
67,2
*589,0
DsgDs
QDsHe (4.57)
Caída en el pozo, Hw:
KHeEcHw *)( (4.58)
Dónde:
Hw: Caída en el pozo.
Ec: Energía específica, m.
He: Incremento de altura por perdidas.
K: relación del diámetro del pozo con el diámetro de la tubería saliente. Tabla 4.12.
Tabla 4.12 Coeficiente K
Fuente: Cualla.
DP/DS K
>2 1,2
1,6-2 1,3
1,3-1,6 1,4
<1,3 1,5
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Calculo del perfil hidráulico:
Conocidas las relaciones hidráulicas definitivas para cada tramo, para ello a partir de la cota
rasante y la profundidad del pozo de inspección, se deben calcular las cotas batea y cotas
clave de cada tramo.
Profundidad a cota clave: La profundidad mínima permitida para cámaras de conexión y/o
inspección es de 1,2 m, medida desde la parte superior de la misma hasta la cota clave de la
tubería más superficial conectada a ella. (RAS 2000, Titulo D)
Cota rasante: Es la elevación del punto exterior de la tapa de la estructura o pozo. En el
terreno corresponde a la elevación de la vía definida por el diseño.
Cota batea: Elevación del punto más bajo interno de la sección transversal de un colector. Se
calcula con la siguiente ecuación
Para tramos iniciales la cota batea inicial (Z1), se calcula así:
dHclaveCotaZ R 1 (4.59)
Dónde:
Z1: Cota batea inicial.
CotaR: Cota rasante.
Hclave: Profundidad a cota clave, se adopta 1,2 profundidad mínima permitida lo establece el
RAS, titulo D.
d: Diámetro del colector.
Para tramos intermedios la cota batea inicial se calculan de la siguiente manera:
Cota batea de inicial:
HwYZZ 21 (4.60)
Dónde:
Z1: Batea inicial tramo intermedio.
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Z2: Batea de llegada tramo inicial.
Y: Profundidad del agua.
Hw: Caída en el pozo.
Cota batea de llegada:
Cota batea de llegada, para tramos iniciales e intermedios se calcula así:
100
*12
SLZZ (4.61)
Z2: Cota batea llegada del tramo inicial.
Z1: Cota batea inicial del tramo inicial.
L: Longitud del colector, m.
S: pendiente del terreno, %.
Cota clave: Elevación del punto más alta interno de la sección transversal de un colector. Las
cotas claves se calculan con la siguiente ecuación:
dZCClave 1 (4.62)
Cclave: Cota clave pozo superior.
Z1: Cota batea inicial.
d: diámetro del colector, m.
Cota de energía: EcCotabateaCotaEC (4.63)
Dónde:
CotaEC: Cota batea de energía.
Cota batea: cota batea Z1 O Z2.
Ec: Energía específica, m.
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5. DISEÑO DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO.
Para el cálculo del acueducto y alcantarillado, se siguió la metodología de diseño presentada
en el numeral 4.1.
Cálculo de la población futura: 5.1
El cálculo de la población futura se adoptó como un promedio de los métodos consignados en
el numeral 4.1.4 (Ver tabla 4.4).
5.1.1 Teniendo en cuenta el método aritmético:
Dado que la población correspondiente al censo inicial en el 2005 (Pci) es de 2171 habitantes y
la población del último censo realizado en el 2018 (Puc) es de 3902 y se quiere calcular la
población para un período de diseño de 30 años (RAS, Resolución 0330 DE 2017),
correspondiente al año 2049 si se tiene en cuenta el inicio la puesta en operación de las obras
a partir del 2019. Se tiene, utilizando la ecuación 4.1:
.8032018204920052018
217390390 HabPf *
5.1.2 Teniendo en cuenta el método geométrico:
Para el cálculo del método geométrico, se usa la ecuación 4.2:
.1578046.0139020282049
HabPf
1 Fuente: SISBEN, San José del Guaviare, sección Atención al usuario, PDF Tabla censo 2005.
2 Fuente: Censo realizado por el presidente de la junta de acción comunal en 2000, Consignado en el Libro de
afiliados.
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La tasa de crecimiento anual se calcula a partir de la ecuación 4.3 de la siguiente manera:
046.01
217
390 )20052018
1
r
5.1.3 Teniendo en cuenta el método exponencial:
Para este método, usando la ecuación 4.4 se tiene:
habePf 88855.707*217 )20182049(045,0
Donde k es la tasa de crecimiento de la población la cual se calcula con la ecuación 4.5 así:
04509.0
20052018
217ln390ln
k
Teniendo en cuenta el nivel de complejidad de la zona de estudio es bajo, se ha tomado el
promedio de los tres métodos como la proyección de la población de diseño la cual es de 1090
habitantes, calculada así:
habomedio 10903
)8881578803(Pr
Los anteriores cálculos se presentan en la tabla 5.1.
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Tabla 5.1 Proyección de población.
Fuente: Autor.
Año
Proyección
Aritmetica
Proyección
Geometrica
Proyección
exponencial Promedio
2019 403 408 227 346
2020 417 427 238 360
2021 430 446 249 375
2022 443 467 260 390
2023 457 489 272 406
2024 470 511 285 422
2025 483 535 298 439
2026 496 559 312 456
2027 510 585 327 474
2028 523 612 342 492
2029 536 640 358 512
2030 550 670 374 531
2031 563 701 392 552
2032 576 733 410 573
2033 590 767 429 595
2034 603 802 449 618
2035 616 839 470 642
2036 630 878 492 667
2037 643 919 515 692
2038 656 961 539 719
2039 669 1005 564 746
2040 683 1052 590 775
2041 696 1100 617 805
2042 709 1151 646 836
2043 723 1204 676 868
2044 736 1260 708 901
2045 749 1318 741 936
2046 763 1379 775 972
2047 776 1442 811 1010
2048 789 1509 849 1049
2049 803 1578 888 1090
Proyección de población
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5.1.4 Densidad de saturación,
Para el cálculo de la densidad de saturación, se toma la población proyectada es decir 1090
habitantes para el año 2049, y el número de hectáreas de la zona de estudio 2.364 ha.
Aplicándolo en la ecuación 4.22:
haHabha
HabDpob /461
36.2
1090
Diseño sistema de acueducto 5.2
5.2.1 Cálculos de la dotación y la demanda de agua:
Los cálculos que se recomiendan para obtener la dotación bruta y las demandas de agua para
el diseño de la red de acueducto, se describen a continuación:
Dotación bruta:
Aplicando la ecuación 4.6, para una dotación neta de 140 L/hab*día (valor dado por la tabla
4.3 para la altura sobre el nivel del mar de Tomachipan 168 m) y con el porcentaje de
pérdidas máximas admisibles del 25% sugerido por el RAS, se tiene:
diaHabLdiaHabL
Dbruta */66.186%251
*/140
Caudal medio diario:
Con la población proyectada en el numeral 5.1 (1090 habitantes) y la dotación bruta de 186
L/Hab*día, se calcula el caudal medio diario con la ecuación 4.7:
sLs
dHabLHabQmd /35.2
86400
*/66.186*1090
Caudal máximo diario:
A partir del caudal medio diario calculado anteriormente (2.35 L/s) y con el coeficiente de
consumo máximo diario 1.30. Se aplica la ecuación 4.8 para determinar el consumo máximo
diario:
sLsLQMD /06.330.1*/35,2
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Caudal máximo horario:
Con el caudal máximo diario calculado (3.06 L/s) y el promedio entre valor comprendido de
1.3 y 1.7, se calcula el caudal máximo horario aplicando la ecuación 4.9:
sLsLQMH /59.45.1*/06.3
El anterior caudal calculado es el usado como caudal de diseño de la red de distribución como
se indica en la tabla 4.5 sugerido por la resolución 0330 del 2017.
Los anteriores cálculos se consignan en la tabla 5.2.
Tabla 5.2 Dotación bruta y caudales de diseño
Fuente: Autor.
5.2.2. Diseño de la línea de aducción y conducciones
Para el diseño de la línea de aducción y de las conducciones se sigue la metodología
presentada en el numeral 4.2.2. Para el diseño de la aducción y las conducciones se toma el
caudal medio diario QMD como se indica la tabla 4.5, caudal de diseño establecido en la
resolución 0330 de 2017. Los perfiles de la línea de aducción y conducciones se identifican en
el ANEXO 2 Plano topográfico.
Línea de aducción:
El diseño de la línea de aducción comprende desde la captación hasta el desarenador (Figura
2).
Dotación bruta Caudal medio diario Caudal máximo diario Caudal máximo horario Caudal unitario
(L/Hab*dia) (L/s) (L/s) (L/s) L/s*m²
186.66 2.35 3.06 4.59 0.000083
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Fig. 2. Perfil línea de aducción: Captación-Desarenador.
Los datos iniciales para el diseño de la línea de aducción, se presentan en la tabla 5.3:
Tabla 5.3 Condiciones iniciales de la línea de aducción.
Fuente: Autor
A continuación se presentan los cálculos para el diseño de la línea de aducción:
Carga hidráulica disponible: aplicando la ecuación 4.15, se calcula la carga hidráulica
disponible para la línea de aducción usando la cota mínima de la lámina de agua de la
captación (218) y la cota piezometrica (213.05):
95.405.213218 H
Perdida de carga unitaria: calculado anteriormente la carga hidráulica disponible (4.95m) y
con la longitud suministrada en la tabla 5.3 (116.7 m), aplicando en la ecuación 4.13, se
calcula la pérdida de carga unitaria:
042.07.116
95.4
m
mJ
Diámetro: usando la ecuación 4.11, se calcula el diámetro, sabiendo que C= 150, teniendo en
cuenta que el caudal de diseño para la línea de aducción es el caudal máximo diario QMD
antes calculado en el numeral 5.2.1 (3.06 L/s) y la perdida de carga unitaria de 0.042 m/m.
