pre-diseño de red alterna para separar el suministro de
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
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Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería
8-11-2017
Pre-diseño de red alterna para separar el suministro de agua para Pre-diseño de red alterna para separar el suministro de agua para
uso doméstico y pecuario en el acueducto veredal Arvudea del uso doméstico y pecuario en el acueducto veredal Arvudea del
municipio de Acacias municipio de Acacias
Juan Pablo Rodriguez Rodriguez Universidad de La Salle, Bogotá
Daniel Leandro Cárdenas Sabogal Universidad de La Salle, Bogotá
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1
PRE-DISEÑO DE RED ALTERNA PARA SEPARAR EL SUMINISTRO DE
AGUA PARA USO DOMÉSTICO Y PECUARIO EN EL ACUEDUCTO VEREDAL
ARVUDEA DEL MUNICIPIO DE ACACIAS.
JUAN PABLO RODRIGUEZ RODRIGUEZ
DANIEL LEANDRO CÁRDENAS SABOGAL
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
ACUEDUCTOS
BOGOTÁ D.C
2
PRE-DISEÑO DE RED ALTERNA PARA SEPARAR EL SUMINISTRO DE
AGUA PARA USO DOMÉSTICO Y PECUARIO EN EL ACUEDUCTO VEREDAL
ARVUDEA DEL MUNICIPIO DE ACACIAS.
JUAN PABLO RODRIGUEZ RODRIGUEZ
DANIEL LEANDRO CÁRDENAS SABOGAL
TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA
OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL.
DIRECTOR TEMÁTICO
Ing. ALEJANDRO FRANCO ROJAS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
ACUEDUCTOS
BOGOTÁ D.C 2017
3
BOGOTÁ D.C. 11 de agosto de 2017
NOTA DE ACEPTACIÓN
FIRMA DEL JURADO
_______________________________
_________________________________
FIRMA DEL JURADO
_______________________________
_________________________________
4
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a:
Nuestro director ALEJANDRO FRANCO ROJAS por la gran dedicación y
colaboración tanto en el paso a paso del proyecto de investigación y elaboracion del
documento como a la formacion academica recibida.
De la misma manera queremos agradecer a los docentes que hicieron parte de nuestro
proceso de formacion personal y profesional; especialmente a los ingenieros, Luis Ayala,
Lucio Guillermo Lopez, Sofia Andrade, Edder Alexander Velandia, los cuales
influenciaron nuestros valores y conocimientos de manera representativa.
Finalmente agradecemos a la UNIVERSIDAD DE LA SALLE por brindarnos
principios, valores y deberes como profesionales con capacidad para servir a la sociedad.
5
DEDICATORIA
“Sólo somos una raza avanzada de monos en un planeta menor de una estrella
promedio. Pero podemos entender el universo. Eso nos hace muy especiales.”
Stephen Hawking
Agradezco primordialmente a mi madre NIRMA NAHIR SABOGAL RODRÍGUEZ,
por todo su apoyo incondicional en este proceso de formación, igualmente a mis hermanos
CRISTHIAN JARVIER CÁRDENAS SABOGAL y LAURA GUISELLE
CÁRDENAS SABOGAL quienes fueron pieza fundamental en todo momento de mi
carrera, por último, a mi abuela CECILIA RODRÍGUEZ, mi tío EDWARD
MAURICIO SABOGAL, familia y RICARDO FLÓREZ por sus aportes cognitivos y
diferentes consejos que hicieron que de una u otra forma siempre tuviera un sentido crítico
ante cualquier situación.
DANIEL LEANDRO CÁRDENAS SABOGAL
De ante mano quiero darle gracias a DIOS por darme la sabiduría y entendimiento a lo
largo de mi carrera, igualmente a mis padres OFELIA RODRIGUEZ SARMIENTO Y
GUSTAVO RODRIGUEZ FORERO quienes fueron un apoyo incondicional día a día en
mi proceso de formación, también quiero agradecer a mis hermanas DIANA CATERINE
RODRIGUEZ RODRIGUEZ Y MONICA RODIRGUEZ RODRIGUEZ, a mi novia
JUANITA CASTRO CASTRO que fue un apoyo incondicional a lo largo de la
elaboración de mi tesis, amigos y aquellas personas que en estos 5 años de carrera
aportaron sus conocimientos y su apoyo incondicional.
JUAN PABLO RODRIGUEZ RODRIGUEZ
6
1. INTRODUCCIÓN........................................................................................................ 12
2. FORMULACIÓN Y DELIMITACIÓN DEL PROYECTO........................................ 13
2.1. ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA.......................................................................... 13
2.2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ........................................... 19
2.2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA .............................................................. 19
2.2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ........................................................... 20
2.3. OBJETIVOS ............................................................................................................. 20
2.3.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................. 20
2.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ......................................................................... 21
2.4. JUSTIFICACIÓN....................................................................................................... 21
2.5. DELIMITACIÓN....................................................................................................... 22
2.5.1. ALCANCE ..................................................................................................... 22
2.6. ANTECEDENTES ..................................................................................................... 23
3. MARCO REFERENCIAL ........................................................................................... 25
3.1. MARCO TEORICO................................................................................................... 25
3.1.1. ACUEDUCTO ............................................................................................... 25
3.1.2. LÍNEAS DE CONDUCCIÓN ........................................................................ 27
3.1.3. DOTACIÓN Y DEMANDA.......................................................................... 28
3.1.4. TABLAS DE CONSUMO ............................................................................. 32
3.1.5. PRUEBAS FISICOQUÍMICAS..................................................................... 34
3.2. MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................... 37
3.3. MARCO LEGAL ....................................................................................................... 38
4. RESULTADOS. ........................................................................................................... 39
4.1. ENCUESTAS A LOS USUARIOS................................................................................ 39
4.2. DETERMINACIÓN DE CAUDALES ........................................................................... 51
4.2.1. PROMEDIO DE CADA UNA DE LAS VARIABLES DE CONSUMO ..... 51
4.2.2. CONSUMO PROMEDIO DE CADA VARIABLE DE CONSUMO ........... 53
4.3. PROYECCIÓN DE POBLACIÓN Y NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA ............... 61
4.4. PROYECCIÓN DE CAUDAL...................................................................................... 62
7
4.5. DETERMINACIÓN DE CURVA DE CONSUMO ......................................................... 67
4.6. DISEÑO DE LA TUBERIA ......................................................................................... 80
4.7. MODELACIÓN HIDRÁULICA EN EPANET................................................................ 83
1.1.1. DIMENSIONAMIENTO DE LA RED DOMESTICA ................................. 85
1.1.2. SOLUCIONES PARA ELEVAR LA VELOCIDAD EN LA RED ............ 103
4.8. ANALISIS FISICO QUIMICO Y BACTERIOLOGICO.................................................. 115
4.9. PRESUPUESTO ..................................................................................................... 118
CONCLUSIONES............................................................................................................. 120
RECOMENDACIONES ................................................................................................... 123
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 125
ANEXO 1 .......................................................................................................................... 126
ANEXO 2 .......................................................................................................................... 129
8
TABLA 1. REDES DE DISTRIBUCIÓN DEL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA. .......................................................................16TABLA 2. DESARROLLO HISTÓRICO DEL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA. .......................................................................17TABLA 3. COMPONENTES DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO .....................................................................................26TABLA 4. COEFICIENTE DE RUGOSIDAD PARA LOS DISTINTOS MATERIALES..........................................................................30TABLA 5. CONSUMOS TÍPICOS DE LOS SECTORES COMERCIALES E INDUSTRIALES. ................................................................33TABLA 6. CONSUMOS RESIDENCIALES TÍPICOS. ............................................................................................................33TABLA 7. DOTACIONES DE AGUA PARA EDIFICACIONES DESTINADAS AL ALOJAMIENTO, CUIDADO Y CRÍA DE ANIMALES................34TABLA 8. ÍNDICE DE RIESGO DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO (IRCA) ....................................................35TABLA 9. CLASIFICACIÓN DEL NIVEL DE RIESGO EN SALUD...............................................................................................37TABLA 10. MARCO LEGAL APLICABLE PARA EL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA ...............................................................39TABLA 11. RESULTADOS DE LOS USUARIOS ENCUESTADOS EN LA VEREDA SARDINATA..........................................................40TABLA 12. RESULTADOS DE LOS USUARIOS ENCUESTADOS EN LA VEREDA MONTELÍBANO.....................................................41TABLA 13. RESULTADOS DE LOS USUARIOS ENCUESTADOS EN LA VEREDA SANTA TERESITA. ..................................................42TABLA 14. RESULTADOS DE LOS USUARIOS ENCUESTADOS EN LA VEREDA SAN CAYETANO. ...................................................43TABLA 15. RESULTADOS DE LOS USUARIOS ENCUESTADOS EN LA VEREDA MARGARITAS. ......................................................44TABLA 16. RESULTADOS DE LOS USUARIOS ENCUESTADOS EN LA VEREDA RESGUARDO. .......................................................45TABLA 17. RESULTADOS DE LOS USUARIOS ENCUESTADOS EN LA VEREDA SARDINATA – VILLA CUBIDES. .................................46TABLA 18. RESULTADOS DE LOS USUARIOS ENCUESTADOS EN LA VEREDA ROSARIO. ............................................................47TABLA 19. DOTACIÓN NETA SEGÚN USOS PARA EL ACUEDUCTO ARVUDEA ........................................................................55TABLA 20. CALCULO DEL CAUDAL DE CONSUMO. .........................................................................................................58TABLA 21. CONSUMO DOMÉSTICO Y PECUARIO DE LA VEREDA SARDINATA........................................................................60TABLA 22. CONSUMO DOMÉSTICO Y PECUARIO DE LOS USUARIOS DEL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA. ..............................61TABLA 23. PROMEDIO DE PERSONAS POR CASA PARA EL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA .................................................62TABLA 24. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DE LA VEREDA SARDINATA. ...............................................................63TABLA 25. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DE LA VEREDA SARDINATA – VILLA CUBIDES.........................................64TABLA 26. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DE LA VEREDA SANTA TERESITA. ........................................................64TABLA 27. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DE LA VEREDA ROSARIO. ..................................................................65TABLA 28. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DE LA VEREDA SAN CAYETANO. .........................................................65TABLA 29. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DE LA VEREDA MARGARITAS. ............................................................65TABLA 30. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DE LA VEREDA MONTELÍBANO. ..........................................................66TABLA 31. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DE LA VEREDA RESGUARDO...............................................................66TABLA 32. CONSUMO DOMÉSTICO DE LOS USUARIOS DEL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA ANTES Y DESPUÉS DE LA PROYECCIÓN.
................................................................................................................................................................67TABLA 33. CURVA DE CONSUMO HORARIO.................................................................................................................75TABLA 34. CURVA DE CONSUMO UNITARIO ................................................................................................................78TABLA 35. CRITERIOS DE DISEÑO SEGÚN RAS 2000....................................................................................................84TABLA 36. TABLA RESUMEN, CÁLCULOS HIDRÁULICOS. .................................................................................................92TABLA 37. PUNTOS DE PITOMETRIA. .......................................................................................................................101TABLA 38. PUNTOS DE PITOMETRIA. .......................................................................................................................102TABLA 39. PUNTOS DE PITOMETRIA CASO 1..............................................................................................................103TABLA 40. PUNTOS DE PITOMETRIA CASO 1..............................................................................................................104TABLA 41. PUNTOS DE PITOMETRIA CASO 2..............................................................................................................105TABLA 42. PUNTOS DE PITOMETRIA CASO 2..............................................................................................................106TABLA 43. NODOS CON PURGA ..............................................................................................................................111TABLA 44. NODOS CON PURGA, CASO 2..................................................................................................................115TABLA 45. ANÁLISIS FISICOQUÍMICO .......................................................................................................................116TABLA 46. ANÁLISIS MICROBIOLÓGICO. ...................................................................................................................116TABLA 47. PRESUPUESTO DE OBRA, ACUEDUCTO ARVUDEA.........................................................................................118
9
FIGURA 1. FOTOGRAFÍAS DEL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA. FUENTE: REVISIÓN PBOT, DOCUMENTO DE
DIAGNÓSTICO. 2015.................................................................................................................................14FIGURA 2. FOTOGRAFÍAS DEL DESARENADOR DEL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA. FUENTE: REVISIÓN PBOT, DOCUMENTO
DE DIAGNÓSTICO. 2015............................................................................................................................14FIGURA 3. FOTOGRAFÍA DE LA VÁLVULA DE CORTE. FUENTE: REVISIÓN PBOT, DOCUMENTO DE DIAGNÓSTICO. 2015 .15FIGURA 4. FOTOGRAFÍAS DEL ACUEDUCTO VEREDAL DE ARVUDEA. FUENTE: REVISIÓN PBOT, DOCUMENTO DE
DIAGNÓSTICO. 2015.................................................................................................................................15FIGURA 5. COBERTURA EMPRESAS PRESTADORAS DEL SERVICIO DE ACUEDUCTOS EN EL MUNICIPIO DE ACACIAS. FUENTE:
REVISIÓN PBOT, DOCUMENTO DE DIAGNÓSTICO. 2015 ..........................................................................18FIGURA 6. ESPECIFICACIONES DEL ACUEDUCTO ARVUDEA. FUENTE: REVISIÓN PBOT, DOCUMENTO DE DIAGNÓSTICO.
2015 ........................................................................................................................................................19FIGURA 7. GRAFICA DE LA POBLACIÓN PROYECTADA, POR EL MÉTODO GEOMÉTRICO POR INCREMENTO MEDIO TOTAL. FUENTE:
ELABORADA POR LOS AUTORES. ......................................................................................................................22FIGURA 8. POBLACIÓN POR VEREDA FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES.................................................48FIGURA 9. PORCENTAJE DE NIÑOS Y ADULTOS MAYORES DE 60 AÑOS. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES.......................48FIGURA 10. NÚMERO DE USUARIOS DOMÉSTICOS Y PECUARIOS. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES. .............................49FIGURA 11. USOS DEL AGUA PARA CADA VEREDA. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES. ...............................................50FIGURA 12. CALIDAD DEL AGUA PARA TODAS VEREDAS. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES..........................................50FIGURA 13. FOTOGRAFÍA DEL CAUDALÍMETRO ULTRASÓNICO PROTAFLW-C (JAPONÉS). FUENTE: INFORME
APINDICO. ...............................................................................................................................................68FIGURA 14. FOTOGRAFÍAS DE CALIBRACIÓN DE QUIPO. FUENTE: INFORME APINDICO. .................................................69FIGURA 15. FOTOGRAFÍAS DE DEL CAUDALÍMETRO CON GPS. FUENTE: INFORME APINDICO. ........................................69FIGURA 18. MEDICIÓN DE PRESIÓN SISTEMA DE ACUEDUCTO FUENTE: INFORME APINDICO. .............................73FIGURA 19. VARIACIÓN DE PRESIÓN DEL ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA EN EL MUNICIPIO DE ACACIAS-
META. FUENTE: INFORME APINDICO. ......................................................................................................74FIGURA 20. CURVA VARIACIÓN DE CAUDAL DURANTE 24 HORAS. FUENTE: INFORME APINDICO. .......................76FIGURA 21. CURVA VARIACIÓN DE GRAFICA DE PRESIÓN DURANTE 24 HORAS. FUENTE: INFORME APINDICO. ...77FIGURA 22. GRAFICA DE LA CURVA DE CONSUMO UNITARIO. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES. ..................................79FIGURA 23. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET, OPCIONES HIDRÁULICAS. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES.......85FIGURA 24. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET, PATRÓN DE DEMANDA. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES .........86FIGURA 25. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES ........................................86FIGURA 26. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET (PROPIEDADES DE LA CONEXIÓN). FUENTE: ELABORADO POR
LOS AUTORES...........................................................................................................................................87FIGURA 27. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET (PROPIEDADES DE LA TUBERÍA). FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES.
................................................................................................................................................................87FIGURA 28. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET, RANGO DE PRESIONES EN LA TUBERÍA. FUENTE: ELABORADO POR LOS
AUTORES..................................................................................................................................................88FIGURA 29. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET, ANÁLISIS DE PRESIÓN EN LAS CONEXIONES. FUENTE: ELABORADO POR LOS
AUTORES..................................................................................................................................................88FIGURA 30. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET, CONEXIONES AL INICIO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN. FUENTE: ELABORADO
POR LOS AUTORES. ...................................................................................................................................89
10
FIGURA 31. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET, RANGO DE VELOCIDAD EN LA TUBERÍA. FUENTE: ELABORADO POR LOS
AUTORES..................................................................................................................................................90FIGURA 32. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET, ANÁLISIS DE VELOCIDAD EN LAS TUBERÍAS. FUENTE: ELABORADO POR LOS
AUTORES..................................................................................................................................................90FIGURA 33. MODELO HIDRÁULICO EN EPANET, CURVA DE CONSUMO. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES. .........91FIGURA 34. UBICACIÓN DE LOS PUNTOS DE PITOMETRIA EN LA RED DE DISTRIBUCION. ......................................................100FIGURA 35.VARIACION DE PRESION EN EL TIEMPO......................................................................................................100FIGURA 36. MODELO HIDRÁULICO EPANET, ESTADO DE LA TUBERÍA-CERRADO. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES. ...108FIGURA 37. MODELO HIDRÁULICO EPANET, RANGO DE CAUDAL EN LA TUBERÍA. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES.
