Acueductos Final

DIAGNOSTICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO EL LLANITO

DIAGNOSTICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO EL LLANITO

JENNIFER ALVAREZ PRADA CODIGO: 170542 ELKIN BARBOSA QUINTERO CODIGO 170556 LUIS EDUARDO DAZA GONZALEZ CODIGO 170520

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA FACULTAD DE INGENIERIAS INGENIERIA CIVIL SISTEMA DE ACUEDUCTOS OCAÑA 2013

DIAGNOSTICO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO EL LLANITO

JENNIFER ALVAREZ PRADA CODIGO: 170542 ELKIN BARBOSA QUINTERO CODIGO 170556 LUIS EDUARDO DAZA GONZALEZ CODIGO 170520

PRESNETADO A: ING. NAPOLEON GUTIERREZ DE PIÑEREZ

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA FACULTAD DE INGENIERIAS INGENIERIA CIVIL SISTEMA DE ACUEDUCTOS OCAÑA 2013

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 1. OBJETIVOS 1.1.OBJETIVO GENERAL 1.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS 2. RESEÑA HISTORICA DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO 2.1.SISTEMA DEL RÍO TEJO 2.2.OBRAS DE CAPTACIÓN 2.3.DESARENADOR 2.4.TRANSPORTE DE AGUA CRUDA 2.5.TANQUE EL LLANITO 3. PROCEDIMIENTO DE PRACTICA 4. DISEÑO 4.1.CAUDAL DE DISEÑO 4.2. CAPTACIÓN 4.3. LÍNEA DE ADUCCIÓN: CAPTACION-DESARENADOR 4.4.DESARENADOR 4.5.ADUCCIÓN DESARENADOR –PLANTA 4.6.TANQUE

5. COMPARACIÓN DEL SISTEMA ACTUAL CON EL DISEÑADO 5.1. CAPTACIÓN 5.2. LÍNEA DE ADUCCIÓN: CAPTACION-DESARENADOR 5.3.DESARENADOR 5.4.ADUCCIÓN DESARENADOR –PLANTA 5.5.TANQUE 6. CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCIÓN

El adecuado suministro de agua potable a una comunidad en específico, es una labor de gran importancia en el contexto socio-económico de esta, por tanto es obligación de la autoridad competente, implementar políticas que propendan por la salvaguarda de este derecho fundamental. Es así que, el municipio de Ocaña cuenta con dos sistemas de acueducto, el algodonal y el llanito, cada uno con elementos constitutivos independientes, interconectados eso sí, en el almacenamiento y en la distribución misma del líquido. Para efectos del presente texto, se hará referencia particular a la planta El Llanito. Si bien este acueducto, es el más antiguo de la ciudad y conserva un carácter rudimentario, no muy acorde a los esquemas modernos, este abastece a una significativa cantidad de personas en la ciudad. Por tanto, de su correcto funcionamiento depende el bienestar y salubridad de gran parte del municipio. En linealidad con lo anterior, en el presente texto se desarrolla un diagnostico situacional de este sistema, en donde se evaluara con las limitaciones existentes, las condiciones de los elementos que lo constituyen, a saber, captación, aducción, desarenador y tanque de almacenamiento. Del presente análisis se excluye la planta de tratamiento, ya que su evaluación, diseño y demás disposiciones, requieren un estudio más profundo y de índole distinta. Como modalidad de evaluación, se desarrollara el diseño del sistema mismo, a partir de datos conocidos y otros que se determinaran, como lo son cotas, dimensiones y condiciones topográficas, de consumo y/o de caudales del rio. Lo anterior, para luego, ajustados a la normativa vigente, comparar que aspectos del sistema son deficientes y cuáles deben ser intervenidos, en pro de la eficiencia del mismo.

1. OBJETIVOS 1.1.OBJETIVO GENERAL Realizar un diagnóstico de las condiciones actuales del sistema de acueducto El Llanito de la ciudad de Ocaña. 1.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS Recopilar la información existente del sistema. Diseñar cada uno de los elementos constituyentes del sistema de acueducto de acuerdo a la normatividad vigente. Comparar el sistema actual con el realizado mediante la normativa actual.

