remoción en masa y deslizamientos en la vía bogotá - villavicencio

DISEÑO HIDRÁULICO DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES PARA EL ACUEDUCTO AACUPASA –ASOCIACIÓN DE USUARIOS DE LAS VEREDAS PASQUILLITA Y SANTA ROSA–, UBICADO EN LA LOCALIDAD 19 CIUDAD

BOLÍVAR, BOGOTÁ D.C.

ELBER DUVÁN ORJUELA DÍAZ DANIEL FERNANDO OICATA BENAVIDES

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2015

DISEÑO HIDRÁULICO DE LOS ELEMENTOS PRINCIPALES PARA EL ACUEDUCTO AACUPASA –ASOCIACIÓN DE USUARIOS DE LAS VEREDAS PASQUILLITA Y SANTA ROSA–, UBICADO EN LA LOCALIDAD 19 CIUDAD

BOLÍVAR, BOGOTÁ D.C.

ELBER DUVÁN ORJUELA DÍAZ DANIEL FERNANDO OICATA BENAVIDES

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil

Director ERNESTO TORRES QUINTERO

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2015

Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

Director de Investigación Ing. Ernesto Torres Quintero

______________________________________

Revisor Metodológico Ing. Javier Valencia Sierra

______________________________________ Jurado Bogotá D.C., noviembre de 2015

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a: La Asociación de Usuarios del Acueducto AACUPASA, que en representación de la señora Flor Alba Díaz Cepeda, se planteó una propuesta en beneficio de una comunidad, que con mucho esfuerzo y dedicación se pudo sacar adelante cumpliendo con las expectativas de un proyecto, dando un gran paso en mejora de la calidad de vida de la comunidad de la veredas Pasquillita, Santa Rosa y las Mercedes. Sus familias que durante toda la etapa de estudio y preparación, les brindaron ese apoyo incondicional, que con su ayuda los motivaron para alcanzar un logro en la vida profesional, cumpliendo con su proyecto de vida. Ernesto Torres, Ingeniero y director del trabajo de grado, que por su paciencia e incondicional ayuda, aportó a cada uno de los ítems de investigación de este proyecto, que con su experiencia se logró concluir con un gran aporte a la sociedad.

CONTENIDO

pág. INTRODUCCIÓN 13 1. GENERALIDADES 14 1.1 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 14 1.2 JUSTIFICACIÓN 14 1.3 OBJETIVOS 15 1.3.1 Objetivo general 15 1.3.2 Objetivos específicos 15 1.4 MARCO TEÓRICO 15 1.4.1 Esquema convencional de abastecimiento 16 1.4.2 Fuentes de abastecimiento 17 1.4.2.1 Sistemas primarios 18 1.4.2.2 Sistemas principales 18 1.4.2.3 Volumen de agua 19 1.5 MARCO CONCEPTUAL 19 1.6 MARCO NORMATIVO 20 2. UBICACIÓN DEL PROYECTO 23 2.1 LOCALIZACIÓN GENERAL 23 2.2 LOCALIZACIÓN ZONA DE ANÁLISIS 24 2.3 RESEÑA HISTÓRICA 24 2.4 SITUACIÓN ECONÓMICA 26 2.5 ASPECTO DEMOGRÁFICO 28 2.5.1 Censos poblacionales 29 2.5.3 Planes futuros de construcción de vivienda 29 2.6 RECURSOS DE LA COMUNIDAD 29 2.6.1 Mano de obra 29 2.6.2 Materiales de construcción 30 2.6.3 Suministro de energía eléctrica 30 2.7 FLORA Y FAUNA - PANTANO PÁRAMO DE LA LECHUZA 30 2.7.1 Flora 30 2.7.2 Fauna 30 2.8 METEOROLOGÍA 31 2.8.1 Datos meteorológicos 31 2.8.2 Manejo ambiental 32 2.9 COMPONENTES MEDIOAMBIENTALES 33 2.9.1 Componente - Gestión social 33 2.9.2 Componente - Manejo ambiental de las actividades de

construcción 33

pág. 3. DISEÑO METODOLÓGICO 34 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 34 3.2 METODOLOGÍA 34 3.2.1 Fase 1. Estudio de la demanda de agua de las veredas

Pasquillita, Santa Rosa y las Mercedes 35 3.2.2 Fase 2. Trabajo de campo 35 3.2.3 Fase 3. Estudio de la fuente abastecedora de agua 36 3.2.4 Fase 4. Diseño de las estructuras hidráulicas del sistema de

acueducto 40 3.2.4.1 Diseño de la bocatoma de fondo 40 3.2.4.2 Diseño de la presa 41 3.2.4.3 Diseño de la rejilla y del canal de aducción 42 3.2.4.4 Longitud de la rejilla y número de orificios 42 3.2.4.5 Canal de aducción 43 3.4.2.6 Cálculo de altura de los muros de contención 45 3.4.2.7 Cálculo del caudal de excesos 46 3.4.2.8 Diseño del desarenador 46 3.4.2.9 Tanque de almacenamiento 51 4. RESULTADOS 54 4.1 RESULTADOS FASE 1: TRABAJO DE CAMPO 54 4.1.1 Proyección de habitantes y población flotante de acuerdo a las

metodologías del RAS 2000 54 4.2 RESULTADOS FASE 2: ESTUDIO DE LA FUENTE

ABASTECEDORA DE AGUA 56 4.2.1 Georreferenciación de las obras existentes y puntos perimetrales

del colchón hídrico 56 4.2.2 Aforos de la quebrada Pantano Páramo de la Lechuza, como

parte del estudio hidráulico 58 4.3 RESULTADOS FASE 3: ESTUDIO DE LA FUENTE

ABASTECEDORA DE AGUA 63 4.3.1 Estudio de la cuenca hidrográfica por medio del plano cartográfico

suministrado por el IGAC 63 4.3.2 Área de la cuenca 64 4.3.3 Perímetro de la cuenca y longitud del cause 64 4.3.4 Factor de forma 65 4.3.5 Coeficiente de compacidad 65 4.3.6 Evaluación de la oferta hídrica (caudales medio diario, máximo

diario y máximo horario) 65 4.3.7 Cálculo de caudal de diseño 68 4.4 RESULTADOS FASE 4: DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS

HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO 68

pág. 4.4.1 Bocatoma 68 4.4.1.1 Información previa 69 4.4.2 Aducción. Los siguientes son los resultados del diseño de

aducción 75 4.4.2.1 Condiciones de diseño 75 4.4.3 Desarenador 76 4.4.3.1 Condiciones de diseño 76 4.4.4 Conducción 82 4.4.4.1 Condiciones de diseño 82 4.4.5 Tanque de almacenamiento 83 4.4.5.1 Condiciones de diseño 83 5. CONCLUSIONES 86 6. RECOMENDACIONES 88 BIBLIOGRAFÍA 89 ANEXOS 91

LISTA DE TABLAS

pág. Tabla 1. Tipos captación y conducción en sistemas principales 18 Tabla 2. Estación Meteorológica Doña Juana 32 Tabla 3. Forma de la cuenca en función al factor de forma 37 Tabla 4. Rangos de coeficiente de compacidad 38 Tabla 5. Viscosidad cinemática del agua 47 Tabla 6. Número de Hazen (Vs/Vo) 48 Tabla 7. Constante de la capacidad del tanque de almacenamiento 53 Tabla 8. Proyección de habitantes y población flotante de acuerdo a las

metodologías del RAS 2000 54 Tabla 9. Asignación del nivel de complejidad 54 Tabla 10. Período de diseño según el nivel de complejidad del sistema

para captaciones superficiales 55 Tabla 11. Aforo 1 con un ancho del canal de 90 cm. 60 Tabla 12. Aforo 2 con un ancho del canal de 80 cm. 60 Tabla 13. Aforo 1 con un ancho del canal de 70 cm 61 Tabla 14. Aforo 2 con un ancho del canal de 80 cm 61 Tabla 15. Aforo 2 con un ancho del canal de 60 cm 62 Tabla 16. Aforo 2 con un ancho del canal de 70 cm 62 Tabla 17. Porcentajes máximos admisibles de pérdidas técnicas 66 Tabla 18. Coeficiente de consumo diario, k1 67 Tabla 19. Coeficiente de consumo máximo horario, k2 67 Tabla 20. Proyección de consumo 68 Tabla 21. Cálculo de caudal de diseño 68

LISTA DE CUADROS

pág. Cuadro 1. Normatividad relacionada con la elaboración del diseño del

sistema de acueducto 20

LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Captación por gravedad y conducción por gravedad 18 Figura 2. Captación por gravedad y conducción forzada 18 Figura 3. Localidades de la ciudad de Bogotá 23 Figura 4. Localización zona de análisis 24 Figura 5. Área cultivada según tipo de cultivo en Ciudad Bolívar 26 Figura 6. Micro-molinete de hélice 36 Figura 7. Bocatoma de fondo 40 Figura 8. Perfil del canal de aducción 43 Figura 9. Corte de la cámara de recolección 45 Figura 10. Bocatoma del acueducto AACUPASA 56 Figura 11. Desarenador acueducto AACUPASA 57 Figura 12. Tanque de almacenamiento acueducto AACUPASA 27 Figura 13. Utilización de micro molinete 58 Figura 14. Afluente del acueducto AACUPASA 59 Figura 15. Plano cartográfico para estudio de la quebrada Pantano

páramo la Lechuza 64 Figura 16. Plano cartográfico del área de la cuenca 64 Figura 17. Perímetro de la cuenca y longitud del cause 65 Figura 18. Captación a través de rejilla al canal de aducción 70 Figura 19. Rejilla de captación 71 Figura 20. Perfil del canal de aducción 72 Figura 21. Planta de la bocatoma 74 Figura 22. Corte A-A de la bocatoma 74 Figura 23. Aducción bocatoma-desarenador 75

LISTA DE ANEXOS

pág. Anexo A. Relaciones hidráulicas para conductos circulares (n0/n

variable) 91 Anexo B. Registro fotográfico salida de campo 92

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INTRODUCCIÓN En el contenido del presente documento se esboza el desarrollo de una solución a la problemática expuesta por el acueducto AACUPASA –Asociación de Usuarios de las veredas, Pasquillita y Santa Rosa– donde se quiere mejorar la calidad de vida de los habitantes de las veredas mediante la formulación y el diseño hidráulico de los elementos principales de un acueducto donde se tenga en cuenta la vinculación de la comunidad, siendo esta una responsabilidad que se encuentra dentro de la proyección social propuesta por la de la Universidad Católica de Colombia en la cual se aplicarán los conocimientos adquiridos en el programa de Ingeniería Civil en beneficio de la misma. Se presenta una propuesta que genera las condiciones ideales de abastecimiento para las veredas, Santa Rosa, las Mercedes y Pasquillita de la localidad 19 - Ciudad Bolívar, para lo cual se diseñaron los elementos hidráulicos que componen un acueducto, como son la bocatoma, un desarenador y un tanque de almacenamiento. Para efectos de desarrollo del proyecto y los estudios de diseños, se plantea una propuesta teniendo en cuenta los parámetros y criterios dados en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS).

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1. GENERALIDADES 1.1 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

La intermitencia del suministro de agua ha venido presentando inconformidad en los suscriptores del acueducto AACUPASA. Dicha inconformidad se debe principalmente al mantenimiento correctivo que se bebe realizar constantemente a las obras de captación y distribución existentes, adicionalmente se debe lidiar con la racionalización del servicio en época de verano. Por parte de la Junta Directiva del acueducto AACUPASA se da a conocer que el acueducto actualmente en funcionamiento ha cumplido el periodo de diseño para el cual fue construido y se hace necesario promover alternativas que contribuyan a la realización de un nuevo diseño hidráulico en mejora de la calidad de vida de la comunidad que se abastece del recurso hídrico. AACUPASA no cuenta con el apoyo de las autoridades locales y distritales, como tampoco con recursos propios para llevar a cabo los diseños y la construcción de un nuevo acueducto, motivo por el cual se ve obligado a poner en conocimiento público la necesidad vital de esta población. Una vez en conocimiento de la problemática, los estudiantes Elber Duván Orjuela Díaz y Daniel Fernando Oicatá vinculados a la Universidad Católica de Colombia encontrándose en proceso de graduación del programa de Ingeniería Civil, realizan los acercamientos necesarios con la Junta directiva del acueducto AACUPASA donde se comprometen a brindar los conocimientos adquiridos y el apoyo necesario en pro de una solución que satisfaga las necesidades de saneamiento básico para la comunidad. La Universidad Católica de Colombia en formación de nuevos profesionales competentes, establece cumplir unos requisitos previos a la graduación, donde los estudiantes vinculados al programa de ingeniería civil deben presentar un trabajo de grado donde se ejecute un proyecto investigativo u otras líneas de desarrollo. 1.2 JUSTIFICACIÓN Colombia es privilegiada al estar ubicada en la franja de convergencia intertropical, que es la región donde cae la mitad de la lluvia de todo el planeta, siendo este un recurso indispensable para la supervivencia de los seres humanos, lo cual se hace necesaria su conservación y buena utilización. Es de gran importancia como ingenieros civiles realizar una proyección hacia la comunidad con el objetivo de proporcionar ayudas y generar alternativas de solución a las problemáticas presentes en la comunidad de las veredas de Santa Rosa, Pasquillita y las Mercedes, localidad 19 - Cuidad Bolívar.