Cota tuberia al
desarenador
203.05
Longitud tuberia
(m)
213.05 116.7
Cota piezométrica
(CP)
Cota mínima nivel
lámina de agua del rio
(CMn)
Cota terreno
desarenador
Cota lámina de agua
desarenador
218 204.05 208
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mmsL
d 051.0042.0*150*2785,0
1000//06.363,2/1
54,0
3
Convirtiendo el diámetro de metros a pulgadas se tiene:
"007.20254.0
051.0d
Perdida de carga unitaria, aplicando en la ecuación 4.12, teniendo un caudal de diseño de
3.06 L/s, C=150, y el diámetro anteriormente calculado 0.051 m, se tiene:
043.0)051.0*150*2785.0(
)1000//06.3(54.0/1
63.2
3
msLJ
Presión real: con la cota mínima de la lámina de agua de la captación (218), L=116.7m y la
cota terreno en el desarenador (204.05) datos suministrados en la tabla 5.2.2 y con la perdida
de carga unitaria calculada anteriormente (0.043), aplicando la ecuación 4.16 se calcula la
presión real para la línea de aducción, recordando que esta presión debe ser mínimo de 10
m.c.a.
93.8)05.204)7.116*043.0(218( P m.c.a. (No cumple con la presión mínima)
Se cambia el diámetro, adoptando un diámetro de 6” para que cumpla con la presión mínima
requerida, de esta manera se vuelva a calcular la pérdida de carga unitaria con el nuevo
diámetro, se tiene:
000202.0)1524.0*150*2785.0(
)1000//06.3(54.0/1
63.2
3
msLJ
Y nuevamente se chequea la presión con la nueva perdida de carga unitaria calculada
(0.000202):
acmP ..92.13)05.204)7.116*000202.0(218( (Cumple)
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Líneas de conducción:
Los cálculos que se sugieren para el diseño de las líneas de conducción se describen a
continuación para la conducción: desarenador – planta de tratamiento de agua potable (Fig.
1). Las demás líneas de conducción relacionadas en la figura 3 y en la tabla 5.5 se calculan de
una manera similar.
Fig. 3 Perfil Línea de conducción: Desarenador-Planta de Tratamiento de Agua Potable.
Los datos iniciales para el diseño de las líneas de conducción se muestran en la tabla 5.4
Tabla 5.4 Datos iniciales para el diseño de las líneas de conducción.
A continuación se presentan los cálculos para el diseño de la línea de conducción en cuestión:
Datos iniciales tanque de almacenamiento-red de distribucion
116.7
Cota tuberia nodo inicial
164185
Cota mínima nivel
lámina tanque de
almacenamiento
Cota terreno nodo
inicial
Cota piezométrica
(CP)
Longitud tuberia
(m)
165 174
Cota terreno PTAPCota lámina de agua
PTAP
Cota llegada
tuberia a la PTAP
Cota piezométrica
(CP)
Datos iniciales desarenador-PTAP
Datos iniciales PTAP-Tanque regulador
Cota mínima nivel
lámina de agua PTAP
Cota terreno
Tanque de
regulacion
Cota lámina de agua
Tanque de
regulacion
Cota llegada
tuberia al tanque
de regulacion
Cota piezométrica
(CP)
Longitud tuberia
(m)
Longitud tuberia
(m)
208 198.08 203 197.08 207.08 21.56
Cota mínima nivel
lámina de agua
desarenador
7.00
Datos iniciales Tanque regulardor-tanque de almacenamiento
Cota mínima nivel
lámina de agua
Tanque de regulacion
Cota terreno
tanque
almacenamiento
Cota lámina de agua
tanque de
almacenamiento
Cota tuberia al
tanque de
almacenamiento
Cota piezométrica
(CP)
Longitud tuberia
(m)
203 190.03 195 189.03 199.03
6.00195 180 185 179 189
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Carga hidráulica disponible: aplicando la ecuación 4.15, se calcula la carga hidráulica
disponible para la línea de conducción usando la cota mínima de la lámina de agua del
desarenador (208) y la cota piezometrica para dicho tramo (207.08):
mH 92.008.207208
Perdida de carga unitaria: calculado anteriormente la carga hidráulica disponible (0.92m) y
con la longitud suministrada en la tabla 5.2.3 para dicho tramo (21.56 m), aplicando en la
ecuación 4.13, se calcula la pérdida de carga unitaria:
043.056.21
92.0
m
mJ
Diámetro: usando la ecuación 4.11, se calcula el diámetro, sabiendo que C= 150, teniendo en
cuenta que el caudal de diseño para la línea de conducción es el caudal máximo diario QMD
antes calculado en el numeral 5.2.1 (3.06 L/s) y la perdida de carga unitaria de 0.043 m/m.
mmsL
d 052.0043.0*150*2785,0
1000//06.363,2/1
54,0
3
Convirtiendo el diámetro de metros a pulgadas se tiene:
"004.20254.0
052.0d
Perdida de carga unitaria, aplicando en la ecuación 4.12, teniendo un caudal de diseño de
3.06 L/s, C=150, y el diámetro anteriormente calculado 0.052 m, se tiene:
039.0)052.0*150*2785.0(
)1000//06.3(54.0/1
63.2
3
msLJ
Presión real: con la cota mínima de la lámina de agua del desarenador (208), L=21.56 m y la
cota terreno de la planta de tratamiento de agua potable (198.08) datos suministrados en la
tabla 5.4 y con la perdida de carga unitaria calculada anteriormente (0.039), aplicando la
ecuación 4.16 se calcula la presión real para la línea de conducción, recordando que esta
presión debe ser mínimo de 10 m.c.a.
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07.9)08.198)56.21*039.0(208( P m.c.a. (No cumple con la presión mínima)
Se cambia el diámetro, adoptando un diámetro de 6” para que cumpla con la presión mínima
requerida, de esta manera se vuelva a calcular la pérdida de carga unitaria con el nuevo
diámetro, se tiene:
000202.0)1524.0*150*2785.0(
)1000//06.3(54.0/1
63.2
3
msLJ
Y nuevamente se chequea la presión con la nueva perdida de carga unitaria calculada
(0.000202):
acmP ..91.10)08.198)56.21*000202.0(208( (Cumple)
Los cálculos se realizan secuencialmente para todas las líneas de conducción de una manera
similar a la anterior y se muestran en la tabla 5.2.4.
Tabla 5.5 Diseño de las líneas de conducción.
Fuente: Autor.
En la figura 4 se puede apreciar el diseño final del perfil de las líneas de conducción.
Conducción
Cota
mínima
lamina de
agua en la
unidad
Cota
piezométricaH (m) L (m) J( H/L) Q (L/S)
Q (m³/s)
QMD
Diámetro
(m)
Diámetro
(")
Diámetro
comercial
(")
corregido
Diámetro
comercial
(m)
corregido
Pérdida
de carga
unitaria J
(m/m)
Presión
real (mín.
10 m)
Desarenador- PTAP 208 207.08 0.9199 21.56 0.0426 3.06 0.00306 0.05117 2.01 6 0.1524 0.00020 10.91
PTAP- Tanque
regulación203 199.03 3.97 7 0.567 3.06 0.00306 0.03008 1.18 8 0.2032 0.0071 13.91
Tanque regulación-
Tanque almacenamiento195 189 6 6 1 3.06 0.00306 0.0267 1.05 8 0.2032 0.0071 15.95
Tanque almacenamiento-
Red distribución185 174 11 9.13 1.20 3.06 0.00306 0.0257 1.01 8 0.2032 0.0071 20.93
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51
Figura. 4 Perfil de las líneas de conducción.
5.2.3. Diseño red de distribución de agua potable
En el presente numeral se presenta la metodología para modelar la red de distribución de agua
potable esta se llevó a cabo con el modelo de ecuaciones de Hazen-Williams. Para el diseño
en cuestión se realiza el trazado por sectores, contando con 3 sectores.
Caudal unitario:
Para el cálculo del caudal unitario se toma el caudal máximo horario QMH calculado en el
numeral 5.2.1 (4.59 L/s) y el Área total de la zona a abastecer que se determinó por medio del
programa AutoCAD (55381.3 m2). Aplicando dichos datos en la ecuación 4.18, se tiene:
2
2*/000083.0
3.55381
/59.4msL
m
sLqunitario
Método de las áreas
En este método se determinan las áreas de influencia correspondientes a cada uno de los
nodos de la red para luego aplicar el caudal unitario ya definido (0.000083L/s*m2) respecto al
área a abastecer por nodo. Se selecciona el nodo 1 del sector 2 para ejemplificar la asignación
de caudales por el método de áreas (Figura 4).
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Figura 5. Red ejemplo para el cálculo del caudal en los nodos, método de las áreas.
Para el nodo 1 del sector 1 el área abastecer corresponde a 816.08 m2 y el caudal unitario
antes definido. Aplicando la ecuación 4.19, para el cálculo de los caudales por nodo (tabla
5.6, columna 4) se tiene:
sLmsLmQi /0677.0*/000083.0*08.816 22
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Tabla 5.6 Calculo de caudal por nodos, sector 1.
Fuente: Autor.
Los cálculos de asignación de caudal por nodo se realizan secuencialmente para los tres
sectores de la red de distribución de agua y de una manera similar a la anterior, se presentan a
continuación en las tablas 5.7 y 5.8
Cota terreno Nodo Area a abastecerConsumo L/s
(Qunit*Area)
Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4
155,70 1 816,08 0,06767
157,10 2 2588,89 0,21467
155,59 3 1057,35 0,08767
160,90 4 2485,15 0,20606
159,50 5 3821,39 0,31686
160,10 6 1715,67 0,14226
159,90 7 487,19 0,04040
154,30 8 380,44 0,03155
155,60 9 1489,2 0,12348
155,63 10 944,59 0,07832
155,62 11 2238,65 0,18563
151,90 12 884,28 0,07332
163,50 13 329,89 0,02735
164,00 14 468,75 0,03887
163,00 15 930,11 0,07712
164,50 16 1710,22 0,14181
155,60 17 1214,29 0,10069
155,58 18 39,72 0,00329
152,50 19 2776,17 0,23020
155,70 20 1435,9 0,11906
151,33 21 2005,4 0,16628
Sector 1
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Tabla 5.7 Calculo de caudal en los nodos, sector 1.
Fuente: Autor.
Tabla 5.8 Calculo de caudal en los nodos en el sector 3.
Fuente: Autor.
Calculo del diseño de la red de distribución
Para el cálculo y selección de los diámetros de las tuberías se usa la ecuación de Hazen
Williams presentada en el numeral 4.2.2 usada también para el diseño de la línea de aducción
y las conducciones.