..............................................................................................................................................................109FIGURA 38. MODELO HIDRÁULICO EPANET, CIERRE DE TUBERÍA (HORA CRITICA DE CONSUMO 9:00 AM). FUENTE: ELABORADO
POR LOS AUTORES....................................................................................................................................109FIGURA 39............................................................................................................. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.FIGURA 40. MODELO HIDRÁULICO EPANET, RANGO DE VELOCIDAD EN LA TUBERÍA. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES.
..............................................................................................................................................................110FIGURA 41. MODELO HIDRÁULICO EPANET, VELOCIDAD EN LA TUBERÍA (HORA CRITICA DE CONSUMO 9:00 AM). FUENTE:
ELABORADO POR LOS AUTORES. .................................................................................................................110FIGURA 42. . MODELO HIDRÁULICO EPANET, ESTADO DE LA TUBERÍA-CERRADO. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORE
..............................................................................................................................................................112FIGURA 43. MODELO HIDRÁULICO EPANET, RANGO DE CAUDAL EN LA TUBERÍA. FUENTE: ELABORADO POR LOS AUTORES.
..............................................................................................................................................................112FIGURA 44. MODELO HIDRÁULICO EPANET, CIERRE DE TUBERÍA (HORA CRITICA DE CONSUMO 9:00 AM). FUENTE:
ELABORADO POR LOS AUTORES. ............................................................................................................113FIGURA 45. MODELO HIDRÁULICO EPANET, RANGO DE VELOCIDAD EN LA TUBERÍA. FUENTE: ELABORADO POR LOS
AUTORES................................................................................................................................................113FIGURA 46. MODELO HIDRÁULICO EPANET, VELOCIDAD EN LA TUBERÍA (HORA CRITICA DE CONSUMO 9:00 AM). FUENTE:
ELABORADO POR LOS AUTORES. ............................................................................................................114FIGURA 47. VARIACIÓN DEL CAUDAL EN FUNCIÓN DE LECTURAS HECHAS AP CD0. FUENTE: INFORME APINDICO.
..............................................................................................................................................................126FIGURA 48. MEDICIONES DEL CAUDAL POR DÍA AP CD0. FUENTE: INFORME APINDICO. ..................................127FIGURA 49. . VARIACIÓN DE LA PRESIÓN EN FUNCIÓN DE LECTURAS HECHAS AP CD0. FUENTE: INFORME
APINDICO. .............................................................................................................................................127FIGURA 50. MEDICIONES DEL CAUDAL POR DÍA AP CD0. FUENTE: INFORME APINDICO. ..................................128
FIGURA 51. CARTA DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS FISICOQUÍMICAS. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 28 DESEPTIEMBRE DE 2016. ................................................................................................................................129
FIGURA 52. RESULTADOS DE LAS PRUEBAS FISICOQUÍMICAS. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 28 DE SEPTIEMBRE DE 2016. 130FIGURA 53. RESULTADOS DE LAS PRUEBAS MICROBIOLÓGICA. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 28 DE SEPTIEMBRE DE
2016. .....................................................................................................................................................131FIGURA 54. CARTA DEL RESULTADO DE LAS PRUEBAS FISICOQUÍMICAS Y MICROBIOLÓGICAS. FUENTE: PRUEBAS
FISICOQUÍMICAS 24 DE AGOSTO DE 2016. ..............................................................................................132FIGURA 55. RESULTADO DE LAS PRUEBAS FISICOQUÍMICAS. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 24 DE AGOSTO DE 2016.
..............................................................................................................................................................133FIGURA 56. . RESULTADOS DE LAS PRUEBAS MICROBIOLÓGICAS. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 24 DE AGOSTO DE
2016. .....................................................................................................................................................134FIGURA 57. . CARTA DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS FISICOQUÍMICAS Y MICROBIOLÓGICAS. FUENTE: PRUEBAS
FISICOQUÍMICAS 28 DE JUNIO DE 2016. ..................................................................................................135FIGURA 58. RESULTADO DE LAS PRUEBAS FISICOQUÍMICAS. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 28 DE JUNIO DE 2016.
..............................................................................................................................................................136
11
FIGURA 59. RESULTADOS DE LAS PRUEBAS MICROBIOLÓGICAS. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 28 DE JUNIO DE 2016...............................................................................................................................................................137
FIGURA 60. CARTA DE LOS RESULTADOS DE LAS PRUEBAS FISICOQUÍMICAS Y MICROBIOLÓGICAS. FUENTE: PRUEBAS
FISICOQUÍMICAS 5 DE ABRIL DE 2016.....................................................................................................138FIGURA 61. RESULTADO DE LOS ANÁLISIS FISICOQUÍMICOS Y MICROBIOLÓGICOS. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 5 DE
ABRIL DE 2016. ......................................................................................................................................139FIGURA 62. . RESULTADOS DE LAS PRUEBAS FISICOQUÍMICAS Y MICROBIOLÓGICAS. FUENTE: PRUEBAS FISICOQUÍMICAS 5 DE
ABRIL DE 2016. ......................................................................................................................................140
12
1. INTRODUCCIÓN
El municipio de Acacias (Meta) ha tenido un fuerte crecimiento en el ámbito social y
económico, el cual se ha acelerado con la creación de nuevos pozos de extracción de
petróleo y plantaciones de palma, generando un crecimiento demográfico tanto en el área
urbana como rural. En consecuencia, los acueductos del municipio, tanto urbano como
rural, han tenido que aumentar su capacidad y áreas de cobertura. Acacias en la zona rural
cuenta con tres acueductos veredales o comunitarios, los cuales suministran agua para
consumo doméstico y pecuario a fincas, población dispersa y caseríos, utilizando para ello
una única red de distribución.
Este proyecto se trabajó con el acueducto ARVUDEA - Asociación rural de veredas
unidas de Acacias, el cual tiene dos captaciones en concreto con rejilla de fondo, una sobre
Caño Blanco y otra que opera en caso de sequía en el río Sardinata, captando un caudal de
12 Lt/seg para uso doméstico y abrevadero.
Se diseñó una red (matriz y secundaria) alterna a la existente del acueducto ARVUDEA
que permite separar el suministro de agua potable para consumo de los habitantes y el
suministro para el uso pecuario. En el proyecto se realizaron varios puntos, como lo
fueron: i) aplicar una encuesta tipo cerrada a los diferentes usuarios para poder así
determinar el caudal doméstico y pecuario que era necesario transportar por cada red,
donde se tuvo en cuenta los factores de consumo de las diferentes variables en ambos
casos, como lo es la cantidad de ganado para el consumo pecuario y en la parte del
13
consumo doméstico cantidad de habitantes y número de electrodomésticos que utilizan
agua, ii) Se identificó los puntos de demanda según el tipo de usuario (doméstico y
pecuario), iii) Se diseñó una red de conducción desde el desarenador hasta una futura
planta de tratamiento de agua potable (PTAP), seguido de una red de distribución para
suministrar el consumo hacia los diferentes caseríos de la zona rural del municipio de
Acacias abastecidos por ARVUDEA. Además, fue necesario realizar unas pruebas
fisicoquímicas para determinar la calidad del agua y así poder ver si cumplía con los
requerimientos necesarios los cuales estipulan los artículos 37 y 38 del Decreto 1594 del
26 de junio de 1984, este análisis se realizó con la ayuda de la secretaria de salud del
departamento del Meta los cuales se guiaron de la normatividad vigente (NTC-ISO 5667).
Una vez hecho los análisis de calidad de la fuente se estipulo el tipo de tratamiento que
necesita este acueducto (el proyecto sugiere un tipo de tratamiento de acuerdo con los
resultados, pero no se enfoca en esto).
Para la evaluación del pre-diseño de la red alterna se utilizó el software EPANET, el
cual nos permitió ver el comportamiento del flujo a presión, incluyendo mallas abiertas y
cerradas, propias de los sistemas de los acueductos rurales.
2. FORMULACIÓN Y DELIMITACIÓN DEL PROYECTO
2.1. ACUEDUCTO VEREDAL ARVUDEA
El acueducto veredal ARVUDEA en la captación y a lo largo de la aducción y
conducción se puede estimar una cobertura vegetal en muy buen estado de conservación,
con especies arbóreas y arbustos, sin evidencia de actividades agrícolas y pecuarias.
En la zona se cuenta gran riqueza hídrica que en invierno presentan crecientes
importantes con arrastre de rocas y cantos rodados, por lo que se han construido varios
14
pasados elevados apoyando la tubería sobre columnas o cables que permitan la suspensión
a través de la topografía.
Figura 1. Fotografías del Acueducto veredal Arvudea.Fuente: Revisión PBOT, Documento de diagnóstico. 2015
El acueducto cuenta con dos tanques sedimentadores, los cuales son el único medio de
tratamiento para las aguas suministradas a la población. Cada tanque tiene una cámara de
aquietamiento, pantalla deflectora con orificios, vertedero de excesos y válvulas para
lavado, cumpliendo con todos los elementos técnicos requeridos.
Figura 2. Fotografías del desarenador del Acueducto veredal Arvudea.Fuente: Revisión PBOT, Documento de diagnóstico. 2015
15
Se dispone de un tanque desarenador al lado de la bocatoma y un bypass en cada
tanque, este sistema permite que durante las operaciones de lavado no sea necesario
despresurizar la red, además que la cantidad de sedimentos que llegue a cada tanque se
disminuye significativamente prolongando el tiempo entre lavados.
Figura 3. Fotografía de la válvula de corte.Fuente: Revisión PBOT, Documento de diagnóstico. 2015
Cuando caño Blanco (bocatoma principal) está en periodo de estiaje es necesario utilizar
como fuente complementaria el rio Sardinata, para tal fin se dispone de un tanque
desarenador sobre la parte izquierda del rio.
Figura 4. Fotografías del Acueducto veredal de Arvudea.Fuente: Revisión PBOT, Documento de diagnóstico. 2015
16
El acueducto veredal ARVUDEA actualmente abastece a 950 usuarios del área rural del
municipio de Acacias, utilizando para ello 56,8 km de redes, por las cuales se conduce el
agua tanto para uso doméstico como pecuario. El único tratamiento que se realiza al agua
es des arenación y sedimentación, de tal forma, que para el uso doméstico se ofrece agua
cruda.
Tabla 1. Redes de distribución del acueducto veredal ARVUDEA.
Fuente: Plano topográfico acueducto veredal ARVUDEA.
ARVUDEA, fue construido en 1979 gracias al trabajo de la comunidad y recursos
estatales del INAS (Instituto Nacional de Salud), periodo en el cual muchas comunidades
fueron provistas con sistemas de abastecimiento de agua, concibiendo a la población no
solo como beneficiaria, sino como gestora y responsable en el desarrollo y sostenimiento
de sus sistemas.
Posteriormente, con la Constitución de 1991 y la Ley 142 de 1994, se dio paso a un
esquema descentralizado donde el Estado a nivel central, asume tan solo las funciones de
regulación, control y vigilancia, transfiriendo a los municipios la responsabilidad directa de
garantizar la prestación del servicio. Contexto en el cual el crecimiento y gestión de los
Diámetro (pulgadas) Longitud (km)½” 0,171” 6,67
1 ½” 4,332” 9,31
2 ½” 4,693” 7,854” 7,406” 11,208” 5,20
Total 56,83
17
acueductos rurales quedó en manos de comunidades carentes de recursos y herramientas
técnicas.
Tabla 2. Desarrollo histórico del acueducto veredal ARVUDEA.
Fuente: Revisión PBOT, Documento de diagnóstico. 2015
Producto de la sucesión y división de fincas, el aumento de predios y fincas y el
crecimiento demográfico, el número de usuarios ha aumentado significativamente, pasando
de 50 en 1979 a 950 usuarios en el año 2015. Adicionalmente, una parte considerable de
estos nuevos usuarios consumen agua únicamente con fines domésticos, asentándose en
centros poblados.
1970 1980 1990 2000 2010
2002-05 arreglo devías y aumento de
predios y fincas.
2014 se realizóinversión en tanques y
desarenadores.
2015 aumento deusuarios a 950 en 7
veredas.
2016 se pretenderealizar inversión en
redes.
1979- nació con 50 usuarios con recursospropios y del INAS. Se construyó conmano de obra comunitaria. Primerbocatoma localizada aguas abajo.
1983 conformaciónjurídica.
1990-92 se trasladó labocatoma hacia aguas arriba
para ganar presión.2006 cambio de
redes.
18
Figura 5. Cobertura empresas prestadoras del servicio de acueductos en el municipio de Acacias.Fuente: Revisión PBOT, Documento de diagnóstico. 2015
19
Figura 6. Especificaciones del acueducto ARVUDEA.Fuente: Revisión PBOT, Documento de diagnóstico. 2015
2.2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
2.2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
El municipio de Acacias (Meta) ha experimentado un aumento considerablemente de
habitantes en suelo rural y centros poblados, justificado en la sucesión y división de fincas,
generación de nuevos empleos por la industria petrolera, desplazamiento desde otros
municipios, entre otras. En consecuencia, el acueducto veredal Arvudea, se expone a un
aumento de la demanda, especialmente de usuarios domésticos, sin que se disponga de la
6 Lt/seg CAPTADOSY CONSUMIDOS
INDUSTRIAL - EXTRACCIÓN DE GRAVAS
AUMENTO DE DEMANDA POR NUEVOS CENTROS POBLADOS
CALIDAD DE AGUA
INFRAESTRUCTURA
N° DE USUARIOS
CANTIDAD DE AGUA
USOS DEL SUELO
COBERTURA VEGETAL
PISCICULTURA, GANADO,INPEC, CULTIVOSAGRICOLAS (CACAO)
PALMERAS y CASA QUINTAS
RIESGOSRIESGOS POR CONSTRUCCIÓN DE
INFRAESTRUCTURA - POR DOBLE CALZADA
CAM
PAM
ENTO
PENI
TENC
IARI
A
PUENTE DELSARDINATA
RIO
GU
AYU
RIB
A
CAMPO BELLO
RESGUARDO
MONTELIBANO
ROSARIO
MARGARITAS
SAN CAYETANO
STA TERESITA
RIO
SAR
DIN
ATA
CASERIO ELDIAMANTE
CONVENCIONES
Bocatoma
Tanque
Escuela
Centro poblado - Vereda
Puente
BOCATOMA SAN PABLO
BOCATOMA ARVUDEA
0.5 km 1.5 kmTANQUESDESARENADORES
SARDINATA + DIAMANTEAprox. 300 USUARIOS (180 Diamante) SANTA TERESITA
200 USUARIOSSECTOR MONTELIBANO, FINCAS,CASAQUINTAS Y VIVIENDAS DISPERSAS
RESGUARDO250 USUARIOSCASAQUINTAS
ROSARIO100 USUARIOS
MONTELIBANO80 USUARIOS
MARGARITAS70 USUARIOS
SAN CAYETANO60 USUARIOS
SARDINATA + LAS BLANCASRÍO GUAYURIBA
SARDINATA
MUY BUENA CALIDADNECESITA COLACIÓN YELIMINAR COLIFORMES
EN INVIERNOAUMENTA LA TURBIEDAD
LAS BLANCAS DISMINUYELA CALIDAD- HAY GANADERÍA- AUMENTA TURBIEDAD
DISMINUYE LA CALIDADAPORTES INDUSTRIALES POR MINERÍA, PALMA Y PETROLEO
BOSQUESECUNDARÍO
SE CONSERVA EL BOSQUE DEGALERÍA HASTA PUENTE
SARDINATA
LA COBERTURA ES MUY ESCASA
GANADERÍA
TALA DE ARBOLES ENCAÑO BLANCO
DESLIZAMIENTOS POR PÉRDIDADE COBERTURA Y SISMICA
2011AVALANCHA SE LLEVÓ REDES
- $ 18.000.000- 8 DÍAS SIN AGUA
20
infraestructura necesaria para suministrar agua potable debido a que toda el agua tanto para
consumo doméstico como pecuario se transporta por una única red de distribución.
El transporte y distribución de agua para uso doméstico y abrevadero por la misma red
es un obstáculo para su tratamiento y potabilización, considerando que:
Se potabilizaría un volumen de agua mayor al necesario,
representando aumento de costos tanto en infraestructura como en insumos y
mantenimiento.
Se suministraría agua con cloro al ganado, lo que puede ser
perjudicial para su bienestar.
El resultado de la condición actual es un gran número de usuarios de las áreas rurales
sin suministro de agua potable. En contraste, el pre-diseño de una red primaria y
secundaria alterna al acueducto existente permite separar la dotación para el usuario
doméstico y el uso pecuario, abriendo la posibilidad de realizar tratamientos diferenciados
según el tipo de usuarios.
2.2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿La separación del agua para consumo doméstico y pecuario mediante una nueva red
alterna a la existente es viable para la población rural del municipio de Acacias abastecida
por el acueducto veredal ARVUDEA?