2. RESEÑA HISTORICA DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

A partir de la búsqueda de la información existente que sirva como herramienta comparativa del presente diagnóstico del sistema de acueductos, se pude evidenciar la poca información confiable e integral con la que se cuenta. El único estudio serio y completo del que se tiene registro es el desarrollado por HIDROSAN LTDA a finales del siglo pasado, sus anotaciones se registran a continuación: El abastecimiento de agua potable de la ciudad de Ocaña está servido por dos sistemas diferentes, el sistema alimentado por el rio tejo y el sistema con fuente de alimentación del rio algodonal. [1] Estos sistemas disponen de dos estructuras independientes de captación, desarenadores, aducciones y plantas de tratamiento y se interconectan mutuamente a través de los tanques de almacenamiento y la red de distribución. [1] Adicionalmente a los dos sistemas citados, la comunidad dispone de varios sistemas privados independientes de alimentación de agua cruda sin tratamiento químico alguno, construidos por asociación comunitaria de los mismos usuarios, para alimentar sus propias comunas localizadas especialmente en las zonas altas y de bajos recursos, donde por falta de presión, falta del fluido y/o de redes adecuadas, la empresa municipal de servicios públicos de Ocaña no puede prestar el servicio de acueducto. [1] Entre estos últimos se destaca por su capacidad el sistema de santa clara para servicio de los barrios de su alrededor, y cuyo abastecimiento se hace a partir de la quebrada brava. [1] 2.1.SISTEMA DEL RÍO TEJO La fuente de abastecimiento de este sistema es el rio tejo con captación de sus aguas en el sitio denominado la Tupia, localizado a unos 3,5km en línea recta al sur de la ciudad y una cota de 1260msnm. [1] El sistema consta de obras de captación, desarenador, conducción por gravedad, planta de tratamiento y tanque de distribución, con las características y descripciones que se detallan a continuación. [1] Las obras de captación, desarenador y conducción fueron construidas en el año 1958, siguiendo el proyecto elaborado en 1956 por los ingenieros Lucio Chiquito y Lose Antonio Parra, las cuales fueron diseñadas para un caudal de 75lps. [1]

En la investigación de información adelantada por Hidrosan Ltda., en la oficina de la EMSP se recopilo una copia del proyecto de captación, desarenador y conducción, y una información muy fragmentaria y deficiente de la memoria descriptiva de la captación se recopilo en la planoteca de la sección de agua potable de MOPT (Planoteca antiguo insfopal). [1] Para los proyectos de la planta de tratamiento y del tanque de almacenamiento no se encontró plano ni informe técnico alguno. De acuerdo a unos borradores muy fragmentarios y deficientes encontrados en la planoteca del MOPT e información de la EMSP se sabe que las obras de planta y almacenamiento fueron diseñadas y construidas por el ingeniero Rafael Uribe Uribe en el año 1956, para un caudal de 60lps. [1]

2.2.OBRAS DE CAPTACIÓN

La bocatoma es de tipo lateral, construida esencialmente por una presa vertedero anclada en el lecho del rio para mantener los niveles mínimos de captación y obligar la entrada del agua a una cámara de admisión adyacente localizada en el margen izquierdo del rio. [1] La presa es del tipo vertedero, de perfil “creager” construida en concreto ciclópeo de 3 metros de base, 4,5 metros de altura y una longitud de 5 metros a lo largo del rio. [1] La cámara de admisión es una canal rectangular de 0.9m de ancho, 3m de altura y 3m de longitud, construido en concreto reforzado. La boca de admisión localizada en uno de los costados de la cámara es de sección rectangular de 1,5m de ancho y 0,6m de altura, está equipada de una rejilla de protección de láminas planas de acero de 2”x3/8” con separación libre entre ellas de 0,02m. [1] La cámara entrega mediante transición de 3m de longitud a un canal de salida de sección rectangular de 0,5m de ancho, 0,6m de alto y 4,2m de longitud, el cual a su vez comunica con la tubería de aducción al desarenador, la que está proyectada como conducción de escurrimiento libre en un diámetro de 12”, con una pendiente de 0,6% y una longitud de 13m. [1] De acuerdo a las dimensiones citadas, la capacidad de estas estructuras está limitada por la capacidad de la tubería, la cual a sección plena es de 78lps. (n=0,013 en la fórmula de manning). [1]