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El siguiente trabajo de grado es una oportunidad para desarrollar y poner en práctica los conocimientos adquiridos durante el proceso de pregrado, con el objetivo de mejorar la calidad de vida de las comunidades generando una solución con el diseño de los elementos principales de un acueducto que mejore el suministro de agua sus habitantes. 1.3 OBJETIVOS 1.3.1 Objetivo general. Realizar el diseño hidráulico de los elementos principales para el acueducto – AACUPASA “Asociación de usuarios de las veredas, Pasquillita y Santa Rosa”, ubicado en la localidad 19 Ciudad Bolívar – Bogotá D.C. 1.3.2 Objetivos específicos.

Recolectar la información necesaria existente para estimar la población beneficiada y evaluar el área de influencia del proyecto, realizando el acercamiento necesario con la Junta directiva del acueducto AACUPASA.

Identificar la capacidad y demanda de la fuente de captación, en diferentes condiciones climáticas (verano – invierno).

Realizar los cálculos, dimensionamiento y planos de las estructuras principales que conforman el acueducto – Bocatoma, desarenador y tanque de almacenamiento. 1.4 MARCO TEÓRICO El recurso hídrico se caracteriza por ser una necesidad vital para la vida y supervivencia de los seres humanos por lo tanto desde tiempos remotos se han desarrollado sistemas para la captación y transporte del recurso, los cuales se construían de forma rudimentaria sin ninguna especificación técnica y sin garantizar la salubridad de las comunidades. Este recurso era almacenado en un solo sitio donde los ciudadanos debían transportarlo hasta sus hogares poniendo en riesgo la salud por contaminación cruzada del líquido. Actualmente existen muchos métodos de captación de agua ya sea superficial o subterránea, la cual recibe un proceso de tratamiento dependiendo las condiciones químicas, microbiológicas y bacteriológicas iniciales; dicho tratamiento debe ser proveído por acueductos, una vez tratada el agua debe ser distribuida mediante conductos cerrados presurizados. Según los autores de textos y documentos relacionados con el diseño de acueductos las fuentes de abastecimiento cuentan con diferentes clasificaciones; para Lara de Castillo “ se pueden clasificar las fuentes de la siguiente manera:

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Atmosférica, superficial, sub-superficial y subterránea”1, para otros autores esta clasificación se presenta de la misma forma pero con otra terminología, por ejemplo para Lopez Cualla “La fuente de abastecimiento puede ser superficial, como en los casos de ríos, lagos, embalses o incluso aguas lluvias, o de aguas subterráneas o profundas”.2 De acuerdo con las características del proyecto tales como la localización, calidad y cantidad se establece un tipo de sistema primario, ya que por su bajo costo sencillez y construcción de manejo estos sistemas son adecuados para comunidades muy pequeñas y soluciones individuales de agua a utilizar donde también se tiene en cuenta3. Para el diseño óptimo del proyecto fue necesario tener en cuenta las siguientes teorías: 1.4.1 Esquema convencional de abastecimiento. Un sistema de abastecimiento de agua consta de los siguientes elementos:

Fuente de abastecimiento: las fuentes de abastecimiento pueden ser subterráneas, superficiales o pluviales. La elección del tipo de abastecimiento depende de su localización, calidad y magnitud.

Obras de captación: se construyen para reunir adecuadamente las aguas aprovechables. Para la captación de aguas superficiales se hace por medio de bocatomas, mientras que para la captación de aguas subterráneas se hace por medio de pozos profundos.

Obras para el transporte de agua: estas obras dependerán del tipo de fluido a transportar. Si se trata de agua cruda (sin tratamiento) el tipo de transporte es aducción, mientras que si se habla de agua potable (tratada) se hará por conducción. Dependiendo de las condiciones topográficas y la distancia, el transporte del agua puede efectuarse en tuberías o conductos a presión o por gravedad. La aducción puede realizarse en conductos abiertos o cerrados, pero las conducciones deben hacerse en conductos cerrados, normalmente tuberías que trabajan a una presión mayor que la atmosférica (conducción forzada).

1 LARA DE CASTILLO, Venidla. Acueductos. Popayán: Universidad del Cauca. Facultad de Ingeniería Civil. Departamento de Ingeriría Ambiental y Sanitaria, 1997. p. 124. 2 LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 22. 3 LÓPEZ CUALLA. Op. cit, p. 23.

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Tratamiento de agua: se hace con el fin de prevenir la contaminación con organismos patógenos durante la conducción del agua. Como mínimo se requerirá un tratamiento de cloración.

Almacenamiento: cuando la demanda de agua es menor que el suministro se requiere de un tanque para almacenarla y utilizarla en los períodos en que la comunidad necesite gran cantidad del líquido.

Distribución: la distribución de agua la comunidad puede hacerse desde la manera más simple, que sería un suministro único por medio de una pileta de agua, hasta su forma más compleja, por medio de una serie de tuberías o redes de distribución que llevan el agua a cada domicilio. 1.4.2 Fuentes de abastecimiento. De acuerdo con las características del proyecto, tales como disponibilidad de fuentes de agua, tamaño de la población, caudal requerido y recursos económicos, se puede adoptar un sistema de captación primario o principal. 1.4.2.1 Sistemas primarios. Son adecuados para comunidades muy pequeñas debido a su bajo costo, sencillez de construcción y manejo. Los sistemas primarios son los siguientes:

Pozos superficiales.

Manantial.

Cisterna.

Nacimiento en ciénagas.

Galería de infiltración. 1.4.2.2 Sistemas principales. Se utilizan para poblaciones pequeñas pero estructuradas (municipios). Estos sistemas se clasifican según se indica en la tabla 1 y se ilustran en las figuras 1 y 2.

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Figura 1. Captación por gravedad y conducción por gravedad.

Fuente. LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 108.

Figura 2.Captación por gravedad y conducción forzada.

Fuente. LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 108. Tabla 1. Tipos captación y conducción en sistemas principales.

Captación Tipo de flujo

Gravedad - Flujo en conducción a superficie libre.

- Flujo en conducción forzada.

Bombeo - Flujo en conducción a superficie libre.

- Flujo en conducción forzada.


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1.4.2.3 Volumen de agua. Para el diseño de un acueducto se debe determinar la cantidad de agua que este debe suministrar. Es por esto que los sistemas de acueductos y alcantarillados están constituidos por estructuras grandes como presas, plantas de tratamiento, conducciones, etc. Los diseños deberán satisfacer las necesidades de la población durante un largo período. Para cumplir con lo dicho anteriormente, hay que estudiar factores tales como:

Período de diseño.

Población de diseño.

Área de diseño.

Hidrología de diseño.

Usos del agua.

Inversión de capital.4 1.5 MARCO CONCEPTUAL Las siguientes son las definiciones de términos utilizados para el desarrollo del proyecto.

Acometida. Derivación de la red local de acueducto que llega hasta el registro de rueda en el punto de empate con la instalación interna del inmueble. En edificios de propiedad horizontal o condominios, la acometida llega hasta el registro de corte general.

Acuífero. Formación geológica o grupo de formaciones que contiene agua y que permite su movimiento a través de sus poros bajo la acción de la aceleración de la gravedad o de diferencias de presión.

Borde libre. Espacio comprendido entre el nivel máximo esperado del agua fijado por el sistema de rebose y la altura total de la estructura de almacenamiento.

Capacidad hidráulica. Caudal máximo que puede manejar un componente o una estructura hidráulica conservando sus condiciones normales de operación.

Coeficiente de rugosidad. Medida de la rugosidad de una superficie, que depende del material y del estado de la superficie interna de una tubería.

Conductividad hidráulica. Caudal que pasa por un área unitaria bajo un gradiente unitario y que mide la capacidad de un acuífero para transportar agua.

4 LÓPEZ CUALLA. Op. cit, p. 22-29.

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Flujo libre. Aquel transporte en el cual el agua presenta una superficie libre donde la presión es igual a la presión atmosférica.

Sedimentación. Proceso en el cual los sólidos suspendidos en el agua se decantan por gravedad. 1.6 MARCO NORMATIVO La normatividad contemplada para la elaboración del diseño del sistema de acueducto se basó en EL REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO (RAS 2000)5 y Normas del Gobierno de la Republica de Colombia. Cuadro 1. Normatividad relacionada con la elaboración del diseño del sistema de acueducto.

AÑO PRESENTACIÓN TÍTULO OBJETIVO

1991

Decreta, sanciona y promulga la siguiente

CONSTITUCIÓN POLÍTICA DE COLOMBIA

Constitución Política de Colombia

Capítulo 5. De la finalidad social del estado y de los servicios públicos. Art 366. El bienestar general y el mejoramiento de la calidad de vida de la población son finalidades sociales del Estado. Será objetivo fundamental de su actividad la solución de las necesidades insatisfechas de salud, de educación, de saneamiento ambiental y de agua potable.

1988 Decreto No. 475 de

Marzo 10

Normas técnicas de Calidad del agua potable

Este decreto contiene las normas organolépticas, físicas, químicas, y microbiológicas de la calidad del agua potable o agua segura. Se dan los valores admisibles del contenido de las diferentes características que puede contener el agua, sin que ésta llegue a tener implicaciones sobre la salud humana o en algunos casos implicaciones económicas. También se presentan las pruebas de laboratorio mínimas que las personas que presentan el servicio público de acueducto

5 MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000: Resolución No. 1096/2000 de noviembre de 2000.

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deben aplicar al agua, y las obligaciones de quienes estén a cargo del suministro del agua potable.

2000 Resolución No. 1096 del 17 de noviembre

Reglamento Técnico para el sector de Agua

Potable y Saneamiento Básico RAS.

Este reglamento tiene por objetivo señalar los requisitos técnicos que deben cumplir los diseños, las obras y procedimientos correspondientes al Sector de Agua Potable y saneamiento Básico y sus actividades complementarias, señaladas en el artículo 14, numerales 14, 19, 14.22, 14.23, y 14.24 de la Ley 142 de 1994, que adelantan las entidades prestadoras de los servicios públicos municipales de acueducto, alcantarillado y aseo a quien haga sus veces.

2002 Decreto No.849 de

Abril 30

Reglamento del artículo 78 de la Ley 715 de 2001

El objetivo del presente decreto reglamentario es definir los requisitos que deben cumplir los Municipios y distritos en materia de agua potable y saneamiento básico, y los procedimientos que deben seguir dichos entes y la superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios, SSPD, para la expedición de la certificación que permita el cambio de la destinación de los recursos que la Ley 715 de 2001 ha estipulado inicialmente para el desarrollo y ejecución de las competencias asignadas en agua potable y saneamiento básico, así como la definición de las obras elegibles a ser financiadas con dichos recursos.

2009 Decreto No.2320 de

Noviembre 27

Modifica parcialmente la

Resolución número 1096 de 2000 que adopta el Reglamento Técnico para el sector de Agua

Tiene por objetivo modificar el artículo 67-69 de la Resolución 1096 de 2000, el cual se determina la demanda de los sistemas de acueducto y alcantarillado, Período de diseño: Para todos los componentes del sistema de acueducto y

http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=38541#0

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Potable y Saneamiento Básico –RAS–

alcantarillado respectivamente y deroga las disposiciones que le sean contrarias en especial los artículos72,73,77,80,93,96 y 147de la Resolución número 1096 de 2000.

Fuente: Autores.








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2. UBICACIÓN DEL PROYECTO 2.1 LOCALIZACIÓN GENERAL La localidad Ciudad Bolívar es la número 19 de Bogotá, es la tercera localidad más extensa después de las localidades de Sumapaz y Usme, se ubica al sur de la ciudad y limita al norte, con la localidad de Bosa; al sur con la localidad de Usme; al oriente con la localidad de Tunjuelito y Usme y al occidente con el municipio de Soacha. Cuenta con una población aproximada de 713.764 habitantes, según datos del DANE correspondientes al año de 2005, está compuesta por grupos indígenas, campesinos, afrodescendientes, entre otros. 360 barrios integran esta localidad con 12.998 hectáreas de superficie (3.433 en zona urbana, 9.555 en rural6). Figura 3. Localidades de la ciudad de Bogotá

Fuente: CIUDAD BOLÍVAR. [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 18, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: www.canalcapital.gov.co>.

6 ALCALDIABOGOTA, Localidades, ciudad bolívar. {En línea}. {6 Agosto de 2015} disponible en:<http://www.shd.gov.co/shd/sites/default/files/documentos/Recorriendo_Ciudad_Bol%C3%ADvar.pdf>.

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2.2 LOCALIZACIÓN ZONA DE ANÁLISIS Figura 4. Localización Zona de análisis.

Fuente: Autores con ayuda de Google Earth.

2.3 RESEÑA HISTÓRICA El acueducto AACUPASA nació hace 36 años de un acuerdo que se hizo entre la comunidad de las veredas de Santa Rosa y Pasquillita, ya que la vereda Santa rosa solicito una concesión de aguas a Pasquillita, lo cual genero un conflicto entre estas comunidades pero que al final lograron unirse y de esta manera conformar un único acueducto. Se solicitó el apoyo a la CAR y al programa DRIPAR (Programa de Desarrollo rural integral participativo para el área rural ), los cuales contribuyeron con la donación del presupuesto para la donación del presupuesto para la construcción del acueducto , la comunidad solo contribuyo con un 30 % del presupuesto. El acueducto cuenta con concesión de aguas desde su construcción y se ha venido renovando hasta la fecha (la última concesión se aprobó en septiembre de 2007 y tiene una vigencia de 10 años). Este acueducto fue administrado por a la junta comunal de Pasquillita y la de santa rosa pero surgieron problemas por la administración del mismo, razón por la cual se nombró un único representante legal quien por enfermedad no pudo continuar con el proceso, entonces se designó a la señora Flor Alba Diaz Cepeda como representante desde hace 25 años, la junta directiva se encuentra conformada por la siguientes personas:

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Representante Legal: Flor Alba Díaz.