2.3. OBJETIVOS
2.3.1. OBJETIVO GENERAL
Diseñar una red de abastecimiento (matriz y secundaria) alterna a la existente, para
garantizar a la comunidad rural abastecida por el acueducto veredal ARVUDEA un
suministro constante de agua potable.
21
2.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Establecer una encuesta tipo cerrada en donde se identifiquen las diferentes
variables que hacen que el consumo pecuario y domestico cambien.
Determinar mediante la aplicación de una encuesta a los usuarios del
acueducto veredal ARVUDEA, cuál es el uso que le dan al agua en su hogar ya sea
para consumo pecuario o consumo humano.
Determinar el caudal de diseño para la nueva red alterna.
Determinar los criterios de diseño: puntos de conexión, material, diámetro,
presión y pérdidas en la red de distribución; necesarios para el pre-diseño más
óptimo para la comunidad.
2.4. JUSTIFICACIÓN
La actual localización de la bocatoma permite el suministro de agua incluso a las
veredas más distantes, de manera que una reubicación de la misma a un punto más cercano
podría ocasionar una reducción significativa de presiones, razón por la cual se parte de la
conservación de la bocatoma y desarenadores existentes para el suministro de agua potable.
Debido a esto y considerando que la cantidad de habitantes de la zona rural del
municipio de Acacias equivale a un 20% de su totalidad y que ARVUDEA ha
experimentado un incremento de 50 a 950 usuarios, fue de vital importancia generar una
propuesta de diseño en la cual se suministrara agua potable a los diferentes caseríos que se
encuentran en la zona, como lo es: Santa Rosa, El Triunfo, Puerto Orquídea, La Unión y
La Primavera, entre otras.
Además, este proyecto permite aportar un pre-diseño adicional al acueducto
ARVUDEA donde se genere una opción de cambio y mejoramiento en la calidad de vida
para cada uno de los usuarios que se beneficiará ante este consumo constante de agua
22
potable. También contribuirá en la reducción de enfermedades por lo que se pretenderá un
mejor futuro especialmente en la juventud que contará con este vital líquido.
2.5. DELIMITACIÓN
2.5.1. ALCANCE
El proyecto se localiza en el departamento de Meta en la zona rural del municipio de
Acacias. Para el acueducto veredal ARVUDEA (Asociación rural de veredas unidas de
Acacias), se diseñó una conducción alterna a la existente que se deriva del desarenador
hasta una PTAP (el diseño de la PTAP no corresponde al alcance de este proyecto), así
como una red matriz y secundaria de aproximadamente en 54 km, para el abastecimiento
de agua potable a 1152 usuarios existentes y 525 proyectados para el año 2033.
Figura 7. Grafica de la población proyectada, por el método geométrico por incremento medio total.Fuente: Elaborada por los autores.
La determinación del caudal de diseño se realizó a partir de la contribución con
información por parte del acueducto veredal ARVUDEA (Asociación rural de veredas
unidas de Acacias) y los habitantes de los diferentes caseríos. Teniendo en cuenta que el
caudal de diseño para nuestra red de distribución fue obtenido mediante la información
0100020003000400050006000
2015 2020 2025 2030 2035
Pobl
acio
n fin
al
Años
Poblacion Final
23
registrada en la encuesta que se le hizo a cada usuario que suministra el acueducto
ARVUDEA.
Como resultado se presentan los diseños de la red alterna incluyendo memorias de
cálculo, planos y un modelamiento en EPANET que servirá como comprobación de los
cálculos obtenidos.
2.6. ANTECEDENTES
DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
DE LAS COMUNIDADES DEL TIGRITO, MATARUCA Y EL
PARDILLAL. MUNICIPIO GUAICAIPURO, ESTADO MIRANDA (IVÁN
ALFREDO MORENO SALAZAR, 2006)
Se realizó el diseño de la red de distribución de agua potable que recorre la zona,
siguiendo la normativa vigente y cumpliendo con los parámetros técnicos que les
dan confiabilidad a las propuestas elaboradas.
MATERIAL DIDACTICO PARA LA ASIGNATURA DE
ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (JULIO CESAR TORRES
CAMARGO, 2008)
En el numeral 9 de esta tesis se presentan las generalidades que se deben seguir
para realizar una conducción teniendo en cuenta todos los parámetros que exigen de
diseño, y el previo análisis de las conducciones.
CÁLCULO DE REDES DE AGUA POTABLE CONSIDERANDO
FLUJO PERMANENTE (LUIS EDUARDO FRANCO HERNÁNDEZ, 2006).
Se presenta la metodología empleada en el Instituto de Ingeniería de la
Universidad Nacional Autónoma de México, para la revisión del funcionamiento
24
hidráulico de las redes de distribución. Aunque existen otros métodos de cálculo,
los descritos en este trabajo se han empleado con éxito en redes tan complejas
como la del Distrito Federal.
ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN PARA EL SISTEMA DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE EN LA ZONA CONURBADA
(ZAPATA-RENACIMIENTO) EN EL MUNICIPIO DE ACAPULCO,
GUERRERO (JORGE CASTILLO TORRES,2013)
Presentar una alternativa de solución para el abastecimiento de agua potable a la
zona conurbada Zapata-Renacimiento, mediante la extracción de agua en 9 pozos
someros y con ello evitar el servicio por tandeo de agua potable que actualmente se
le da a la zona estudio, realizando un análisis del sistema de abastecimiento de agua
potable actual del municipio de Acapulco.
VALIDACION DE LA DOTACION PARA EL DISEÑO DE
ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS PARA MUNICIPIOS
COLOMBIANOS TOMANDO COMO BASE DE BUSQUEDA EL
MINICIPIO DE ACACIAS META (DARÍO CABALLERO HERRERA)
El proyecto pretende realizar la validación de la dotación la cual se centraliza en
el municipio de Acacias-Meta, mediante el estudio del consumo de agua real de la
población de estos municipios de forma integral, y así suministrar una evaluación
de la dotación de acueductos, de esta manera generar una valoración de los
estándares del Reglamento técnico del sector de Agua potable y Saneamiento
básico (RAS-2000).
25
DIAGNOSTICO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL
MUNICIPIO PUERTO SALGAR (CUNDINAMARCA) (DIEGO ARMANDO
HERNÁNDEZ PLATA)
La presente investigación consiste en un proceso de estudio que permite medir,
establecer, evaluar y caracterizar particularidades de las necesidades presentadas
del sistema de acueducto del municipio de Puerto Salgar del departamento de
Cundinamarca.
PRE-DISEÑO HIDRAULICO DE LA VEREDA DE SANTA
LUCIA CABRERA CUNDINAMARCA (SARA PAOLA HERNANDEZ
BARRERA).
La razón por la cual se ejecutó este proyecto fue para dar solución a la
problemática que se viene presentando en La Vereda de Santa Lucia, ya que la
comunidad de la misma no tiene suministro de agua potable y esto afecta tanto a los
habitantes como a la economía de la región. Está al ser una zona agrícola y
ganadera presenta la necesidad del suministro de agua potable para así lograr
realizar las actividades diarias con normalidad y eficacia.
3. MARCO REFERENCIAL
3.1. MARCO TEORICO
3.1.1. ACUEDUCTO
El servicio público de Acueducto o también llamado servicio domiciliario de agua
potable es definido por el Artículo 14 de la Ley 142 de 1994 como “la distribución
municipal de agua apta para el consumo humano, incluida su conexión y medición.” A la
26
cual se le adicionan actividades complementarias como la captación de agua, su
procesamiento, tratamiento, almacenamiento, conducción y transporte
Los componentes del servicio están definidos en el Reglamento Técnico del sector de Agua
Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000 (Resolución 1096 de 2000), incluyendo la
captación, sistema de tratamiento, tanques de almacenamiento, red matriz y redes de
distribución (ver Tabla 3).
Tabla 3. Componentes del Sistema de Acueducto
SISTEMA COMPONENTE DEFINICIÓN
ACUEDUCTO
CaptaciónConjunto de estructuras necesarias para obtener el agua de una fuente deabastecimiento.
AducciónComponente a través del cual se transporta agua cruda, ya sea a flujo libreo a presión.
DesarenadorComponente destinado a la remoción de las arenas y sólidos que están ensuspensión en el agua, mediante un proceso de sedimentación mecánica.
ConducciónComponente a través del cual se transporta agua potable, ya sea a flujolibre o a presión.
Planta deTratamiento
Instalaciones necesarias de tratamientos unitarios para purificar el agua deabastecimiento para una población.
AlmacenamientoAcción destinada a almacenar un determinado volumen de agua para cubrirlos picos horarios y la demanda contra incendios.
Red de distribuciónConjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua desdeel tanque de almacenamiento o planta de tratamiento hasta los otros deconsumo.
Red primaria o redmatriz
Parte de la red de distribución que conforma la malla principal de serviciode una población y que distribuye el agua procedente de la conducción,plata de tratamiento o tanques de compensación a las redes secundarias.La red primaria mantiene las presiones básicas de servicio para elfuncionamiento correcto de rodo el sistema, y generalmente no reparteagua en ruta.
Red secundariaParte de la red de distribución que se deriva de la red primaria y quedistribuye el agua a los barrios y urbanizaciones de la ciudad y que puederepartir agua en ruta.
Red menor dedistribución
Red de distribución que se deriva de la red secundaria y llega a los puntosde consumo.
Fuente: Resolución 1096 de 2000 (Reglamento Técnico del sector de Agua Potable y Saneamiento
Básico – RAS 2000).
27
3.1.2. LÍNEAS DE CONDUCCIÓN
Se entiende por línea de conducción al tramo de tubería que transporta agua desde la
captación hasta la planta potabilizadora, o bien hasta el tanque de regularización,
dependiendo de la configuración del sistema de agua potable.
Una línea de Conducción debe seguir, en lo posible, el perfil del terreno y debe ubicarse
de manera que pueda inspeccionarse fácilmente. Esta puede diseñarse para trabajar por
gravedad o bombeo.
Para que se utilice la distribución por gravedad, es necesario que la fuente de suministro
sea un río, lago o un embalse, este situado en algún punto elevado respecto al punto de
consumo, de manera que pueda mantenerse una presión suficiente en las tuberías
principales.
Cuando las condiciones del terreno o el gasto necesario del suministro de agua no
permiten el diseño de la línea de conducción por gravedad, se utiliza el bombeo, teniendo
dos variantes:
La primera es utilización de bombas, más el almacenado de cierta cantidad de agua. En
general, cuando se emplea este método, el exceso de agua se almacena en un tanque
elevado durante los periodos de bajo consumo. Seguidamente, durante los periodos de alto
consumo, el agua almacenada se utiliza para complementar la suministrada por la bomba.
Este sistema permite obtener un rendimiento uniforme en las bombas y, por lo tanto, es
económico, ya que se puede hacer trabajar a las bombas en condiciones óptimas. Por otra
parte, como el agua almacenada proporciona una reserva que puede utilizarse en los casos
28
de incendio y cuando se producen averías en las bombas, este método de operación
proporciona una amplia seguridad.
La segunda opción es la de utilización de bombas sin almacenamiento, en este caso las
bombas introducen el agua directamente en la tubería sin otra salida que la del agua
realmente consumida. Es el sistema menos deseable, ya que una avería en la fuente de
energía ocasionaría una interrupción completa en el suministro de agua. Al variar el
consumo, la presión en las tuberías fluctuara fácilmente. Si las bombas se accionan
eléctricamente, su punta de consumo es fácil que coincida con la de la demanda general, lo
que incrementa el costo de la energía.
3.1.3. DOTACIÓN Y DEMANDA
3.1.3.1.CAUDAL MEDIO DIARIO.
El caudal medio diario (Qmd) se define como el promedio aritmético de los caudales día
a día en un año. Este caudal depende del consumo expresado en L/hab-día, la población de
diseño. Y se calcula por medio de la siguiente ecuación:
= ∗86400 ( )Ecuación 1
Dónde: P: Población
: Dotación bruta.
29
3.1.3.2.DISEÑO HIDRÁULICO CONDUCCIÓN
Los ingenieros norteamericanos Allen Hazen y Gardner Williams, realizaron un análisis
estadístico de datos hechos por más de 30 investigadores obteniendo como resultado una
formula empírica, que representa el flujo de agua en conducciones presión. La fórmula es
ampliamente utilizada en todos los países, y en nuestro país está reconocida por la norma
colombiana de agua potable y saneamiento básico.
La fórmula de Hazen-Williams en unidades Internacionales es:
= 10.67. ∗ . ∗Ecuación 2
Dónde: : Pérdidas totales (m/m).
D: Diámetro de la tubería (m).
Q: Caudal transportado (m3/s).
C: Coeficiente de rugosidad de la tubería, depende del material de la tubería.
L: Longitud de la tubería (m).
El coeficiente de rugosidad depende del material utilizado en la tubería y de la
antigüedad de la misma, por ejemplo, en materiales como el hierro se reduce el área de
flujo por efectos de la corrosión, en la siguiente tabla se muestran los coeficientes de
rugosidad para diferentes materiales.
30
Tabla 4. Coeficiente de rugosidad para los distintos materiales.
Material Coeficiente deManning (n)
Coef. Hazen-Williams (CH)
Coef. RugosidadAbsoluta e (mm)
Asbesto cemento 0.011 140 0.0015Latón 0.011 135 0.0015
Tabique 0.015 100 0.6Fierro fundido
(nuevo)0.012 130 0.26
Concreto (cimbrametálica)
0.011 140 0.18
Concreto (cimbramadera)
0.015 120 0.6
Concreto simple 0.013 135 0.36Cobre 0.011 135 0.0015
Acero corrugado 0.022 -- 45Acero galvanizado 0.016 120 0.15Acero (esmaltado) 0.010 148 0.0048Acero (nuevo, sin
recubrimiento)0.011 145 0.045
Acero (remachado) 0.019 110 0.9Plomo 0.011 135 0.0015
Plástico (PVC) 0.009 150 0.0015Madera (duelas) 0.012 120 0.18
Vidrio (Laboratorio) 0.011 140 0.0015Fuente: Computer Application in Hydraulic Engineering. 5th Edition, Haestad Methods.)
Igualmente, para el cálculo de tuberías a presión puede utilizarse la expresión de Darcy-
Weisbach, la cual estable que las pérdidas de carga en una tubería son inversamente
proporcionales al diámetro de la tubería y directamente proporcional a la cabeza de
velocidad presente en el flujo y la longitud de la tubería.
La expresión matemática es la siguiente:
= ∗ ∗ ∗Ecuación 3
Dónde: f: Coeficiente de fricción.
31
L: Longitud del tramo de tubería.
D: Diámetro de la tubería.
: Cabeza de velocidadEl coeficiente de fricción f depende del número de Reynolds y de la rugosidad relativa
de la tubería. El número de Reynolds expresa la relación de la energía de inercia que
impulsa el fluido y la energía de viscosidad que resiste el fluido.
El número de Reynolds está definido como:
= ∗ ∗Ecuación 4
Dónde:ρ: Densidad del fluido.
V: Velocidad (m/s).
D: diámetro de la tubería (m).
μ: Viscosidad del fluido (kg/(m·s)).
La densidad y viscosidad de los fluidos está afectada por la temperatura, en nuestro caso
el fluido a tratar es el agua.
Para conocer el coeficiente de fricción f, identificamos el régimen de flujo:
Para flujo laminar: (Re <2000)
32
= 64Ecuación 5
Para flujo turbulento: (Re > 4000)
1 = −2 ∗ 3.7 + 2.51∗Ecuación 6
3.1.3.3.ENCUESTAS
De acuerdo con García Ferrando (1993), una encuesta es una investigación realizada
sobre una muestra de sujetos representativa de un colectivo más amplio, que se lleva a
cabo en el contexto de la vida cotidiana, utilizando procedimientos estandarizados de
interrogación, con el fin de obtener mediciones cuantitativas de una gran variedad de
características objetivas y subjetivas de la población.
La medición mediante encuesta puede ser efectuada, y de hecho es el procedimiento
más frecuente, de modo esporádico y coyuntural con el fin de tantear la opinión pública en
relación con algún tema de interés.
3.1.4. TABLAS DE CONSUMO
Es necesario tener tablas de consumo para ver el comportamiento en cuanto a consumo
de los diferentes caseríos a los cuales el acueducto veredal ARVUDEA.
33
Tabla 5. Consumos típicos de los sectores comerciales e industriales.
Fuente: López Cualla, Segunda Edición, Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados,
julio del 2003, pág. 57.
Tabla 6. Consumos residenciales típicos.
Consumo (L/d)200-300
5080800.8
Fabricas de bedidas (por habitante) 0.2Fabrica de hielo(por habitante) 1Curtiembre(por habitante) 0.5
100500
10001600
8100020003000
409080
400300-500
91.53
Farmacias o granero hasta 50 m2
Hoteles (por habitacion)Escuelas <20 alumnos
Industrias(por persona empleada)Lecherias (por habitante)
Depositos de materiales
Lavado de calles(por m2)Lavado de alcantarillas(por habitante)
Usos
>20 alumnos
Hasta 100 m2Hasta 200 m2>200 m2 (por m2)
Hasta 50 m2>50 m2
Fuentes de soda y heladerias hasta 20 m^2
Restaurantes hasta 50 m2
Oficinas( por empleado y por 10 m^2)Hospitales(por cama)Mataderos (por cabeza sacrificada)Riego de parques(por habitantes)
>50 m2
Usos Consumo (L/Hab*Dia)Aseo personal 45Descarga de sanitarios 40Lavado de ropa 20Cocina 15Riego de jardines 10Lavado de pisos 5
34
Fuente: López Cualla, Segunda Edición, Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados,
pág. 55.