Cota terreno Nodo Area a abastecerConsumo L/s
(Qunit*Area)Altura (m)
Presión
(m.c.a)
Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6
161,00 1 2280,45 0,18909 184,94 23,94
160,00 2 536,19 0,04446 184,94 24,94
153,00 3 1525,83 0,12652 184,94 31,94
152,00 4 726,22 0,06022 184,94 32,94
153,00 5 1284,54 0,10651 184,93 31,93
161,05 6 635,87 0,05273 184,95 23,9
162,00 7 644,7 0,05346 184,96 22,96
151,00 8 1226,15 0,10167 184,94 33,94
154,10 9 4718,94 0,39129 184,94 30,84
154,34 10 1490,4 0,12358 182,66 28,32
Sector 2
Cota terreno Nodo Area a abastecerConsumo L/s
(Qunit*Area)Altura (m) Presión
164,50 1 1630,82 0,13523 184,98 20,48
164,53 2 374,80 0,03108 184,98 20,45
164,55 3 1170,77 0,09708 184,98 20,43
152,00 4 1081,33 0,08966 184,98 32,98
149,50 5 1107,37 0,09182 184,97 35,47
159,39 6 521,89 0,04327 184,98 25,59
154,00 7 517,00 0,04287 184,98 30,98
151,55 8 494,88 0,04103 184,98 33,43
151,53 9 352,79 0,02925 184,98 33,45
154,00 10 361,13 0,02994 184,98 30,98
149,90 11 315,91 0,02619 184,98 35,08
150,00 12 1368,59 0,11348 184,98 34,98
149,88 13 491,60 0,04076 184,97 35,09
148,54 14 337,80 0,02801 184,97 36,43
149,89 15 366,00 0,03035 184,97 35,08
Sector 3
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A continuación se presenta la descripción columna por columna del tramo 1 del sector 1 de la
tabla 5.9 para el diseño y determinación de los diámetros de la tubería de la red de
distribución de agua potable.
Columna 1. Numeración tramo del tramo, 16-15.
Columna 2. Caudal de diseño para el tramo en cuestión, 0.00071 m3/s
Columna 3. Coeficiente de rugosidad del material de la tubería. CH= 150 PVC.
Columna 4. Perdidas disponibles, hf= 1.50 m.
Columna 5. Longitud, L= 17.87 m.
Columna 6. Diámetro calculado en m, teniendo una L=17.87 m, hD= 1.50, un caudal para el
tramo de Q= 0.00071 m3/s y un CH= 150 aplicando la ecuación 4.20, se tiene
msm
m
md 0255.0
*150*355.0
/00071.0*4*
50.1
87.17 63.2
1
354.0
Columna 7. Conversión diámetro calculado de metros a pulgadas, de la siguiente manera:
"0039.10254.0
"1*0255.0
mmd
Columna 8. Diámetro de diseño comercial, se aproxima el diámetro anterior calculado a un
diámetro comercial en pulgadas. ddiseño= 1”.
Columna 9. Conversión del diámetro de diseño comercial de pulgadas a metros.
mm
d 0254.0"1
0254,0"*1
Columna 10. Área, m2. Aplicando la ecuación 4.22, con el diámetro comercial de la columna
9.
22
00051.04
0254.0m
mA
Columna 11. Velocidad, se calcula aplicando la ecuación 4.23. Teniendo un caudal para el
tramo de Q=0.00071 m3/s y el área anteriormente calculada A=0.00051m
2
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smm
smV /40.1
00051.0
/00071.02
3
Columna 12. Calculo de la cabeza de energía, teniendo la velocidad anterior calculada, se
aplica la siguiente expresión:
msm
smE 10.0
/806.9*2
)/40.1(2
2
Columna 13. Perdidas por fricción se calcula aplicando la ecuación 4.21
mmm
smhf 54.187.17*
0254.0*150*355.0
/40.1 54.0
1
63.0
Columna 14. Coeficiente de pérdidas menores, Km= 5 m.
Columna 15. Perdidas menores, hm.se aplica la ecuación 4.24
msm
smhm 50.0
/8.9*2
)/40.1(*5
2
2
Columna 16. Pérdidas totales se calcula aplicando la ecuación 4.25
mmmhT 040.250.054.1
Los cálculos hidráulicos se realizan secuencialmente para los tres sectores de la red de
distribución y de una manera similar a la anterior, se presentan a continuación en las tablas
5.10 y 5.11.
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Tabla 5.9 Calculo hidráulico y selección de diámetro de la red de distribución de agua potable, sector 1.
h D Longitud A V V2
/2g h f S K m S h m h T
m3/s m m m pulgadas pulgadas m m
2m/s m m m m m
Col. 1 Col.2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Col. 13 Col. 14 Col. 15 Col. 16
T 15-16 0,00071 150 1,50 17,87 0,02554 1,005 1 0,0254 0,00051 1,40120 0,10010 1,54015 5 0,5005 2,0406
T 16-14 0,00093 150 2,00 12,22 0,02467 0,987 1 0,0254 0,00051 1,83538 0,17175 1,73617 5 0,8587 2,5949
T 14-13 0,00089 150 0,50 18,04 0,03494 1,376 1 0,0254 0,00051 1,75644 0,15729 2,36265 5 0,7864 3,1491
T 16-4 0,00084 150 3,60 58,62 0,02903 1,143 1 0,0254 0,00051 1,65776 0,14011 6,89775 5 0,7006 7,5983
T 13-12 0,00028 150 11,60 44,01 0,01417 0,558 1 0,0254 0,00051 0,55259 0,01557 0,67710 5 0,0778 0,7549
T 15-6 0,00063 150 2,90 73,89 0,02853 1,123 1 0,0254 0,00051 1,24332 0,07881 5,10363 5 0,3941 5,4977
T 6-4 0,00004 150 0,80 55,06 0,01226 0,483 1 0,0254 0,00051 0,07894 0,00032 0,02306 5 0,0016 0,0247
T 4-5 0,00005 150 1,40 44,12 0,01137 0,448 1 0,0254 0,00051 0,09868 0,00050 0,02794 5 0,0025 0,0304
T 13-5 0,00058 150 4,00 45,63 0,02344 0,923 1 0,0254 0,00051 1,14464 0,06680 2,70420 5 0,3340 3,0382
T 4-2 0,00071 150 3,80 62,59 0,02729 1,075 1 0,0254 0,00051 1,40120 0,10010 5,39439 5 0,5005 5,8949
T 6-7 0,00044 150 3,00 51,52 0,02295 0,904 1 0,0254 0,00051 0,86835 0,03844 1,83058 5 0,1922 2,0228
T 7-8 0,00039 150 5,60 104,61 0,02230 0,878 1 0,0254 0,00051 0,76967 0,03020 2,97283 5 0,1510 3,1238
T 2-1 0,00012 150 1,40 54,63 0,01657 0,653 1 0,0254 0,00051 0,23682 0,00286 0,17502 5 0,0143 0,1893
T 8-1 0,00036 150 0,05 16,32 0,03893 1,533 1 0,0254 0,00051 0,71047 0,02574 0,39989 5 0,1287 0,5286
T 2-3 0,00036 150 3,00 74,92 0,02296 0,904 1 0,0254 0,00051 0,71047 0,02574 1,83578 5 0,1287 1,9645
T3-17 0,00011 150 1,00 27,45 0,01492 0,587 1 0,0254 0,00051 0,21709 0,00240 0,07486 5 0,0120 0,0869
T 1-9 0,0004 150 1,00 51,73 0,02776 1,093 1 0,0254 0,00051 0,78941 0,03177 1,54064 5 0,1589 1,6995
T 9-10 0,00027 150 4,00 27,05 0,01574 0,620 1 0,0254 0,00051 0,53285 0,01448 0,38906 5 0,0724 0,4614
T 10-11 0,00019 150 2,00 42,35 0,01741 0,685 1 0,0254 0,00051 0,37497 0,00717 0,31776 5 0,0358 0,3536
T 11-17 0,00001 150 2,00 23,01 0,00501 0,197 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00074 5 0,0001 0,0008
T 17-18 0,00001 150 1,00 57,85 0,00699 0,275 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00186 5 0,0001 0,0020
T 19-18 0,00001 150 3,08 27,38 0,00476 0,187 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00088 5 0,0001 0,0010
T 3-19 0,0002 150 3,09 54,48 0,01710 0,673 1 0,0254 0,00051 0,39471 0,00794 0,44950 5 0,0397 0,4892
T 20-3 0,00018 150 3,5 35,15 0,01463 0,576 1 0,0254 0,00051 0,35523 0,00643 0,23861 5 0,0322 0,2708
T 5-20 0,00013 150 6 23,85 0,01069 0,421 1 0,0254 0,00051 0,25656 0,00336 0,08862 5 0,0168 0,1054
T 20-21 0,00029 150 8,17 84,42 0,01765 0,695 1 0,0254 0,00051 0,57232 0,01670 1,38602 5 0,0835 1,4695
T 21-19 0,00025 150 5 42,69 0,01604 0,631 1 0,0254 0,00051 0,49338 0,01241 0,53246 5 0,0621 0,5945
T 12-21 0,00032 150 3 106,26 0,02359 0,929 1 0,0254 0,00051 0,63153 0,02033 2,09347 5 0,1017 2,1951
d CALCULADO d DE DISEÑO
C H
QTramo
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Tabla 5.10. Cálculo hidráulico y selección de diámetro de la red de distribución de agua potable, sector 2.
h D Longitud A V V2
/2g h f S K m S h m h T
m3/s m m m pulgadas pulgadas m m
2m/s m m m m m
Col. 1 Col.2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Col. 13 Col. 14 Col. 15 Col. 16
T7-6 0,00058 150 1,00 84,66 0,03537 1,393 1 0,0254 0,00051 1,14464 0,06680 5,01726 5 0,3340 5,3513
T7-9 0,00083 150 2,00 50,10 0,03157 1,263 1 0,0254 0,00051 1,63803 0,13680 5,76590 5 0,6840 6,4499
T6-1 0,00053 150 0,50 58,51 0,03653 1,438 1 0,0254 0,00051 1,04597 0,05578 2,93437 5 0,2789 3,2133
T1-5 0,00027 150 3,60 55,71 0,01866 0,735 1 0,0254 0,00051 0,53285 0,01448 0,80129 5 0,0724 0,8737
T5-10 0,00002 150 11,60 43,56 0,00519 0,204 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00506 5 0,0004 0,0055
T10-4 0,00005 150 2,90 21,43 0,00844 0,332 1 0,0254 0,00051 0,09868 0,00050 0,01357 5 0,0025 0,0161
T3-4 0,00011 150 0,80 62,44 0,01849 0,728 1 0,0254 0,00051 0,21709 0,00240 0,17027 5 0,0120 0,1823
T8-3 0,00013 150 1,40 92,68 0,01904 0,750 1 0,0254 0,00051 0,25656 0,00336 0,34437 5 0,0168 0,3611
T9-2 0,00017 150 4,00 89,33 0,01687 0,664 1 0,0254 0,00051 0,33550 0,00574 0,54549 5 0,0287 0,5742
T1-2 0,00006 150 3,80 25,45 0,00887 0,349 1 0,0254 0,00051 0,11841 0,00071 0,02259 5 0,0036 0,0262
T2-3 0,00012 150 3,00 20,14 0,01155 0,455 1 0,0254 0,00051 0,23682 0,00286 0,06452 5 0,0143 0,0788
T9-8 0,00024 150 5,60 15,33 0,01250 0,492 1 0,0254 0,00051 0,47365 0,01144 0,17728 5 0,0572 0,2345
T10-2 0,00012 150 1,40 94,78 0,01856 0,731 1 0,0254 0,00051 0,23682 0,00286 0,30366 5 0,0143 0,3180
d CALCULADO d DE DISEÑO
C H
QTramo
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Tabla 5.11. Cálculo hidráulico y selección de diámetro de la red de distribución de agua potable, sector 3.
