Diseño de Sistema de Acueducto Bosconia Cesar

 

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Diseño de sistema de acueducto - municipio de Bosconia-Cesar

Shirley Gil Leal & Lorinyer Soracá Arrieta Universidad de pamplona Facultad de ingenierías y arquitectura Diseño de acueductos 06/05/2017 GLOSARIO DE TÉRMINOS Acueducto sistema o conjunto de sistemas de  de irrigación irrigación que  que permite transportar agua en agua en forma de flujo continuo desde un lugar en el que está accesible en la naturaleza hasta un  punto de consumo distante, generalmente una ciudad o poblado. po blado.

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Aducción  Componente a través del cual se transporta agua cruda, ya sea a flujo li libre bre o a  presión. Agua cruda  Agua superficial o subterránea en estado natural; es decir, que no ha sido sometida a ningún proceso de tratamiento. Agua potable  Agua que por reunir los los requisitos organolépticos, físicos, quími químicos cos y microbiológicos es apta y aceptable para el consumo humano y cumple con las normas de calidad de agua. Almacenamiento  Acción destinada a almacenar un determinado volumen de agua para cubrir los picos horarios y la demanda contra incendios. Bocatoma  Estructura hidráulica que capta el agua desde una fuente superficial y la conduce al sistema de acueducto. 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. Cabeza de presión Presión manométrica en un punto, expresada en metros de columna de agua, obtenida como la razón entre la magnitud de la presión y el peso específico del agua. Cámara de succión  Depósito de almacenamiento de agua en el cual se encuentra la tubería de succión. Canal  Conducto descubierto que ttransporta ransporta agua a flujo libre. Caudal de diseño  Caudal estimado con el cual se diseñan los equipos, dispositivos y estructuras de un sistema determinado. Caudal de incendio  Parte del caudal en una red de distribución destinado a combatir los incendios. Caudal específico de distribución   Caudal de di distribución stribución medio que se presenta o se estima en un área específica y definido en términos de caudal por unidad de área o caudal  por unidad de longitud de tubería de distribución instalada o proyectada proy ectada en el área de diseño.

Caudal máximo diario  Consumo máximo durante veinticuatro horas, observado en un  período de un año, sin tener en cuenta las demandas contra incendio que se hayan  presentado. Caudal máximo horario  Consumo máximo durante una hora, observado en un período de un año, sin tener en cuenta las demandas contra incendio que se hayan presentado. Caudal medio diario  Consumo medio durante veinticuatro horas, obtenido como el  promedio de los consumos diarios en un período per íodo de un año.

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Coeficiente de almacenamiento  Medida del volumen de agua drenado por unidad de área cuando la presión estática desciende un metro en un acuífero. Coeficiente de consumo máximo diario  Relación entre el consumo máximo diari diarioo y el consumo medio diario. Coeficiente de consumo máximo horario con relación al máximo diario Relación entre el consumo máximo horario y el consumo máximo diario. Coeficiente de consumo máximo horario Relación entre el consumo máximo horario y el consumo medio diario. Coeficiente de pérdida menor  Medida de las pérdidas de energía que se producen por el  paso del flujo en un accesorio o estructura, estruc tura, y que es factor de la cabeza de velocidad. Coeficiente de rugosidad  Medida de llaa rugosidad de una superficie, que depende del material y del estado de la superficie interna de una tubería. Conducción  Componente a través del cual se transporta agua potable, ya sea a flujo libre libre o a presión. Conducto Estructura hidráulica destinada al transporte de agua. Cuenca hidrográfica  Superficie geográfica que drena hacia un punto determinado. Desarenador  Componente destinado a la remoción de las arenas y sólidos que están en suspensión en el agua, mediante un proceso de sedimentación mecánica. Desinfección  Proceso físico o químico que permite la eliminación o destrucción de los organismos patógenos presentes en el agua. Dotación  Cantidad de agua asignada a una población o a un habitante para su consumo en cierto tiempo, expresada en términos de litro por habitante por día o dimensiones equivalentes. Dragado  Proceso realizado en un río, canal o embalse que ttiene iene por objeto la remoción de sedimentos del fondo. Drenaje  Estructura destinada a la evacuación de aguas subterráneas o superficiales para evitar daños a las estructuras, los terrenos o las excavaciones. Estación de bombeo Componente destinado a aumentar la presión del agua con el objeto de transportarla a estructuras más elevadas. Flujo a presión  Aquel transporte en el cual el agua ocupa todo el iinterior nterior del conducto, quedando sometida a una presión superior a la atmosférica. Flujo libre  Aquel transporte en el cual el agua presenta una superficie libre donde la  presión es igual a la presión atmosférica.