Tabla 7. Dotaciones de agua para edificaciones destinadas al alojamiento, cuidado y cría de animales.
Fuente: Álvaro Palacios, Primera Edición, Acueductos Cloacas, Caracas 2004, pág. 127.
3.1.5. PRUEBAS FISICOQUÍMICAS
Para la determinación de la calidad del agua que consumen los usuarios del acueducto
ARVUDEA nos remitimos a la “Resolución 2115 DEL Ministerio De Ambiente, Vivienda
Y Desarrollo Territorial”, la cual estipula valores mínimos para garantizar la calidad del
agua para consumo humano, este índice llamado “índice de riesgo de la calidad del agua
para consumo humano (IRCA)”, es adoptado en cada uno de los acueductos de nuestro país
para así determinar el índice de riesgo que tiene el agua suministrada a los usuarios.
A continuación, se presenta la tabla estipulando los valores aceptables en dicha
resolución:
Uso Dotaciones en (L/Dia/animal)Ganado 120Equinos 40Porcinos 30Pollos 0.2
35
Tabla 8. Índice de riesgo de la calidad del agua para consumo humano (IRCA)
Fuente: Resolución numero 2115(2007). MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y
DESARROLLO TERRITORIAL. 22 JUNIO DE 2007.
3.1.5.1.IRCA
El valor del IRCA es cero (0) puntos cuando cumple con los valores aceptables para
cada una de las características físicas, químicas y microbiológicas contempladas en la
Resolución 2115 de 2007, en contraste adquiere cien puntos (100) para el más alto riesgo
cuando no cumple ninguno de ellos.
Para determinar el índice de riesgo de la calidad del agua para consumo humano
(IRCA), es necesario utilizar las siguientes fórmulas:
El IRCA por muestra:
Caracteristicas Puntaje de riesgoColor Aparente 6Turbiedad 15pH 1,5Cloro Residual Libre 1Alcalinidad Total 1Calcio 1Fosfatos 1Manganeso 1Molibdeno 1Magnesio 1Zinc 1Dureza total 1Sulfatos 1Hierro total 1,5Cloruros 1Nitratos 1Nitritos 3Aluminio 3Floruros 1COT 3Coliformes Totales 15Escherichia Coli 25Sumatoria de puntajes asignados 100
36
= ∑∑El IRCA mensual:
(%) = ∑Teniendo en cuenta los resultados del IRCA por muestra y del IRCA mensual, se define
la siguiente clasificación del nivel de riesgo del agua suministrada para el consumo
humano por la persona prestadora y se señalan las acciones que debe realizar la autoridad
sanitaria competente.
A continuación, se presenta la clasificación del nivel del riesgo en salud, según IRCA
por muestra, IRCA mensual y acciones que deben adelantarse:
37
Tabla 9. Clasificación del nivel de riesgo en salud.
Fuente: Resolución numero 2115 (2007). Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial.
22 junio de 2007.
3.2. MARCO CONCEPTUAL
Conducción: La conducción es la encargada de transportar el líquido,
en un sistema de abastecimiento se presentan conducciones entre diferentes
puntos en el sistema, por ejemplo, del desarenador a la PTAP o de la planta al
tanque de almacenamiento. Una conducción puede trabajar a flujo libre y
presión. (Universidad industrial de Santander, 2008).
PTAP: Debido a que el agua no es apta para el consumo humano, es
necesario tratarla mediante procesos físicos y químicos. (Universidad industrial
de Santander 2008).
ClasificaciónIRCA (%) Nivel de riesgo
IRCA por muestra (notificaciones queadelantara la autoridad sanitaria de
manera inmediataIRCA mensual(acciones)
80,1-100 INVIABLESANITARIAMENTE
informar a las personas prestadora,alCOVE, alcalde, GOBERNADOR SSPD,
MPS,INS,MAVDT,contraloria general yprocuradura general
Agua no apta para consumohumano, gestión directa deacuerdo a su competencia de lapersona prestadora, alcaldes,gobernadores y entidades delorden nacional.
35,1-80 ALTOinformar a la persona
prestadora,COVE,alcalde,gobernador yla SSPD
Agua no apta para consumohumano, gestión directa deacuerdo a su competencia de lapersona prestadora y de losalcaldes y gobernadoresrespectivos.
14,1-35 MEDIO informar a la personaprestadora,COVE,alcalde,gobernador
Agua no apta para consumohumano, gestión directa de lapersona prestadora.
5,1-14 BAJO informar a la persona prestadora,COVEAgua no apta para consumohumano, susceptible demejoramiento
0-5 SIN RIESGO continuar el control y la vigilancia Agua apta para consumo humano.Continuar la vigilancia.
38
Distribución: La distribución se realiza por medio de tuberías que
llevan el agua a cada domicilio. Las redes de distribución funcionan a presión.
(Universidad industrial de Santander, 2008).
Pérdidas: Se define como pérdida entre la estimación o medida del
agua que ingresa al sistema y el consumo asumido para las conexiones
prediales. (Freddy Corcho Romero, José Ignacio Duque Serna, 2005).
Pérdidas no físicas o comerciales: Comprenden el agua consumida
pero no registrada por el micro-medidor o por el mecanismo adoptado por la
autoridad competente, en los casos en que no exista el micro-medidor. (Freddy
Corcho Romero, José Ignacio Duque Serna, 2005).
Válvulas de limpieza: Son dispositivos que resulta conveniente su
colocación en todos los puntos bajos del trazado de la conducción, para labores
de limpieza de sedimentos en los tramos de tubería. (Universidad industrial de
Santander, 2008).
Ventosas: Son válvulas que regulan la entrada y salida de aire en la
conducción. (Universidad industrial de Santander, 2008).
Válvula de control: Se instalan en los tramos principales de las
conducciones como dispositivos de control, para dividir la conducción por tramos.
(Universidad industrial de Santander, 2008).
3.3. MARCO LEGAL
En la tabla 10 se presenta la normatividad la cual se relaciona con nuestro proyecto
realizado.
39
Tabla 10. Marco legal aplicable para el acueducto veredal ARVUDEA
Fuente: Elaborado por los autores.
4. RESULTADOS.
4.1. ENCUESTAS A LOS USUARIOS
Para la identificación del uso del agua de los usuarios del acueducto veredal
ARVUDEA, se realizó encuestas al 100% de los habitantes del acueducto con ayuda del
personal a cargo del acueducto para que la información recogida fuera válida en cuanto a
las respuestas dadas por cada usuario, a continuación, se presentan tabuladas las respuestas
por vereda de los diferentes usuarios de cada de una de ellas.
NORMA RELACIÓN CON EL PROYECTOResolución 1096 de 2000.Reglamento de Agua ySaneamiento Básico
Nos dara una guia para establecer los caudales correspondientes a el acueducto teniendoen cuenta parametros presentados en el reglamento como lo es el nivel de complejidaddel sistema.
Conpes 3810Establece los lineamientos de la política para el suministro de agua potable y saneamientobásico en las áreas rurales de Colombia.
Resolución CRA 150 de 2001Revisa los rangos de consumos establecidos para acueductos y alcantarillados a lo largodel territorio nacional.
LEY 142 DE 1994 - DECRETO958 DE 2001
Esta ley y el decreto que lo modifica competen a la parte de servicios públicosdomiciliarios.
DECRETO 3102 DE 1997Este decreto nos sirve para conocer el consumo mensual promedio de cada usuariomediante ajustando por el sistema de eficiencia.
LEY 373 DE 1997 La ley 373/93 establece el programa para el uso eficiente y ahorro del agua.
40
Tabla 11. Resultados de los usuarios encuestados en la vereda Sardinata.
Fuente: Elaborada por los autores.
41
Tabla 12. Resultados de los usuarios encuestados en la vereda Montelíbano.
Fuente: Elaborada por los autores.
42
Tabla 13. Resultados de los usuarios encuestados en la vereda Santa Teresita.
Fuente: Elaborada por los autores.
43
Tabla 14. Resultados de los usuarios encuestados en la vereda San Cayetano.
Fuente: Elaborada por los autores.
44
Tabla 15. Resultados de los usuarios encuestados en la vereda Margaritas.
Fuente: Elaborada por los autores.
45
Tabla 16. Resultados de los usuarios encuestados en la vereda Resguardo.
Fuente: Elaborada por los autores.
46
Tabla 17. Resultados de los usuarios encuestados en la vereda Sardinata – Villa Cubides.
Fuente: Elaborada por los autores.
47
Tabla 18. Resultados de los usuarios encuestados en la vereda Rosario.
Fuente: Elaborada por los autores.
48
Figura 8. Población por Vereda (No habitantes)Fuente: Elaborado por los autores.
En la figura 8 se evidencia que la mayor población se presenta en la vereda Sardinata
seguida de la vereda villa Cubides, lo cual indica que va a ver una mayor demanda de
consumo para el uso doméstico.
Figura 9. No de niños y Adultos mayores de 60 años.Fuente: Elaborado por los autores.
803
13325479
56
194
467207
SARDINATA MONTELIBANO SANTA TERESITA SAN CAYETANO
MARGARITAS RESGUARDO VILLA CUBIDES ROSARIO
155
4
15
2
11
120
27
81
18
29
4
26
30
33
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
SARDINATA
MONTELIBANO
SANTA TERESITA
SAN CAYETANO
MARGARITAS
RESGUARDO
VILLA CUBIDES
ROSARIO
No Niños y adultos mayores
%Mayores
%Niños
49
Del mismo modo, para estas dos veredas es donde se tiene mayor cantidad de niños y de
adultos mayores, es decir, son veredas que representan un grado de vulnerabilidad más alto
respecto a las demás, como se observa en la figura 9.
Figura 10. Número de usuarios domésticos y pecuarios.Fuente: Elaborado por los autores.
En la figura 10 se representa como es el comportamiento en las distintas veredas en cuanto
al consumo, de esta manera se relaciona el consumo con los usos del agua (figura 11),
donde las variables con mayor representatividad son el uso del agua para aseo, lavado de
ropa, baño y aseo personal. Asimismo, el uso del agua destinado para cocinar también es
una variable significativa ya que en Sardinata y Villa Cubides es donde se presenta mayor
vulnerabilidad de niños y adultos mayores, exponiéndolos a riesgos de salud pública.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
Domesticos Pecuarios
L/se
g/pr
edio
Sardinata Montelibano S. Teresita S. Cayetano Resguardo V. Cubides Rosario
50
Figura 11. Usos del Agua para cada Vereda.Fuente: Elaborado por los autores.
Figura 12. Calidad del agua para todas veredas.Fuente: Elaborado por los autores.
Finalmente en la figura 12 se demuestra los datos obtenidos en las encuestas para la calidad
del agua, donde esta se clasifica de 1 a 5, en la cual 1 se califica como malo y 5 como
0
50
100
150
200
250
N. P
erso
nas
Beber Cocinar Baño y aseo personal Aseo y lavado de ropa Comercial Abrebadero
1 2 3 4 5CONTINUIDAD 10 34 208 639 58SABOR 23 275 567 81 5COLOR 30 266 546 105 2PRESION 10 50 299 537 53
0
100
200
300
400
500
600
700
Tota
l Enc
uest
ados
51
bueno; para todas las veredas, la mayoría del total de encuestados califico las variables de
continuidad, sabor, color y presión con un valor de 3, lo cual indica una calidad regular,
resaltando que todos respondieron que no contaban con agua potable.
4.2. DETERMINACIÓN DE CAUDALES
Para determinar el consumo de cada una de las veredas se evalúan los resultados
obtenidos en las encuestas a los usuarios y se calcula un promedio de consumo para
personas, cerdos, vacas, gallinas, caballos, perros, electrodoméstico (lavadora es el único
electrodoméstico con el que cuentan todos los usuarios del acueducto), piscina, lavado de
patios y autos. Teniendo en cuenta las tablas de consumo (3.1.4. Tablas de consumo), lo
siguiente es determinar cuánto consume cada uno de estos y así establecer el consumo para
cada una de las veredas teniendo en cuentas diferentes variables de consumo.
4.2.1. PROMEDIO DE CADA UNA DE LAS VARIABLES DE CONSUMO
Se determinó el promedio para cada una de las variables de consumo de la siguiente
forma:
4.2.1.1.PERSONAS PROMEDIO =Ecuación 7= 803254 = 3.16
52
4.2.1.2.VACAS PROMEDIO = úEcuación 8= 438254 = 1.724
4.2.1.3.CERDOS PROMEDIO = úEcuación 9
= 53254 = 0.2094.2.1.4.GALLINAS PROMEDIO = ú
Ecuación 10
= 451254 = 1.7764.2.1.5.CABALLOS PROMEDIO = ú
Ecuación 11
= 16254 = 0.063
53
4.2.1.6.PERROS PROMEDIO = úEcuación 12= 106254 = 0.417
4.2.1.7.ELECTRODOMESTICO PROMEDIO= #Ecuación 13
= 134254 = 0.52764.2.1.8.LAVADO DE PATIOS PROMEDIO = ú
Ecuación 14
= 235254 = 0.92524.2.1.9.LAVADO DE CARROS PROMEDIO = ú
Ecuación 15= 1254 = 0.0039374.2.2. CONSUMO PROMEDIO DE CADA VARIABLE DE CONSUMO
Para determinar el consumo promedio de cada una de las variables de consumo es
necesario utilizar la ecuación fundamental de caudal medio diario:
54
= ó ∗ ó86400Ecuación 16
Además, es necesario utilizar las tablas de consumo (3.1.4. Tablas de consumo), (López
Cualla, 2003) para saber la dotación de cada una de las variables de consumo.
4.2.2.1.CAUDAL PERSONA PROMEDIO POR PREDIO
El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico-RAS año
2016 determina la dotación neta para uso doméstico, en función al nivel de complejidad y
el clima (pudiendo ser este templado-frio y cálido). Sin embargo, considerando que se
trata de un acueducto veredal con hábitos de consumo diferentes a un usuario tipio urbano,
fue necesario determinar la dotación neta de cada una de las actividades principales
descritas en la encuesta para uso doméstico a partir de referencias de la literatura técnica
reconocida como lo son los textos: acueducto teoría y diseño, Fredy corcho, elementos de
diseño para acueductos y alcantarillados, López Cualla obteniendo los siguientes
resultados:
55
Tabla 19. Dotación neta según usos para el acueducto Arvudea
Fuente: Elaborado por los autores.
La dotación doméstica obtenida fue de 115 l/Hab/Día, la cual es consistente para la zona
ya que el dato encontrado en la tesis “Validación de la dotación para el diseño de
acueductos y alcantarillados para municipios colombianos tomando como base de
búsqueda el municipio de Acacías Meta (Darío Caballero Herrera. Bogotá-
Colombia.2010)” determinó una dotación neta de 108 l/Hab/Día para el casco urbano.
el caudal que está consumiendo un usuario doméstico promedio en la vereda de Sardinata,
para aseo personal y preparación de alimentos es de 0,00421 LPS.
56
= 3.16 ℎ ∗ 115 ℎ ∗/ í86400 í = 0.00421
4.2.2.2.CAUDAL VACA PROMEDIO POR PREDIO
Este es el caudal que está consumiendo un usuario promedio en la vereda de Sardinata,
por concepto de abrevadero para vacas.
= 1.724 ∗ 120 /86400 = 0.002395
4.2.2.3.CAUDAL GALLINA PROMEDIO POR PREDIO
Este es el caudal que está consumiendo un usuario promedio en la vereda de Sardinata,
por concepto de crianza de gallinas.
= 0.209 ∗ 30 /86400 = 0.000072
4.2.2.4.CAUDAL CERDO PROMEDIO POR PREDIO
Este es el caudal que está consumiendo un usuario promedio en la vereda de Sardinata,
por concepto de crianza de cerdos.
= 1.776 ∗ 0.2 ∗ í86400 í = 0.000004
57
4.2.2.5.CAUDAL CABALLO PROMEDIO POR PREDIO
Este es el caudal que está consumiendo un caballo promedio en la vereda de Sardinata.
= 0.063 ∗ 40 /86400 = 0.00003
4.2.2.6.CAUDAL PERRO PROMEDIO POR PREDIO
Este es el caudal que está consumiendo un perro promedio en la vereda de Sardinata.
= 0.417 ∗ 2 /86400 = 0.00001
4.2.2.7.CAUDAL ELECTRODOMÉSTICO PROMEDIO POR PREDIO
Este es el caudal que está consumiendo un electrodoméstico promedio en la vereda de
Sardinata.
= 0.5276 ∗ 23.57 /86400 = 0.000144
4.2.2.8.CAUDAL LAVADO DE PATIOS PROMEDIO POR PREDIO
Este es el caudal que está consumiendo un lavado de patios promedio en la vereda de
Sardinata.
= 0.9252 ∗ 586400 = 0.0000535
58
4.2.2.9.CAUDAL LAVADO DE CARROS PROMEDIO POR PREDIO
Este es el caudal que está consumiendo un lavado de carros promedio en la vereda de
Sardinata.