2.3.DESARENADOR El desarenador es de tipo convencional, construido en muros y losas de concreto reforzada, con dimensiones del tanque de 13 metros de longitud útil, 2,5m de ancho y profundidad útil de 1,5m. [1] La estructura dispone de un borde libre de 0,25m y una profundidad adicional en su parte más profunda de 0,5m para facilitar el drenaje y el lavado. [1] A la entrada del desarenador se dispone de una cámara de distribución, conformada por las paredes del tanque y una pantalla de concreto de 1,1m de profundidad, colocada a 0,5m de separación del muro. La pantalla esta perforada con orificios de 2” de diámetro, con espaciamientos verticales y horizontales entre centros de 0,15m. El dispositivo de salida consiste en una cámara de 0,6m de ancho dispuesta a todo lo ancho del desarenador, conformada por los muros del tanque y una pantalla de concreto de 0,6m de profundidad que tiene por objeto obligar la entrada sumergida del agua y detener los materiales flotantes. La salida del desarenador se hace a través de una tubería de 12” de diámetro, que tiene instalada en su extremo una rejilla de protección. [1] El parámetro básico de evaluación del desarenador es la carga superficial de trabajo, la cual para el caudal de diseño (Q=75lps) y el area superficial útil (2,5*1300) resulta:

2.4.TRANSPORTE DE AGUA CRUDA La aducción entre el desarenador y la planta de tratamiento es por gravedad, de escurrimiento libre en la gran cantidad de su recorrido. Está proyectada en tubería de concreto de 15” de diámetro y con una pendiente del 0,25%, cuyo trazado y localización sigue la topografía del terreno, con cajas de conexión entre tramos para inspección y cambios de dirección. Existen 18 viaductos en vigas de concreto para apoyo de la tubería para los cruces de quebradas y depresiones menores. [1] El cruce de las depresiones mayores o quebradas de alguna importancia, se efectúa por medio de tres sifones o conducciones a presión, en tubería de acero de 12” de diámetro. [1]

La longitud de la conducción siguiendo el desarrollo del proyecto es de 4408m., con una cota de salida (nivel del agua en el desarenador) de 1258,42m. y una cota de entrada en la planta de tratamiento de 1244,64m. [1] Con las características anotadas y con un coeficiente n=0,013 en la fórmula de manning, la capacidad de la conducción de escurrimiento libre resulta de 91lps, para condiciones de flujo a plena sección. [1] 2.5.TANQUE EL LLANITO La información existente del tanque de almacenamiento, es insuficiente, tan solo se cuenta con registro de dimensiones y cotas, el resto son solo aproximaciones que no tienen asidero técnico. [1] Capacidad 1900 M3 Sección superficial 40,70 * 12,90 M Profundidad útil 3,6 M Cota nivel de rebose 43,95 M Cota del fondo 1240,35 M Cota de tapa 1244,50 M

3. PROCEDIMIENTO DE PRÁCTICA El día 15 de diciembre del 2012 se realizó el recorrido al sistema de acueducto de la ciudad de Ocaña denominado El Llanito en compañía del ingeniero Napoleón Gutiérrez, con el objetivo de transportar la temática teórica adquirida en el curso a un plano donde se pudiera detallar de forma clara cada uno de los elementos del sistema de acueducto de la ciudad. El sistema de acueducto está conformado por 2 fuentes de abastecimiento una proporcionada por el río Tejo y la otra por el río Algodonal, en este caso analizaremos la primera. El recorrido inicia a las 7:30 am en las cercanías a la Pradera por camino destapado y culmina en aproximadamente hora y media hasta ascender al punto de la captación denominado la Tupia el cual se encuentra a una distancia de 3,5 km en línea recta a la ciudad de Ocaña. Una de las fuentes más importantes de abastecimiento de agua de la ciudad es la de este sistema que es la suministrada por el Río Tejo. En el trayecto fue necesario pasar por zonas privadas donde habitan algunas personas y fue pertinente pedir autorización para continuar con el ascenso a punto de la captación.