Vicepresidente: Fernando Suárez.

Tesorera: Mercedes Castillo.

Secretario: Ángel Roberto Bello.

Fiscal: Ignacio Cárdenas.

Fiscal Suplente: Juvenal Osorio.

Fontanero: Bernardo Gutiérrez. Con el ingreso de la nueva representante legal, se evidenció la necesidad de legalizar este acueducto, por lo tanto a se obtuvo la respectiva Personería Jurídica a partir del 3 de noviembre de 1994, también se legalizo ante Cámara de Comercio, DIAN, se manifiesta que a nivel administrativo el acueducto funciona adecuadamente. Sin embargo, ante la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios no se encuentra legalizado el acueducto, dad su imposibilidad para cumplir con los requisitos exigidos por esta entidad. El acueducto AACUPASA cuenta con una concesión de doble propósito (agropecuario y de consumo humano), abastase tres veredas Paquillita, Santa Rosa y la parte alta de Las Mercedes, actualmente cuenta con 201 puntos de distribución y aproximadamente 1308 pobladores, donde se venía manejando un tarifa fija mensual por acometida de 11000 pesos (si al mes la comunidad no cancelaba se realizaba el respectivo corte y se les cobraba una reconexión) este era definido por la asamblea general de usuarios, donde el costo cubría el salario del fontanero el cual se le cancelaba un salario mínimo legal vigente con sus respectivas prestaciones sociales, además esta tarifa cubría lo referente a los viáticos de las persona que hacen parte de la junta administradora del acueducto.

Legalización de predios: es necesario prestar atención a este tema ya que el predio de ubicación de la bocatoma no es propiedad del acueducto y por tanto no se pueden realizar proyecto de reforestación o de ordenamiento predial ambiental, ya que los dueños no permiten que se realicen diferentes tipos de mejoras a estos predios. El predio donde se encuentra el tanque de almacenamiento si es propiedad de acueducto, es necesario resaltar la importancia de la adquisición de predios especialmente aquellos que sirven como protección del ecosistema. El acueducto AACUPASA no cuenta con alcantarillado, la disposición de aguas residuales se realiza mediante la utilización de pozos sépticos.*

* ACUEDUCTO AGUA Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. Dirección de gestión comunitaria.

Dirección de ingeniería Especializada. Visita técnica Acueducto AACUPASA: marzo 2012.

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2.4 SITUACIÓN ECONÓMICA En el sector rural de Ciudad Bolívar la actividad económica principal es la agropecuaria, principalmente la cría de ganado bovino y el cultivo de papa y arveja. De las 9.556 ha rurales que posee la localidad, 2.396 (25,1%) están destinadas a explotación ganadera, mientras que 1.010 ha (10,6%) se destinan a la actividad puramente agrícola76. En la actividad agrícola predomina la producción de cultivos de carácter transitorio como la papa, las arvejas, las habas y, en mucho menos cantidad, la cebolla cabezona, la cebolla junca, el maíz y algunas hortalizas y frutas, que son cultivados con técnicas tradicionales. De un total de 1.010 ha de área cultivada, en 555 ha se cultiva papa, en 389 ha, arveja, en 44 ha, haba y en 22 ha, otros productos (Figura 5). Figura 5. Área cultivada según tipo de cultivo en Ciudad Bolívar.

Fuente: DAMA y CONSULTORÍA INPRO LTDA. Diagnóstico agropecuario de la Localidad de Ciudad Bolívar. Bogotá: DAMA, 2000. p. 49. Según la información obtenida en el campo77, el rendimiento de los cultivos ha disminuido en comparación con años anteriores. En el caso típico de la papa, se señala que la relación actual de producción es de 1:15 a 1:20 (un bulto de semilla para 15 a 20 bultos de producción), mientras que en otras épocas era de 1:30 o más. La producción de papa se destina en un 5% para consumo interno de la localidad, 25% para semilla y el 70% restante se comercializa directamente en Corabastos. Respecto a la producción de arveja, haba, maíz y hortalizas, los productores locales estiman que el 3% se utiliza para el consumo local y el 97% restante se comercializa también en Corabastos78. El volumen total anual de la producción agrícola de la localidad de Ciudad Bolívar, es de 9.788 toneladas, de las cuales 7.770 toneladas (79,4%) son de papa y 1.556 toneladas (15,9%) son de arveja. El POT considera que los sectores de las veredas Mochuelo, Pasquilla y Santa Rosa, con un área aproximada de 5.600 ha, se deben tratar como sectores con alta capacidad de producción agropecuaria sostenible, dejando el 30%, es decir 1.680 ha, para la producción agrícola tecnificada con altos rendimientos. Se

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considera que otras áreas catalogadas como de potencial sostenible de alta fragilidad pueden aprovecharse en agricultura comercial rentable, mientras que la intensidad sea controlada en las prácticas de conservación de los suelos, agua y biodiversidad. La forma predominante de tenencia de la tierra para la explotación agropecuaria es, para más del 95% de los productores, la propiedad, seguida del arrendamiento con menos del 5%. La mayor proporción de minifundios se concentran en cercanías de los fragmentos urbanos, donde la actividad productiva principal es la agricultura; los predios de mayor tamaño corresponden a los sectores altos, donde se tienen explotaciones agrícolas y de ganado bovino. Con excepción de la vereda Santa Rosa, la zona rural de Ciudad Bolívar está dividida en microfundios, donde más del 95% de los predios poseen máximo 2.0 ha de extensión80. En el sector pecuario la principal actividad que se desarrolla en el sector rural de esta localidad es la explotación bovina para producción de doble propósito (carne y leche), que se lleva a cabo mediante pastoreo en forma extensiva en áreas de minifundio; esto hace que la alimentación de los bovinos esté basada en el consumo de pastos de muy baja calidad nutricional81. La población bovina fue estimada en 1.975 reses para el año 199982. La producción de especies menores, como la porcicultura, cunicultura, ovinocultura y avicultura, no es significativa y se hace de manera artesanal para el complemento de la dieta familiar. El producto pecuario principal es la leche, de la cual se obtienen 738 mil litros por año, mientras que la producción total de carne bovina se estima en 54 toneladas al año. La comercialización de la leche se hace por medio de intermediarios y la del ganado se realiza bien sea en Usme, en la feria de Zipaquirá o en la feria local que se realiza de forma rotativa cada mes en las veredas de Pasquilla, Mochuelo Alto y Mochuelo Bajo. En el segundo sábado de cada mes en la vereda El Hato se desarrolla también la feria ganadera de San Benito, donde se negocian al ojo aproximadamente 40 reses mensuales. Según el Diagnóstico Agropecuario 83, la producción agropecuaria de la localidad está limitada por diferentes problemas que son, entre otros:

Baja productividad de los cultivos, que se traduce en un bajo volumen de producción para la venta y en escasos ingresos para los productores.

Altos costos monetarios de producción, especialmente por el valor de los agroquímicos (fertilizantes y plaguicidas), la mano de obra y el arriendo de la tierra.

Alta incidencia en la presencia de plagas y enfermedades.

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Tecnologías de producción inapropiadas que influyen en los bajos rendimientos de los cultivos, en los altos costos de producción y en el deterioro de los suelos.

Escasez de mano de obra temporal para la realización de las labores de los cultivos.

Inadecuadas o deficientes labores que siguen a la cosecha, como es la carencia de sistemas eficientes de mercadeo y comercialización, que resultan en bajos precios, una presencia constante de intermediarios y una falta de organización de los productores.

Frecuente robo de ganado, especialmente en áreas cercanas a la zona urbana.

Abundante tala de bosques y procesos erosivos.

Alto desempleo temporal de la mano de obra familiar.

Falta de capacitación a nivel contable de los productores.

Falta de recursos económicos (capital de trabajo) para desarrollar las actividades productivas, ocasionada por la no demanda de crédito debido a los altos intereses, la excesiva cantidad de trámites para obtener los préstamos, los créditos vencidos y la falta de recursos para cancelarlos.

Cambios bruscos de clima (lluvias y sequías prolongadas), que afectan los cultivos ante la carencia de sistemas de riego y de drenaje.

Falta de capacitación técnica de los productores. En lo referente a la plataforma empresarial de la localidad (cuadro 25), se observa que, según el volumen de activos, las dos ramas productivas de mayor importancia en la localidad, son: el sector industrial, con una participación del 62,9% dentro del total de activos, y el sector minero, con una participación del 26,8%. Otros sectores de importancia son: el sector de la Construcción, con una participación del 3,5%, y el sector de comercio, restaurantes y hoteles, con una participación del 3,1%7. 2.5 ASPECTO DEMOGRÁFICO En este aparte se encuentra establecida la organización poblacional de las tres veredas servidas Pasquillita, Santa Rosa y la parte alta de las Mercedes, de las

7 ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Localidades: Ciudad Bolívar [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.shd.gov.co/shd/sites/default/files/documentos/Recorriendo_Ciudad_Bol%C3%ADvar.pdf>.

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cuales se encontró información muy básica al no existir datos específicos del área de influencia del proyecto. 2.5.1 Censos poblacionales. El acueducto AACUPASA en su archivo histórico no tiene un censo poblacional establecido, solo se tiene registro de suscriptores para el año 2015 donde se cuenta con un total de 201 suscriptores y aproximadamente 1106 pobladores. Dentro de los documentos suministrados por la Junta Directiva se encontró un documento elaborado por el Acueducto de Bogotá donde se desarrolló un diagnóstico del estado actual del Acueducto AACUPASA, donde se estiman los datos para el año 2011, donde registra un total de 184 suscriptores y aproximadamente 1012 pobladores, información constatada por la representante legal del acueducto AACUPASA de forma verbal teniendo como referencia la base de datos de la facturación del servicio. 2.5.2 Población flotante. A partir de la caracterización económica productiva agrícola y pecuaria se estima una población flotante del 10%, teniendo en cuenta que las familias dedicadas a este medio productivo requieren de la mano de obra contratada en veredas aledañas para cumplir con las labores habituales del campo. 2.5.3 Planes futuros de construcción de vivienda. Según información verbal suministrada por las Juntas de Acción Comunal de las veredas Pasquillita, Santa Rosa y Las Mercedes no se tiene proyectado realizar obras de interés social a gran escala, como tampoco la construcción de centros educativos. 2.6 RECURSOS DE LA COMUNIDAD 2.6.1 Mano de obra. Las veredas Pasquillita, Santa Rosa y Las Mercedes cuentan con el personal calificado para realizar cualquier tipo de obra de construcción ya que por su cercanía con la ciudad de Bogotá, estas personas se han capacitado en proyectos importantes y gran escala. Los salarios que se manejan en la región para la realización de este tipo de trabajos se encuentran establecidos de la siguiente manera:

Oficial de Obra: $ 55.000 día.

Ayudante: $30.000 día. Estos salarios aumentan considerablemente en comparación con los de la ciudad ya que se tienen en cuenta las condiciones extremas de trabajo como lo son el estado del clima, acceso al sitio y la seguridad.

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2.6.2 Materiales de construcción. Para la construcción del proyecto es necesario llevar la gran mayoría de los materiales desde la ciudad de Bogotá. Algunas de las veredas aledañas al proyecto cuentan con una serie de canteras de arena que pueden suplir y facilitar el material. 2.6.3 Suministro de energía eléctrica. La Empresa de Energía CODENSA tiene cobertura del 99.9% de la región, todas las viviendas existentes cuentan con este servicio. Para el desarrollo del proyecto se dificulta llevar el suministro hasta los diferentes puntos donde se requiere del servicio, puesto que la vivienda más cercana y la red principal quedan a 2 Km de distancia aproximadamente; motivo por el cual se hace necesaria la utilización de plantas de energía. 2.7 FLORA Y FAUNA - PANTANO PÁRAMO DE LA LECHUZA 2.7.1 Flora. Las plantas que predominan y que más caracterizan la vegetación del pantano “páramo de la Lechuza” son el frailejón, la paja, los cardones, piñuelas y otras bromeliáceas, lo mismo que los chusques y las cañuelas hacia las partes más bajas es decir hacia el punto de captación. Los frailejones se caracterizan por desarrollar rosetones de hojas abundantes, lanudas, y largas en el extremo de un tallo recto y erguido, llamado caulirrosula que va cubriéndose por hojas viejas y marchitas. Se pueden observar formaciones de bosques de encenillo, palmas bobas y arbustos que pueblan las partes más despejadas. Las especies florales también predominan en el pantano y se sostienen en los arbustos, entre ellos podemos encontrar la flor de los siete cueros rojo, los siete cueros chiquitos o angelito y la flor de mayo o morado. Otra planta característica de este páramo es la llamada chocho o lupino del que hay varias especies cuyas flores son rosadas o blancas. El colchón hídrico como reserva de agua funciona gracias a los musgos que son abundantes en esta zona de páramo y sobresalen en su mayor extensión. 2.7.2 Fauna. Los animales más representativos de su especie que habitan este ecosistema se observa el conejo y el curí que es presa fácil de los cazadores por su alto grado proteínico, el águila real también se alimenta de estos. Entre las aves más habituales de este sistema de páramo está el pato de páramo, el pato de torrentes, el zambullidor, la caica solitaria y la caica chillona.