Finalmente, se presenta el plano del trazado del diseño de la red de distribución. (Ver Anexo 3 Plano dimensionamiento red de distribución de
agua potable)
h D Longitud A V V2
/2g h f S K m S h m h T
m3/s m m m pulgadas pulgadas m m
2m/s m m m m m
Col. 1 Col.2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Col. 13 Col. 14 Col. 15 Col. 16
T3-2 0,00032 150 1,00 12,73 0,01912 0,753 1 0,0254 0,00051 0,63153 0,02033 0,25080 5 0,1017 0,3525
T3-4 0,00028 150 2,00 33,02 0,01917 0,767 1 0,0254 0,00051 0,55259 0,01557 0,50802 5 0,0778 0,5859
T2-1 0,00017 150 0,50 18,89 0,01880 0,740 1 0,0254 0,00051 0,33550 0,00574 0,11535 5 0,0287 0,1440
T1-8 0,00002 150 3,60 45,59 0,00666 0,262 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00529 5 0,0004 0,0057
T8-9 0,00002 150 11,60 23,79 0,00458 0,180 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00276 5 0,0004 0,0032
T2-7 0,00012 150 2,90 27,46 0,01239 0,488 1 0,0254 0,00051 0,23682 0,00286 0,08798 5 0,0143 0,1023
T7-9 0,00007 150 0,80 20,02 0,01233 0,485 1 0,0254 0,00051 0,13815 0,00097 0,02364 5 0,0049 0,0285
T9-11 0,00002 150 1,40 32,39 0,00753 0,297 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00376 5 0,0004 0,0042
T7-10 0,00001 150 4,00 20,63 0,00425 0,167 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00066 5 0,0001 0,0008
T6-10 0,00005 150 3,80 13,16 0,00723 0,284 1 0,0254 0,00051 0,09868 0,00050 0,00833 5 0,0025 0,0108
T3-6 0,00023 150 3,00 27,31 0,01574 0,620 1 0,0254 0,00051 0,45391 0,01050 0,29189 5 0,0525 0,3444
T6-12 0,00014 150 5,60 36,42 0,01216 0,479 1 0,0254 0,00051 0,27629 0,00389 0,15523 5 0,0195 0,1747
T10-11 0,00002 150 1,40 24,84 0,00713 0,281 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00288 5 0,0004 0,0033
T12-11 0,00001 150 5,00 27,62 0,00431 0,170 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00089 5 0,0001 0,0010
T11-15 0,00002 150 2,30 8,13 0,00512 0,202 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00094 5 0,0004 0,0013
T15-13 0,00001 150 0,50 46,12 0,00769 0,303 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00148 5 0,0001 0,0016
T13-14 0,00005 150 4,00 31,28 0,00854 0,336 1 0,0254 0,00051 0,09868 0,00050 0,01981 5 0,0025 0,0223
T5-14 0,00008 150 9,00 15,28 0,00746 0,294 1 0,0254 0,00051 0,15788 0,00127 0,02310 5 0,0064 0,0295
T4-5 0,00018 150 0,50 44,51 0,02290 0,902 1 0,0254 0,00051 0,35523 0,00643 0,30215 5 0,0322 0,3343
T12-5 0,000001 150 0,30 30,78 0,00327 0,129 1 0,0254 0,00051 0,00197 0,00000 0,00001 5 0,0000 0,0000
d CALCULADO d DE DISEÑO
C H
QTramo
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Calculo de la red de alcantarillado 5.3
Los cálculos que se sugieren para obtener el caudal de diseño total para un tramo de la red de
alcantarillado se describen a continuación para el tramo 14. Se selecciona el tramo 14 porque
tiene en su haber el caudal institucional correspondiente al colegio de la zona de estudio
(Figura 6). Los demás tramos relacionados en la tabla se calculan de una manera similar.
5.3.1 Cálculo de las áreas tributarias:
Para determinar el tamaño de la superficie de cada área tributaria, se utilizó el software de
diseño AutoCAD, y para el cálculo de las Áreas totales se hizo aplicando las ecuaciones 4.27
y 4.28. Sabiendo que el tramo cuenta con un área propia institucional correspondiente al
colegio de 0.36 ha, recibe las aguas residuales residenciales de un área precedente de 0.06 ha.
Se tiene:
hasidencialAT 06.006.000.0Re
hanalInstitucioAT 36.000.036.0
5.3.2 Población por tramo
Teniendo la densidad poblacional calculada (461 Hab/ha), el área institucional (0.36 ha) y el
área precedente (0.06 ha) para el tramo 14, se calcula la población para el tramo precedente y
para el tramo en cuestión con la ecuación 4.29 de la siguiente manera:
HabhahaHabPobtramo 2806.0*/4612
5.3.1 Caudal de aguas residuales domesticas
Aplicando la ecuación 4.30 para una dotación neta de 140 L/ha/día (valor dado por la tabla
4.3, para la altura sobre el nivel del mar de Tomachipan 168 m) y con la población del tramo
precedente (28 hab) correspondiente a área residencial, se tiene:
sLseg
diahabLhabQD /038.0
.86400
//1402885,0
haAAcum 42.036.006.0
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5.3.2 Caudal de aguas residuales institucional, QIN:
El número de la población ubicada en el área tributaria de la figura 2 es de 166 habitantes. Según
la tabla 4.8, para la educación elemental (básica) se tiene un consumo de 20 L/alumno/jornada, de
donde, aplicando la ecuación 4.31. Se tiene:
sLseghorahorasJornadajornadaalumLQINescolar /12,03600/1*8/1*//20*166
HabhahaHabPobtramo 16636,0*/46114
Fig. 6 Esquema del tramo 14. Usado para realizar un ejemplo de los cálculos de la red de
alcantarillado.
Área residencial: 0.36 ha.
Área institucional: 0.06 ha.
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5.3.3 Caudal medio diario de Aguas residuales (DMD):
Habiendo calculado ya el caudal doméstico precedente (0.038 L/s), el caudal institucional (0.12
L/s) para el colegio Tomachipan, se calcula el caudal medio diario que es la sumatoria de los
caudales que se producen en el área de estudio, para los caudales comerciales y caudal industrial
no se tienen en cuenta puesto que la vereda Tomachipan no genera estas aguas residuales.
sLsLsLQMD /153.0/12.0/038.0
5.3.4 Factor de mayoracion:
Para el cálculo del factor de mayoracion se usan las ecuaciones planteadas en el numeral 4.1.12
(ecuaciones 4.34, 4.35, 4.36). En población se toma 165 hab, es decir la población para el tramo
14.
Ecuación de flores,
10.2165
5,31,0F
Ecuación de los Ángeles,
91,3187.0
53,3062,0
F
Ecuación de Gaines,
45.3187.0
114,3062,0
F
Para elegir el factor de mayoracion se realiza un promedio de los tres factores calculados:
El anterior promedio se ajusta al máximo dado por el RAS 2000 para la población proyectada de
Tomachipan: 1090 hab<20000hab (tabla 4.9).
1.33
45.391.31.2Pr
omedioF
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Caudal máximo horario, QMH:
Con el factor de mayoracion adoptado (3.00), y el caudal medio diario antes calculado (0.153 L/s),
se determina el caudal máximo horario con la ecuación 4.33:
sLsLQMH /46.0/153.0*00.3
Caudal de infiltración, QINF
Para calcular el caudal de infiltración se debe calcular primero el área del colector con la ecuación
4.38 sabiendo que la longitud para el tramo 14 es de 84.22 m.
haha
mmAColector 0084.0
10000
1*22.84
Se calcula posteriormente el caudal de infiltración con la ecuación 4.37:
sLhahasLQINF /0017.00084.0**/2.0
Caudal por conexiones erradas, QCe:
Con el área acumulada 0.42 ha y el valor de aporte de conexiones erradas 0.2 L/s*ha. Se calcula el
caudal por conexiones erradas, utilizando la ecuación 4.39:
sLhasLhaQce /084.0*/2.0*42.0
Caudal de diseño total, QDT:
Finalmente, teniendo ya calculado el caudal medio horario (0.46 L/s), el caudal de Infiltración
(0.0017 L/s) y el caudal de conexiones erradas (0.084 L/s), se estima el caudal de diseño total para
el tramo, usando la ecuación 4.40
sLsLsLsLQDT /546.0/084.0/0017.0/46.0
Se adopta 1.5L/s como caudal de diseño, según lo establecido en el numeral 4.1.15:
sLQDT /5.1
Los cálculos se realizan secuencialmente para toda la red de alcantarillado de una manera similar
a la anterior y se muestran en la tabla 5.12.
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Tabla 5.12 Cálculo de Caudales
De A
Area
propia
Area
Preced.
Area
Total
Area
propia
Area
preced.