Figura 1 Medición ancho del río Durante todo el recorrido, para precisión técnica y el desarrollo de cálculos posteriores, se realizó la toma de coordenadas, mediante GPS, se debe hacer la salvedad que dichos registros poseen un error de consideración. Se realizó la medición del ancho del río con un flexometro en el inicio de la caminata donde se puede observar que el caudal del rio es muy pobre y que se encuentra en algunos casos afectados por la contaminación (Véase Figura 1). La gran mayoría del caudal

de la fuente es tomada por la captación, y lo evidenciado cotas abajo resulta de cuerpos de agua siguientes a la bocatoma. La aducción del sistema estaba conformada por tubería circulares de asbesto-cemento por las cuales el flujo se transporta en un sistema a flujo libre por gravedad donde se aprovechan la característica topográfica de la zona para que el agua llegue del desarenador a la planta de tratamiento, en el camino a la captación se observan varios viaductos en vigas de concreto donde se apoyan las tuberías, para que se pueda realizar el recorrido de forma adecuada, conectando los puntos y proporcionando las pendientes que permitan que el agua llegue a la planta con la presión necesaria.

Figura 2 Vigas de apoyo a tuberías

Figura 3 Viaducto

Las vigas de apoyo son de gran importancia puesto que ayudan a cruzar las quebradas y disminuir en algunos casos las distancias, en el diseño de la aducción se cuenta con 18 vigas de soporte o viaductos que permiten que el sistema funcione adecuadamente, ya que en unos puntos era de vital importancia que se contara con este tipo de elementos estructurales. (Véase Figura 2 y Figura 3) El sistema también estaba conformado por otros elementos como purgas, cámara de quiebres de presiones y cajas de inspección, que son la mezcla perfecta para que el proceso de transporte de agua sea el idóneo evitando presiones que puedan causar daños a la tubería y estableciendo puntos donde se pueda controlar todo el sistema de aducción, como se observa en la Figura 4. Con estos elementos se pueden realizar procesos de inspección y es posible que los cambios de dirección de la tubería no tengas efectos colaterales en el sistema.

Figura 4 Elemento del sistema de aducción El trayecto de la aducción esta descuidado y se observan rastros de vegetación que rodean en algunos casos las vigas y las tuberías. Se puede apreciar que el mantenimiento de las zonas de estas últimas es casi nulo y que no se procura por cuidar de forma integral el sistema de aducción que es de vital importancia para mantener una gran parte de la ciudad de Ocaña con agua potable que permita suplir todas las necesidades básicas. La presencia de vegetación es permanente en todo el recorrido, puesto que no se ve una estrategia que proteja la tubería de aducción pero que también vele por el cuidado ambiental. Véase Figura 5

Figura 5 Vegetación en la zona Es preocupante que en el camino a la captación se encuentre en riesgo un humedal puesto que es un elemento preponderante para que el ciclo del agua dulce, debido a que el agua lluvia la retienen, la filtren y recargan los acuíferos, por lo cual es de vital importancia que se realicen medidas para preservar el humedal que se puede apreciar en la Figura 6.

Figura 6 Humedal Al llegar al punto de la captación se observa el desarenador que está conformado por muros y una losa de concreto, en el cual se podía apreciar que no se presentaba borde libre y que el agua que llegaba de la captación rebosaba desarenador. Personal

encargado del mantenimiento expreso que dicho proceso se realizaba una vez al mes y que en algunos casos cuando se repetía la limpieza cuando las condiciones que se apreciaban en el desarenador eran inadecuadas, comentando que había épocas del año en que se apreciaba más sucio este elemento.

Figura 7 Desarenador En él, sitio se realizaron las pertinentes mediciones de las dimensiones del elemento y se pudo ver que no tiene ningún elemento en la parte superior que lo proteja de que le caigan elementos de la vegetación. Las dimensiones del tanque son de 13 m de largo, 2,5 de ancho y una profundidad útil de 1,5 m. Véase Figura 7 y 8.

Figura 8 Entrada al desarenador

Figura 9 Vista longitudinal entrada al desarenador La salida del desarenador está constituida por una tubería de 12 pulgadas la cual se encuentra protegida por una rejilla en su extremo, permitiendo el paso de aproximadamente 75 lt/seg. Este elemento está diseñado con una pendiente adecuada y una pantalla que regula la velocidad. En la salida del desarenador hay una cámara que está conformada por muros y una pantalla de concreto que obliga a que el agua se sumerja y se detengan los materiales flotantes. En la Figura 9 y 10 se puede ver imágenes del desarenador.

Figura 10 Salida desarenador

El desarenador se encuentra muy cerca a la captación como se puede apreciar en la Figura 11 y 12.