= 0.003937 ∗ 586400 = 0.000000227
Tabla 20. Calculo del caudal de consumo.
Fuente: Elaborado por los autores.
59
De esta forma se determinó el consumo para cada una de las veredas, donde por último
se separa la parte de consumo pecuario y doméstico, obteniendo los caudales de cada
vereda tanto para uso doméstico como pecuario, parra el uso pecuario se realizó la
sumatoria de todos los animales (vacas, cerdos, gallinas, caballos y perros) y para el
consumo doméstico se sumaron personas promedio por predio, lavado de patios, lavado
carros y patios.
60
Tabla 21. Consumo doméstico y pecuario de la vereda Sardinata.
Fuente: Elaborado por los autores.
A continuación, se encuentran tabulados los resultados obtenidos de cada una de las
veredas.
61
Teniendo el consumo total de cada vereda lo siguiente es hacer una sumatoria de estos y
obtener el caudal totalitario que consume los usuarios del acueducto veredal ARVUDEA.
En la tabla 22 se muestran los consumos.
Tabla 22. Consumo doméstico y pecuario de los usuarios del acueducto veredal ARVUDEA.
Fuente: Elaborado por los autores.
Vale la pena resaltar que este caudal es muy inferior al caudal aforado en la red matriz
del acueducto ARVUDEA (53.388 lps), situación que es justificada por la administración
del acueducto por la existencia de mangueras que permanecen abiertas las 24 horas,
especialmente en puntos de abrevadero.
4.3. PROYECCIÓN DE POBLACIÓN Y NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA
Para poder empezar con el pre-diseño de la red alterna para separar el suministro de
agua para uso doméstico y pecuario en el acueducto veredal ARVUDEA del municipio de
Acacias es necesario definir el nivel de complejidad del sistema.
Se determinó el promedio de personas por casa para cada vereda teniendo en cuenta la
información obtenida mediante las encuestas realizadas, en la tabla 23 se muestra los
resultados.
62
Tabla 23. Promedio de personas por casa para el acueducto veredal ARVUDEA
Fuente: Elaborado por los autores.
El promedio de personas por casa para los usuarios del acueducto veredal ARVUDEA
es de 2.24, por lo que se trabajó con 3 personas por casa. Teniendo en cuenta que los
usuarios proyectados según la información dada por el acueducto son 1677, de los cuales
1152 corresponden a usuarios actuales y 525 a la proyección estipulada para el acueducto
veredal, en la tabla tal se encuentra el crecimiento poblacional de cada una de las veredas,
la tasa de crecimiento que se escogió para realizar estos cálculos fue de 2.33 la misma tasa
de crecimiento que posee la ciudad de acacias proyectando esta hasta el año 2033 se
obtiene que la población en la zona es de 5031 personas en la parte veredal del municipio
de Acacias-Meta.
Según la tabla A.3.1 de la RAS título A año 2016 (Reglamento Técnico del Sector de
Agua Potable Y Saneamiento Básico) y la tabla número 1 de la RAS título J año 2016
(Alternativas tecnológicas en agua y saneamiento para el sector rural) - RESOLUCIÓN
NO. 1096 del 17 de noviembre de 2000, articulo 11, se puede determinar que el nivel de
complejidad del sistema es medio.
4.4. PROYECCIÓN DE CAUDAL
Partiendo de las proyecciones de usuarios realizadas previamente por el acueducto
veredal ARVUDEA, y adoptando el consumo típico de usuario por vereda, se calculó el
nuevo caudal demandado por cada nodo y vereda para uso doméstico.
VEREDASARDINATA
VEREDAMONTELIBANO
VEREDA SANTATERESITA
VEREDA SANCAYETANO
VEREDAMARGARITAS
VEREDARESGUARDO
VEREDA SARDINATA VILLACUBIDES
VEREDAROSARIO TOTAL
3.16 2.05 1.95 1.98 2.38 1.29 2.92 2.20 2.24
PROMEDIO PERSONAS POR CASA
63
Las proyecciones cuentan con nuevos usuarios dados por proyecciones demográficas y
por un porcentaje de usuarios ilegales los cuales se asume serán incorporados formalmente
como usuarios del sistema. Así mismo, considerando que se pretende hacer una inversión
considerable para implementar una red completamente nueva únicamente para agua
potable, se asume un cambio en los hábitos de consumo y control, relacionado con la
clausura de mangueras abiertas las 24 horas y la implementación de caudalímetros tanto en
la red como en las acometidas individuales.
En cuanto a las pérdidas del acueducto, según la RAS título B 2.7 año 2016 esté determina
que la perdida máxima establecida en cualquier tipo de acueducto es del 25%, que es el
máximo porcentaje admisible de pérdidas para determinar la dotación bruta
Las siguientes tabulaciones representan los caudales domésticos para cada vereda
dependiendo cada acometida.
Tabla 24. Consumo doméstico de los usuarios de la vereda Sardinata.
Fuente: Elaborado por los autores.
ACOMETIDA USUARIOS NUEVOSUSARIOS
TOTALUSUARIOS CAUDAL CAUDAL TOTAL CAUDAL +
PERDIDASCAUDALTOTAL
1 14 22 36 0.159 0.182
2 6 220 226 0.996 1.019
3 10 22 32 0.141 0.1644 10 22 32 0.141 0.1645 4 22 26 0.115 0.1386 2 22 24 0.106 0.1297 20 22 42 0.185 0.2088 2 25 27 0.119 0.1429 20 40 60 0.264 0.288
SARDINATA
2.225 2.434
64
Tabla 25. Consumo doméstico de los usuarios de la vereda Sardinata – Villa Cubides.
Fuente: Elaborado por los autores.
Tabla 26. Consumo doméstico de los usuarios de la vereda Santa Teresita.
Fuente: Elaborado por los autores.
ACOMETIDA USUARIOS NUEVOS USARIOS TOTAL USUARIOS CAUDAL CAUDALTOTAL
CAUDAL +PERDIDAS
CAUDALTOTAL
1 29 5 34 0.135 0.159
2 28 4 32 0.127 0.151
3 51 4 55 0.219 0.2424 51 4 55 0.219 0.2425 51 4 55 0.219 0.2426 29 4 33 0.131 0.1557 29 4 33 0.131 0.1558 29 4 33 0.131 0.1559 29 4 33 0.131 0.155
1.6551.445
SARDINATA - VILLA CUBIDES
ACOMETIDA USUARIOS NUEVOSUSARIOS
TOTALUSUARIOS CAUDAL CAUDAL TOTAL CAUDAL +
PERDIDASCAUDALTOTAL
1 10 6 16 0.045 0.069
2 20 6 26 0.074 0.0973 20 6 26 0.074 0.097
4 13 6 19 0.054 0.077
5 17 7 24 0.068 0.091
6 10 7 17 0.048 0.0717 10 6 16 0.045 0.0698 10 6 16 0.045 0.069
9 10 6 16 0.045 0.069
10 10 6 16 0.045 0.069
0.544 0.776
SANTA TERESITA
65
Tabla 27. Consumo doméstico de los usuarios de la vereda Rosario.
Fuente: Elaborado por los autores.
Tabla 28. Consumo doméstico de los usuarios de la vereda San Cayetano.
Fuente: Elaborado por los autores.
Tabla 29. Consumo doméstico de los usuarios de la vereda Margaritas.
Fuente: Elaborado por los autores.
ACOMETIDA USUARIOS NUEVOS USARIOS TOTAL USUARIOS CAUDAL CAUDALTOTAL
CAUDAL +PERDIDAS
CAUDALTOTAL
1 3 4 7 0.022 0.045
2 13 4 17 0.053 0.0763 9 4 13 0.040 0.064
4 8 4 12 0.037 0.060
5 10 4 14 0.043 0.067
6 12 4 16 0.050 0.0737 10 4 14 0.043 0.0678 10 4 14 0.043 0.067
9 3 4 7 0.022 0.045
10 6 4 10 0.031 0.054
11 10 3 13 0.040 0.064
ROSARIO
0.6800.424
ACOMETIDA USUARIOS NUEVOS USARIOS TOTAL USUARIOS CAUDAL CAUDALTOTAL
CAUDAL +PERDIDAS
CAUDALTOTAL
1 16 13 29 0.083 0.1062 13 13 26 0.074 0.0973 11 13 24 0.068 0.092
0.295
SAN CAYETANO
0.225
ACOMETIDA USUARIOS NUEVOSUSARIOS
TOTALUSUARIOS CAUDAL CAUDAL TOTAL CAUDAL +
PERDIDASCAUDALTOTAL
1 24 12 36 0.117 0.1412 18 13 31 0.101 0.1243 14 12 26 0.085 0.108
0.303 0.373
MARGARITAS
66
Tabla 30. Consumo doméstico de los usuarios de la vereda Montelíbano.
Fuente: elaborado por los autores.
Tabla 31. Consumo doméstico de los usuarios de la vereda Resguardo.
Fuente: Elaborado por los autores.
Teniendo en cuenta todos los datos obtenidos mediante las encuestas a los usuarios del
acueducto veredal ARVUDEA y las proyecciones dadas, se pudo sacar el caudal de
consumo doméstico para nuestro proyecto, dado en las tablas 24-31. Se proyecta el caudal
ACOMETIDA USUARIOS NUEVOS USARIOS TOTAL USUARIOS CAUDAL CAUDALTOTAL
CAUDAL +PERDIDAS
CAUDALTOTAL
1 10 9 19 0.055 0.0792 14 9 23 0.067 0.090
3 13 9 22 0.064 0.088
4 13 9 22 0.064 0.088
5 15 8 23 0.067 0.090
0.4350.318
MONTELIBANO
ACOMETIDA USUARIOS NUEVOSUSARIOS
TOTALUSUARIOS CAUDAL CAUDAL TOTAL CAUDAL +
PERDIDASCAUDALTOTAL
1 25 4 29 0.055 0.0782 12 4 16 0.030 0.054
3 8 4 12 0.023 0.046
4 6 4 10 0.019 0.042
5 4 4 8 0.015 0.038
6 16 4 20 0.038 0.0617 10 4 14 0.026 0.050
8 14 4 18 0.034 0.057
9 4 4 8 0.015 0.038
10 25 4 29 0.055 0.078
11 4 3 7 0.013 0.03612 12 3 15 0.028 0.052
13 10 3 13 0.025 0.048
0.376 0.679
RESGUARDO
67
a partir de las encuestas, posteriormente se calculó el caudal proyectado con pérdidas de
acuerdo con lo estipulado en el RAS (título b 2.7) año 2016.
+ = ∗ % +Para determinar el caudal por acometida se distribuyó el caudal proyectado con pérdidas
para cada una y se le sumo a el caudal total por vereda.
= + +Tabla 32. Consumo doméstico de los usuarios del acueducto veredal ARVUDEA antes y después de la
proyección.
Fuente: elaborado por los autores.
4.5. DETERMINACIÓN DE CURVA DE CONSUMO
Para la determinación de la curva de consumo se contrató a la empresa AP ingenio
diseño y construcción S.A.S, los cuales realizaron la medición el día sábado 18 de marzo
de 2017 a las 10:00 a.m. y finalizo el día domingo 19 de marzo del 2017 a las 10:56 a.m.,
la medición se realizó mediante un caudalímetro ultrasónico protaflw-c (japonés), este es
un dispositivo electrónico, de avanzada tecnología que permite la medición de caudal por
ultrasonido, utiliza el método de medida de tiempo transitivo emitido y recibido por el
mismo equipo, que pasa a través del fluido y las paredes del conducto por el que está
fluyendo.
CAUDALENCUESTAS
CAUDALPROYECTADO
CAUDALPROYECTADO
CON PERDIDAS3.185 5.861 7.326
68
Figura 13. Fotografía del caudalímetro ultrasónico protaflw-c (japonés).Fuente: Informe Apindico.
La medición se realizó aguas abajo de los desarenados que cuenta el acueducto
ARVUDEA, más exactamente antes de entrar a la primera acometida cerca al puente
Sardinata (vereda el diamante), la medición se llevó a cabo en una tubería de 8” a la cual se
le hizo un protocolo de limpieza donde era necesario despejar el campo de trabajo,
limpieza de la tubería para que los aparatos ultrasónicos hicieran una medición adecuada y
así disminuir la probabilidad de error.
Así mismo, los ingenieros a cargo de la medición llevaron una tubería PVC de 6
pulgadas para hacer unas pruebas pilotos donde demuestran tener calibrando los equipos a,
caudal 0 y velocidad 0. En la siguiente imagen se puede ver la instalación de los equipos en
la tubería de calibración.
69
Figura 14. Fotografías de calibración de quipo.Fuente: Informe Apindico.
Después de tener la calibración de los equipos se comienza la medición de caudal por
medio del caudalímetro ultrasónico protaflw-c, esta medición se realizó a lo largo de las 24
horas tomando lecturas cada 0,5 minutos, aparte de la medición de caudal se instaló un
datalogger, un dispositivo electrónico de avanzada tecnología, que permitió registrar las
presiones durante las siguientes 24 horas de medición, después de terminar la medición el
día domingo 19 de marzo de 2017 se procedió a retirar los equipos, para posteriormente
descargar los datos para darle inicio al proceso de análisis de estos.
Figura 15. Fotografías de del caudalímetro con GPS.Fuente: Informe Apindico.
70
El análisis de datos realizado por la empresa AP ingenio diseño y construcción S.A.S.
arrojo una serie de graficas en las cuales se registraron los datos de presión y caudales
medidos cada 0,5 min, a continuación, se presenta la toma de datos realizados en campo y
con las gráficas más importantes realizadas en el informe (ANEXO 1).
71
Figura 16. Medición de caudal sistema de acueductoFuente: Medición de caudal sistema de acueducto, Informe Apindico.
72
Figura 17. Curva de consumo de agua cruda de los usuarios del acueducto veredal ARVUDEA en el municipio de Acacias-Meta.Fuente: Informe, Apindico.
73
Figura 18. Medición de presión sistema de acueductoFuente: Informe Apindico.
74
Figura 19. Variación de presión del acueducto veredal ARVUDEA en el municipio de Acacias-Meta.Fuente: Informe Apindico.
75
Tabla 33. Curva de Consumo horario.
Fuente: Informe Apindico.
El caudal máximo expresado en litro por segundo fue de 53,39 l/s a las 9:00 a.m. y el
caudal mínimo registrado en el mismo punto es de 50,56 l/s a las 2:00 a.m. con respecto a
las presiones la máxima presión que se registro fue de 8,235 mca a la 1:00 a.m. y la presión
mínima registrada en el mismo punto fue de 4,474 mca, el por lo que el caudal medio que
se presenta en esta medición es de 51,84 l/s.
Tiempo(h) Caudal (l/s) Presión (mca)0 51,583 7,7881 50,757 8,2352 50,561 8,073 51,257 7,9044 51,218 7,955 50,994 8,1036 51,653 6,8977 51,946 5,5858 52,822 4,4749 53,388 4,574
10 52,985 4,99511 53,226 4,74512 52,969 4,82913 52,914 5,92314 52,882 5,61115 52,27 6,02616 51,889 6,72117 52,181 6,74818 51,831 6,9319 51,821 7,08220 51,884 7,17921 50,949 7,35922 51,185 7,81323 50,858 8,165
76
Figura 20. Curva variación de caudal durante 24 horas.Fuente: Informe Apindico.
50,2050,4050,6050,8051,0051,2051,4051,6051,8052,0052,2052,4052,6052,8053,0053,2053,4053,60
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
caud
al (l
/s)
Tiempo (h)
77
Figura 21. Curva variación de grafica de presión durante 24 horas.Fuente: Informe Apindico.
Cada uno de los resultados obtenidos anteriormente están más explícitos en el ANEXO
1, informe a cargo por la empresa AP ingenio diseño y construcción S.A.S.
Producto del aforo de caudal y presión realizado por Apindico, pueden identificarse dos
situaciones atípicas: i) un caudal excesivo comparado con el caudal demandado tanto para
uso doméstico como pecuario, e incluso respecto al caudal concesionado (12 l/s); ii) poca
variación entre el caudal mínimo y el caudal máximo.
Estas dos características de la curva de consumo son debidamente justificadas por la
administración del acueducto ARVUDEA en la existencia de mangueras abiertas las 24
horas, especialmente en puntos de abrevadero.
0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,05,56,06,57,07,58,08,59,0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
pres
ion
(mca
)
Tíempo (h)
78
Para corregir esta situación y obtener una curva de modulación representativa de
usuarios domésticos, con bajo consumo en horas nocturnas y máximo en la mañana y
medio día, se adoptó el siguiente procedimiento:
A cada registro de caudal se le resto el caudal mínimo aforado 50,561 lps, registrado a
las 2:00 am. Obteniendo una curva con caudal mínimo de 50,561 lps y máximo de
53,388 lps.
Se calculó el caudal medio diario de 51,946 lps.
Se dividió cada caudal por el caudal medio, obteniendo una curva de modulación
adimensional, con valor máximo de 2,08 a las 2 am.