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También se encuentran algunas especies de lagartos como el collar negro y los camaleones que suelen habitar entre las hojas de los frailejones, la lagartija pequeña y las ranas. La trucha es una especie introducida que se encuentra fácilmente en las lagunas y corrientes, al parecer no existe ninguna otra especie biótica acuática.* 2.8 METEOROLOGÍA En este aparte se presenta el comportamiento de las variables climatológicas que se dan en el área de influencia del proyecto “Pantano Páramo de la Lechuza” que hace parte del mismo sistema del páramo de Sumapaz y afluente de la cuenca alta de Río Tunjuelito. 2.8.1 Datos meteorológicos. El pantano páramo de la lechuza hace parte del mismo sistema del páramo de Sumapaz y afluente de la cuenca alta del Río Tunjuelo entre la laguna de los tunjos y el embalse de la regadera. Este se encuentra ubicado al occidente, limitando con el municipio de Sibaté donde predomina una topografía suave y tranquila que está constituida por rocas sedimentarias y en su gran parte están cubiertas con material de origen glacial que dan vida a los extensos pantanos que allí predominan. Según el estudio de caracterización climática de Bogotá realizado por el IDEAM y la alcaldía mayor de Bogotá, las temperaturas de la cuenca alta del río Tunjuelo alcanzan valores medios de 6°C8. La diferencia entre temperatura máxima y mínima es muy grande, las oscilaciones diarias de temperatura son muy marcadas, varios autores coinciden con que dichas variaciones pueden alcanzar los 25°C es decir entre -8°C en la madrugada, hasta +17°C en días soleados. El área referente a la cuenca del río Tunjuelo, está influenciada por el régimen de lluvias de los Llanos Orientales. Presentando la temporada lluviosa o de invierno desde el mes de abril hasta noviembre y la relativamente seca o de verano de diciembre a marzo. Las lluvias oscilan entre los 64 mm en el sector de El Hato en el mes de septiembre, hasta los 214 mm en el área de Bocagrande – Salitre, al oriente de la parte alta de la cuenca del río Curubital, afluente del río Tunjuelo9.

* ACUEDUCTO AGUA Y ALCANTARILLADO DE BOGOTÁ. Dirección de gestión comunitaria.

Dirección de ingeniería Especializada. Visita técnica Acueducto AACUPASA: marzo 2012. 8 SOCIEDAD GEOGRÁFICA COLOMBIANA y OSPINA RODRÍGUEZ, Mariano. El páramo de Sumapaz: un ecosistema estratégico para Bogotá [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.sogeocol.edu.co/documentos/Paramos.pdf>. 9 IDEAM y ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Prevención y atención de emergencias: estudio de la caracterización climática de Bogotá y la cuenca alta del río Tunjuelo [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/020702/CARACTERIZACIONCLIMATICACORRECCIONFOPAECDpublicacionMA.pdf>.

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En el período seco definido entre los meses de diciembre y marzo, las lluvias oscilan entre 20 mm en el sector de El Hato y La Regadera, parte alta de la cuenca, y los 86 mm en el sector de Bocagrande - Salitre, área de la cuenca del río Curubital afluente del río Tunjuelo. Se tomó como referencia la estación de precipitaciones más cercana a la zona de desarrollo del proyecto. Tabla 2. Estación meteorológica Doña Juana.

ESTACIÓN : 2120630 DOÑA JUANA

Latitud 0430 N Departamento BOGOTA Corriente R. TUNJUELO Categoría CP

Longitud 7410 W Municipio SANTAFE DE BOGOT Cuenca R. TUNJUELO Fecha Instalación

Elevación 2700 m.s.n.m Oficina Provincial 1 BOGOTÁ - LA CALERA Fecha Suspensión

AÑO ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIE

1989 24.6 30.3 91.6 66.8 37.0 43.4 41.4 49.6 89.8 38.4

1990 21.1 51.6 92.0 66.7 129.3 46.3 28.3 40.5 24.0 124.1 27.6 70.5

1991 4.8 15.7 114.7 85.3 73.6 34.4 81.7 96.9 30.4 14.3 57.8 38.3

1992 18.8 31.9 23.6 67.4 37.0 33.0 63.4 53.2 51.2 14.9 105.9 22.6

1993 30.5 10.8 16.6 37.0 24.6 102.3 3.7

1994 58.0 47.5 103.8 82.4 109.9 50.6 72.7 47.5 27.4 54.5 143.6 10.5

1995 5.3 10.3 48.5 64.0 96.9 63.4 30.7 45.1 18.9 49.9 95.5 89.6

1996 63.6 63.4 109.2 43.1 109.7 31.7 81.0 35.3 32.8 73.2 73.4 47.1

1997 105.2 20.3 54.2 30.8 32.7 79.3 65.3 27.9 31.2 30.0 56.3 2.0

1998 3.9 10.5 55.6 20.7 166.6 56.8 69.5 45.0 27.0 56.2 58.6 122.2

1999 38.2 99.2 47.7 54.6 57.6 51.6 16.5 40.9 81.4 85.6 95.5 25.5

2000 31.6 87.2 93.4 75.6 86.2 40.1 49.7 56.7 59.8 64.7 44.7 29.7

2001 7.8 76.4 72.4 50.9 67.8 55.8 42.9 30.3 57.6 21.2 42.3 46.8

2002 6.8 6.6 28.9 100.7 115.2 120.1 42.9 51.1 27.9 79.4 26.5 23.9

2003 9.1 15.8 45.5 95.7 16.7

2004 1.2 139.8 112.4 34.0

2005 14.3 39.3 35.7 84.8 119.1 53.2 37.0 22.0 59.0 91.4 63.8 27.4

2006 53.7 4.8 90.8 141.3 80.5 102.9 45.1 35.7 22.8 156.3 84.0 9.5

2007 0.0 11.1 34.4 85.5 35.1 85.0 41.9 61.5 15.9 155.6 31.5 95.1

2008 4.6 22.8 36.8 74.3 152.9 90.3 64.5 79.2 36.7 77.6 124.3 80.7

2009 28.4 59.8 58.0 77.7 24.2 40.7 46.4 35.9 26.5 83.1 47.1 4.2

2010 0.3 27.1 25.8 193.1 144.3 91.6 104.1 40.8 42.9 95.6 158.7 72.8

2011 27.4 61.1 116.6 203.7 140.5 38.1 88.2 16.0 44.2 120.5 197.7 95.2

2012 45.5 55.7 98.1 152.7 48.1 41.9 81.7 61.3 23.4 137.3 65.7 64.9

2013 2.4 74.5 64.2 93.0 120.8 39.7 77.5 41.9 22.7

X=N=992300

Y=E=993700 #######

Fuente: CORPORACIÓN AUTÓNOMA DE CUNDINAMARCA Valores totales mensuales de precipitación (mm) [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://www.car.gov.co/index.php?idcategoria=43315&download=Y>.

2.8.2 Manejo ambiental. Con la materialización del proyecto es inevitable la intervención directa del ecosistema páramo, donde es necesario identificar y predecir los efectos sobre el medio ambiente, facilitando la toma de decisiones. Con la identificación de los componentes principales se presentan los aspectos generales referentes a la implementación del plan de manejo ambiental.

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2.9 COMPONENTES MEDIOAMBIENTALES 2.9.1 Componente - Gestión social. Es obligación del contratante y el contratista de las obras, realizar la socialización y concientización del proyecto, dando a conocer el alcance del mismo, brindando la información necesaria, logrando la atención y participación de la comunidad. Uno de los objetivos principales de la socialización es proporcionar la información necesaria de los predios a intervenir, si son de carácter privado o público, con el fin de obtener los permisos necesarios de los propietarios y así evitar posibles problemas por ingreso sin autorización y uso inadecuado de predios privados. Para la materialización del proyecto, se puede contratar la mano de obra en la misma región y eventualmente capacitar al personal empleado. En compromiso con el desarrollo sostenible el proyecto se bebe comprometer a restablecer los bienes y recursos afectados. 2.9.2 Componente - Manejo ambiental de las actividades de construcción. Se deben implementar estrictamente los programas de manejo ambiental para las siguientes actividades:

Manejo y disposición de residuos sólidos y escombreras.

Almacenamiento y manejo de materiales de construcción.

Manejo de campamentos e instalaciones temporales.

Manejo de maquinaria, equipos y transporte.

Manejo de Excavaciones y Rellenos.

Aislamiento de Obras.

Manejo de residuos líquidos, combustibles, aceites y sustancias químicas.

Limpieza del área de trabajo.

Control de emisiones atmosféricas y ruido.

Manejo de fuentes superficiales10.

10 MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Guía de manejo ambiental para proyectos de infraestructura [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://www.invias.gov.co/index.php/.../971-guia-de-manejo-ambiental>.

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3. DISEÑO METODOLÓGICO 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN Se define un tipo de investigación cuantitativo-experimental, ya que se estudió y se analizó el caso para el diseño de los elementos principales del acueducto AACUPASA de la zona rural de la Localidad 19 Ciudad Bolívar por medio de trabajo campo. 3.2 METODOLOGÍA La metodología de este proyecto se basó en las siguientes fases:

Fase 1: Estudio de la demanda de agua de las veredas Pasquillita, Santa Rosa y las mercedes.

Proyección de habitantes y población flotante de acuerdo a las metodologías del RAS 2000.

Fase 2: Trabajo de campo

Georreferenciación de las obras existentes y puntos perimetrales del colchón hídrico.

Aforos de la quebrada Pantano Páramo de la Lechuza, como parte del estudio hidráulico.

Fase 3: Estudio de la fuente de abastecimiento.

Estudio del área de influencia hídrica del proyecto mediante el plano cartográfico suministrado por el IGAC.

Evaluación de la oferta hídrica (Caudales mínimos, medios y máximos).

Cálculo de caudal de diseño.

Fase 4: Diseño de las estructuras hidráulicas del sistema de acueducto.

Diseño de la bocatoma.

Diseño del desarenador.

Diseño del tanque de almacenamiento.

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3.2.1 Fase 1. Estudio de la demanda de agua de las veredas Pasquillita, Santa Rosa y las Mercedes. A partir de las actividad económica predominante y el desarrollo social de la veredas en la cuales el proyecto tiene influencia es necesario determinar la cantidad de agua que se necesita para cumplir con la demanda básica de la población y su proyección. Para esto inicialmente se determina el nivel de complejidad de sistema el cual se depende del número de Habitantes y la capacidad económica establecida en la Tabla A.3.1 del RAS 2000. Luego se procede a definir el periodo de diseño máximo para la proyección de la población, según el nivel de complejidad del sistema. Este se muestra en la tabla B.4.2 del RAS 200011. Con la determinación de estos datos se detalla la proyección de la población con el modelo matemático – Método geométrico

Método Geométrico: Este método es útil en poblaciones que tienen una amplia actividad económica, que generan un apreciable desarrollo y que poseen importantes áreas de expansión las cuales pueden ser dotadas de servicios públicos. La ecuación es la siguiente:

En donde:

La tasa de crecimiento se calcula de la siguiente manera:

3.2.2 Fase 2. Trabajo de campo. La tasa de crecimiento se calcula de la siguiente manera:

11 COLOMBIA. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Resolución 2320 (27, noviembre, 2009), por la cual se modifica parcialmente la Resolución número 1096 de 2000 que adopta el Reglamento Técnico para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico –RAS–. Diario Oficial. Bogotá D.C., 2009. No. 47.553. 2 p.

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Dentro de las actividades de campo más representativas de realizaron las siguientes:

Georreferenciación de la obra existentes y puntos perimetrales del colchón hídrico, mediante un equipo de posicionamiento global con una incertidumbre de + o – 3 m.

Medición y cálculo de caudales por el sistema de vadeo de la quebrada Pantano Páramo de la Lechuza. Para la medición se utilizaron los siguientes equipos:

Micro-molinete de hélice. Figura 6. Micro-molinete de hélice.

Fuente: MICRO-MOLINETE DE HÉLICE [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: www.jctm-hidromet.com>.

Caja contadora de revoluciones, programada a los 30 s.

Cinta métrica

Computador con el programa QBASIC para el cálculo de caudales; método utilizado por la Dirección de Monitoreo, Modelamiento y Laboratorio Ambiental de la CAR para el aforo de las cuencas del departamento de C/marca. 3.2.3 Fase 3. Estudio de la fuente abastecedora de agua. A continuación se describen los procedimientos llevados a cabo para la realización del estudio hidrológico de la cuenca abastecedora de agua, en este estudio no se tomaron

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datos de las estaciones meteorológicas para el trazado de polígonos de Thiessen puesto que estas se encuentran a grandes distancias del área de influencia del proyecto.

Estudio de la cuenca hidrográfica por medio del plano cartográfico suministrado por el IGAC. El estudio de la quebrada Pantano páramo la Lechuza se hizo mediante un plano cartográfico suministrado por el IGAC con una escala de 1:25000. El primer paso fue la ubicación de la quebrada por medio de las curvas de nivel y posteriormente se identificó el área y el perímetro de la cuenca y la longitud del cauce.