Area
total
Area
Acum.
total
1 1 2 20,37 0,06 0,00 0,06 0,00 0,00 0,00 0,06 28 0,038 0,00 0,038 3,00 0,114 0,012 0,0004 0,127 1,5
2 5 6 76,75 0,18 0,00 0,18 0,00 0,00 0,00 0,18 82 0,113 0,00 0,113 3,00 0,339 0,036 0,0015 0,376 1,5
3 4 9 120,24 0,55 0,00 0,55 0,00 0,00 0,00 0,55 251 0,346 0,00 0,346 3,00 1,038 0,109 0,0024 1,150 1,5
4 10 12 71,18 0,41 0,00 0,41 0,00 0,00 0,00 0,41 188 0,259 0,00 0,259 3,00 0,777 0,082 0,0014 0,860 1,5
5 13 12 91,25 0,58 0,00 0,58 0,00 0,00 0,00 0,58 266 0,366 0,00 0,366 3,00 1,097 0,115 0,0018 1,214 1,5
6 11 25 39,06 0,23 0,00 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0008 0,485 1,5
7 16 17 54,15 0,07 0,00 0,07 0,00 0,00 0,00 0,07 34 0,046 0,00 0,046 3,00 0,139 0,015 0,0011 0,155 1,5
8 20 19 80,93 0,48 0,00 0,48 0,00 0,00 0,00 0,48 221 0,305 0,00 0,305 3,00 0,914 0,096 0,0016 1,012 1,5
9 6 7 41,13 0,13 0,18 0,31 0,00 0,00 0,00 0,31 142 0,196 0,00 0,196 3,00 0,587 0,062 0,0008 0,649 1,5
10 7 8 70,72 0,00 0,31 0,31 0,00 0,00 0,00 0,31 142 0,196 0,00 0,196 3,00 0,587 0,062 0,0014 0,650 1,5
11 8 9 78,06 0,20 0,31 0,51 0,00 0,00 0,00 0,51 236 0,324 0,00 0,324 3,00 0,973 0,102 0,0016 1,077 1,5
12 4 5 83,91 0,08 0,00 0,08 0,00 0,00 0,00 0,08 38 0,053 0,00 0,053 3,00 0,158 0,017 0,0017 0,176 1,5
13 3 4 32,82 0,13 0,00 0,13 0,00 0,00 0,00 0,13 60 0,083 0,00 0,083 3,00 0,248 0,026 0,0007 0,274 1,5
14 2 3 84,22 0,00 0,06 0,06 0,36 0,00 0,36 0,42 166 0,038 0,12 0,153 3,00 0,460 0,084 0,0017 0,546 1.5
15 10 9 70,35 0,14 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,14 65 0,089 0,00 0,089 3,00 0,267 0,028 0,0014 0,296 1,5
16 12 3 62,84 0,23 0,98 1,21 0,00 0,00 0,00 1,21 560 0,771 0,00 0,771 3,00 2,313 0,243 0,0013 2,557 2,6
17 14 12 87,04 0,08 0,00 0,08 0,00 0,00 0,00 0,08 36 0,050 0,00 0,050 3,00 0,149 0,016 0,0017 0,166 1,5
18 11 10 111,15 0,39 0,00 0,39 0,00 0,00 0,00 0,39 178 0,244 0,00 0,244 3,00 0,733 0,077 0,0022 0,813 1,5
19 15 14 120,70 0,75 0,00 0,75 0,00 0,00 0,00 0,75 345 0,476 0,00 0,476 3,00 1,427 0,150 0,0024 1,579 1,5
20 19 18 76,89 0,29 0,48 0,77 0,00 0,00 0,00 0,77 354 0,487 0,00 0,487 3,00 1,461 0,153 0,0015 1,616 1,6
21 18 17 72,19 0,29 0,77 1,06 0,00 0,00 0,00 1,06 487 0,671 0,00 0,671 3,00 2,014 0,211 0,0014 2,227 2,2
22 15 13 30,56 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0006 0,485 1,5
23 13 11 12,42 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0002 0,484 1,5
24 16 15 11,12 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0002 0,484 1,5
25 25 31 27,28 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0005 0,485 1,5
26 31 16 22,24 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0004 0,485 1,5
27 17 21 36,07 0,05 1,13 1,18 0,00 0,00 0,00 1,18 543 0,748 0,00 0,748 3,00 2,244 0,236 0,0007 2,481 1,5
28 21 22 7,90 0,07 1,18 1,25 0,00 0,00 0,00 1,25 575 0,792 0,00 0,792 3,00 2,376 0,249 0,0002 2,625 2,6
29 22 23 30,91 0,05 1,25 1,30 0,00 0,00 0,00 1,30 598 0,824 0,00 0,824 3,00 2,471 0,259 0,0006 2,731 2,7
30 23 24 19,12 0,04 1,30 1,33 0,00 0,00 0,00 1,33 614 0,846 0,00 0,846 3,00 2,538 0,266 0,0004 2,804 2,8
31 25 24 35,64 0,13 0,23 0,36 0,00 0,00 0,00 0,36 166 0,228 0,00 0,228 3,00 0,684 0,072 0,0007 0,756 1,5
32 24 26 58,60 0,10 1,69 1,79 0,00 0,00 0,00 1,79 824 1,135 0,00 1,135 3,00 3,405 0,357 0,0012 3,763 3,8
33 26 27 47,02 0,16 1,79 1,94 0,00 0,00 0,00 1,94 895 1,233 0,00 1,233 3,00 3,700 0,388 0,0009 4,089 4,1
34 27 28 63,78 0,07 1,94 2,01 0,00 0,00 0,00 2,01 929 1,279 0,00 1,279 3,00 3,837 0,403 0,0013 4,241 4,2
35 28 29 111,15 0,35 2,01 2,36 0,00 0,00 0,00 2,36 1090 1,501 0,00 1,501 3,00 4,504 0,473 0,0022 4,979 5,0
36 9 30 108,12 0,39 1,20 1,59 0,00 0,00 0,00 1,59 731 1,007 0,00 1,007 3,00 3,021 0,317 0,0022 3,341 3,3
37 29 30 77,73 0,00 2,36 2,36 0,00 0,00 0,00 2,36 1090 1,501 0,00 1,501 3,00 4,504 0,473 0,0016 4,978 5,0
2245,61
QINF
(L/s)
QDT
(L/s)
Q DT
(Adoptado)
L/s
Longitud
colector
(m)
Caudales de diseño
Pobl.
(hab)Qdom.
(L/s)
Qinst.
(L/s)
Qmd
(L/s)f (ad)
QMH
(L/s)
QCE
(L/s)
Areas tributariasID del Pozo
TramoResidencial Institucional
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Diseño hidráulico de la red de alcantarillado. 5.4
Una vez definido el caudal de diseño para cada colector, se prosigue con el cálculo hidráulico
para cada colector teniendo en cuenta los parámetros presentados en el numeral 4.2.
A continuación se presenta la descripción, columna por columna del cuadro de cálculo
indicado en la tabla 5.3.1.
Columna 2. El ángulo Ө
El valor de Ө en esta columna se calcula con la ecuación 4.24:
RadCos 50691.12032.0
)0275.0(212 1
Columna 3. Diámetro nominal de la tubería.
Se toma el diámetro adecuado teniendo en cuenta el caudal de diseño y la pendiente. El
diámetro nominal mínimo es de 8” (0.2032).
Columna 4. y (supuesto).
Se hace uso del programa Solver para encontrar este valor. Y= 0.0275.
Columna 5. Área mojada transversal.
El valor de esta columna se calcula haciendo uso de la ecuación 4.25:
22
002626.0)50691.150691.1(8
2032.0mSenA
Columna 6. Perímetro mojado, PM.
Este valor se calcula con la ecuación 4.26:
mPM 15310.0)2032.0*50691.1(2
1
Columna 7. Radio hidráulico, RH.
El valor de esta columna, se calcula con la ecuación 4.27.
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mm
mRH 01715.0
15310.0
002626.0 2
Columna 8. Pendiente, S. Se toma el valor de la pendiente S asignada. S (no %)=0.0089.
Columna 9. Se lleva el valor de 0.011 de Manning.
Columna 10. Velocidad, m/s.
El valor de velocidad para esta columna se calcula aplicando la ecuación de Manning (4.21):
smV /570517.0011.0
0089.0*01715.0 2/13/2
Columna 11. Caudal calculado, m3/s.
Este valor se obtiene usando la ecuación 4.22:
smQ /00149.0570517.0*002626.0 3
Columna 12. Caudal real, m3/s. Se toma el caudal de diseño para cada tramo.
Columna 13. Caudal a tubo lleno, m3/s.
Para hallar el valor de esta columna se calcula con la ecuación 4.23
smQtubolleno /03814.0011.0*4
2032.0**0089.0*4
2032.0
3
22/1
3/2
Columna 14. Relación máxima entre la profundidad y el diámetro de la tubería:
Este valor se calcula con la ecuación 4.29:
1353.02032.0
0275.0/
m
mR dy
Columna 15. Ancho en la superficie.
El ancho en la superficie se calcula haciendo uso de la ecuación 4.28:
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mSenT 1390.02
50691.12032.0
Columna 16. Numero de Froude.
Primero se calcula la profundidad hidráulica con la ecuación 4.31:
mm
mDH 01889.0
1390.0
002626.0 2
Para el cálculo del número de Froude se usa la ecuación 4.30:
325.101889.0*806.9
/57051,0
m
smFr
Columna 17. Esfuerzo cortante, τ. El valor para esta columna se calcula con la ecuación 4.32:
50.100892.0*01715.0*9807 m
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Tabla 5.5 Diseño hidráulico de los colectores de la red de alcantarillado.
Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Col. 13 Col. 14 Col. 15 Col. 16 Col. 17
Tramoq d y (SUPUESTO) A PM RH S n V Qcalculado Qreal Qtubo lleno y/d T ancho Froude
Esfuerzo
cortante
Rad. (m) (m) (m2) (m) (m) no % (m/s) (m
3/s) (m
3/s) (m
3/s) (m) τ
1 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
2 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
3 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
4 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
5 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
6 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
7 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
8 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
9 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
10 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
11 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
12 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
13 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
14 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001600 0,038149 0,135335 0,139022 1,415047 1,50
15 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
16 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002100 0,038149 0,135335 0,139022 1,857249 1,50
17 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
18 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
19 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
20 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001600 0,038149 0,135335 0,139022 1,415047 1,50
21 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002000 0,038149 0,135335 0,139022 1,768808 1,50
22 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002200 0,038149 0,135335 0,139022 1,945689 1,50
23 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002400 0,038149 0,135335 0,139022 2,122570 1,50
24 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002500 0,038149 0,135335 0,139022 2,211010 1,50
25 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,003100 0,038149 0,135335 0,139022 2,741653 1,50
26 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
27 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50
28 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002800 0,038149 0,135335 0,139022 2,476331 1,50
29 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,003100 0,038149 0,135335 0,139022 2,741653 1,50
30 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,003400 0,038149 0,135335 0,139022 3,006974 1,50
31 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,003400 0,038149 0,135335 0,139022 3,006974 1,50
32 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,004040 0,038149 0,135335 0,139022 3,572992 1,50
2
8
1dseno d
2
1
n
SRV H 2
1
3
2
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Diseño de la unión de los colectores 5.1
En este numeral se presentan los resultados finales dando lugar al empate de energía por
régimen supercrítico, posteriormente se calculan las cotas bateas a la entrada y salida del pozo
teniendo en cuenta el diámetro del colector y la pendiente aguas arriba y aguas abajo.