Figura 11 Panorámica desarenador y captación

Figura 12 Vista Desarenador

Para realizar la captación se construyó una presa en concreto ciclópeo (Figura 13), puesto que el acceso a la zona es complicado y el costo era más favorable, el sistema de captación es mediante una bocatoma de tipo lateral que permitía que el agua ingresara a una cámara localizada en el costado derecho del río, el punto donde se encuentra la captación ofrece unas condiciones favorables como son la calidad del suelo y la presencia de roca en la zona, la presa se construyó aproximadamente al final de una sector recto del río puesto que en las curvas sería más complejo la captación.

Figura 13 Presa

Figura 14 Vista transversal presa y elementos de captación

La presa tiene una altura aproximada de 3 m y abarca unos 3 m de sección transversal de río (Figura 14). Cuando hay épocas de invierno fuertes se ha presentado que el agua se ha llevado el elemento con que se cierran las rejillas. En la compuerta lateral se cuenta con un sistema que permite cerrarla cuando el desarenador se encuentra en su máxima capacidad de almacenamiento y si no se limitara el paso del agua esta se desbordaría en el desarenador, este proceso también se realiza cuando se encuentra en periodo de tormenta y el rio se encuentra con materiales que puedan tapar la rejilla y causar daños en la captación.

Figura 15 Canal Rectangular La captación lateral está conformada por dos rejillas una alta y otra baja de dimensiones de 70x70 cm y el canal en el que se transporta el agua captada tiene una profundidad de 80 cm y una sección transversal rectangular como se puede apreciar en la Figura 15, el conducto con el que el agua llega el desarenador tiene un diámetro de 12 pulgadas que permite el paso de 75 lt/seg. El agua que es captada en la bocatoma, luego trasladada al desarenador y conducida por medio de tubería de concreto, llega a la planta de tratamiento donde debe seguir una seria de procesos que le dan las condiciones necesarias para el consumo. Como ya se evidencio, luego de ser captada, el agua es conducida al desarenador para luego ser transportada por gravedad hasta la planta de tratamiento. El agua llega a la planta a una cámara de aquietamiento que tiene como función recibir el agua cruda de la tubería de aducción para potabilizarla. El agua pasa por un vertedero rectangular de lámina delgada con una altura de cresta de 33 cm y una lámina de agua de 17 cm,

en este punto se podía observar la medida del caudal que era de 77 lt/seg. Vease Figura 16.

Figura 16 Vertedero

Figura 17 Sulfato de aluminio Al agua se le adiciona una mezcla de sulfato de aluminio que sirve como coagulante y permite que se formen los floc, el proceso de floculación permite que las partículas choquen con el fin de que se unan y formen partículas más pesadas, en la Figura 17 se puede apreciar el equipo empleado. Para este proceso se cuenta con tres agitadores mecánicos de paletas de eje vertical que agitan el agua. las dimensiones donde se

encuentra este tanque son de 9m x 3,2 m y con una profundidad de 3,2 m, se puedo observar partículas en la parte inferior del tanque de floculación. En la planta el llanito se hay tres tanques de floculación.

Figura 18 Tanque de Sedimentación

Figura 20 Filtración El proceso de sedimentación paso a seguir después de la floculación, se encarga de que por acción de la gravedad las partículas que se formaron por efecto del sulfato de aluminio se puedan remover del agua, la Figura 20 muestra el tanque de sedimentación de la planta. El tanque es convencional de tipo ida y vuelta de forma

rectangular y tiene un ancho de 12,4 m, un largo de 25,2 m y una profundidad de 3,3 m. El objetivo de este proceso es que las partículas queden en el fondo del tanque de sedimentación.

Figura 20 Fondo del filtro Luego de la sedimentación, el agua pasa al proceso de filtración donde se remueve la turbiedad, un porcentaje de bacterias y color, este paso consta de filtros rápidos por gravedad, con un falso fondo en placa porosa y un lecho filtrante de arena. Las dimensiones de este tanque son de 3,6 m x 6,1 m. Véase Figura 20. El agua es llevada a un tanque de almacenamiento que tiene una capacidad de almacenamiento de 2000 m3 de agua el cual se encuentra enterrado y se construyó en muros de concreto, el agua es transportada por medio de una tubería que se encuentra en la planta (Figura 21) y que funciona con unas bombas que dan la fuerza necesaria para que se pueda fluir al tanque. Luego del proceso de coagulación, sedimentación y filtración, se proceda el paso final la cloración donde se eliminan los organismos patógenos por medio de inyección de cloro gaseoso en el tanque de almacenamiento, es el paso más importante puesto que en este paso se eliminan los organismos que pueden causar daños a la salud de los consumidores. En la figura 22 hay una perspectiva del tanque de almacenamiento del sistema en análisis.