Área de la cuenca. El área de la cuenca se calculó utilizando el plano suministrado por el IGAC, se delimito el área de la cuenca mediante recorrido y toma de datos con un equipo de posicionamiento global.

Perímetro de la Cuenca y longitud del cauce. La longitud del perímetro de la cuenca y longitud del cuse se determinó por medio del Programa de diseño y dibujo AUTOCAD CIVIL, este permite el cálculo directo del perímetro de la Cuenca de estudio y la longitud de del cauce.

Factor de forma. El factor de forma es la relación entre el área de la cuenca y el cuadrado de la longitud de la misma. La ecuación es la siguiente:

En donde:

En la siguiente tabla se muestra las diferentes clases de forma de una cuenca. Tabla 3. Forma de la cuenca en función al factor de forma.

Factor de forma Forma de la cuenca

> 1 Redondeada

< 1 Alargada

Fuente: ANAYA FERNÁNDEZ, Oscar Gonzalo. Caracterización morfométrica de la cuenca hidrográfica Chinchao, Distrito de Chinchao, Provincia Huanuco, Región Huanuco. Tingo María: Universidad Nacional Agraria de la Selva, 2012. p. 22.

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Coeficiente de compacidad. Este coeficiente define la forma de la cuenca, respecto a similitudes con formas redondeadas. Se establecida en diferentes rangos, los cuales se muestran a continuación (tabla 4): Tabla 4. Rangos de coeficiente de compacidad.

Rangos Kc Forma de la cuenca

1 – 1.25 Redonda a oval redonda

1.26 – 1.5 Oval redonda a oval oblonga

1.51 – 1.75 Oval oblonga a rectangular oblonga

> 1.75 Rectangular oblonga

Fuente. CORTOLIMA. Proyecto plan de ordenación y manejo de la cuenca hidrográfica mayor del río Coello. Ibagué. Ibagué, Cortolima. p. 58. El coeficiente de compacidad se determinó con la siguiente ecuación:

En donde:

Evaluación de la oferta hídrica (Caudales medio diario, máximo diario y máximo horario). Para determinar los caudales medio diario, máximo diario y máximo horario se debe tener el consumo neto y el consumo total de agua del acueducto. El consumo neto es la cantidad de agua usada en cada una de las actividades que realiza la población sin tener en cuenta las pérdidas que ocurran en el sistema. Este se clasifica en: consumo residencial, industrial y comercial y público e institucional. Debido a que la Asociación del Acueducto AAcupasa no se cuenta con datos de consumo históricos, la dotación neta se tomó como la dotación neta máxima para poblaciones con clima frío o templado, según el artículo 1 de la Resolución 2320 de 2009.12

12 COLOMBIA. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Resolución 2320. Op cit., p. 1.

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El consumo neto de la población puede incrementarse a medida que aumenta la población y por ende las actividades realizadas por ellos. Por tal motivo, se calculó que el consumo neto aumentó un 2% del incremento en el número de habitantes El incremento de la población se calculó de la siguiente manera:

En este caso no se hizo una corrección por temperatura ya que según el título B del RAS 2000, al ser esta Zona de clima frío (temperaturas inferiores a 20°C) no es admitida dicha corrección. Para determinar el consumo total de agua en el Acueducto se debe tener en cuenta el consumo neto de la población y el porcentaje de pérdidas técnicas el cual depende del nivel de complejidad del sistema. El porcentaje de pérdidas (%P) se tomó respecto a la tabla B.2.4 Porcentajes máximos admisibles de pérdidas técnicas del título B del RAS 2000. El consumo total en L/hab*día se halló con la siguiente ecuación:

En donde:

Una vez calculado el consumo total para cada año proyectado se procedió a determinar los caudales medio diario, máximo diario y máximo horario de la siguiente manera: Caudal medio diario: Corresponde al promedio de consumos diarios en un período de tiempo de un año. Se calcula de la siguiente manera:

Caudal máximo diario: Corresponde al día de mayor consumo en un período de tiempo de un año. Se determina con la siguiente ecuación:

40

El coeficiente de consumo máximo diario, k1, depende del nivel de complejidad del sistema. Este se tomó con respecto a la ecuación B.2.10 del título B del RAS 2000 para el caso de sistemas nuevos será de 1.3. Caudal máximo horario: corresponde al consumo máximo que se registra en un día durante un período de tiempo de un año. Se calcula de la siguiente manera:

El coeficiente de consumo máximo horario, k2, fue adoptado según la ecuación B.2.11 del título B del RAS 2000, corresponde a un valor comprendido entre 1.3 y 1.7.13

Cálculo de caudal de diseño. El cálculo de caudal de diseño se realizó tomando el caudal máximo diario, más la pérdida ocurrida en el transporte de agua entre la captación y la planta de tratamiento de agua potable (5% del caudal medio diario), más el consumo de agua en la planta de tratamiento de agua potable (5% del caudal medio diario). 3.2.4 Fase 4. Diseño de las estructuras hidráulicas del sistema de acueducto. 3.2.4.1 Diseño de la bocatoma de fondo. Esta estructura tiene como objetivo principal la captación del agua del cauce a través una rejilla ubicada en la parte superior de la presa, dirigiéndose el agua en sentido normal de la corriente. El ancho de la presa puede ser igual o menor al ancho de la quebrada. Se deben seguir las condiciones mínimas establecidas en el título B del RAS 2000. La siguiente figura se muestra una bocatoma de fondo. Figura 7. Bocatoma de fondo.


13 COLOMBIA. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Resolución 2320. Op cit., p. 2.

41

Para el diseño de la bocatoma de fondo es necesario realizar los siguientes cálculos. 3.2.4.2 Diseño de la presa. Al diseñar la bocatoma de fondo se debe verificar que el caudal de diseño sea menor al caudal mínimo de la quebrada en el sitio de captación. La presa y la garganta de la bocatoma se diseñaron como un vertedero rectangular con doble contracción y se determinó con la siguiente ecuación:

En donde:

Para determinar el valor de la lámina de agua para las condiciones de diseño y para las condiciones máximas y mínimas de la quebrada, se despejó el valor de H de la ecuación anterior:

A causa de la existencia de las contracciones laterales, se hizo una corrección de la longitud del vertedero, según lo indicado en la siguiente ecuación:

En donde:

La velocidad del agua al pasar sobre la rejilla se calculó mediantela utilización de la siguiente ecuación:

42

En donde:

La velocidad de la quebrada debe estar comprendida entre 0.3 y 3.0 m/s. 3.2.4.3 Diseño de la rejilla y del canal de aducción. El ancho del canal de aducción se calculó con las siguientes ecuaciones:

En donde:

3.2.4.4 Longitud de la rejilla y número de orificios. Para determinar la longitud de la rejilla y el número de orificios necesarios, se realiza mediante la aplicación de las siguientes ecuaciones:

En donde:

Longitud de la rejilla (Lr)

43

En donde:

Cantidad de orificios:

En donde:

3.2.4.5 Canal de aducción. El nivel de agua se capta al inicio del canal indicado en la figura 8. El nivel de la lámina aguas arriba se consigue por medio del análisis de cantidad de movimiento en el canal de la siguiente manera: Figura 8. Perfil del canal de aducción.


44

La siguiente ecuación determinó el nivel de agua, aguas arriba:

En donde:

El nivel de agua, aguas abajo se halló de la siguiente manera:

En donde:

Para que la ecuación de dimensionamiento de la cámara sea válida, la velocidad a la entrega de la cámara de recolección, Ve, debe ser mayor de 0.3 m/s y menor de 3.0 m/s.

En donde:

Diseño de la cámara de recolección. Se aplicaron las ecuaciones del alcance de un chorro de agua, reemplazando los términos por los de la condición de entrada a la cámara, tal como se indica en la figura 9.

45

Figura 9. Corte de la cámara de recolección.


En donde:

3.4.2.6 Cálculo de altura de los muros de contención. Para la determinación de la altura de la lámina de agua en la garganta de la bocatoma se tomó el caudal máximo de la quebrada y la aplicación de la siguiente ecuación.

En donde:

46

3.4.2.7 Cálculo del caudal de excesos. El caudal de excesos se determina teniendo en cuenta que sobre la rejilla de la bocatoma pasará un caudal mayor que el caudal de diseño para lo cual se utilizan las siguientes ecuaciones.

En donde:

Las condiciones en el vertedero de excesos serán:

3.4.2.8 Diseño del desarenador. Consiste en la construcción de un tanque con el propósito de sedimentar partículas en suspensión por acción de la gravedad. Para realizar el diseño del desarenador fue necesario conocer y calcular los siguientes datos:

Periodo y caudal de diseño.

Número de unidades.

Paso directo.

Relación longitud a ancho.

Profundidades mínima y máxima.

Profundidad de almacenamiento de lodos y pendientes de la placa de fondo.

Periodo de retención hidráulico.

Carga hidráulica superficial.

47

Una vez obtenidos estos datos se procedió a realizar la velocidad de sedimentación de una partícula con la siguiente ecuación:

En donde:

. (Ver tabla 5).

Tabla 5. Viscosidad cinemática del agua.

Temperatura (°C)

Viscosidad cinemática (cm2/s)

Temperatura (°C)

Viscosidad cinemática

(cm2/s)

0 0.01792 18 0.01059

2 0.01763 20 0.01007

4 0.01587 22 0.00960

6 0.01473 24 0.00917

8 0.01386 26 0.00876

10 0.01308 28 0.00839

12 0.01237 30 0.00804

14 0.01172 32 0.00772

15 0.01146 34 0.00741

16 0.01112 36 0.00713

Fuente. LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 122. Posterior a esto se determinó la relación ϴ/t con la siguiente tabla:

48

Tabla 6. Número de Hazen (Vs/Vo).

Remoción (%)

Condiciones 87.5 80 15 70 65 60 55 50

n=1 7.00 4.00 3.00 2.30 1.80 1.50 1.30 1.00

n=3 2.75 1.66 0.76

n=4 2.37 1.52 0.73

Máximo teórico

0.88 0.75 0.50

Fuente. LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 125. Con el cálculo de la velocidad de sedimentación de la partícula y la profundidad útil de sedimentación (la cual fue asumida) se determinó el tiempo que tardaría una particular de 0.05mm en llegar al fondo del desarenador. Con la aplicación de la siguiente ecuación.

En donde:

Una vez obtenido tiempo que tarda en llegar una partícula al fondo del sedimentador (t), se halló el periodo de retención hidráulico ϴ. El volumen del tanque se calculó con la siguiente ecuación:

En donde:

El área superficial del tanque se determinó de la siguiente manera:

49

En donde:

Y las dimensiones del tanque, según la relación L/B=4/1 se calculó así:

En donde:

En donde:

La carga hidráulica del tanque se halló con la siguiente ecuación:

En donde:

Este valor debe estar comprendido entre 15 y 80 m3/m2*día. La velocidad horizontal se calculó de la siguiente manera:

50

En donde:

Y la velocidad de resuspensión máxima se determinó así:

En donde:

Las recomendaciones de diseño que se deben seguir son:

1.

2. El rebose de la cámara de aquietamiento se calculó de la siguiente manera:

En donde:

51

En donde:

El vertedero de salida se halló con las siguientes fórmulas:

En donde:

Se recomienda que la relación de longitud a profundidad de almacenamiento de lodos sea de 10/1. 3.4.2.9 Tanque de almacenamiento. Son construidos con la finalidad de almacenar agua en los periodos de tiempo seco cuando la demanda es menor que el suministro, de manera que cuando la demanda sea mayor exista una forma de suplir con el agua que fue almacenada inicialmente. También se hace necesario tener una reserva de agua en caso de incendios, cortes de agua, entre otros. Las condiciones de diseño que se tuvieron en cuenta para el diseño del tanque fueron:

Población de diseño.

Caudal máximo diario.

Constante de la capacidad del tanque de almacenamiento. Así mismo se tomó la alternativa de hacer el diseño por suministro por gravedad a un tanque superficial.

Volumen para regulación. Se procedió a calcular el volumen para regulación de la demanda doméstica con la utilización de la siguiente ecuación:

52

En donde:

Volumen total requerido para incendios. Se determinó el caudal de incendio requerido, con la siguiente ecuación y posteriormente se calculó el volumen del mismo.

En donde:

Para realizar el cálculo del volumen total para la atención de incendios se multiplicó el caudal de incendio requerido calculado anteriormente por dos (2) horas, ya que se considera que un incendio debe ser atendido en este lapso de tiempo.

Volumen total del tanque de almacenamiento. El volumen total del tanque es el mayor valor entre el volumen para regulación y el volumen total de incendios.

Predimensionamiento del tanque superficial. Una vez obtenido el volumen total del tanque se realiza un predimensionamiento de este con la utilización de las siguientes ecuaciones:

En donde:

53

Tabla 7. Constante de la capacidad del tanque de almacenamiento.

V (cientos de m3) k

< 3 2.0

4 – 6 1.8

7 – 9 1.5

10 – 13 1.3

14 – 16 1.0

> 17 0.7

Fuente. LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 125. El área superficial del tanque se calculó de la siguiente manera:

En donde:

El largo y ancho del tanque se determinaron con la siguiente ecuación:

En donde:

54

4. RESULTADOS 4.1 RESULTADOS FASE 1: TRABAJO DE CAMPO

Estudio de la demanda de agua de las veredas Pasquillita, Santa Rosa y las Mercedes. 4.1.1 Proyección de habitantes y población flotante de acuerdo a las metodologías del RAS 2000. Con la información suministrada de los censos poblacionales para el año actual 2015 y el año 2011 se procede a proyectar la población. Tabla 8. Proyección de habitantes y población flotante de acuerdo a las metodologías del RAS 2000.