A continuación se presenta la descripción, columna por columna del cuadro empate de
energía por régimen supercrítico y el perfil hidráulico, de la tabla 5.4.1.
Tramo 1.
Columna 1. Se lleva el número de tramo.
Columna 2. Se lleva el número del pozo de partida del tramo.
Columna 3. Se lleva el número del pozo donde termina el tramo.
Columna 4. Se lleva el valor de la longitud de cada tramo.
Columna 5. Se lleva el valor del diámetro en pulgadas de cada colector, previo chequeo que
cumpla la exigencia hidráulica, en este caso 8”.
Columna 6. Se lleva el valor del diámetro en metros para cada colector. d= 0.2032.
Columna 7. Se lleva el valor del caudal total de diseño para cada tramo. Q= 0.0015 m3/s
Columna 8. Se lleva el valor de la pendiente asignada. S= 0.892%.
Columna 9. Se lleva el valor del ángulo Ө, calculado en el numeral 5.3.
Columna 10. Se lleva el valor de y, usado en el numeral anterior (5.3). Y= 0.0275 m.
Columna 11. En esta columna va el valor del Área calculado en la tabla 5.5 de características
geométricas de los colectores.
Columna 12. Se lleva el valor de velocidad, calculado en el numeral 5.3. V= 0.5710 m/s.
Columna 13. Se calcula la energía específica con la ecuación 4.56.
msm
smmEc 0441.0
/806.9*2
/5710,00275,0
2
2
Columna 14. Factor de sumergencia, se calcula con la ecuación 4.53.
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70
02573,02032,0*806,9*2032,0
/0015,02
3
mm
sm
Columna 15. Se calcula el incremento de altura debido a las perdidas con la ecuación 4.57.
mmm
mHe 6
67,2
210*82,6
2032,0*806,92032,0
0015,02032,0*589,0
Columna 16. Se calcula la caída en el pozo Hw, con la ecuación 4.58:
mmmHw 530,02,1*)10*82,60441,0( 6
Columna 17. Se toma el valor de la cota rasante superior.156,65.
Columna 18. Se toma el valor de la cota rasante inferior.156,63.
Columna 19. Se calcula la cota batea inicial para el tramo 1 (inicial), con la ecuación 4.59:
25,1552032,020,165,1561 mmZ
Columna 20. Se calcula la cota batea de llegada para el tramo 1 (inicial), con la ecuación
4.61:
98.154100
892,0*8,2925,1552
Z
Columna 21. Calculo de la cota clave para el pozo superior del tramo 1, con la ecuación 4.62:
45,1552032,025,155 mCClave
Columna 22. Calculo de la cota clave para el pozo inferior del tramo 1, con la ecuación 4.62:
18,1552032,098,154 mCClave
Columna 23. Cota de energía superior. Al valor de la batea inicial se le suma el valor de la
energía específica, se usa la ecuación 4.63.
29,1550441,025,155 ECCota
Columna 24. Cota de energía inferior. Al valor de la batea de llegada se le suma el valor de la
energía específica, se usa la ecuación 4.63. 03,1550441,098.154 ECCota
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Tabla 5.6 Empate de energía por flujo supercrítico y perfiles hidráulicos.
Caudal
De A Pulg m m3/s Y (m) A (m2) V (m/s) Ec (m)F a c to r de
s um e rg e nc ia He Hw De A Z1 InicialZ2
LlegadaDe A De A De A
Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Col. 13 Col. 14 Col. 15 Col. 16 Col. 17 Col. 18 Col. 19 Col. 20 Col. 21 Col. 22 Col. 23 Col. 24 Col. 25 Col. 26
1 1 2 20,37 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 158,3 158 156,90 156,72 157,10 156,92 156,94 156,76 1,20 1,08
2 5 6 76,75 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,5 156,48 155,10 154,41 155,30 154,62 155,14 154,46 1,20 1,86
3 4 9 120,24 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,55 152,9 155,15 151,83 155,35 151,62 155,19 151,87 1,20 1,28
4 10 12 71,18 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 160,72 159,01 159,32 158,68 159,52 158,89 159,36 158,73 1,20 0,12
5 13 12 91,25 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 163,05 159,01 157,61 156,79 157,81 157,00 157,65 156,84 1,20 2,01
6 11 25 39,06 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,49 164,47 163,09 162,74 163,29 162,94 163,13 162,78 1,20 1,53
7 16 17 54,15 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,43 158,8 163,03 158,32 163,23 158,52 163,07 158,36 1,20 0,28
8 20 19 80,93 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 158,96 158,94 157,56 156,83 157,76 157,04 157,60 156,88 1,20 1,90
9 6 7 41,13 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,48 156,22 154,39 154,02 154,59 154,22 154,43 154,06 1,89 2,00
10 7 8 70,72 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,22 155,62 152,62 151,99 152,82 152,19 152,66 152,03 1,20 1,20
11 8 9 78,06 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 155,62 152,9 150,58 149,89 150,79 150,09 150,63 149,93 1,20 2,81
12 4 5 83,91 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,55 156,5 155,15 154,40 155,35 154,60 155,19 154,44 1,20 1,90
13 3 4 32,82 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 157,29 156,55 155,33 156,26 155,53 156,46 155,37 156,30 1,76 0,09
14 2 3 84,22 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 158,00 157,29 156,7 155,94 156,89 156,14 156,73 155,98 1,11 1,15
15 10 9 70,35 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 160,72 152,9 159,32 152,27 159,52 152,48 159,36 152,32 1,20 0,42
16 12 3 62,84 8 0,2032 0,0022 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,8207 0,0618 0,0370 1,8E-05 0,0742 159,01 157,29 158,64 156,73 158,84 156,93 158,70 156,79 0,17 0,36
17 14 12 87,04 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 159,84 159,01 155,69 154,91 155,89 155,11 155,73 154,95 1,20 1,20
18 11 10 111,15 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,49 160,72 163,09 159,73 163,29 159,93 163,13 159,77 1,20 0,79
19 15 14 120,7 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,40 159,84 156,79 155,71 156,99 155,92 156,83 155,76 7,41 3,92
20 19 18 76,89 8 0,2032 0,0014 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5188 0,0412 0,0234 5,3E-06 0,0495 158,94 158,92 156,81 156,13 157,02 156,33 156,85 156,17 1,92 2,59
21 18 17 72,19 8 0,2032 0,0019 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,7147 0,0535 0,0322 1,2E-05 0,0643 158,92 154,66 156,09 154,02 156,29 154,22 156,14 154,07 2,63 0,44
22 15 13 30,56 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,4 163,05 163,00 162,72 163,20 162,93 162,95 162,77 1,20 0,12
23 13 11 12,42 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 163,05 164,49 161,65 161,54 161,44 161,74 161,69 161,58 1,61 2,75
24 16 15 11,12 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,43 164,4 158,29 158,19 158,49 157,99 158,34 158,24 1,20 1,20
25 25 31 27,28 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,47 164,45 162,71 162,47 162,92 162,67 162,76 162,51 1,55 1,78
26 31 16 22,24 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,45 164,43 162,44 162,25 162,65 162,45 162,49 162,29 1,80 1,98
27 17 21 36,07 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 158,8 158,55 158,77 158,23 158,57 158,43 158,82 158,27 0,23 0,12
28 21 22 7,9 8 0,2032 0,0022 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,8426 0,0637 0,0380 1,9E-05 0,0765 158,55 158,32 157,15 157,08 157,35 157,28 157,21 157,14 1,20 1,04
29 22 23 30,91 8 0,2032 0,0023 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,8766 0,0667 0,0395 2,1E-05 0,0800 158,32 158,24 157,02 156,75 157,23 156,95 157,09 156,81 1,09 1,29
30 23 24 19,12 8 0,2032 0,0024 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,9001 0,0688 0,0406 2,3E-05 0,0826 158,24 158,17 156,69 156,52 156,90 156,73 156,76 156,59 1,34 1,44
31 25 24 35,64 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,47 158,17 158,14 157,83 158,35 158,03 158,19 157,87 1,20 0,14
32 24 26 58,6 8 0,2032 0,0032 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,2078 0,1019 0,0544 5,0E-05 0,1223 158,17 152 156,77 151,48 156,97 151,68 156,87 151,58 1,20 0,32
33 26 27 47,02 8 0,2032 0,0034 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,3125 0,1153 0,0592 6,3E-05 0,1385 152 151,5 150,60 151,08 150,80 151,28 150,71 151,20 1,20 0,22
34 27 28 63,78 8 0,2032 0,0036 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,3613 0,1220 0,0613 6,9E-05 0,1465 151,5 151,3 150,93 150,37 151,14 150,57 151,06 150,49 0,36 0,73
35 28 29 111,15 8 0,2032 0,0042 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,5981 0,1577 0,0720 1,1E-04 0,1894 151,3 151,25 150,18 149,18 150,38 149,39 150,33 149,34 0,92 1,86
36 9 30 108,12 8 0,2032 0,0028 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,0723 0,0861 0,0483 3,7E-05 0,1034 152,9 150,41 151,72 149,45 151,93 149,65 151,81 149,53 0,97 0,76
37 29 30 77,73 8 0,2032 0,0042 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,5978 0,1577 0,0720 1,1E-04 0,1893 151,25 150,41 149,2837 148,59 149,49 148,79 149,44 148,75 1,76 1,62
Tramo
RecubrimientoEmpate por linea de energia para flujo supercritico Cota clave Cota energiaDiametroLongitud
colector
(m)
ID de l P o zo Cota rasante Cota batea
% So Ө
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Ejemplo diseño de la unión de los tramos 1-11
Los cálculos que se presentan a continuación se sugieren para obtener los perfiles de los
pozos 1-2 del tramo 1 y los pozos 2-3 del tramo 11. Se eligen estos tramos para ejemplificar
la unión del tramo 1 con el tramo11 y poder dibujar finalmente el perfil hidráulico.