Figura 21 Sistema Hidráulico

Figura 22 Tanque de almacenamiento En la inspección realizada se pudo observar el tanque, apreciando hasta que altura se encontraba la lámina de agua y se observó la boya que indicaba la altura del agua en el tanque. Véase Figura 23. El agua es analizada mediante procesos de microbiología en la planta del Algodonal, procurando cumplir todos los reglamentos de agua potable y velando por la seguridad de sus usuarios.

Figura 23 Boya del tanque El agua es enviada a la ciudad, a través de la red de distribución, a partir de este tanque de distribución que sirve tanto para garantizar el suministro (QMH) y mantener las presiones requeridas en las diferentes zonas.

Figura 24 Ciudad abastecida con el tanque de almacenamiento

4. DISEÑO DEL SISTEMA Con el fin de desarrollar el diagnóstico del sistema de acueducto El Llanito de la ciudad e Ocaña, en lo que respecta a los elementos ya limitados y en las condiciones ya expuestas, se realiza un diseño del sistema. Este se hace a partir de las condiciones actuales del sistema existente, adoptando elementos e información de la empresa misma de servicios públicos, para en últimas obtener resultados, con un grado razonable de confiablidad, que puedan ser comparables y sean fundamento de recomendaciones y/o adecuaciones. Si bien los cálculos desarrollados en las siguientes líneas del presente texto, no constituyen un análisis profundo, en tanto a las condiciones topográficas y las especificidades del diseño mismo, tratan claro está de ajustarse, hasta la medida que la recolección de información y los elementos existentes lo permitan. Es así que, a razón del presente texto, el diseño se establece para comparar los resultados arrojados con los existentes actualmente. Por tanto, las proyecciones establecidas, no tienen un entramado en el tiempo, sino que por el contrario, se establecen a tiempo actual, fundamentados en la finalidad de este análisis, la evolución parcial y condicional del sistema en funcionamiento. De igual forma, se debe limitar el estudio a un análisis particular, sin sentido vinculante, que busca el desarrollo de alternativas de solución a la problemática de abastecimiento de agua potable en forma eficiente en la ciudad de Ocaña, en el marco del crecimiento poblacional de esta y la expansión geográfica de esta. De la mano con lo anterior, se debe referenciar el hecho, de que la información existente a cerca del sistema mismo de tratamiento, condiciones topográficas, estado actual de los elementos constituyentes, inventarios, registros, avalúos y verificación de niveles de producción y suministro son deficientes. De allí que el punto de partida para el diseño desarrollado es la inspección realizada a las instalaciones de la planta y el recorrido hecho desde la captación misma; varias condiciones, elementos y aspectos se asumen inicialmente, debido a la carencia ya expuesta, caso específico es el caudal básico de diseño, que como es lógico debería ser un valor suministrado por el operador de servicios públicos, pero debió considerarse, a partir del registrado en el día de la visita. A continuación se desglosa lo mencionado anteriormente y se desarrolla el análisis dispuesto, para la captación, aducción C-D, desarenador, aducción D-P, y tanque. Se obvia la planta de tratamiento, ya que esta requiere un tratamiento, enfoque y énfasis específico que no es objetivo del presente texto.

4.1.CAUDAL DE DISEÑO El caudal básico de diseña, con el cual se determinaran los caudales de diseño para cada elemento del sistema, se determinó mediante el vertedero de pared delgada provisto en la entrada del flujo a la planta de tratamiento. Este constituye el caudal medio diario (Qmd) del sistema, para efectos del presente análisis, si bien esta condición no exacta, porque debería surgir de un análisis cronológico permanente del flujo, por la inexistencia de este, se adopta como registro aceptable. Además, se estima que los resultados arrojados están dentro del rango de certidumbre del gasto. A partir de la ecuación de vertedero de Francis, se obtuvo:

Con datos registrados de:

De donde:

Con el caudal medio diario calculado a partir del vertedero, se estableció la población de acuerdo a lo estipulado en el RAS 2000. Se supuso un nivel de complejidad medio alto para el cual se determinaron los coeficientes de consumos máximos diario y máximo horario, k1 y k2 respectivamente. La dotación neta se estableció de acuerdo a la resolución 2320 de 2009, donde para un nivel de complejidad medio alto y un clima frío se estipula una dotación de 125 lt/seg. Se estimó una tasa de crecimiento de 2 % para la ciudad de Ocaña. La cobertura del sistema se considera en aproximadamente 90 % y para el caso de las pérdidas se halló información en la empresa a cargo ESPO S.A del cual se conoce que son aproximadamente de 33 %. Con esta información se observa que no cumple con las especificaciones de la resolución 2320 donde se obliga a los sistemas de acueductos a no tener pérdidas

superiores del 25 %. En la tabla 1 se realizó una proyección de la población a 25 años como lo establece el RAS para este sistema de complejidad. En este proceso se pudo observar que la población que abastece la planta el Llanito no pasó de nivel de complejidad medio alto. AÑO POBLACIÓN

2013 35659

2018 39370

2023 43468

2028 47992

2033 52987

2038 58502

POBLACIÓN ATENDIDA DOTACIÓN NETA (lt/(hab*día)) COBERTURA (%) PERDIDA (%) DOTACIÓN BRUTA (lt/seg)

32093

35433

39121

43193

47689

52652

125

125

125

125

125

125

33

90 33

90 33

90 33

90 33

90 33

186,57

186,57

186,57

186,57

186,57

186,57

Qmd (lt/seg) QMD (lt/seg) QMH (lt/seg) k1 k2

77,00 92,40 115,50 1,2 1,5

85,01 102,02 127,52 1,2 1,5

93,86 112,64 140,79 1,2 1,5

103,63 124,36 155,45 1,2 1,5

114,42 137,30 171,63 1,2 1,5

126,33 151,59 189,49 1,2 1,5

NIVEL DE COMPLEJIDAD

Medio Alto

Medio Alto

Medio Alto

Medio Alto

Medio Alto

Medio Alto

90

Tabla 1 Proyección de la población y caudales a 25 años A partir de una análisis somero, de la tabla, la cual requeriría un estudio particular de proyección y condiciones futuras, se puede decir que si bien el sistema en términos generales resulta aceptable para satisfacer la demanda de la comunidad, este debe adaptarse a el crecimiento vertiginoso de la población, a través de medidas como la ampliación y la adecuación de los elementos, procesos administrativos y técnicos, que permitan no solo tener una mayor capacidad sino un mayor control.

4.2.CAPTACIÓN LATERAL El caudal transportado por la fuente es relativamente bajo, con registros usuales menores a 100 l/s, por lo cual es factible realizar una captación de tipo lateral. Está constituida por un muro transversal a manera de presa, la cual permite captar el agua a través de una rejilla en un muro lateral, con diseño establecido en páginas siguientes. Los cálculos requeridos para el establecimiento de los elementos básicos constitutivos de la captación lateral, se presentan a continuación. Para un nivel de complejidad medio alto de acuerdo a lo estipulado en el RAS, en el capítulo B (B.4.4.2) se establece que la capacidad de diseño en la captación debe ser:

De igual forma, la separación entre barrotes para ríos caracterizados por gravas finas debe estar entre 20 mm y 40 mm, como se estipula en el RAS en el (B.4.4.5.3).No obstante para el caso particular de captaciones laterales, se establece un rango de separación entre barrotes de 20mm a 25mm. En este diseño se define:

La inclinación de la rejilla para una captación lateral, se estipula a partir del RAS 2000 entre 70 ° a 80 ° en B.4.4.4.5.2. En este análisis se dispondrá de un ángulo de 75 ° con el cual se podrá realizar una adecuada limpieza mecánica. De igual forma, en las rejillas se establecen unas pérdidas de acuerdo a la Ecuación B.4.1:

Dónde: (

)

(

)

En la Tabla 2 se escoge el valor adecuado de β de acuerdo a la sección transversal de la varilla que en este caso es circular: FORMA