AÑO SUSCRIPTORES N° DE

HABITANTES

2011 184 1012

2015 201 1106

Fuente: Autores. Para esto inicialmente se determinó el nivel de complejidad de sistema el cual se depende del número de Habitantes y la capacidad económica establecida en la Tabla A.3.1 del RAS 2000. Tabla 9. Asignación del nivel de complejidad.

Fuente: MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000: Resolución No. 1096/2000 de noviembre de 2000. Con un dato de 1106 habitantes que es la población aproximada actual de las tres veredas teniendo en cuenta la población flotante se establece un nivel de complejidad bajo. Luego se procede a definir el periodo de diseño máximo para la proyección de la población, según el nivel de complejidad del sistema. Este se muestra en la siguiente tabla del RAS 2000:

55

Tabla 10. Período de diseño según el nivel de complejidad del sistema para captaciones superficiales.

Fuente: MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000: Resolución No. 1096/2000 de noviembre de 2000. De esta forma, el periodo de diseño que se estableció fue de 25 años, es decir para la población del año 2040. A continuación se detalla la proyección de la población con el modelo matemático geométrico.

Método geométrico. Este método utiliza una tasa de crecimiento anual, la cual se halló de la siguiente manera:

Puc 1106

Pci 1012

Tuc 2015

Tci 2011

Tf 2.040

Años de proyección

25

Posteriormente se realizó la proyección de la población, así:

56

4.2 RESULTADOS FASE 2. ESTUDIO DE LA FUENTE ABASTECEDORA DE AGUA 4.2.1 Georreferenciación de las obras existentes y puntos perimetrales del colchón hídrico. Por medio de un equipo de posicionamiento global con un error mínimo de ± 3 m, se realizó la georreferenciación de las obras existentes, tomando la altura sobre el nivel del mar y las coordenadas. Figura 10. Bocatoma del acueducto AACUPASA.

Fuente: Autores. ALTURA: 3590 msnm TEMPERATURA: 11.00°C COORDENADAS (±3m): 00980120 NORTE 00988015 ESTE

57

Figura 11. Desarenador acueducto AACUPASA.

Fuente: Autores ALTURA: 3573 msnm TEMPERATURA: 12.6 °C COORDENADAS (±3m): 00980058 NORTE 00989695 ESTE. Figura 12. Tanque de almacenamiento acueducto AACUPASA.

Fuente: Autores ALTURA:3453 msnm TEMPERATURA: 12.6 °C COORDENADAS (±3m): 00979643 NORTE 00989695 ESTE

58

El anterior procedimiento también se realizó en puntos perimetrales del colchón hídrico con el fin de facilitar los cálculos del estudio hidrológico. 4.2.2 Aforos de la quebrada Pantano Páramo de la Lechuza, como parte del estudio hidráulico. Otra de las actividades realizadas fue la medición y cálculo de caudales por el sistema de vadeo, utilizando un micro molinete y caja contadora perteneciente a la Dirección de Monitoreo, Modelamiento y Laboratorio Ambiental de la CAR entidad que facilitó el uso del equipo. Figura 13. Utilización de micro molinete.

Fuente: Autores

59

Como parte de la investigación y desarrollo del proyecto se realizaron los aforos de caudales para el afluente principal que alimenta el acueducto AACUPASA; dicho estudio fue realizado en tres días diferentes teniendo en cuenta el predominio del tiempo seco y tiempo lluvioso. Figura 14. Afluente del acueducto AACUPASA. Quebrada “pantano páramo de la Lechuza”.

Fuente: Autores.

En la segunda semana de agosto se realizaron dos aforos por vadeo de la fuente hídrica, para lo cual se tomaron dos secciones de diferente ancho de canal natural. Se realizó un primer aforo con un ancho del canal de 90 cm el cual se dividió en 5 secciones de 18 cm cada sección, para las cuales se tomaron sus profundidades totales y realizando observaciones para cada una de ellas al 60% de la profundidad total, teniendo en cuenta que el canal no supera 1 m de profundidad, para los cuales se obtuvieron los siguientes datos.

60

Tabla 11. Aforo 1 con un ancho del canal de 90.

TOTAL REVOL SEGUNDOS Q(m3/s)= 0.012

0 0.04 0 0 0 0 Q(l/s)= 12

0.18 0.23 60% 0.138 11 30

0.36 0.26 60% 0.156 12 30

0.54 0.25 60% 0.15 3 30

0.72 0.17 60% 0.102 0 30

0.90 0 60% 0 0 0


0 0.06 0 0 0 0 Q(l/s)= 15

0.16 0.27 60% 0.162 8 30

0.32 0.32 60% 0.192 10 30

0.48 0.32 60% 0.192 7 30

0.64 0.31 60% 0.186 3 30

0.80 0.2 60% 0.000 0 0

OBSER

PROFUNDIDAD

PROFUNDIDAD

OBSER

CALCULO REALIZADO EN EL PROGRAMA QBASIC


ABSCISA

CORRENTROMETRO

AFORO N° 1

AFORO N° 2

ABSCISA

CORRENTROMETRO


0 0.04 0 0 0 0 Q(l/s)= 12

0.18 0.23 60% 0.138 11 30

0.36 0.26 60% 0.156 12 30

0.54 0.25 60% 0.15 3 30

0.72 0.17 60% 0.102 0 30

0.90 0 60% 0 0 0


0 0.06 0 0 0 0 Q(l/s)= 15

0.16 0.27 60% 0.162 8 30

0.32 0.32 60% 0.192 10 30

0.48 0.32 60% 0.192 7 30

0.64 0.31 60% 0.186 3 30

0.80 0.2 60% 0.000 0 0

OBSER

PROFUNDIDAD

PROFUNDIDAD

OBSER



ABSCISA

CORRENTROMETRO

AFORO N° 1

AFORO N° 2

ABSCISA

CORRENTROMETRO

Fuente: Autores. Para el segundo aforo se tomó un ancho de 80 cm el cual se dividió en 5 secciones de 16 cm cada una, tomando las profundidades totales y realizando observaciones al 60% de la misma. Tabla 12. Aforo 2 con un ancho del canal de 80.


0 0.04 0 0 0 0 Q(l/s)= 12

0.18 0.23 60% 0.138 11 30

0.36 0.26 60% 0.156 12 30

0.54 0.25 60% 0.15 3 30

0.72 0.17 60% 0.102 0 30

0.90 0 60% 0 0 0


0 0.06 0 0 0 0 Q(l/s)= 15

0.16 0.27 60% 0.162 8 30

0.32 0.32 60% 0.192 10 30

0.48 0.32 60% 0.192 7 30

0.64 0.31 60% 0.186 3 30

0.80 0.2 60% 0.000 0 0

OBSER

PROFUNDIDAD

PROFUNDIDAD

OBSER



ABSCISA

CORRENTROMETRO

AFORO N° 1

AFORO N° 2

ABSCISA

CORRENTROMETRO


0 0.04 0 0 0 0 Q(l/s)= 12

0.18 0.23 60% 0.138 11 30

0.36 0.26 60% 0.156 12 30

0.54 0.25 60% 0.15 3 30

0.72 0.17 60% 0.102 0 30

0.90 0 60% 0 0 0


0 0.06 0 0 0 0 Q(l/s)= 15

0.16 0.27 60% 0.162 8 30

0.32 0.32 60% 0.192 10 30

0.48 0.32 60% 0.192 7 30

0.64 0.31 60% 0.186 3 30

0.80 0.2 60% 0.000 0 0

OBSER

PROFUNDIDAD

PROFUNDIDAD

OBSER



ABSCISA

CORRENTROMETRO

AFORO N° 1

AFORO N° 2

ABSCISA

CORRENTROMETRO

Fuente: Autores. Para la tercer semana del mes de agosto se procedió de la misma forma, se realizaron dos aforos por vadeo, para lo cual se tomaron 2 secciones de diferente ancho de canal natural. Se realizó un primer aforo con un ancho del canal de 70 cm el cual se dividió en 5 secciones de 14 cm cada sección, para las cuales se tomaron sus profundidades

61

totales y realizando observaciones para cada una de ellas al 60% de la profundidad obtenida, teniendo en cuenta que el canal no supera 1 m de profundidad, para los cuales se obtuvieron los siguientes datos. Tabla 13. Aforo 1 con un ancho del canal de 70 cm.

TOTAL REVOL SEGUNDOS

0 0.07 0 0.000 0 0 Q(m3/s)= 0.017

0.14 0.23 60% 0.138 13 30 Q(l/s)= 17

0.28 0.28 60% 0.168 14 30

0.42 0.31 60% 0.186 10 30

0.56 0.27 60% 0.162 8 30

0.70 0.15 60% 0.090 0 0


0 0.12 0 0 0 0

0.1 0.23 60% 0.138 5 30

0.2 0.24 60% 0.144 5 30

0.3 0.29 60% 0.174 8 30 Q(m3/s)= 0.014

0.4 0.29 60% 0.174 7 30 Q(l/s)= 14

0.5 0.28 60% 0.168 9 30

0.6 0.28 60% 0.168 6 30

0.7 0.22 60% 0.132 6 30

0.8 0.13 60% 0 0 0

PROFUNDIDAD

OBSER

OBSER



AFORO N° 1

ABSCISA

CORRENTROMETRO

AFORO N° 2

ABSCISA

PROFUNDIDAD CORRENTROMETRO


0 0.07 0 0.000 0 0 Q(m3/s)= 0.017

0.14 0.23 60% 0.138 13 30 Q(l/s)= 17

0.28 0.28 60% 0.168 14 30

0.42 0.31 60% 0.186 10 30

0.56 0.27 60% 0.162 8 30

0.70 0.15 60% 0.090 0 0


0 0.12 0 0 0 0

0.1 0.23 60% 0.138 5 30

0.2 0.24 60% 0.144 5 30

0.3 0.29 60% 0.174 8 30 Q(m3/s)= 0.014

0.4 0.29 60% 0.174 7 30 Q(l/s)= 14

0.5 0.28 60% 0.168 9 30

0.6 0.28 60% 0.168 6 30

0.7 0.22 60% 0.132 6 30

0.8 0.13 60% 0 0 0

PROFUNDIDAD

OBSER

OBSER



AFORO N° 1

ABSCISA

CORRENTROMETRO

AFORO N° 2

ABSCISA


Fuente: Autores. Para el segundo aforo se tomó un ancho de 80 cm el cual se dividió en 8 secciones de 10 cm cada una, tomando las profundidades totales y realizando observaciones al 60% de la misma. Tabla 14. Aforo 2 con un ancho del canal de 80 cm.


0 0.07 0 0.000 0 0 Q(m3/s)= 0.017

0.14 0.23 60% 0.138 13 30 Q(l/s)= 17

0.28 0.28 60% 0.168 14 30

0.42 0.31 60% 0.186 10 30

0.56 0.27 60% 0.162 8 30

0.70 0.15 60% 0.090 0 0


0 0.12 0 0 0 0

0.1 0.23 60% 0.138 5 30

0.2 0.24 60% 0.144 5 30

0.3 0.29 60% 0.174 8 30 Q(m3/s)= 0.014

0.4 0.29 60% 0.174 7 30 Q(l/s)= 14

0.5 0.28 60% 0.168 9 30

0.6 0.28 60% 0.168 6 30

0.7 0.22 60% 0.132 6 30

0.8 0.13 60% 0 0 0

PROFUNDIDAD

OBSER

OBSER



AFORO N° 1

ABSCISA

CORRENTROMETRO

AFORO N° 2

ABSCISA



0 0.07 0 0.000 0 0 Q(m3/s)= 0.017

0.14 0.23 60% 0.138 13 30 Q(l/s)= 17

0.28 0.28 60% 0.168 14 30

0.42 0.31 60% 0.186 10 30

0.56 0.27 60% 0.162 8 30

0.70 0.15 60% 0.090 0 0


0 0.12 0 0 0 0

0.1 0.23 60% 0.138 5 30

0.2 0.24 60% 0.144 5 30

0.3 0.29 60% 0.174 8 30 Q(m3/s)= 0.014

0.4 0.29 60% 0.174 7 30 Q(l/s)= 14

0.5 0.28 60% 0.168 9 30

0.6 0.28 60% 0.168 6 30

0.7 0.22 60% 0.132 6 30

0.8 0.13 60% 0 0 0

PROFUNDIDAD

OBSER

OBSER



AFORO N° 1

ABSCISA

CORRENTROMETRO

AFORO N° 2

ABSCISA


Fuente: Autores.

62

En la cuarta semana de agosto se realizó la última toma de datos procediendo de la misma forma, tomando 2 secciones de diferente ancho de canal natural. Se realizó un primer aforo con un ancho del canal de 60 cm el cual se dividió en 6 secciones de 10 cm cada sección, para las cuales se tomaron sus profundidades totales y realizando observaciones para cada una de ellas al 60% de la profundidad obtenida, teniendo en cuenta que el canal no supera 1 m de profundidad, para los cuales se obtuvieron los siguientes datos. Tabla 15. Aforo 2 con un ancho del canal de 60 cm.