= ℎEcuación 17
F: factor multiplicador
Qh: Caudal horario ( )Qmd: Caudal medio horario ( )
Tabla 34. Curva de consumo unitario
curva de consumo adimensionaltiempo(h) caudal (l/s) 51,946
0 51,583 0,7531 50,757 0,1442 50,561 0,0003 51,257 0,5134 51,218 0,4845 50,994 0,3196 51,653 0,805
7 51,946 1,021
79
curva de consumo adimensionaltiempo(h) caudal (l/s) 51,946
8 52,822 1,6679 53,388 2,084
10 52,985 1,78711 53,226 1,96412 52,969 1,77513 52,914 1,73414 52,882 1,71115 52,27 1,26016 51,889 0,97917 52,181 1,19418 51,831 0,93619 51,821 0,92920 51,884 0,97521 50,949 0,28622 51,185 0,46023 50,858 0,219Fuente: elaborado por los autores.
Figura 22. Grafica de la curva de consumo unitario.Fuente: Elaborado por los autores.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0 5 10 15 20 25
fact
or m
ultip
licad
or
horas dia
80
4.6. DISEÑO DE LA TUBERIA
Como se sabe el caudal que pasa por cada tubo debido a que ya se tiene el punto de cada
una de las acometidas y el diámetro que escogimos en cada tramo se procede a realizar los
cálculos hidráulicos para comprobar que cumpla con las normas técnicas que regulan el
suministro de agua para consumo doméstico.
El método usado para resolver los cálculos hidráulicos presentados en este proyecto se
llevó a cabo por medio de la ecuación de Darcy Weisbasch, esta es una de las ecuaciones
más exactas para cálculos hidráulicos, la cual estable que las pérdidas de carga en una
tubería son inversamente proporcionales al diámetro de la tubería y directamente
proporcional a la cabeza de velocidad presente en el flujo y la longitud de la tubería.
= 8 ∗ ∗ ∗∗ ∗Ecuación 18
Dónde:
L: Longitud del tramo de tubería (m)
D: Diámetro de la tubería. (m)
Q: Caudal ( / )g: Gravedad ( / )f: Factor de fricción
81
Después de conocer cuál es la perdida por fricción en la tubería se halla la velocidad, la
cual es uno de los parámetros que nos va a indicar que el diámetro escogido es permitido
por las normas de acueductos rurales para ese caudal dado, la velocidad se halló por medio
de la siguiente ecuación:
=Ecuación 19
Donde
V: Velocidad de flujo m/s
Q: Caudal m3/s
A: área m2
Conociendo el valor de la velocidad y comprobando que este dentro del rango de 0,5 a 6
m/s, se calcula el valor de la presión en cada punto utilizando la ecuación de Bernoulli el
cual tiene como parámetros:
z1 + 12 + 1 = z2 + 22 + 2Ecuación 201 − 2 = (z2 − z1) + 22 − 12 −Ecuación 21
Donde:
82
(Z2-Z1) = Diferencia de alturas
22 =1 − 2 =
Hf: Perdida tubería
Calculo hidráulico pipe T1
Datos de entrada
Longitud tubería: 108 m
Diámetro tubería: 0,2032 m
Caudal tubo: 0,00791 m
Factor de fricción: 0,019
Como primer paso se halló la perdida de la tubería por medio de la ecuación de Darcy-
Weisbach, la cual nos indica la perdida de la tubería en términos de longitud, factor de
fricción, caudal y diámetro de acuerdo con esto, se tiene que:
= 8 ∗ ∗ ∗∗ ∗= 8 ∗ 108 ∗ 0,023 ∗ (0,00791 ⁄ )9,81 ⁄ ∗ ∗ (0,2032 )
= 0,037
83
Lo que nos indica está perdida, es que en los 108 metros de tubería habrá una pérdida de
0,876 m, después de esto se halla la velocidad de flujo:
== 0,00791 ⁄4 ∗ (0,2032m)
= 0,24Una vez hallada la velocidad se compara con los valores aceptados por la normatividad
para la construcción de acueductos rurales, como se puede observar el valor dado por la
velocidad en la tubería pipe T 1 cumple lo estipulado en el rango ya que este indica que la
velocidad debe encontrarse entre 0,5-6 m/s para que pueda ser utilizada esta tubería, el
siguiente paso es hallar la presión por medio de la ecuación de Bernoulli la cual se realiza
de la siguiente forma:
= (z2 − z1) + − -Hf
= (7,127m) + ( , )⁄ )∗( , )⁄ − ( , )⁄ )∗( , )⁄ -0,037 = 7,094.7. MODELACIÓN HIDRÁULICA EN EPANET
Una vez realizado las memorias de cálculo y determinado los criterios de diseño de la
red de suministro de agua potable se ingresan los datos obtenidos en el software EPANET,
el cual permite ver el comportamiento del flujo a presión, incluyendo mallas abiertas y
cerradas las cuales son propias de este acueducto. A continuación, se especifica cómo se
realizó el diseño en el software.
84
Tabla 35. Criterios de diseño según RAS 2000.
CRITERIOS DE DISEÑO SEGÚNRAS
MINIMO MAXIMO
VELOCIDAD m/s 0,5 6PRESION mca 10 60
DOTACIONlps*h la estipulada en el proyecto
PERDIDAS m = ∗ ∗ ∗∗ ∗COEFICIENTE DEPERDIDAS PVC 0,019
Fuente: RAS 2000.
De acuerdo con la tabla 35 se deben tener en cuenta los siguientes requisitos referentes a
las presiones en los nodos de la red de distribución según la RAS-2000 Titulio B 7.4.6
Presiones en la Red de Distribucion:
1. La presión dinámica mínima, para los niveles de complejidad del sistema bajo y
medio debe ser de 98.1 kPa (10 m.c.a.).
2. La presión dinámica mínima para los niveles de complejidad del sistema medio alto y
alto debe ser 147.2 kPa (15 m.c.a.).
El área a abastecer con una presión estática superior a 490.5 kPa (50 m.c.a.) puede
corresponder al 10% del área de la zona de presión, desde que no se sobrepase una presión
de 539.6 kPa (55 m.c.a.) y hasta el 5% del área de la zona de presión desde que no se
sobrepase una presión de 588.6 kPa (60 m.c.a.).
85
4.7.1. DIMENSIONAMIENTO DE LA RED DOMESTICA
Para iniciar el modelamiento hidráulico en el software EPANET, lo primero que se hizo
fue modificar las opciones hidráulicas con las cuales el programa va a diseñar, teniendo en
cuenta los parámetros con los cuales realizamos las memorias de cálculo, las ecuaciones de
pérdidas que se utilizaron para el cálculo de tuberías a presión fueron las de Darcy-
Weisbach.
Figura 23. Modelo hidráulico en EPANET, Opciones hidráulicas.Fuente: Elaborado por los autores
En segunda instancia se ingresa un patrón con el cual va a trabajar la red de
distribución, este patrón es la misma curva de modulación, se ingresa la curva de
modulación unitaria para un periodo de 24 horas.
86
Figura 24. Modelo hidráulico en EPANET, patrón de demanda.Fuente: Elaborado por los autores
Una vez determinado como realizar los análisis en el software, lo siguiente que se hace
es el esquema de la red de distribución según los planos de AutoCAD.
Figura 25. Modelo Hidráulico en EPANET.Fuente: Elaborado por los autores
87
El modelo en EPANET permite verificar si la memoria de cálculo está correctamente, se
ingresan los datos de entrada como lo es: diámetro de la tubería, rugosidad, longitud, cota
de la conexión, demanda base y patrón de demanda (Curva de modulación).
Figura 26. Modelo hidráulico en EPANET (Propiedades de la conexión).Fuente: Elaborado por los autores.
Figura 27. Modelo hidráulico en EPANET (Propiedades de la tubería).Fuente: Elaborado por los autores.
88
Una vez ingresado los datos de entrada se inicia el análisis del modelo planteado y se
verifica que las presiones y velocidades sean iguales a las obtenidas anteriormente.
Figura 28. Modelo hidráulico en EPANET, rango de presiones en la tubería.Fuente: Elaborado por los autores.
Figura 29. Modelo hidráulico en EPANET, Análisis de presión en las conexiones.Fuente: Elaborado por los autores.
La figura 29 nos muestra como son las presiones en cada una de las conexiones, donde se
puede ver que, según los criterios de diseño, se obtienen presiones arriba de 10 mca (98.1
KPa) como estipula la RAS (Titulo J tabla J.2.2 presiones mínimas en la red de
distribución). Las únicas conexiones que no cumplen con la presión necesaria son las dos
primeras, ya que es la salida de la planta de tratamiento y por lo cual, un cambio de tubería,
89
una diferencia de cota y las pérdidas generadas no generar la presión necesaria, es
necesario aclarar que estas conexiones no tienen una demanda base la cual genere
inconvenientes por lo cual es permitido tener este desfase pequeño al comienzo de la red de
distribución.
Figura 30. Modelo hidráulico en EPANET, conexiones al inicio de la red de distribución.Fuente: Elaborado por los autores.
Así mismo, se realiza un análisis de las velocidades en las cuales más del 58% de las
tuberías tienen velocidades debajo de 0.5 m/s como estipula la nor ma.
90
Figura 31. Modelo hidráulico en EPANET, rango de velocidad en la tubería.Fuente: Elaborado por los autores.
Figura 32. Modelo hidráulico en EPANET, Análisis de velocidad en las tuberías.Fuente: Elaborado por los autores.
El modelo cuenta con un consumo alto en la parte superior del acueducto, en la vereda
Sardinata, allí se queda más del 55% del caudal del cual consume los usuarios del
acueducto veredal ARVUDEA, por lo que el 45% restante se divide en las demás veredas
(Rosario, Margaritas, San Cayetano, Resguardo, Montelíbano, Santa Teresita), por lo que
la cantidad de caudal que fluye aguas abajo de Sardinata es muy baja. Teniendo en cuenta
que este 45% restante se divide en tres tramos de la red, siendo este un motivo por el cual
las velocidades aguas abajo de la vereda Sardinata no son muy altas.
91
Además, el programa nos permite ver el comportamiento del acueducto de acuerdo con
el patrón de demanda obtenido, esto nos hace poder realizar un análisis dinámico con el
cual podremos ver cómo se comporta el acueducto durante un periodo de tiempo (24
horas), viendo el comportamiento de la red durante la hora de mayor y menor consumo.
Figura 33. Modelo hidráulico en EPANET, Curva de consumo.Fuente: Elaborado por los autores.
La figura 33 nos muestra el comportamiento del consumo a través del tiempo, esta
grafica la simula EPANET de acuerdo con los datos suministrados (datos de entrada)
Debido a que la mayoría de las velocidades se encuentran por debajo de lo estimado, se
realizó 2 casos en los cuales se generan alternativas de soluciones para elevar las
velocidades aguas abajo de la vereda Sardinata y así eliminar los problemas a los cuales
puede llevar una velocidad muy baja en una tubería, como lo es la retención de sedimentos
en está.
92
Tabla 36. Tabla resumen, cálculos hidráulicos.
Longitud Diámetro Caudal Velocidad cabezavelocidad
perdidafricción
líneapiezométrica
Nodo inicial nodo final m m LPS 7:00 am m/s m/s m m
Embalse 11 Conexión n1 107,649 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,028325414 598,59
Conexión n1 Conexión n2 64,99 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,017100657 598,57
Conexión n2 Conexión n3 79,617 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,020949423 598,56
Conexión n3 Conexión n4 25,401 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,006683702 598,55
Conexión n4 Conexión n5 37,514 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,009870965 598,54
Conexión n5 Conexión n6 118,7 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,031233236 598,54
Conexión n6 Conexión n7 144,1 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,037916675 598,51
Conexión n7 Conexión n8 42,67 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,011227651 598,49
Conexión n8 Conexión n9 45,7 0,2032 7,62 0,24 0,002938776 0,012024927 598,48
Conexión n9 Conexiónn10 176,8 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,044349063 598,47
Conexiónn10
Conexiónn11 99,18 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,02487862 598,44
Conexiónn11
Conexiónn12 40,71 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,010211823 598,42
Conexión Conexión 68,43 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,017165194 598,41
93
Longitud Diámetro Caudal Velocidad cabezavelocidad
perdidafricción
líneapiezométrica
Nodo inicial nodo final m m LPS 7:00 am m/s m/s m m
n12 n13
Conexiónn13
Conexiónn14 36,27 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,00909808 598,4
Conexiónn14
Conexiónn15 86,043 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,021583294 598,4
Conexiónn15
Conexiónn16 6,803 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,001706486 598,38
Conexiónn16
Conexiónn17 154,4 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,038730177 598,38
Conexiónn17
Conexiónn18 126,2 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,031656401 598,35
Conexiónn18
Conexiónn19 77,96 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,019555729 598,33
Conexiónn19
Conexiónn20 72,37 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,018153516 598,32
Conexiónn20
Conexiónn21 24,17 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,006062878 598,3
Conexiónn21
Conexiónn22 21,16 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,00530784 598,3
94
Longitud Diámetro Caudal Velocidad cabezavelocidad
perdidafricción
líneapiezométrica
Nodo inicial nodo final m m LPS 7:00 am m/s m/s m m
Conexiónn22
Conexiónn23 15,99 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,004010981 598,29
Conexiónn23
Conexiónn24 17,55 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,004402297 598,29
Conexiónn24
Conexiónn25 14,97 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,003755121 598,29
Conexiónn25
Conexiónn26 215,2 0,2032 7,44 0,23 0,00269898 0,053981439 598,25
Conexiónn26
Conexiónn27 6,609 0,2032 5,99 0,18 0,001653061 0,001074597 598,25
Conexiónn27
Conexiónn28 156,26 0,2032 5,83 0,18 0,001653061 0,024068069 598,23
Conexiónn28
Conexiónn29 121,289 0,2032 5,36 0,17 0,00147449 0,015790916 598,21
Conexiónn29
Conexiónn30 108,324 0,2032 5,36 0,17 0,00147449 0,01410297 598,2
Conexiónn30
Conexiónn31 244,8 0,2032 4,57 0,25 0,003188776 0,023168618 598,18
Conexiónn31
Conexiónn32 76,41 0,1524 4,57 0,25 0,003188776 0,03047422 598,16
95
Longitud Diámetro Caudal Velocidad cabezavelocidad
perdidafricción
líneapiezométrica
Nodo inicial nodo final m m LPS 7:00 am m/s m/s m m
Conexiónn32
Conexiónn33 48,42 0,1524 4,4 0,24 0,002938776 0,017901117 598,14
Conexiónn33
Conexiónn34 387,1 0,1524 4,4 0,24 0,002938776 0,143112815 598,03
Conexiónn34
Conexiónn35 167,4 0,1524 3,42 0,19 0,001841837 0,037390189 597,99
Conexiónn35
Conexiónn36 122,267 0,1524 4,4 0,24 0,002938776 0,045202724 597,95
Conexiónn36
Conexiónn37 53,715 0,1524 4,23 0,23 0,00269898 0,018353814 597,94
Conexiónn37
Conexiónn38 44,016 0,1524 4,09 0,22 0,002469388 0,014060708 597,93
Conexiónn38
Conexiónn39 238,4 0,1524 4,09 0,22 0,002469388 0,076155779 597,87
Conexiónn39
Conexiónn40 146 0,1524 4,09 0,22 0,002469388 0,046639026 597,83
Conexiónn40
Conexiónn41 117,5 0,1524 3,96 0,22 0,002469388 0,035186676 597,8
Conexiónn41
Conexiónn42 91,86 0,1524 3,96 0,22 0,002469388 0,027508494 557,98
96
Longitud Diámetro Caudal Velocidad cabezavelocidad
perdidafricción
líneapiezométrica
Nodo inicial nodo final m m LPS 7:00 am m/s m/s m m
Conexiónn42
Conexiónn43 225,6 0,1524 3,96 0,22 0,002469388 0,067558417 557,93
Conexiónn43
Conexiónn44 290,4 0,1524 3,75 0,21 0,00225 0,077984654 557,86
Conexiónn44
Conexiónn45 424,2 0,1524 3,75 0,21 0,00225 0,113915599 557,77
Conexiónn45
Conexiónn46 441,6 0,1524 3,6 0,2 0,002040816 0,109290916 557,68
Conexiónn46
Conexiónn47 99,05 0,1016 3,31 0,41 0,008576531 0,157368122 557,57
Conexiónn47
Conexiónn48 339,5 0,1016 3,31 0,41 0,008576531 0,53938897 557,16
Conexiónn48
Conexiónn49 299,7 0,1016 3,31 0,41 0,008576531 0,476155742 556,8
Conexiónn49
Conexiónn50 35,034 0,1016 3,26 0,4 0,008163265 0,053992225 556,76
Conexiónn50
Conexiónn51 8,361 0,1016 3,26 0,4 0,008163265 0,012885454 556,75
Conexiónn51
Conexiónn52 88,709 0,1016 2,47 0,3 0,004591837 0,078481607 556,68
97
Longitud Diámetro Caudal Velocidad cabezavelocidad
perdidafricción
líneapiezométrica
Nodo inicial nodo final m m LPS 7:00 am m/s m/s m m
Conexiónn52
Conexiónn53 805,704 0,1016 2,47 0,3 0,004591837 0,712813181 556,11
Conexiónn53
Conexiónn54 392,571 0,1016 1,14 0,14 0,001 0,073983387 556,03
Conexiónn54
Conexiónn55 0,585 0,1016 1,14 0,14 0,001 0,000110248 556,03
Conexiónn55
Conexiónn56 833,503 0,1016 1,06 0,13 0,000862245 0,13580795 555,9
Conexiónn56
Conexiónn57 272,37 0,1016 0,87 0,11 0,000617347 0,02989538 515,26
Conexiónn57
Conexiónn58 388,755 0,1016 0,76 0,37 0,006984694 0,03256188 515,23
Conexiónn58
Conexiónn59 81,853 0,0508 0,76 0,37 0,006984694 0,219390622 515,19
Conexiónn59
Conexiónn60 10,096 0,0508 0,7 0,35 0,00625 0,02295629 514,98
Conexiónn60
Conexiónn61 122,041 0,0508 0,7 0,35 0,00625 0,277496884 514,96
Conexiónn61
Conexiónn62 178,237 0,0508 0,66 0,33 0,005556122 0,360281538 514,36
98
Longitud Diámetro Caudal Velocidad cabezavelocidad
perdidafricción
líneapiezométrica
Nodo inicial nodo final m m LPS 7:00 am m/s m/s m m
Conexiónn62
Conexiónn63 78,561 0,0508 0,66 0,33 0,005556122 0,158800238 514,21
Conexiónn63
Conexiónn64 436,355 0,0508 0,66 0,33 0,005556122 0,882031513 513,53
Conexiónn64
Conexiónn65 497,16 0,0508 0,66 0,33 0,005556122 1,004940443 512,85
Conexiónn65
Conexiónn66 126,835 0,0508 0,55 0,27 0,003719388 0,178041304 512,68
Conexiónn66
Conexiónn67 197,6 0,0508 0,49 0,24 0,002938776 0,220158458 512,45
Conexiónn67
Conexiónn68 386,984 0,0508 0,49 0,24 0,002938776 0,431162958 512,01
Conexiónn68
Conexiónn69 1001 0,0508 0,49 0,24 0,002938776 1,115276397 510,87
Conexiónn69
Conexiónn70 588,2 0,0508 0,44 0,22 0,002469388 0,528429004 510,31
Conexiónn70
Conexiónn71 129,5 0,0508 0,44 0,22 0,002469388 0,116340626 510,19
Conexiónn71
Conexiónn72 485,844 0,0508 0,18 0,09 0,000413265 0,073046284 509,73
99
Longitud Diámetro Caudal Velocidad cabezavelocidad
perdidafricción
líneapiezométrica
Nodo inicial nodo final m m LPS 7:00 am m/s m/s m m
Conexiónn72
Conexiónn73 674,29 0,0508 0,18 0,09 0,000413265 0,101379 509,27
Conexiónn73
Conexiónn74 1528 0,0508 0,09 0,18 0,001653061 0,057433416 478,38
Conexiónn74
Conexiónn75 863,876 0,0508 0,09 0,18 0,001653061 0,032470779 478,22
Conexiónn75
Conexiónn76 527,5 0,0508 0,09 0,18 0,001653061 0,019827308 478,12
Conexiónn76
Conexiónn77 747,9 0,0254 0,09 0,18 0,001653061 0,89956967 476,95
Conexiónn77
Conexiónn78 165,5 0,0254 0,09 0,18 0,001653061 0,199062415 476,69
Conexiónn78
Conexiónn79 449 0,0254 0,09 0,18 0,001653061 0,540054528 475,99
Fuente: Elaborado por los autores.