A

B

C

D

E

F

G

Β

2,42

1,83

1,67

1,035

0,92

0,76

1,79

TABLA 2 Coeficientes de Perdidas por Rejillas Remplazando los valores en la Ecuación: (

)

(

)

Los valores adecuados de velocidad aproximada están en el rango [0,6 - 1], para el diseño se empleara 0,6 m/s como valor. (

)

Se debe tener en cuenta un factor de seguridad por efectos de arrastre y acumulación de material de:

Al realizarle el ajuste de tiene un valor de H de: (

)

Para realizar el diseño es pertinente asumir el siguiente valor:

Se asume que el vertedero trabaja sumergido, por tanto se debe calcular la sumergencia:

De la Ecuación de Villamonte se tiene: ( (

) )

Se debe asumir n=1,5 para vertedero libre (

)

Para vertederos de pared delgada y flujo libre, se emplea la ecuación de Francis

(

)

El valor de terminado no es conveniente constructiva ni operativamente, ya que una sección de esta magnitud generaría obstrucciones repetitivas, por tanto se asume:

Se debe determinar el número de varillas teniendo una separación 25 mm cumpliendo con el rango estipulado en el RAS en B.4.4.7:

Figura 25 Rejilla

Verificación mediante la fórmula de Engels:

(

(

)

)

Se observa que mediante los dos procesos, Francis y Engels, no se evidencian cambios sustanciales, de igual forma los valores no son convenientes, por tanto se ratifica él Le asumido de 0,8m. Cámara derivación Por efectos de maniobrabilidad, fácil mantenimiento y conveniencia constructiva, se asumirá una sección para la cámara de derivación: ( ) SECCIÓN ALTERNATIVA DE REJILLA Según lo dispuesto en la normativa vigente para captaciones laterales es conveniente el empleo de 2 rejillas, para disponer de la captación de agua con niveles máximos de la lámina de agua, así como, en niveles mínimos para lo cual adecua una rejilla inferior. Cabe destacar que esta colocación está presente en la captación actual. En el diseño desarrollado no se presenta un análisis con esta opción por la carencia de información referente a los niveles del río, datos fundamentales para determinar con exactitud técnica las dimensiones y la separación de y entre las rejillas.

Figura 26 Rejilla Alternativa

Figura 27. Captación en Planta

Figura 28. Captación en Perfil

4.3.LÍNEA DE ADUCCIÓN: CAPTACION-DESARENADOR El transporte de agua desde la bocatoma hasta el desarenador, debe realizarse en el tramo más corto posible según las condiciones topográficas y de proyecto. A partir de la inspección realizada a la zona en donde se encuentra el sistema actual, se establecieron las cotas convenientes para la construcción de los diferentes elementos del sistema. En linealidad con lo anterior, se adoptaron dichas cotas como punto de partida, para calcular la línea de aducción entre estos dos elementos de la siguiente manera:

0 para asbesto-cemento según B.6.4.3.1

(

)

Tubería de Abastecimiento: La máxima diferencia de energía definida para la aducción se define por:

De donde: ( ( (

Flujo Tubo Lleno

) )

)

(

Con

)

en la tabulación de relaciones hidráulicas para conductos circulares:

De donde:

Se cumple que

El esfuerzo cortante es:

(

)

Ahora: (

)

De igual forma es caudal en exceso es:

A partir de la verificación de la cota de salida de la bocatoma se tiene: Cota de fondo de la cámara será:

Cota de llegada al desarenador

Figura 29. Captación –Desarenador (aducción)

4.4.DESARENADOR Con el propósito de sedimentar las partículas en suspensión por la acción de la gravedad se establece un desarenador. En este análisis se prevé un tanque de tipo convencional, diseñado a partir de la Documentación Técnico Normativa del Sector de Agua Potable y Saneamiento Potable. Los cálculos requeridos para tal fin se establecen a continuación: Inicialmente se establece el caudal de diseño:

(

)

Condiciones de entrada:

Condiciones de Diseño -

Remoción de partículas hasta Temperatura = 21 °C Viscosidad Cinemática = 0,0096 Se prevé que el desarenador cuente con pantallas perforadas

Calculo de Parámetros ( (

)

(

)

)

De la relación conocida como numero de Hazen (Vs/Vo)

Asumimos altura útil de 1,5 m

De donde el periodo de retención hidráulica será:

El valor de

según el RAS debe estar en el rango de [0,5 <