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Fuente de abastecimiento de agua  Depósito o curso de agua superficial o subterráneo, natural o artificial, utilizado en un sistema de suministro de agua. Fugas  Cantidad de agua que se pierde en un sistema de acueducto por accidentes en la operación, tales como rotura o fisura de tubos, rebose de tanques, o fallas en las uniones entre las tuberías y los accesorios. NPSH  (Del inglés Net Positive Suction Head). Presión necesaria para mover un fluido desde la cámara de succión hasta el impulsor de la bomba. Optimización Proceso de diseño y/o construcción para lograr la mejor armonía y compatibilidad entre los componentes de un sistema o incrementar su capacidad o la de sus componentes, aprovechando al máximo todos los recursos disponibles. Pérdidas menores  Pérdida de energía energía causada por accesorios o válvulas en una conducción de agua. Pérdidas por fricción  Pérdida de energía causada por los esfuerzos cortantes del flujo en las paredes de un conducto. Período de diseño Tiempo para el cual se diseña un sistema o los componentes de éste, en el cual su(s) capacidad(es) permite(n) atender la demanda proyectada para este tiempo. Planta de potabilización Instalaciones necesarias de tratamientos unitarios para purificar el agua de abastecimiento para una población.

Población de diseño  Población que se espera atender por el proyecto, considerando el índice de cubrimiento, crecimiento y proyección de la demanda para el período de diseño. Población flotante  Población de alguna localidad localidad que no reside permanentemente en ella y que la habita por un espacio de tiempo corto por razones de trabajo, turismo o alguna otra actividad temporal. Red de distribución  Conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua desde el tanque de almacenamiento o planta de tratamiento hasta los puntos de consumo. Red matriz  Parte de la red de distribución que conforma la malla principal de servicio de una población y que distribuye el agua procedente de la conducción, planta de tratamiento o tanques de compensación a las redes secundarias. La red primaria mantiene las presiones  básicas de servicio para el funcionamiento correcto corr ecto de todo el sistema, y generalmente no reparte agua en ruta. Red menor de distribución   Red de distribución que se deriva de la red secundaria y llega a los puntos de consumo.

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Red primaria Véase Red matriz Red secundaria  Parte de la red de distribución que se deriva de la red primaria y que distribuye el agua a los barrios y urbanizaciones de la ciudad y que puede repartir agua en ruta. Registro de corte o llave de corte   Dispositivo situado en la cámara de registro del medidor (o cajilla del medidor) que permite la suspensión del servicio de acueducto de un inmueble. Solamente lo opera la entidad prestadora del servicio. Rejilla  Dispositivo instalado en una captación para impedir el paso de elementos flotantes o sólidos grandes. Sedimentación  Proceso en el cual los los sólidos suspendidos en el agua se decantan por gravedad. Tanque de compensación  Depósito de agua en un sistema de acueducto, cuya función es compensar las variaciones en el consumo a lo largo del día mediante almacenamiento en horas de bajo consumo y descarga en horas de consumo elevado. Tipo de usuario  Diferentes clases de usuarios que pueden existir a saber: residenciales, industriales, comerciales, institucionales y otros. Usuario  Persona natural o jurídica que se beneficia con la prestación de un servicio  público, bien como propietario del inmueble en donde éste se presta, pre sta, o como receptor directo del servicio. A este último usuario se le conoce también como co mo consumidor. (Ley 142 de 1994)

Vida útil  Tiempo estimado para la duración de un equipo o componente de un sistema sin que sea necesaria la sustitución del mismo; en este tiempo solo se requieren labores de mantenimiento para su adecuado funcionamiento. Zona de presión de la red de distribución  Es una de las partes en que se divide divide la red de acueducto para evitar que las presiones mínimas, dinámica y máxima estática sobrepasen los límites prefijados.