100
4.7.2. PUNTOS DE PITOMETRIA
4.7.2.1.RED PRINCIPAL ARVUDEA
Se escogieron 5 puntos arbitrarios en la red para tener un control del funcionamiento del
acueducto, en cuanto a la regulación de presión y demanda durante las 24 horas del día. En
cada uno de los puntos se presentará una gráfica del comportamiento donde nos indica el
funcionamiento del acueducto de acuerdo con las normas estipuladas en los reglamentos
para acueductos (RAS 2000, RESOLUCION 2320).
Figura 34. Ubicación de los puntos de pitometria en la red de distribución.
Figura 35. Variación de presión en el tiempo.
101
Tabla 37. Puntos de pitometria.
Fuente: Elaborado por los autores.
En la figura 35 se puede apreciar el cambio de presión durante 24 horas, se comporta de
acuerdo con lo esperado. En las horas de alto consumo (9:00 a.m.) hay una caída de
presión y en las horas valle se elevan las presiones. Las variaciones de presión no superan
lo estipulado en la RAS 2000, presión máxima de 60 mca y mínima de 10 mca. En la tabla
37 se ve las características generales de los puntos de pitometria escogidos.
Figura 36. Variacion de velocidades en el tiempo.
PUNTOS DEPITOMETRIA NODO COLOR
LINEA VEREDA DIAMETROPRESIONMAXIMA
APROX (mca)
PRESIONMINIMA
APROX (mca)Pp1 n28 ROJO SARDINATA - VILLA CUBIDES 8¨ 40 38Pp2 n48 VERDE SARDINTA 4¨ 41 36Pp3 P237 MORADO SANTA TERESITA 2¨ 42 37Pp4 n74 AZUL MONTELIBANO 2¨ 26 22.5Pp5 P353 GRIS SAN CAYETANO 1-1/4¨ 48 17
102
Tabla 38. Puntos de pitometria.
Fuente: Elaborado por los autores.
En la figura 36 se puede apreciar el cambio de velocidad durante 24 horas, se aprecia las
bajas velocidades en la tubería. Así mismo, se puede ver el comportamiento, en las horas
pico un aumento de velocidad debido al alto consumo de los usuarios y en horas valle la
baja velocidad debido a que los usuarios no hacen uso de este. En la tabla 38 se ve las
características generales de las tuberías en las cuales se hace la observación.
4.7.2.2.CASO 1
Figura 37. Variacion de presiones en el tiempo.
PUNTOS DEPITOMETRIA
LINEA -TINERIA
COLORLINEA VEREDA DIAMETRO VELOCIDAD
MAXIMAVELOCIDAD
MINIMA
Pp1 T29 ROJO SARDINATA - VILLA CUBIDES 8¨ 0.37 <0.05Pp2 T49 VERDE SARDINTA 4¨ 0.9 0.05Pp3 T238 MORADO SANTA TERESITA 2¨ 0.28 <0.05Pp4 T75 AZUL MONTELIBANO 2¨ 0.18 0.05Pp5 T354 GRIS SAN CAYETANO 1-1/4¨ 0.16 <0.05
103
Tabla 39. Puntos de pitometria caso 1.
Fuente: Elaborado por los autores.
En la figura 37 se puede apreciar el cambio de presión durante 24 horas, se comporta de
acuerdo con lo esperado. En las horas de alto consumo (9:00 a.m.) hay una caída de
presión y en las horas valle se elevan las presiones. En este caso se puede notar que hay
presiones cerca de 60 mca, pero es aquí donde se tiene que tener en cuenta que las
soluciones planteadas son para elevar velocidades y no cumplir con una presión de entrega
como se hace normalmente. En la tabla 39 se ve las características generales de los puntos
de pitometria escogidos.
Figura 38. Variacion velocidades en el tiempo.
PUNTOS DEPITOMETRIA NODO COLOR
LINEA VEREDA DIAMETROPRESIONMAXIMA
APROX (mca)
PRESIONMINIMA
APROX (mca)Pp1 n28 ROJO SARDINATA - VILLA CUBIDES 8¨ 40 39Pp2 n48 VERDE SARDINTA 4¨ 41 40.3Pp3 P237 MORADO SANTA TERESITA 2¨ 52 41.8
104
Tabla 40. Puntos de pitometria caso 1.
Fuente: Elaborado por los autores.
En la figura 38 se puede apreciar el cambio de velocidad durante 24 horas, se aprecia
los cambios de velocidad en la tubería con respecto al red. Así mismo, se puede ver el
comportamiento, en las horas pico un aumento de velocidad debido al alto consumo de los
usuarios y en horas valle la baja velocidad debido a que los usuarios no hacen uso de este.
En este caso se escogieron dos puntos en los cuales se buscó elevar la velocidad, estos
puntos son en la red secundaria. En la tabla 40 se ve las características generales de las
tuberías en las cuales se hace la observación.
4.7.2.3.CASO 2
Figura 39. Variacion de presion en el tiempo.
PUNTOS DEPITOMETRIA
LINEA -TINERIA
COLORLINEA VEREDA DIAMETRO VELOCIDAD
MAXIMAVELOCIDAD
MINIMAPp1 t122 ROJO SARDINATA - VILLA CUBIDES 8¨ 0.5 0.02Pp2 T220 VERDE SARDINTA 4¨ 0.52 0.02Pp3 T238 MORADO SANTA TERESITA 2¨ >0.6 0.03
105
Tabla 41. Puntos de pitometria caso 2.
Fuente: Elaborado por los autores.
En la figura 39se puede apreciar el cambio de presión durante 24 horas, se comporta de
acuerdo con lo esperado. En las horas de alto consumo (9:00 a.m.) hay una caída de
presión y en las horas valle se elevan las presiones. En este caso se puede notar que hay
puntos que pasan presiones de 60 mca, pero es aquí donde se tiene que tener en cuenta que
las soluciones planteadas son para elevar velocidades y no cumplir con una presión de
entrega como se hace normalmente. En la tabla 41 se ve las características generales de los
puntos de pitometria escogidos.
Figura 40. Variacion velocidad en el tiempo.
PUNTOS DEPITOMETRIA NODO COLOR
LINEA VEREDA DIAMETROPRESIONMAXIMA
APROX (mca)
PRESIONMINIMA
APROX (mca)Pp1 n28 ROJO SARDINATA - VILLA CUBIDES 8¨ 40 40Pp2 n48 VERDE SARDINTA 4¨ 40 35Pp4 n74 MORADO MONTELIBANO 2¨ 105 -62Pp5 P353 AZUL SAN CAYETANO 1-1/4¨ 120 -110
106
Tabla 42. Puntos de pitometria caso 2.
Fuente: Elaborado por los autores.
En la figura 40 se puede apreciar el cambio de velocidad durante 24 horas, se aprecia
los cambios de velocidad en la tubería con respecto al red. Así mismo, se puede ver el
comportamiento, en las horas pico un aumento de velocidad debido al alto consumo de los
usuarios y en horas valle la baja velocidad debido a que los usuarios no hacen uso de este.
En la tabla 42 se ve las características generales de las tuberías en las cuales se hace la
observación.
4.7.3. SOLUCIONES PARA ELEVAR LA VELOCIDAD EN LA RED
El principal problema encontrado en la red de distribución es la baja velocidad en varios
tramos de la tubería lo que generara retención de partículas sedimentarias las cuales pueden
traer problemas al suministro. Por lo cual se hicieron casos de análisis en los cuales se
platean soluciones para eliminar estos inconvenientes.
Debido a la relación entre caudal que pasa por la tubería y diámetro de está, se buscaron
soluciones para elevar la velocidad en cada tramo, ya que el diámetro con el cual se está
trabajando es pequeño, si se llega a cambiar la tubería, las presiones aguas abajo no
cumplirán con lo estipulado en la norma, por lo que el diámetro de la tubería no es una
variable de cambio. En cuanto al caudal, puede ser manejado mediante la implementación
de válvulas.
PUNTOS DEPITOMETRIA
LINEA -TINERIA
COLORLINEA VEREDA DIAMETRO VELOCIDAD
MAXIMAVELOCIDAD
MINIMAPp1 T29 ROJO SARDINATA - VILLA CUBIDES 8¨ 0.22 0.05Pp2 T49 VERDE SARDINTA 4¨ 0.95 0.08Pp4 T75 MORADO MONTELIBANO 2¨ 1.02 0.08Pp5 T354 AZUL SAN CAYETANO 1-1/4¨ 1.28 0.09
107
La primera de ellas es una válvula de corte, esta restringe el paso del caudal aguas
abajo, redireccionando el consumo de los usuarios que se encuentren en está, su ubicación
es donde se divida la tubería principal en la red en cuanto a su modelación se hace el cierre
de la tubería de acuerdo con el caso de limpieza que se vaya a realizar.
La segunda es una válvula de purga, esta se encarga de eliminar los sedimentos que se
retienen debido a la baja velocidad en la tubería, su ubicación es en puntos bajos de la
topografía. En cuanto a su modelación se buscó el caudal necesario para el cual se genere
arrastre de sedimentos en la tubería, cuando cumplan las velocidades mayores a 0,5 m/s, se
considera que este es el necesario para la limpieza de la tubería. Se utilizaron dos casos de
solución en los cuales se hace limpieza de la red.
La tercera es una válvula reductora, esta se encarga básicamente de reducir presiones en
la tubería de la red.
Los dos casos propuestos (CASO 1 y CASO 2) son soluciones para elevar la velocidad
en la tubería primaria y secundaria y así poder eliminar la retención de sedimentos que se
encuentren en estas. Se evalúan en la hora más crítica de consumo, 9:00 am.
Figura 41. Ubicación valvulas en la red de distribucion.
108
4.7.3.1.CASO 1
Para elevar las velocidades en la tubería secundaria que suministra a las veredas del
Sardinata y Santa Teresita es necesario realizar los siguientes pasos.
La asociación del acueducto vereda ARVUDEA deberá informar a los
diferentes usuarios que suministra, el día que se realizaran las limpiezas en la tubería,
por lo que para algunas veredas se cortara el suministro y para otras es necesario que
los usuarios no hagan uso de esta, para que se genere una correcta eliminación de los
sedimentos retenidos en algunos tramos de la tubería.
Restringir el paso del caudal a las veredas Rosario, Margaritas, San
Cayetano, Resguardo y Montelíbano mediante la válvula de corte, redireccionando el
caudal.
Figura 42. Modelo hidráulico EPANET, estado de la tubería-Cerrado.Fuente: Elaborado por los autores.
109
Figura 43. Modelo hidráulico EPANET, rango de caudal en la tubería.Fuente: Elaborado por los autores.
Figura 44. Modelo hidráulico EPANET, cierre de tubería (hora critica de consumo 9:00 am).Fuente: Elaborado por los autores.
Se realizará la apertura de las válvulas de purga generando unos puntos de
salida en la red de distribución, en la que se generará una limpieza de la tubería ya
que se incrementa la velocidad a lo largo de los diferentes tramos.
110
Figura 45. Modelo hidráulico EPANET, rango de velocidad en la tubería.Fuente: Elaborado por los autores.
Figura 46. Modelo hidráulico EPANET, velocidad en la tubería (hora critica de consumo 9:00 am).Fuente: Elaborado por los autores.
Cierre de las válvulas de purga.
Apertura de la válvula de restricción de caudal.
Informar a los usuarios del acueducto vereda ARVUDEA la normalización
de la red.
A continuación, en las tabla 43 y 44 se encuentra la ubicación de las válvulas de purga
en el modelo de EPANET y la cantidad de caudal de salida en está, para que se genere un
incremento de la velocidad de las tuberías secundarias, mínimo hasta 0.5 m/s.
111
Tabla 43. Nodos con purga
Fuente: Elaborado por los autores.
4.7.3.2.CASO 2
Para elevar las velocidades en la tubería principal de las veredas Rosario, Margaritas,
San Cayetano, Resguardo y Montelíbano es necesario realizar los siguientes pasos.
La asociación del acueducto veredal ARVUDEA deberá informar a los
diferentes usuarios que suministra, el día que se realizaran las limpiezas en la tubería,
por lo que para algunas veredas se cortara el suministro y para otras es necesario que
los usuarios no hagan uso de esta, para que se genere una correcta eliminación de los
sedimentos retenidos en algunos tramos de la tubería.
Restringir el paso del caudal a la vereda Santa Teresita mediante la válvula
de cierre, redireccionando el caudal.
112
Figura 47. . Modelo hidráulico EPANET, estado de la tubería-Cerrado.Fuente: Elaborado por los autores
Figura 48. Modelo hidráulico EPANET, rango de caudal en la tubería.Fuente: Elaborado por los autores.
113
Figura 49. Modelo hidráulico EPANET, cierre de tubería (hora critica de consumo 9:00 am).Fuente: Elaborado por los autores.
Se realizará la apertura de las válvulas de purga generando unos puntos de
salida en la red de distribución, en la que se generará una limpieza de la tubería ya
que se incrementa la velocidad a lo largo de los diferentes tramos.
Figura 50. Modelo hidráulico EPANET, rango de velocidad en la tubería.Fuente: Elaborado por los autores.
114
Figura 51. Modelo hidráulico EPANET, velocidad en la tubería (hora critica de consumo 9:00 am).Fuente: Elaborado por los autores.
Cierre de las válvulas de purga.
Apertura de la válvula de restricción de caudal.
Informar a los usuarios del acueducto veredal ARVUDEA la normalización
de la red.
A continuación, en las tablas 44 se encuentra la ubicación de las válvulas de purga en el
modelo de EPANET y la cantidad de caudal de salida en está, para que se genere un
incremento de la velocidad de las tuberías secundarias, mínimo hasta 0.5 m/s.
115
Tabla 44. Nodos con purga, Caso 2
Fuente: Elaborado por los autores.