Primero se calculan las cotas bateas para el tramo 1 (1-2) teniendo en cuenta que es un tramo
inicial, usamos las ecuaciones 4.69 y 4.61:
Datos iniciales
Cota rasante superior: 156.65
Cota rasante inferior: 156.63.
L: 29.8 m
S: 0,892%
Hclave: 1.20 m.
d: 0.2032 m.
Para el tramo 1. (Tramo inicial):
Con la ecuación 4,39 se calcula la cota batea inicial en el pozo 1.
25,1552032,020,165,1561 Z
Con la ecuación 4.61 se calcula la cota batea de llegada al pozo 2.
98.154100
892,0*8,2925,1552
Z
Se calcula la cota clave para cada pozo con la ecuación 4.62:
Cota clave para el pozo 1.
45.1552032.025.155 ClaveC
Cota clave para el pozo 2, se calcula con la cota batea de llegada del tramo 1.
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18.1552032,098.154 ClaveC
Con la energía específica (0.0441 m), se calcula la cota de energía con las cotas batea superior
e interior del tramo 1. Usando la ecuación 4.63:
Cota de energía superior:
29.1550441.025.155 mCotaEC
Cota de energía inferior:
03.1550441.098.154 mCotaEC
Diseño de la unión (1-2)-(2-3):
Tramo 11 (tramo intermedio)
Datos iniciales:
Longitud tramo 11 (2-3): 91.19 m.
Cota batea de llegada anterior: 154.98
Y: 0.0275 m.
Hw: 0.0530 m
Se calcula la cota batea inicial para el tramo 11 en el pozo 2, teniendo en cuenta que es
intermedio. Con la ecuación 4.60:
96,1540530,00275,098,1541 Z
Se calcula la cota batea de llegada del tramo 11 al pozo 3, con la ecuación 4.61
14.154100
%892.0*19.9196.1542
mZ
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Se calcula la cota clave para el pozo dos con la cota batea de salida (154,96) para este tramo.
Con la ecuación 4.42:
Cota clave para el pozo 1.
16.1552032.096.154 ClaveC
Cota clave para el pozo 2, se calcula con la cota batea de llegada del tramo 11 (154,14).
35.1542032,014.154 ClaveC
Con la energía específica (0,0441 m), se calcula la cota de energía con las cotas batea superior
e inferior del tramo 11. Usando la ecuación 4.43:
Cota de energía superior:
00.1550441.096.154 mCotaEC
Cota de energía inferior:
19,1540441.014.154 mCotaEC
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Finalmente, calculadas las cotas se dibuja el perfil para los pozos 1-2-3, en la Figura 7.
Figura 7 Diseño del perfil de los pozos 1-2-3
Los anteriores perfiles de la red de alcantarillado sanitario se pueden observar en el anexo 5.
Planos perfiles hidráulicos de la red de alcantarillado. En el Anexo 4 se puede observar el
Plano dimensionamiento de la red de alcantarillado sanitario.
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6. CANTIDADES DE OBRA
Las cantidades de obra se determinaron de acuerdo a las dimensiones del ancho de zanja para
el acueducto y el alcantarillado ver figura 8; como los pozos de inspección ilustrado en la
figura 9. Dado esto se presentan las tablas 6.1 y 6.2 con las cantidades de obra requeridas para
la excavación y las tablas 6.3 y 6.4 con las cantidades de obra requerida para los rellenos de
la zanja tanto para acueducto como para el alcantarillado y finalmente se presenta en la tabla
6.5 las dimensiones y cantidades de obra para la construcción de los pozos de inspección. Esta
estimación fue necesaria para obtener los presupuestos de obra para la construcción del
alcantarillado y la red de distribución de agua potable, que se presenta en el siguiente capitulo.
Figura 8. Dimensionamiento de la zanja de excavación para la red de alcantarillado y
distribución de agua potable. Fuente: Autor.
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Tabla 6.1 Cantidades de obra requerida para excavación de la red de alcantarillado
Fuente: Autor.
Tabla 6.2 Cantidades de obra requerida para excavación de la red de distribución de
agua potable.
Fuente: Autor.
Rellenos de excavación:
En la tabla 6.3 y 6.4 se presentan las cantidades de obra requerida para los rellenos de las
zanjas de excavación. Basado en el las dimensiones de la zanja figura 8.
Tabla 6.3 cantidad de obra requerida para los rellenos de la zanja de excavación para la
red de acueducto
Fuente: Autor
Tabla 6.4 cantidad de obra requerida para los rellenos de la zanja de excavación para la
red de alcantarillado.
Fuente: Autor.
B para un d=8"
(m)
h variable (m)
hastaÁrea (m²)
Longitud total
colectores (m)
Volumen
excavación (m³)
0,65 2,0 1,3 2300 2990
B h variable
(m)Área (m²)
Longitud
tuberia (m)
Volumen
excavación m³
0,6 0,9 0,54 2600 1404
h (m)Área
(m²)
Volumen
(m³)
Área
(m²)
Área
(m²)
Área
concreto
(m²)
Volumen
concreto
(m³)
0.3 0.18 468 0.09 0.03 0.06 156
Área (m²)
0.0222
Relleno lateral Relleno final Relleno base superior
23457.72
Volumen
relleno
lateral (m³)
Volumen
relleno final
(m³)
Relleno inicial
Volumen
relleno base
superior (m³)
78
Cimentación
h (m)Área
(m²)
Volumen
(m³)
Área
(m²)
Área
(m²)
Área
concreto
(m²)
Volumen
concreto
(m³)
151.89 0.3 0.18 448.5 0.0975 0.0325 0.065 149.5
Área (m²)
0.06604
Relleno lateral Relleno final Relleno base superior
224.25
Volumen
relleno
lateral (m³)
Volumen
relleno final
(m³)
Relleno inicial
Volumen
relleno base
superior (m³)
74.75
Cimentación
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Dimensiones y cantidades de obra para los pozos de inspección:
El dimensionamiento de los pozos de inspección se realiza basado en las normas de la
Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá EAAB y Empresas Públicas de Medellín
EPM y se presenta en la figura 9.
Figura 9. Dimensionamiento pozo de inspección prefabricado en concreto.
Tabla 6.5 Dimensiones y cantidades de obra para la construcción del pozo de inspección.
Fuente: Autor.
h variable del
total de los
pozos (m)
h variable
total (m)
Diámetro
colector (")
Espesor de
las paredes
y la base
Base pozo
(m)Área (m²)
Área
concreto
(m²)
Volumen
concreto
(m³)
98.85 2.0 8 0,1 1.8 3.6 9.88 976.63
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7. PRESUPUESTO
Presupuesto red de acueducto, 7.1
En la tabla 6.1 se presenta el presupuesto para la construcción de la red de distribución de
Agua potable de Tomachipan.
Tabla 6.1 Presupuesto red de acueducto
Item Descripción Unidad Cantidad Valor unitario Valor total
1
1,1 Localización y replanteo red de acueducto ml 3505,85 $ 3.645,31 $ 12.779.905
2
2,1 Excavación manual a cielo abierto tierra dura H= 1m m3 2208,69 $ 23.928,69 $ 52.850.951
3
3,1
Relleno con material T2, para instalación de tuberia,
cimentacion y atraque. m3695,62 $ 95.012,25 $ 66.092.288
3,2 Relleno con material seleccionado de la excavación. m3 1513,07 $ 25.862,46 $ 39.131.630
4
4,1 Suministro e instalación de tuberia RDE 26 DE Ø 2" ml 2856 $ 20.860,00 $ 59.576.160,00
4,3 Suministro e instalación de tuberia RDE 26 DE Ø 3" ml 650 $ 36.700,00 $ 23.855.000,00
4,4 Suministro e instalación de CODO 2". Und 6 $ 24.500,00 $ 147.000,00
4,5 Suministro e instalación de TAPON 2". Und 3 $ 6.000,00 $ 18.000,00
4,6
Suministro e instalación de Tee 2" Union Z RDE 26,
150 LL/PG2 INC TRANSPUnd
17 $ 18.790,00 $ 319.430,00
4,7
Anclaje en concreto reforzado para codos, Tee y
valvulas Und
29 $ 120.950,00 $ 3.507.550,00
4,8
Suministro e instalación de valvula DE Ø=2" DE
BOLAUnd
2 $ 96.500,00 $ 193.000,00
4,9 Acometida domiciliaria Und 120 $ 310.000,00 $ 37.200.000,00
$ 124.816.140,00
18% $ 22.466.905,20
1% $ 1.248.161,40
5% $ 6.240.807,00
19% $ 1.185.753,33
$ 31.141.626,93
$ 155.957.766,93
PRESUPUESTO RED DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE VEREDA TOMACHIPAN
PRELIMINARES
Excavaciones
Relleno
Suministro e instalación de tuberia y accesorios para acueducto
Total costo directo
Administración
Imprevistos
Utilidad
Valor IVA sobre la utilidad
Valor total indirectos
COSTO TOTAL OBRA
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Presupuesto alcantarillado sanitario: 7.2
Presupuesto para la construcción de la red de alcantarillado sanitario del centro poblado de la
vereda Tomachipan.
Tabla 6.2 Presupuesto alcantarillado sanitario
Item Unidad Cantidad Valor unitario Valor total
1.0
1.1 m 2300 $ 8.104,66 $ 18.640.715,13
1.2m³ 300
$ 127.070,95 $ 38.121.285,00
2.0
2.1 m³2990 $ 24.475,00 $ 73.180.250,00
3.0
3.1 m³ 448,5 $ 183.516,73 $ 82.307.253,53
3.2 m³ 224,5 $ 51.200,00 $ 11.494.400,00
3.3 m³ 151,89 $ 67.000,00 $ 10.176.630,00
3.4 m³ 74,75 $ 38.750,00 $ 2.896.562,50
4.0
4.1 m 2300 $ 40.253,08 $ 92.582.084,00
5.0
5.1 Und30 $ 667.445,04 $ 20.023.351,32
5.2m 98,85 $ 535.010,27 $ 52.885.764,82
$ 392.131.666,30
18% $ 70.583.699,93
1% $ 3.921.316,66
5% $ 19.606.583,32
19% $ 3.725.250,83
$ 97.836.850,74
$ 489.968.517,04
Suministro e instalación de tuberia
Descapote a maquina. Incluye retiro de escombros. Espesor promedio
0,20 Mts.