0 0.12 0 0.000 0 0 Q(m3/s)= 0.02

0.1 0.19 60% 0.114 5 30 Q(l/s)= 20

0.2 0.23 60% 0.138 13 30

0.3 0.27 60% 0.162 29 30

0.4 0.3 60% 0.180 18 30

0.5 0.32 60% 0.192 9

0.6 0.29 0% 0.000 0 0


0 0.13 0 0 0 0

0.1 0.21 60% 0.126 4 30

0.2 0.23 60% 0.138 13 30 Q(m3/s)= 0.019

0.3 0.28 60% 0.168 31 30 Q(l/s)= 19

0.4 0.26 60% 0.156 25 30

0.5 0.29 60% 0.174 17 30

0.6 0.22 60% 0.132 6 30

0.7 0.12 0% 0 0 0

AFORO N° 1

ABSCISA


OBSER

AFORO N° 2

ABSCISA


OBSER




0 0.12 0 0.000 0 0 Q(m3/s)= 0.02

0.1 0.19 60% 0.114 5 30 Q(l/s)= 20

0.2 0.23 60% 0.138 13 30

0.3 0.27 60% 0.162 29 30

0.4 0.3 60% 0.180 18 30

0.5 0.32 60% 0.192 9

0.6 0.29 0% 0.000 0 0


0 0.13 0 0 0 0

0.1 0.21 60% 0.126 4 30

0.2 0.23 60% 0.138 13 30 Q(m3/s)= 0.019

0.3 0.28 60% 0.168 31 30 Q(l/s)= 19

0.4 0.26 60% 0.156 25 30

0.5 0.29 60% 0.174 17 30

0.6 0.22 60% 0.132 6 30

0.7 0.12 0% 0 0 0

AFORO N° 1

ABSCISA


OBSER

AFORO N° 2

ABSCISA


OBSER



Fuente: Autores. Para el segundo aforo se tomó un ancho de 70 cm el cual se dividió en 7 secciones de 10 cm cada una, tomando las profundidades totales y realizando observaciones al 60% de la misma. Tabla 16. Aforo 2 con un ancho del canal de 70 cm.


0 0.12 0 0.000 0 0 Q(m3/s)= 0.02

0.1 0.19 60% 0.114 5 30 Q(l/s)= 20

0.2 0.23 60% 0.138 13 30

0.3 0.27 60% 0.162 29 30

0.4 0.3 60% 0.180 18 30

0.5 0.32 60% 0.192 9

0.6 0.29 0% 0.000 0 0


0 0.13 0 0 0 0

0.1 0.21 60% 0.126 4 30

0.2 0.23 60% 0.138 13 30 Q(m3/s)= 0.019

0.3 0.28 60% 0.168 31 30 Q(l/s)= 19

0.4 0.26 60% 0.156 25 30

0.5 0.29 60% 0.174 17 30

0.6 0.22 60% 0.132 6 30

0.7 0.12 0% 0 0 0

AFORO N° 1

ABSCISA


OBSER

AFORO N° 2

ABSCISA


OBSER




0 0.12 0 0.000 0 0 Q(m3/s)= 0.02

0.1 0.19 60% 0.114 5 30 Q(l/s)= 20

0.2 0.23 60% 0.138 13 30

0.3 0.27 60% 0.162 29 30

0.4 0.3 60% 0.180 18 30

0.5 0.32 60% 0.192 9

0.6 0.29 0% 0.000 0 0


0 0.13 0 0 0 0

0.1 0.21 60% 0.126 4 30

0.2 0.23 60% 0.138 13 30 Q(m3/s)= 0.019

0.3 0.28 60% 0.168 31 30 Q(l/s)= 19

0.4 0.26 60% 0.156 25 30

0.5 0.29 60% 0.174 17 30

0.6 0.22 60% 0.132 6 30

0.7 0.12 0% 0 0 0

AFORO N° 1

ABSCISA


OBSER

AFORO N° 2

ABSCISA


OBSER



Fuente: Autores.

63

Una vez realizado el trabajo de campo y la recolección de datos se procedió a hacer uso del programa QBASIC, utilizado por la Dirección de monitoreo, modelamiento y laboratorio ambiental de la CAR para el cálculo de aforos. Ingresando los datos en el programa se obtuvieron los siguientes caudales:

Segunda semana de agosto, se obtuvo un primer caudal de 12 L/s y un segundo caudal de 15 L/s. (Predominio del tiempo Seco).

Tercera semana de agosto, se obtuvo un primer caudal de 17 L/s y un segundo caudal de 14 L/s. (Predominio del tiempo Seco).

Cuarta semana de agosto, se obtuvo un primer caudal de 20 L/s y un segundo caudal de 19 L/s. (Predominio del tiempo Lluvioso). Relacionando los anteriores datos para las tres semanas de estudio, se puede observar que no existe una variación representativa de caudales para el afluente. Analizando la profundidad y el ancho del canal se observa que cuando hay un aumento de caudal el canal únicamente puede llevar un volumen hasta el borde del mismo dejando escapar por escorrentía hacia el pantano el excedente de caudal, llevando siempre el mismo caudal a su nivel máximo en predominio de tiempo lluvioso. 4.3 RESULTADOS FASE 3: ESTUDIO DE LA FUENTE ABASTECEDORA DE AGUA 4.3.1 Estudio de la cuenca hidrográfica por medio del plano cartográfico suministrado por el IGAC. El estudio de la quebrada Pantano páramo la Lechuza se hizo mediante un plano cartográfico suministrado por el IGAC con una escala de 1:25000.

64

Figura 15. Plano cartográfico para estudio de la quebrada Pantano páramo la Lechuza.

Fuente: IGAC y su digitalización por parte de los autores.

4.3.2 Área de la cuenca. El área de la cuenca se calculó utilizando el plano suministrado por el IGAC, se delimito el área de la cuenca mediante recorrido y toma de datos con un equipo de posicionamiento global Figura 16. Plano cartográfico del área de la cuenca.

Fuente: Autores

4.3.3 Perímetro de la cuenca y longitud del cause. La longitud del perímetro de la cuenca y longitud del cuse se determinó por medio del Programa de diseño y dibujo AUTOCAD CIVIL, este permite el cálculo directo del perímetro de la Cuenca de estudio y la longitud de del cauce.

65

Figura 17. Perímetro de la cuenca y longitud del cause.

Fuente: Autores. 4.3.4 Factor de forma. El factor de forma es la relación entre el área de la cuenca y el cuadrado de la longitud de la misma. La ecuación es la siguiente:

Según tabla 16 la forma de la cuenca en estudio se clasifica como una cuenca de forma alargada ya que su factor de forma es menor a 1 (kf<1). 4.3.5 Coeficiente de compacidad. Así mismo, el coeficiente de compacidad fue de:

Según tabla 16 de rango de coeficiente de compacidad en la cual se define la forma de la cuenca, se clasifica como una cuenca de forma redonda a oval redonda puesto que se encuentra en el rango de kc 1 – 1.25. 4.3.6 Evaluación de la oferta hídrica (caudales medio diario, máximo diario y máximo horario). El incremento de la población, es decir el cambio en el número de habitantes en determinado tiempo, se calculó de la siguiente manera:

66

El incremento del consumo neto de la población aumentó un 10% del incremento en el número de habitantes, tal como se muestra a continuación:

Debido a que no se cuenta con datos de consumo históricos de las veredas, la dotación neta del año 2015 se tomó como la dotación neta máxima para poblaciones con clima frío o templado, según el artículo 1 de la Resolución 2320 de 2009 (tabla 17). Tabla 17. Porcentajes máximos admisibles de pérdidas técnicas.

Nivel de complejidad del sistema

Dotación neta máxima para poblaciones con clima frio o templado

(L/hab*día)

Dotación neta máxima para poblaciones con

clima cálido (L/hab*día)

Bajo 90 100 Medio 115 125

Medio alto 125 135 Alto 140 150

Fuente: MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000: Resolución No. 1096/2000 de noviembre de 2000.

Una vez calculado el consumo total para cada año proyectado se procedió a determinar los caudales medio diario, máximo diario y máximo horario de la siguiente manera: Caudal medio diario (QmD)

Caudal máximo diario (QMD)

67

El coeficiente de consumo máximo diario, k1, depende del nivel de complejidad del sistema. Este se tomó con respecto a la tabla B.2.5 del título B del RAS 2000 (tabla 18). Tabla 18. Coeficiente de consumo diario, k1.


Coeficiente de consumo máximo diario – k1

Bajo 1.30

Medio 1.30

Medio alto 1.20

Alto 1.20


Caudal máximo horario (QMH)

El coeficiente de consumo máximo horario, k2, fue adoptado según la tabla B.2.6 del título B del RAS 2000 (tabla 19). Tabla 19. Coeficiente de consumo máximo horario, k2.


Red menor de distribución

Red secundaria

Red matriz

Bajo 1.60 - -

Medio 1.60 1.50 -

Medio alto 1.50 1.45 1.40

Alto 1.50 1.45 1.40


68

Tabla 20. Proyección de consumo.

AÑO POBLACIÓN INCREMENTO DE LA POBLACIÓN%

INCREMENTO DOTACIÓN

Q H/ DIA C (L/hab*d)=

%P TOTAL

2015 1106 90 25% 120,0

29% 2%

2027 1436 92,16 25% 122,9

33% 3%

2040 1905 94,37 25% 125,8

CAUDALES DE DISEÑO

AÑO POBLACIÓN C TOTAL Qmd (l/s) QMD (l/s) QMH

2015 1106 120,0 1,535 2,0 2,99

2027 1436 122,9 2,042 2,7 3,98

2040 1905 125,8 2,774 3,6 5,41

Fuente: Autores. 4.3.7 Cálculo de caudal de diseño. El cálculo de caudal de diseño se realizó tomando el caudal máximo diario, más la pérdida ocurrida en el transporte de agua entre la captación y la planta de tratamiento de agua potable (5% del caudal medio diario), más el consumo de agua en la planta de tratamiento de agua potable (5% del caudal medio diario). Tabla 21. Cálculo de caudal de diseño.

CAUDAL DE DISEÑO BOCATOMA

lt m3

QMD+5%Dmd+5%Dmd

3,883529374 0,00388

Caudal de desarenador 2,774 0,00277

Conducción 3,6 0,00361

Fuente: Autores. 4.4 RESULTADOS FASE 4: DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO A continuación se muestran los resultados del diseño de las estructuras hidráulicas de un sistema de acueducto que son: bocatoma, aducción, desarenador, conducción y tanque de almacenamiento 4.4.1 Bocatoma. A continuación se presentan los resultados del diseño de una bocatoma de fondo.

69

4.4.1.1 Información previa. Estos son los aforos de la quebrada: Q mínimo: 12 L/s Q medio: 16.1 L/s Q máximo: 20 L/s Ancho del río: 80 cm

Diseño de la presa. El ancho de la presa se tomó de 0.06 m La lámina de agua en condiciones de diseño es de:

La corrección por las dos contracciones laterales es de:

La velocidad del río sobre la presa es de:

Con una velocidad calculada de 0.3 m/s son aplicables las ecuaciones del alcance del chorro.

Diseño de rejilla y canal de aducción. El ancho del canal de aducción se calculó de la siguiente manera:

70

Figura 18. Captación a través de rejilla al canal de aducción.


Longitud de la rejilla y número de orificios. Teniendo en cuenta que para captaciones en rio con gravas finas, la separación entre barrotes debe ser entre 20 mm y 40 mm, según la RAS en la sección 4.4.5.1. Para el cálculo se tomaron barrotes de 3/4” (0.0191 m), con una separación entre ellos de 2 cm y una velocidad entre barrotes es de 0.15 m/s. El área neta de la rejilla es de:

La longitud de la rejilla es de: Ancho de canal de aducción asumido B= 0.40 m

Se asume un Lr mínimo de = 0.60 m para un mantenimiento optimo El área neta real de la rejilla corresponde a:

71

El número de orificios es de:

Figura 19. Rejilla de captación.


Canal de aducción. Los niveles de agua en el canal de aducción son: Aguas abajo.

Aguas arriba. Espesor del muro= 0.15 m

Se adoptó una pendiente de

72

La altura total de los muros del canal de aducción es: Se asume un borde libre de 0,15 m

Figura 20. Perfil del canal de aducción.


La velocidad del agua al final del canal es de:

0.3 m/s < 0.46 m/s < 3.0 m/s OK

Diseño de la cámara de recolección.

73

Por facilidad de acceso y mantenimiento se adopta una cámara de 1.20 m.

Cálculo de la altura de los muros de contención. Tomando el caudal máximo del río de 0.020 m3/s, la altura de la lámina de agua en la garganta de la bocatoma es de:

Dejando un borde libre de 30 cm, la altura de los muros es de 0.37 m.

Cálculo del caudal de excesos. Tomando el caudal medio el río de 0.016 m3/s. La altura de la lámina de agua en la garganta y el caudal de excesos son:

Coeficiente de descarga : 0.3

Las condiciones en el vertedero de excesos serán:

74

El vertedero de excesos estará colocado a 0.50 m (0.20 m + 0.3m) de la pared de aguas debajo de la cámara de recolección, quedando aguas arriba del mismo a una distancia de 1.0 m (1.5 m – 0.50 m). Figura 21. Planta de la bocatoma.

Fuente: Autores. Figura 22. Corte A-A de la bocatoma.

Fuente: Autor.