El prediseño de la red de suministro de agua potable, cuenta con la implementación de
tuberías con diámetros de ½ in hasta 8 in, de este modo se maneja una red matriz y
secundaria para el suministro respectivo a cada usuario. La red cuenta con distintas
válvulas, las cuales complementan al buen diseño, aliviando las presiones en las tuberías,
asimismo aportando una buena limpieza y teniendo puntos de control en caso de futuros
mantenimientos.
4.8. ANALISIS FISICO QUIMICO Y BACTERIOLOGICO
En las siguientes tablas se muestra unos cuadros comparativos donde los valores de
cada uno de los parámetros de la prueba fisicoquímica y microbiológica realizada por la
Secretaria de Salud del Meta el día 16 de septiembre de 2016 a las 4 de la tarde, este
NODO CAUDAL SALIDA
n79 1P404 0.5
P408 0.5
P413 0.2
P355 0.7P387 0.1P384 0.2P324 0.5
CASO 2 - ROSARIO, MARGARITAS, SANCAYETANO, RESGUARDO Y MONTELIBANO
NODOS CON PURGA
116
análisis cuenta con cada uno de los parámetros contemplados por el índice de riesgo de la
calidad del agua (IRCA).
Tabla 45. Análisis Fisicoquímico
Fuente: secretaria de salud, Acueducto veredal ARVUDEA.
Tabla 46. Análisis microbiológico.
Fuente: secretaria de salud, Acueducto veredal ARVUDEA.
Teniendo en cuenta los valores estipulados en la tabla 45 y 46 se evidencia que
el agua a tratar no es apta para consumo humano y genera un alto riesgo para la
salud por el contenido de materia fecal entre otros, el valor del IRCA es de 81,5
este se obtiene al sumar los valores dados por el IRCA.
En la tabla de análisis físico químico se observa que propiedades como color aparente,
turbiedad, PH y cloro residual no cumplen con los valores estipulados con los valores
117
aceptados por el índice de riesgo de calidad del agua (IRCA), en los cuatro casos los
valores arrojados en el análisis superan por mucho lo estipulado por el IRCA, en el caso de
los nitritos y de la conductividad los valores cumplen por lo que se estipula en el IRCA.
Por otra parte, el análisis bacteriológico muestra que el agua que se le provee a los
usuarios del acueducto ARVUDEA no es apta para el consumo humano ya que el agua
tiene presencia de coliformes totales, E-Coli y bacterias mesofílicas aerobias lo que puede
llevar a un alto deterioro en la salud de las personas beneficiadas por el acueducto.
Remitiéndonos textualmente al informe entregado por la Secretaria de Salud del Meta
dice “el análisis físico químico y microbiológico del agua notificado muestra resultados
que no cumplen con varios de los parámetros establecidos en la resolución No 2115 de
2007, entre otros, Color aparente, Turbiedad, pH, Cloro residual libre, Coliformes
totales, Esctrerichia coli, Bacterias mesofílicas aerobias y se han conceptuado que el
agua NO ES APTA PARA CONSUMO HUMANO en un nivel de riesgo INVIABLE
SANITARIAMENTE lo que tiene GRAVES implicaciones para la salud de los usuarios
ya que la población servida especialmente la población infantil esta expuestas a contraer
enfermedades relacionadas con el agua”
En el ANEXO 2 se presentan los resultados de las pruebas físico químico y
bacteriológico realizado por la secretaria de salud del meta correspondientes a los meses de
abril, junio, agosto y septiembre de 2016 en el cual se presentan los resultados y el
diagnóstico del agua que beben los usuarios del acueducto ARVUDEA durante este
tiempo.
118
4.9. PRESUPUESTO
Tabla 47. Presupuesto de obra, Acueducto Arvudea.
PRESUPUESTO DE OBRA ARVUDEAITEM DESCRIPCION UNID. CANT. VR. UNITARIO VR. TOTAL
1 PRELIMINARES1,1 Excavación M3 1.877 $4.500 $8.446.500
SUBTOTAL
2 MATERIALES DECONSTRUCCION
2,1 Tubería pvc 8 pulg Ml 327 $1.345.000 $439.815.000
2,2 Tubería pvc 6 pulg Ml 479 $901.540 $431.837.660
2,3 Tubería pvc 4 pulg Ml 17 $423.698 $7.202.866
2,4 Tubería pvc 3 pulg Ml 923 $248.406 $229.278.738
2,5 Tubería pvc 2 pulg Ml 3.696 $114.800 $424.300.800
2,6 Tubería pvc 1,5 pulg Ml 606 $74.864 $45.367.584
2,7 Tubería pvc 1,25 pulg Ml 115 $57.335 $6.593.525
2,8 Tubería pvc 1 pulg Ml 1.344 $31.831 $42.780.864
2,9 Tubería pvc 0,75 pulg Ml 1.260 $22.683 $28.580.580
2,1 Tubería pvc 0,5 pulg Ml 176 $18.308 $3.222.208
2,11 uniones pvc 8 pulg UN 654 $140.000 $91.560.000
2,12 uniones pvc 6 pulg UN 958 $70.450 $67.491.100
2,13 uniones pvc 4 pulg UN 34 $50.119 $1.704.046
2,14 uniones pvc 3 pulg UN 1.846 $23.073 $42.592.758
2,15 uniones pvc 2 pulg UN 7.392 $4.708 $34.801.536
2,16 uniones pvc 1,5 pulg UN 1.212 $2.874 $3.483.288
119
PRESUPUESTO DE OBRA ARVUDEAITEM DESCRIPCION UNID. CANT. VR. UNITARIO VR. TOTAL
2,17 uniones pvc 1,25 pulg UN 230 $2.104 $483.920
2,18 uniones pvc 1 pulg UN 2.688 $1.148 $3.085.824
2,19 uniones pvc 0,75 pulg UN 2.520 $703 $1.771.560
2,2 uniones pvc 0,5 pulg UN 24 $446 $10.7042,21 purgas 6 pulg UN 6 $890.321 $5.341.9262,22 purgas 3 pulg UN 4 $306.480 $1.225.9202,23 purgas 2 pulg UN 4 $102.733 $410.9322,24 codos 8 pulg UN 69 $354.600 $24.467.4002,25 codos 6 pulg UN 76 $205.600 $15.625.6002,26 codos 4 pulg UN 87 $103.463 $9.001.2812,27 codos 3 pulg UN 156 $47.693 $7.440.1082,28 codos 2 pulg UN 78 $12.792 $997.7762,29 codos 1,5 pulg UN 107 $4.189 $448.2232,3 codos 1,25 pulg UN 97 $4.183 $405.751
2,31 codos 1 pulg UN 76 $2.176 $165.3762,32 codos 0,75 pulg UN 40 $1.113 $44.5202,33 codos 0,5 pulg UN 32 $696 $22.2722,34 tee 8 pulg UN 23 $315.400 $7.254.2002,35 tee 6 pulg UN 29 $203.450 $5.900.0502,36 tee 4 pulg UN 23 $134.619 $3.096.2372,37 tee 3 pulg UN 18 $61.690 $1.110.4202,38 tee 2 pulg UN 13 $16.350 $212.5502,39 tee 1,5 pulg UN 19 $10.268 $195.0922,4 tee 1,25 pulg UN 37 $7.822 $289.414
2,41 tee 1 pulg UN 46 $3.030 $139.3802,42 tee 0,75 UN 29 $1.550 $44.9502,43 tee 0,5 UN 54 $918 $49.572
2,44 reduc presion 6 pulg UN 2 $22.542.800 $45.085.600
2,45 reduc presion 3 pulg UN 2 $6.431.600 $12.863.200
2,46 reduc presion 2 pulg UN 3 $1.600.000 $4.800.000
120
PRESUPUESTO DE OBRA ARVUDEAITEM DESCRIPCION UNID. CANT. VR. UNITARIO VR. TOTAL
2,47 valvula de corte 4 pulg UN 1 $1.403.962 $1.403.962
2,48 valvula de corte 2 pulg UN 1 $246.628 $246.628
SUBTOTAL $2.062.699.4012,49 mano de obra $399.660.0022,5 imprevistos $599.490.003
TOTAL $3.061.849.406
Fuente: Elaborado por los autores.
CONCLUSIONES
Se hizo el pre-diseño de una red paralela para el suministro de agua potable
a 1677 usuarios proyectados en el acueducto rural ARVUDEA del municipio
Acacias/Meta, al año 2033, con un caudal medio diario de 7.62 lps.
El pre-diseño de la red altera que suministrara agua potable a los diferentes
usuarios del acueducto rural ARVUDEA, cumple con los parámetros estipulados por
el RAS 2000 y la resolución 2320 como lo es presiones de entrega arriba de los 10
mca y no superiores a 60 mca (Titulo J tabla J.2.2, RAS), así mismo, velocidades
superiores a 0.5 m/s para evitar sedimentos en la tubería y no superiores a 6 m/s, Así
mismo, en cuanto a la tubería, se utilizaron diámetros hasta un mínimo de ½ pulga.
(Título J, RAS).
Se estableció una encuesta capaz de identificar el tipo de consumo de cada
uno de los usuarios del acueducto rural ARVUDEA, encontrando que el 56% de la
utilización del agua de los usuarios es para uso doméstico y el 44% restante para
121
laborales pecuarias. Así mismo, se pudieron identificar diferentes variables como: el
20% de la población son adultos mayores y niños, la vereda con mayor consumo es
Sardinata, el uso del agua en la mayoría de las veredas se emplea para aseo y lavado
de ropa y por último se pudo concluir que la calidad del agua es deficiente, ya que se
presentaron grandes porcentajes de descontento de la comunidad en cuanto a sabor y
color.
Se determinó el caudal de diseño para la red alterna que suministrara agua
potable a los usuarios del acueducto rural ARVUDEA partiendo del análisis de los
resultados encontrados en las encuestas, teniendo un caudal domestico de 3.19 lps.
Luego se utilizaron las proyecciones dadas por el acueducto obteniendo un caudal
domestico de 5.861 lps y por último se le suma el porcentaje de perdidas estipulado
en la resolución 2320 del 2000, articulo 1, donde finalmente se obtiene un caudal
mayorado por los diferentes parámetros estipulados de 7.619 lps.
El pre-diseño de la red de distribución de agua potable a los usuarios del
acueducto veredal ARVUDEA cuenta con algunas condiciones, la primera de ella es
en cuanto a presión, cada una de las conexiones está cumpliendo con los 10 mca que
estipula la RAS (Titulo B-6.4.4.6 presiones en la aducción o en las redes de
conducción), la segunda condición es en cuanto a la velocidad, del 100% de las
tuberías el 58% no están cumpliendo con la velocidad de 0.5 m/s estipulada por la
RAS en el titulo B, esto se debe a que la mayoría del consumo del acueducto veredal
ARVUDEA se encuentran ubicado en la vereda Sardinata por lo que el consumo para
los usuarios de las demás veredas es menor y se divide en tres tramos, siendo este un
122
factor por el cual al hacer una relación de caudal contra el diámetro de la tubería se
presentan velocidades menores a las estipuladas.
En el modelo de EPANET se presentan dos (2) soluciones para limpieza de
la tubería en diferentes tramos, estas presentan varias condiciones, la primera de ellas
es que se debe tener en cuenta que se realiza un análisis dinámico, quiere decir que
existe una varianza de consumo durante un periodo de 24 horas, otra condición en las
soluciones presentadas en EPANET es que las conexiones presentan presiones
negativas en alguna hora del día, esto quiere decir que no llegara agua a este punto, es
aquí a donde nuevamente se menciona que las soluciones presentadas se hacen para
una limpieza de sedimentos, por lo que la presión de entrega de 10 mca en este caso
no son prioridad para el acueducto, lo que se busco fue elevar las velocidades a 0.5
m/s o más y así con la instalación de diferentes válvulas de purga se hace una
limpieza en la red durante un periodo de tiempo determinado.
En el pre-diseño de la red de distribución de agua potable se conservan las
mismas alineaciones o proyecciones a las cuales el acueducto ARVUDEA pretende
hacer, esto se hace para presentar un diseño completo y optimo al acueducto, teniendo
en cuenta la ubicación de los posibles nuevos usuarios ya identificados.
Con la modelación en el software EPANET, se pudo verificar el correcto
diseño en las memorias de cálculo, así mismo, en el software se pudo ver el
comportamiento del acueducto durante las horas críticas de consumo (máximo y
mínimo), generando una correcta modelación dinámica para el funcionamiento de un
acueducto veredal el cual está cumpliendo con las normas estipuladas.
123
Se determinó que el acueducto veredal ARVUDEA no cuenta con los
requerimientos necesarios estipulados por la secretaria de salud del meta, teniendo un
nivel de riesgo INVIABLE SANITARIAMENTE de acuerdo con la sumatoria de
puntaje dados en las pruebas realizas. Por lo que, el acueducto deberá buscar
soluciones de potabilización.
Se logro un proyecto optimo en el cual el acueducto rural ARVUDEA del
municipio de Acacias/ Meta puede hacer uso de este para obtener un mejoramiento en
cuanto a servicio y calidad del agua, así mismo, este proyecto genera opciones de
ampliación y mejoramiento en cuanto a infraestructural.
El pre-diseño presentado representa una garantía en cuanto a un buen
servicio a cada usuario al que se suministra y un óptimo diseño con diferentes
soluciones en caso de que el problema de sedimentos en el agua no se solucione a
cabalidad.
RECOMENDACIONES
Tras hacer una evaluación y observación de las diferentes características presentadas en
el diseño de la red alterna que suministrara agua potable a los diferentes usuarios del
acueducto ARVUDEA, hay algunos aspectos que pueden mejorarse para optimizar el
diseño y capacidad en el servicio. En primera instancia es necesario evaluar cada uno de
los problemas presentes en el acueducto, ya que por las visitas hechas en campo se puede
determinar que, en épocas de lluvia se generan gran movimiento de sedimentos en la
tubería, por lo que es de suma importancia buscar una solución para la eliminación de estos
o el diseño de la red que suministrara agua potable a los diferentes usuarios generaran
frecuentes problemas en cuanto a retención de partículas, se aclara que cualquier problema
124
de gran cantidad de sedimentos podrá afectar la planta de tratamiento y por ende afectara el
diseño propuesto.
En segunda instancia se debe hacer un control de fugas en las tuberías ya que
actualmente el acueducto no cuantifica las pérdidas de agua que cada usuario se encuentra
haciendo.
En tercera instancia se debe tener en cuenta que en algunas épocas del año el suministro
para algunos usuarios puede presentar problemas, esto se debe al arrastre de partículas
erosionables, por lo que el acueducto veredal ARVUDEA deberá informar a los usuarios
que durante un periodo de tiempo se realizará los métodos de solución propuestos en este
proyecto y por lo que se cortará el suministro para algunas veredas y en otras se presentará
gran presencia de sedimentos en el agua. Es de gran relevancia generar estos campos de
información para que el usuario tengan en cuenta las condiciones de suministro.
Como mencionamos anteriormente es necesario el uso de válvulas de purgas en la red
de distribución, por lo que se debe aclarar que para la instalación de estas válvulas se deben
situar en puntos bajos de la topografía ya que es lugar donde normalmente se generan la
retención de sedimentos, esto se menciona debido a que el acueducto actualmente cuenta
con diferentes válvulas de purga y des aireadoras ubicadas en puntos topográficos en los
cuales el rendimiento no es el adecuado.
125
BIBLIOGRAFÍA
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ANEXO 1
Figura 52. Variación del caudal en función de lecturas hechas AP CD0.Fuente: Informe Apindico.
127
Figura 53. Mediciones del caudal por día AP CD0.Fuente: Informe Apindico.
Figura 54. . Variación de la presión en función de lecturas hechas AP CD0.Fuente: Informe Apindico.
128
Figura 55. Mediciones del caudal por día AP CD0.Fuente: Informe Apindico.
129
ANEXO 2
Figura 56. Carta de los resultados de las pruebas fisicoquímicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 28 de septiembre de 2016.
130
Figura 57. Resultados de las pruebas fisicoquímicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 28 de septiembre de 2016.
131
Figura 58. Resultados de las pruebas microbiológica.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 28 de septiembre de 2016.
132
Figura 59. Carta del resultado de las pruebas fisicoquímicas y microbiológicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 24 de agosto de 2016.
133
Figura 60. Resultado de las pruebas fisicoquímicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 24 de agosto de 2016.
134
Figura 61. . Resultados de las pruebas microbiológicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 24 de agosto de 2016.
135
Figura 62. Carta de los resultados de las pruebas fisicoquímicas y microbiológicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 28 de junio de 2016.
136
Figura 63. Resultado de las pruebas fisicoquímicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 28 de junio de 2016.
137
Figura 64. Resultados de las pruebas microbiológicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 28 de junio de 2016.
138
Figura 65. Carta de los resultados de las pruebas fisicoquímicas y microbiológicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 5 de abril de 2016.
139
Figura 66. Resultado de los análisis fisicoquímicos y microbiológicos.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 5 de abril de 2016.
140
Figura 67. . Resultados de las pruebas fisicoquímicas y microbiológicas.Fuente: Pruebas fisicoquímicas 5 de abril de 2016.
141