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Resumen

  El saneamiento básico es una necesidad indispensable en las comunidades. La provisión de agua potable es necesaria para que las poblaciones tengan calidad de vida y eviten enfermedades. El desarrollo económico y social de una sociedad depende en gran medida de poder contar con el servicio del acueducto.  

Ser capaz de ddiseñar iseñar acueduc acueductos tos que aporten aporten agua agua potable potable a una comuni comunidad dad tiene tiene una gran

responsa resp onsabil bilida idad, d, ya que para log lograrl rarloo es necesar necesario io realiz realizar ar tra trabaj bajos os hidrául hidráulico icos, s, sistema sistema de tratamiento tratam iento de aguas, su almace almacenamien namiento, to, distribuci distribución ón y recolección, recolección, entre otros. En el siguiente  proyecto de aula se diseñará el sistema de acueducto acu educto de Bosconia-Cesar.

 

Abstract

  Basic sanitation is an indispensable need in communities. The provision of drinking water is necessary for the populations to have quality of life and avoid diseases. The economic and social development of a society depends to a large extent on being able to count on the aqueduct service. Being able to design aqueducts that bring potable water to a community carries a great responsibility, because to achieve this it is necessary to carry out hydraulic works, water treatment system, its storage, distribution and collection, among others.

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TABLA DE CONTENIDO

GLOSARIO DE TÉRMINOS................. TÉRMINOS................................ ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ................... ....2 2 Red primaria Véase Véase Red matriz.......................... matriz........................................ ............................. .............................. ............................. ............................. ........................... ............5 5 TABLA DE CONTENIDO................. CONTENIDO............................... ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................7 .............7 Introducción........... Introduc ción......................... ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. .............................................. ................................10 10 OBJETIVO.................. OBJETIVO... .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ...............13 13 Objevo general.................. general................................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ............................................ .............................13 13 Objevos específcos.............. específcos............................ ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ......................................... ..........................13 13 MARCO REFERENCIAL................. REFERENCIAL............................... ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ..........................13 ............13 Marco teórico................. teórico................................ .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .................................. ................... 13 Fuentes de abastecimiento abastecimiento de agua............................. agua............................................ .............................. ............................. .......................................... ............................14 14 Obra de captación............... captación.............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ...................................................... ........................................ 15 Consumo total....................... total...................................... ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ...................................... ....................... 22 CAPTACION CAPT ACION DE AGUA SUPERFICIAL.................... SUPERFICIAL................................... ............................. ............................. ..................................................... ......................................22 22 Marco normavo................... normavo................................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ...............................30 .................30 Marco contextual.............. contextual............................ ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. .................................................. .................................... 31 Generalidades Generali dades del municipio..................... municipio.................................... .............................. ............................. ............................. ............................. .................................... ......................31 31 Localización Localizació n general.................. general................................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. .................... .....31 31 Geograa.................. Geograa... ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ..................................... ...................... 32 Acvidad económica (3)........................... (3).......................................... ............................. ............................. .............................. ............................. .............................. ................... ...33 33 Sistema administravo administravo municipal.................... municipal.................................. ............................. .............................. ............................. ............................. ........................... ............34 34 Clima.................................... Clima..................... ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. .........................35 ...........35 Evapotranspiració Evapotr anspiración n potencial (3)............................... (3)............................................. ............................. .............................. ............................. .............................. .................35 .35 Escorrena................ Escorrena. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ......................36 .......36 Fauna (3).......................... (3)......................................... ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. .............................36 ..............36 Flora (3).......................... (3)......................................... .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................................ .............................. 36 Suelos (3).......................... (3)........................................ ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. .............. 37 Geología (3).......................... (3)........................................ ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ....................................... ........................ 39 Sistema hídrico natural municipal (3)............................. (3)........................................... ............................. .............................. ......................................... .......................... 39