Excavación manual en material comun
Descripción
Localización y replanteo red alcantarillado sanitario
Rellenos
Excavación
Preliminares
PRESUPUESTO RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO DE LA VEREDA TOMACHIPAN
COSTO TOTAL OBRA
Administración
Imprevistos
Utilidad
Valor IVA sobre la utilidad
Valor total indirectos
Valor costo directo
Suministro de tuberia PVC sanitaria unión mecanica, de Ø 8"
Instalación Placa circular cubierta para pozo E= 0,25 m D= 1,7 m
(concreto 4000 PSI)
Cilindro, cono y base para pozos de inspección D= 1,20 m E= 0,25 m
(concreto 3000 PSI
Relleno inicial arena
Relleno lateral, triturado 3/4"
Relleno final con Base granular
Relleno base superior con material del sitio de excavación compactado
Pozo de inspección
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8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El presente informe abarca el paso a paso del diseño de la red de distribución de agua potable
y alcantarillado sanitario de la vereda Tomachipan, con sus cálculos respectivos, presupuestos
y finalmente los planos de diseño, más que un informe de pasantía este trabajo puede ser de
gran aporte como consulta para la formación de futuros Ingenieros Sanitarios.
Teniendo en cuenta las características topográficas de la zona de estudio (Tomachipan), se
logró realizar los diseños del sistema de acueducto y alcantarillado sanitario por gravedad más
óptimo que cumpliera con las especificaciones del Reglamento Técnico del Sector de Agua
Potable y Saneamiento Básico y así mismo de solución al problema de agua potable y
evacuación de aguas residuales en una futura construcción de las obras.
Como trabajo de pasantía este proyecto me permitió afianzar los conocimientos de la carrera y
estar de cerca de un problema real del Área de la Ingeniería Sanitaria dándole solución por
medio de diseños apropiados ajustados a la necesidad de la comunidad.
Como recomendación es importante que las entidades públicas que ejecutan este tipo de
proyectos vinculen y capaciten a la comunidad sobre la importancia del sistema de acueducto
y alcantarillado en cuanto a operación y mantenimiento, para en una futura implementación
los sistemas no colapsen por inadecuados usos.
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9. BIBLIOGRAFIA
CEPIS/OPS. (2005). Guía para el Diseño de Tecnologias de Alcantarillado. Lima.
Corcho Romero, F. H. (1993). Acueductos: Teoria y diseño. Medellín: Colección Universidad
de Medellín.
López Cualla, R. A. (1995). Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Bogotá:
Escuela Colombiana de Ingeniería.
Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. (2010). RAS: Título D Sistemas de recolección y
Evacuación de Aguas Residuales Domesticas y Aguas Lluvias. Bogotá.
Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. (2010). Título B: Sistemas de Acueducto.
Bogotá.
Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. (s.f.). Resolución 0330 de 2017. Bogotá.
Pérez Carmona, R. (2013). Diseño y construcción de alcantarillados sanitario, pluvial y
drenaje en carreteras. Bogotá: Ecoe Ediciones.
Silva Garavito, L. F. (1975). Diseño de Acueductos y Alcantarillados. Bogotá: Universidad
Santo Tomás.
Valero F, J. (2017). Apuntes clase de Alcantarillados. Bogotá.
Zuccardi Merlano, L. A. (2003). Acueductos: Fundamentos y nuevas tecnologías. Bogotá.
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ANEXOS
ANEXO 1. DATOS POBLACIONALES DE LA VEREDA TOMACHIPAN
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Fuente: SISBEN, San José del Guaviare. Atención al usuario.
Fuente: Colegio Tomachipan.
Fuente: Junta Acción Veredal Tomachipan. Libro Afiliados.
Fuente: Rectoría Tomachipan. Profesor: Pedro Ángel Blandón.
Tabla Consolidado censos poblacionales.
Fuente: Autor.
Datos de Población SISBEN San José del Guaviare
Año Población
2005 217
2822012
Censo realizado por el Colegio Tomachipan
Año Población
2018 390
Año Población
Datos Poblacionales suministrados por la Junta de Acción Veredal
Tipo de instalación Eduación básica primaria
2018 83 Estudiantes
Colegio Tomachipan
Año Población
2005 217
2012 284
2018 390
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ANEXO 2. PLANO TOPOGRAFICO CON LA UBICACIÓN EN PLANTA DE LINEA
DE ADUCCION Y CONDUCCIONES
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ANEXO 3. PLANO DIMENSIONAMIENTO RED DE DISTRIBUCION DE AGUA
POTABLE
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ANEXO 4. PLANO DIMENSIONAMIENTO DE LA RED DE ALCANTARILLADO
SANITARIO
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ANEXO 5. PLANOS PERFILES HIDRAULICOS DE LA RED DE ALCANTARILLADO
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ANEXO 6. MODELAMIENTO RED DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE EN
EPANET
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Tabla Modelación sector 1 con EPANET
Sector Tuberia De Alongitud
(m)
Diámetro
(m)
Diámetro
(")
Caudal
L/s
Velocidad
(m/s)
Perdida
unitaria
(m/km
Factor de
fricción
1 15 16 17,87 76,2 3 0,71 0,16 0,49 0,03
2 16 14 12,22 76,2 3 0,93 0,20 0,78 0,03
3 14 13 18,04 76,2 3 0,89 0,19 0,72 0,03
4 16 4 58,62 76,2 3 0,84 0,18 0,65 0,03
5 13 12 44,01 76,2 3 0,28 0,06 0,10 0,04
6 15 6 73,89 76,2 3 0,63 0,14 0,40 0,03
7 6 4 55,06 76,2 3 0,04 0,01 0,01 0,10
8 4 5 44,12 76,2 3 0,05 0,01 0,01 0,08
9 13 5 45,63 76,2 3 0,58 0,13 0,34 0,03
10 4 2 62,59 76,2 3 0,71 0,16 0,49 0,03
11 6 7 51,52 76,2 3 0,44 0,10 0,21 0,03
12 7 8 104,61 76,2 3 0,39 0,09 0,18 0,04
13 2 1 54,63 76,2 3 0,12 0,03 0,01 0,03
14 8 1 16,32 76,2 3 0,36 0,08 0,15 0,04
15 2 3 74,92 76,2 3 0,36 0,08 0,15 0,04
16 3 17 27,45 76,2 3 0,11 0,06 0,10 0,03
17 1 9 51,73 76,2 3 0,40 0,09 0,18 0,04
18 9 10 27,05 76,2 3 0,27 0,06 0,09 0,04
19 10 11 42,35 76,2 3 0,19 0,04 0,04 0,03
20 11 17 23,01 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,29
21 17 18 57,85 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,38
22 19 18 27,38 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,28
23 3 19 54,48 76,2 3 0,20 0,04 0,05 0,04
24 20 3 35,15 76,2 3 0,18 0,04 0,03 0,03
25 5 20 23,85 76,2 3 0,13 0,03 0,02 0,03
26 20 21 84,42 76,2 3 0,29 0,06 0,11 0,04
27 21 19 42,69 76,2 3 0,25 0,06 0,08 0,04
28 12 21 106,26 76,2 3 0,32 0,07 0,12 0,04
Sector 1
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Tabla Modelación sector 2 con EPANET
Tabla Modelación sector 3 con EPANET
Sector Tuberia De Alongitud
(m)
Diámetro
(m)
Diámetro
(")
Caudal
L/s
Velocidad
(m/s)
Perdida
unitaria
(m/km
Factor de
fricción
1 7 6 84,66 76,2 3 0,580 0,130 0,340 0,031
2 7 9 50,1 76,2 3 0,830 0,180 0,630 0,029
3 6 1 58,51 76,2 3 0,530 0,120 0,290 0,032
4 1 5 55,71 76,2 3 0,270 0,060 0,090 0,040
5 5 10 43,56 76,2 3 0,020 0,000 0,000 0,187
6 10 4 21,43 76,2 3 0,050 0,010 0,010 0,084
7 3 4 62,44 76,2 3 0,110 0,020 0,010 0,035
8 8 3 92,68 76,2 3 0,130 0,030 0,020 0,030
9 9 2 89,33 76,2 3 0,170 0,040 0,030 0,030
10 1 2 25,45 76,2 3 0,060 0,010 0,010 0,073
11 2 3 20,14 76,2 3 0,120 0,030 0,010 0,033
12 9 8 15,33 76,2 3 0,240 0,050 0,080 0,041
13 10 2 94,78 76,2 3 0,120 0,030 0,020 0,032
Sector 2
Sector Tuberia De Alongitud
(m)
Diámetro
(m)
Diámetro
(")
Caudal
L/s
Velocidad
(m/s)
Perdida
unitaria
(m/km
Factor de
fricción
1 3 2 12,73 76,2 3 0,32 0,07 0,12 0,04
2 3 4 33,02 76,2 3 0,28 0,06 0,10 0,04
3 2 1 18,89 76,2 3 0,17 0,04 0,03 0,03
4 1 8 45,59 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,16
5 8 9 23,79 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,15
6 2 7 27,46 76,2 3 0,12 0,03 0,01 0,03
7 7 9 20,02 76,2 3 0,07 0,02 0,01 0,06
8 9 11 32,39 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,22
9 7 10 20,63 76,2 3 0,00 0,00 0,00 7,30
10 10 6 13,16 76,2 3 0,05 0,01 0,01 0,10
11 3 6 27,31 76,2 3 0,23 0,05 0,07 0,04
12 6 12 36,42 76,2 3 0,14 0,03 0,02 0,03
13 10 11 24,84 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,21
14 11 12 27,62 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,28
15 11 15 8,13 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,16
16 15 13 46,12 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,58
17 13 14 31,28 76,2 3 0,05 0,01 0,01 0,07
18 14 5 15,28 76,2 3 0,08 0,02 0,01 0,05
19 5 4 44,51 76,2 3 0,18 0,04 0,03 0,03
20 12 5 30,78 76,2 3 0,00 0,00 0,07 4,44
Sector 3
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ANEXO 7 PLANO DETALLE POZO DE INSPECCIÓN
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ANEXO 8 FOTOGRAFIAS DE LA ZONA DE ESTUDIO: VEREDA TOMACHIPAN.
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Fig. 1 Centro poblado de la vereda Tomachipan, ubicado a 160 km de San José del Guaviare.
Foto: Jenny Cuento.
Fig. 2 Panorámica Tomachipan. Fuente: Google Maps.
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