75

4.4.2 Aducción. Los siguientes son los resultados del diseño de aducción. 4.4.2.1 Condiciones de diseño. Caudal de diseño: 3.606 L/s = 0.003606 m3/s Coeficiente de rugosidad de Manning: (PVC) n = 0.009 Longitud de conducción: L = 200 m Cota de salida de la bocatoma: 3589.738 m Cota de llegada al desarenador: 3573 m Figura 23. Aducción bocatoma-desarenador.

Fuente. LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. p. 139. Con las condiciones de diseño se procedió a calcular la pendiente de la tubería y el diámetro correspondiente utilizando la ecuación de Manning:

76

Tomando el diámetro promedio interno de 2” (54.58mm) para tubería a presión se calculó el caudal a tubo lleno Q0, la velocidad a tubo lleno V0 y el radio hidráulico a tubo lleno con las siguientes ecuaciones:

Con el valor de Q/Q0 se entró al Anexo A y se obtuvo:

; ; ;

4.4.3 Desarenador. En seguida se muestran los resultados del diseño del desarenador. 4.4.3.1 Condiciones de diseño Periodo de diseño: 25 años. Número de módulos: 2 QmD (2040): 2.77 L/s QMD (2040): 3.6 L/s QmD (2015): 1.5 L/s Requerimiento en la planta de purificación: 1.1 L/s Remoción de partículas de diámetro: d=0.05 mm Porcentaje de remoción: 75% Temperatura: 11°C Viscosidad cinemática: 0.012725 cm2/s (tabla 5) Grado del desarenador: n=1 Relación longitud – ancho: 4:1

77

Cálculo de los parámetros de sedimentación. La velocidad de sedimentación de la partícula d=0.05 mm es la siguiente:

De la tabla 21 se obtiene para n=1 y porcentaje de remoción=75%:

Tomando la profundidad útil de sedimentación, H, como 1.50 m, el tiempo que tardaría la partícula de d=0.05 mm en llegar al fondo sería de:

Y el periodo de retención hidráulico será de:

El volumen del tanque será de:

El área superficial del tanque es de:

Las dimensiones del tanque serán para L:B = 4:1

La carga hidráulica superficial para el tanque será de:

78

Donde se asume el caudal de diseño para cada módulo igual al caudal medio diario proyectado para el año 2040. El valor q debe estar comprendido entre 15 y 80 m3/m2*día La velocidad horizontal será de:

La velocidad de resuspensión máxima es de:

Para el caso de sedimentación de arenas de adopto un k= 0.04, mientras que la sedimentación por acción de la gravedad se tomó un valor de f= 0.03 ya que no existe coagulación en el proceso.

Verificación de recomendaciones de diseño.

1.

2. 3.

Condiciones de operación de los módulos.

79

Caudal de operación: Qoperacion: QMD+Qplanta

Qoperacion: 3.6 l/s + 1.1 l/s = 4.7 l/s

Cálculo de los elementos del desarenador. El vertedero de salida es de:

Alcance horizontal de la vena vertiente.

Pantalla de salida.

80

Distancia al vertedero de salida.

Pantalla de entrada.

Distancia a la cámara de aquietamiento.

La profundidad de almacenamiento de lodos es de:

Profundidad máxima adoptada: 1 m Profundidad mínima adoptada: 0.80 m Distancia del punto de salida a la cámara de aquietamiento: l/3

Distancia al punto de salida al vertedero de salida: 2L/3

81

Pendiente transversal.

Pendiente longitudinal l/3

Pendiente longitudinal 2l/3

Cámara de aquietamiento. Profundidad: H/3 = 0.50 m Ancho: B/3 = 0.36 m Largo adoptado: 1 m El rebose de la cámara de aquietamiento es de:

Pérdidas por pantalla inicial y final. Para las pérdidas de un orificio sumergido de grandes dimensiones al hacer los cálculos siempre da un valor despreciable debido a la magnitud del caudal y del área

82

4.4.4 Conducción. A continuación se presentan los resultados del diseño de la conducción. 4.4.4.1 Condiciones de diseño- QMD (2040): 3.606 L/s Cota lámina de agua a la salida del desarenador:3572.55 Cota de descarga en el tanque de almacenamiento: 3451 Longitud de la tubería: 1.8 km

Cálculo del diámetro. La carga hidráulica disponible es de:

La pérdida de carga unitaria es de:

Despejando el diámetro de la ecuación de Hazen-Williams se tiene: Se toma un coeficiente de de rugosidad del plástico PVC (C) correspondiente a un valor de 150.

Se Diseña la conducción para un diámetro de 2” lo cual es factible ya que el diámetro teórico es muy cercano al diámetro comercial. Pérdida de carga unitaria para el diámetro de 2”.

Perdida de carga unitaria para el diámetro de 3”

83

Longitud de conducción para el diámetro de 2”.

Como la longitud calculada para el tramo supera la longitud en el terreno se determina que la tubería de diámetro de 2” es suficiente para cumplir con el diseño óptimo. 4.4.5 Tanque de almacenamiento. A continuación se muestran los resultados del diseño de los tanques de almacenamiento. 4.4.5.1 Condiciones de diseño. Población de diseño (2040): 1905hab QMD: 3.6 L/s = 311.57 m3/día.

Cálculo del volumen para regulación de la demanda doméstica. Para una población pequeña se asume 1/3 del volumen máximo consumido en el día.

Caudal de incendio requerido. P= número de habitantes.

Volumen total requerido para incendios. Debido a que un incendio es atendido en un lapso de 2 horas, el volumen total requerido para incendios es la multiplicación del caudal de incendio por este lapso de tiempo.

Volumen total del tanque de almacenamiento. El volumen total del tanque se definió como el mayor valor entre el volumen para regulación y el volumen total de incendios, siendo 123.38m3 el volumen total del tanque.

84

Predimensionamiento del tanque superficial. El volumen total del tanque en cientos de m3 es igual a:

De acuerdo a la tabla 6 la constante de capacidad de almacenamiento del tanque es de:

Por lo tanto, la profundidad del tanque es de:


El largo y el ancho del tanque tienen una dimensión de:

Debido a que las dimensiones del tanque son demasiado grandes para hacer un correcto mantenimiento de este, se toma la decisión de adoptar un tanque con dos compartimientos para facilitar el mantenimiento, tal como se muestra a continuación:

El volumen en cientos de m3 es de:

De acuerdo a la tabla 7 la constante de capacidad de almacenamiento del tanque es de:

Por lo tanto, la profundidad del tanque es de:

85


El largo y el ancho del tanque tienen una dimensión de:

86

5. CONCLUSIONES

La quebrada pantano páramo de la Lechuza es abastecida por un colchón hídrico conformado en su mayor extensión por musgo y frailejón, donde esta vegetación hace las veces de filtro, almacenando y mejorando la calidad del agua.

Una vez analizada la información demográfica de las veredas servidas, para el año 2015 se cuenta con una población de 1106 habitantes; según el RAS 2000 para poblaciones menores a 2500 habitantes se determinó un nivel de complejidad bajo, por tal razón el periodo de diseño para el sistema se realizó proyectado a 25 años.

Aplicando método geométrico para la proyección de la población se determinó que para el año 2027 la población será de 1435 habitantes y para el año 2040 de 1905 habitantes con una rata de crecimiento del 2%.

Para la realizar la proyección de la población se tuvo en cuenta el desarrollo de las actividades agrícolas y pecuarias de la región, donde se estableció que la población flotante proviene de veredas aledañas para cumplir con dichas actividades, teniendo en cuenta que un campesino como productor agrícola puede contar en un periodo de 2 meses con una cuadrilla de aproximadamente 20 trabajadores para realizar las labores productivas

Realizado el estudio hídrico del colchón pantano páramo de la Lechuza se establece que la cuenca abastecedora cuenta con un área de 1.37 Km2y una longitud de 1.63 Km, clasificándola como una cuenca pequeña y de forma alargada.

Las precipitaciones de la pequeña cuenca pantano páramo de la Lechuza, oscilan entre los 64 mm y los 214 mm comprendidos en una temporada desde el mes de abril hasta el mes de noviembre y de 20 mm a 86 mm en verano comprendida entre los meses de diciembre a marzo.

La bocatoma existente no cuenta con un funcionamiento óptimo, puesto que el caudal captado pasa directamente a la red de aducción. El tubo lateral de captación, capta una cantidad de agua mayor a la otorgada por la concesión de la CAR.

Calculada la aducción, red que se encuentra entre la bocatoma y el tanque desarenador se establece que esta funciona a tubo lleno en un diámetro de 2” durante toda su trayectoria, es decir que la aducción existente se encuentra funcionando correctamente.

87

Una vez diseñado el tanque desarenador se determina que el tanque existente no cuenta con el dimensionamiento correcto puesto que su relación largo por ancho es 6 : 1 y la calculada es de 4 : 1 cumpliendo con los criterios de diseño.

Calculada la conducción, red que se encuentra entre la desarenador y el tanque de almacenamiento se establece que esta funciona a tubo lleno en un diámetro de 2” durante toda su trayectoria, es decir que la aducción existente se encuentra funcionando correctamente.

El tanque de almacenamiento existente cuenta con una capacidad de volumen almacenado de 50 m3, siendo muy bajo este volumen almacenado con relación al tanque calculado que tiene una capacidad de123 m3; es necesaria la intervención del mismo ya que en su parte superior tiene sobreconstruida una caseta donde se encuentran la bomba de cloración y el hipoclorito, lo cual aumenta la carga sobre el tanque causando agrietamiento de la estructura.

Se diseña el tanque de almacenamiento en dos compartimentos con el fin de facilitar el mantenimiento y garantizar el servicio continuo, sin cortes en el servicio.

Una vez realizado el diseño óptimo del acueducto se puede observar una gran diferencia con las obras existentes; dicha diferencia recalca lo obsoleto que se encuentra este acueducto, puesto que ya se ha cumplido con la vida útil del mismo y no se cuenta con la capacidad de servicio para la población existente y futura.

88

6. RECOMENDACIONES

Para garantizar el funcionamiento de las obras diseñadas es necesario realizar un diseño de cimentación favorable que disminuya el riesgo al daño o colapso de las estructuras dando una mayor estabilidad.

Es necesario aliviar las presiones en puntos donde la diferencia de cotas es muy alta, esto con el fin de evitar daños en las conducciones y redes de distribución.

Se recomienda evitar el uso de bypass entre las obras de captación y red principal puesto que al conducir agua por las redes sin ningún proceso de desinfección disminuye el cloro residual y aumenta la posibilidad de colmatación de las tuberías.

89

BIBLIOGRAFÍA ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Localidades: Ciudad Bolívar [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 15, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.shd.gov.co/shd/sites/default/files/documentos/Recorriendo_Ciudad_Bol%C3%ADvar.pdf>. ANAYA FERNÁNDEZ, Oscar Gonzalo. Caracterización morfométrica de la cuenca hidrográfica Chinchao, Distrito de Chinchao, Provincia Huanuco, Región Huanuco. Tingo María: Universidad Nacional Agraria de la Selva, 2012. 129 p. CIUDAD BOLÍVAR. [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 18, sep., 2015]. Disponible en Internet: <URL: www.canalcapital.gov.co>. COLOMBIA. MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Resolución 2320 (27, noviembre, 2009), por la cual se modifica parcialmente la Resolución número 1096 de 2000 que adopta el Reglamento Técnico para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico –RAS–. Diario Oficial. Bogotá D.C., 2009. No. 47.553. 2 p. ----------. Guía de manejo ambiental para proyectos de infraestructura [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://www.invias.gov.co/index.php/.../971-guia-de-manejo-ambiental>. CORPORACIÓN AUTÓNOMA DE CUNDINAMARCA Valores totales mensuales de precipitación (mm) [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: https://www.car.gov.co/index.php?idcategoria=43315&download=Y>. CORTOLIMA. Proyecto plan de ordenación y manejo de la cuenca hidrográfica mayor del río Coello. Ibagué. Ibagué, Cortolima. 209 p. DAMA y CONSULTORÍA INPRO LTDA. Diagnóstico agropecuario de la Localidad de Ciudad Bolívar. Bogotá: DAMA, 2000. 149 p. IDEAM y ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Prevención y atención de emergencias: estudio de la caracterización climática de Bogotá y la cuenca alta del río Tunjuelo [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/020702/CARACTERIZACIONCLIMATICACORRECCIONFOPAECDpublicacionMA.pdf>. LARA DE CASTILLO, Venidla. Acueductos. Popayán: Universidad del Cauca. Facultad de Ingeniería Civil. Departamento de Ingeriría Ambiental y Sanitaria, 1997. 306 p.

90

LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. 2 ed. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 2003. 546 p. MICRO-MOLINETE DE HÉLICE [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: www.jctm-hidromet.com>. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS 2000: Resolución No. 1096/2000 de noviembre de 2000. SOCIEDAD GEOGRÁFICA COLOMBIANA y OSPINA RODRÍGUEZ, Mariano. El páramo de Sumapaz: un ecosistema estratégico para Bogotá [en línea] Bogotá: La Empresa [citado: 06, ago., 2015]. Disponible en Internet: <URL: http://www.sogeocol.edu.co/documentos/Paramos.pdf >.

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Anexo A. Relaciones hidráulicas para conductos circulares (n0/n variable).

92

Anexo B. Registro fotográfico salida de campo.

Vegetación Nativa de Páramo

Bocatona Acueducto AACUPASA

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Desarenador

Tanque de almacenamiento, con caseta de cloración

remoción en masa y deslizamientos en la vía bogotá - villavicencio

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