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8 TRABAJO INGENIERIL............... INGENIERIL.............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ......................................... .......................... 43 ESTIMACIÓN ESTIMAC IÓN DE LA POBLACIÓN.................. POBLACIÓN................................. .............................. ............................. ............................. ............................. .............................. .................... ....43 43 Censos.................... Censos...... ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ...................................... ....................... 43 Métodos de cálculo.................. cálculo................................ ............................. .............................. ............................. ............................. .................................................. ...................................44 44 CONSUMO................ CONSUMO. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ........................................51 ..........................51 Dotación neta..................... neta................................... ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ......................................... ........................... 51 Dotación bruta....................... bruta...................................... ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. .......................51 .........51 Demanda..................... Demanda....... ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ..................................... ...................... 51 Caudal máximo diario........................ diario....................................... .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ......................... ........... 53 Caudal de diseño...................... diseño..................................... .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ....................................... ........................ 56 Diseño de captación............... captación.............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ........................................ .......................... 57 Rejilla................. Rejilla.. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. .............. 59 Niveles en el canal de aducción...................... aducción..................................... ............................. ............................. .............................. ............................. ........................... ............. 62 PLANOS...................... PLANOS........ ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ................................ ........................... .......... 64 DISEÑO DE LA CAMARA DE RECOLECCION............. RECOLECCION............................ ............................. ............................. .............................. ...................................... ....................... 66 DISEÑO DEL MURO DE CONTENCIÓN............. CONTENCIÓN........................... ............................. .............................. ............................. ............................. ................................ .................68 68 CALCULO DEL CAUDAL DE EXCESOS............... EXCESOS.............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ................................69 ..................69 CALCULO DE LA TUBERIA DE EXCESOS............... EXCESOS.............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................71 ..............71 TRANSPORTE DE AGUA: ADUCCIONES................... ADUCCIONES................................. ............................. .............................. ..................................................... ...................................... 73 Metodología de cálculo.................. cálculo................................. .............................. ............................. ............................. ............................. ........................................... ............................. 73 DISEÑO DEL DESARENDOR................. DESARENDOR............................... ............................. .............................. ............................. ............................. ................................................ .................................77 77 Especifcaciones Especifcac iones de diseño......................... diseño....................................... ............................. .............................. ............................. ............................. .................................. .....................78 ..78 TEORIA DE LA SEDIMENTACION....... SEDIMENTACION...................... ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ................................80 .................80 CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LOS MODULOS...... CONDICIONES MODULOS..................... ............................. ............................. .............................. ..................................89 ...................89 Almacenamiento Almacenamien to de lodos........................ lodos....................................... ............................. ............................. .............................. ............................. .....................................91 .......................91 PERFIL HIDRAULICO.............. HIDRAULICO............................ ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ............................. ............................. .............. 93 CALCULO DE LOS DIAMETROS DE LA TUBERIA DE EXCESO Y LAVADO........................ LAVADO..................................................... ..............................94 .94 TANQUE DE ALMACENAMIENTO........ ALMACENAMIENTO...................... ............................. .............................. ............................. ............................. ............................................ ............................. 98 DISPOSICION DE ACCESORIOS ACCESORIOS EN TANQUES REGULADORES.................... REGULADORES................................... ..........................................100 ...........................100 TRANSPORTE DE AGUA- CONDUCCIONES........... CONDUCCIONES.......................... ............................. ............................. .............................. ....................................... ............................102 ....102 CARACTERISTICAS CARACTERIST ICAS HIDRAULICAS DE LA CONDUCCION................. CONDUCCION................................ ............................. ............................. ............................. ..............102 102 CARACTERISTICAS CARACTERIST ICAS FISICAS Y ACCESORIOS DE LA CONDUCCION FORZADA........................ FORZADA....................................... .....................105 ......105

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9 ESPECIFICACIONE ESPECIF ICACIONESS DE DISEÑO DE LA LINEA DE CONDUCCION.............................. CONDUCCION........................................................ ................................106 ......106 DISEÑO HIDRAULICO DE LA TUBERÍA........................... TUBERÍA......................................... ............................. ............................. .......................................... ...............................106 ...106 PLANOS...................... PLANOS........ ............................. .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. .................. ....111 111 ANEXOS................. ANEXOS.. ............................. ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. .............................................. ............................... 115 Reerencias.... Ree rencias................... .............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ............................. ...................................... ........................118 118

  TABLA DE ILUSTRACIONE

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Ilustración 1. Bocatoma de fondo.....................................................................................................24 Ilustración 2. Bocatoma de fondo.....................................................................................................25 Ilustración 3. Bocatoma de fondo (corte transversal) .....................................................................25 ................................................ .....................25 Ilustración 4. Ubicación espacial del municipio de Bosconia ........................................................ ................................................ ........31 31 Ilustración 5. Evapotranspiración- Bosconia cesar..........................................................................35 Ilustración 6 . Plano de la captación a través de la rejilla................................................................64 Ilustración 7. Plano del diseño de la rejilla......................................................................................65 Ilustración 8. Canal de aducción......................................................................................................65 Ilustración 9. Corte de la cámara de recolección..............................................................................66 Ilustración 10. Plano corte de la cámara de recolección..................................................................77 Ilustración 11. Bocatoma de fondo- planta.......................................................................................77 Ilustración 12. Bocatoma de fondo (corte transversal).....................................................................78 Ilustración 13. CORTE C.C..............................................................................................................78 Ilustración 14. CORTE A.A.............................................................................................................79 Ilustración 15. Niveles del canal de aducción..................................................................................79 Ilustración 16. Línea de aducción-bocatoma-desarenador...............................................................80 Ilustración 17. Trayectorias de partículas en el sedimentador..........................................................85 Ilustración lodos........................................................................................99 Ilustración 18. 19. Almacenamiento Corte transversal de B.B...............................................................................................99 Ilustración 20. Cámara de aquietamiento.......................................................................................100 Ilustración 21. Vertedero de salida.................................................................................................100 Ilustración 22. Diseño del desarenador corte A.A..........................................................................101 Ilustración 23 . Diseño del desarenador vista de planta.................................................................101 Ilustración 24 . Conducción forzada...............................................................................................105 Ilustración 25. Conducción libre.................................................................................. libre.................................................... ...................................... ................. .........106 106 Ilustración 26. Tubería bajo presión negativa........................................... negativa.......................................................... ....................... ................ ............. .....107 107 Ilustración 27. Sifón.......................................................................................................................107 Ilustración 28. Tubería de presión absoluta............................................................................... absoluta.................................................. .................................108 ....108 Ilustración 29. Gráfica de la conducción........................................................................................111

INDICE DE TABLAS Tabla 1 Censos de población del municipio.....................................................................................43 Tabla 2 Proyección de poblacion metodo lineal...............................................................................45 Tabla 3 Proyección de población método geométrico......................................................................46 Tabla 4 Proyeccion de poblacion metodo logaritmico.....................................................................48 Tabla 5 proyeccion de poblacion metodo wappus........................................................................... wappus.......................................... .................................49 49 Tabla 6 Resultados de proyección final............................................................................................50 Tabla 7 Consumo proyectado...........................................................................................................52

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Tabla 8 Caudal promedio diario ....................................................................................................53 Tabla 9 Caudal maximo diario.................................................................................. diario.................................................... ...................................... ................. .............. .....54 54 Tabla 10 Caudal máximo horario.....................................................................................................55 Tabla 11 Datos asumidos..................................................................................................................67 Tabla 12 Cotas..................................................................................................................................71 Tabla 13 Condiciones de la ttuberia uberia de entrada........................................ entrada......................................................................... ........................................ .......85 85 Tabla 14 condiciones de diseño del desarenador..............................................................................85 Tabla 15 Diametros de la tubería de exceso y lavado......................................................................94 Tabla 16 Diseño de la conducción..................................................................................................108

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Introducción   El acueducto es un conjunto de sistemas de irrigación que permite transportar el flujo de agua desde un lugar de la naturaleza dónde se encuentra disponible, hasta un punto de consumo distante.   Cualquier asentamiento humano, necesita disponer de un sistema de aprovisionamiento que pueda satisfacer sus necesidades, la solución más elemental es aprovechar el flujo de aguas superficiales de un río, manantial o entre otros casos de fuentes subterráneas, dónde se conduce el agua hasta los puntos de consumo(1).  El diseño, construcción y administración del acueducto se deben planificar con mucho cuidado para garantizar que el agua que llega a las poblaciones sea agua limpia y apta para el consumo humano. El sistema de abastecimiento tiene como beneficio adicional ahorro de tiempo y esfuerzo ya que las personas que no cuentan con un sistema de acueducto muchas veces tienen que caminar largas distancias para obtener el agua que necesitan para sus necesidades vitales.   Es necesario saber calcular los datos para el diseño, como la velocidad, el tamaño y mejor ubicación de las tuberías y obras de concreto como tanques de almacenamiento y captaciones. El diseño del acueducto debe contemplar además, estudios topográficos de la zona, estudios hidrológicos, geológicos y geotécnicos, los métodos de cálculo y estudios serán presentados en este documento.

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OBJETIVO Objetivo general 

Diseñar el sistema de acueducto para el municipio de Bosconia-Cesar.

Objetivos específicos   

Establecer la población beneficiada Calcular el caudal de diseño Calculo de las estructuras que componen el sistema de acueductos.

MARCO REFERENCIAL  Marco teórico Cualquier sistema de abastecimiento de agua de una comunidad consta de los siguientes elementos:      

Fuentes de abastecimiento Obras de captación Obras de conducción Tratamiento del agua Almacenamiento distribución

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Fuentes de abastecimiento de agua   Chavarro Chavarro y Boada (2006) afrman que las fuentes superficiales de abastecimiento de agua

 potable se clasifican según su origen y calidad de sus aguas.

Fuentes Según el origen Agua meteórica  

Deriva de forma inmediata de la atmosfera  

Agua superficial La procedente de corrientes, lagunas, lagos, embalses naturales o artificiales, puede ser dulce o salobre.

 

 

Agua de mar de océanos y mares, también llamada agua salada. La proveniente Agua de manantial   Agua que brota de la tierra o entre las rocas, puede ser permanente o temporal, se origina en la infiltración de agua lluvia que penetra en un área y emerge en otra de menor altitud donde el agua no está confinada en un conducto permeable.

 Fuente Según la calidad de sus aguas Las fuentes superficiales se clasifican según RAS (2000) en la tabla B 2.1. por su calidad en aceptable, regular, deficiente y muy deficiente.

  Para selecci seleccionar onar llaa fuente se debe ttener ener en cuenta la calidad del agua y que permita la construcción de una captación económica, segura, confiable y que tenga unas características de acceso, operación y mantenimiento fáciles. Además, se deben hacer estudios para

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minimizar los efectos sobre el medio ambiente, el ecosistema y el hábitat natural de diferentes especies, que puedan producir las obras de la captación. Para determinar la confiabilidad de una fuente superficial, se debe realizar los estudios de demanda teniendo en cuenta la población, dotación y demanda. Las fuentes deben suministrar el consumo de la población estimada para el sistema más las  pérdidas en la aducción y las necesidades de d e agua en la planta de tratamiento.

 Obra de captación   RAS (2000) define la captación como una estructura colocada directamente en la fuente que capta el gasto deseado y conducirlo a la línea de conducción, y el tipo de captación depende del tipo de fuente de abastecimiento utilizada, en general, en los casos de captación de agua superficial, se habla de bocatomas, mientras que para las fuentes subterráneas, se habla de  pozos.

Captación en aguas superficiales Se requiere de una fuente superficial como un río o un lago considerando: 

  La cantidad de agua que aporta la corriente, para lo cual se debe realizar un estudio estudio



hidrológico y un aforo. La demanda de agua de la localidad que será el gasto máximo diario requerido. Las presas de almacenamiento son utilizadas cuando los ríos en época de estiaje tienen



caudales menores al caudal requerido para la línea de conducción. entonces así, en época de lluvias la presa almacena una gran cantidad de agua que será utilizada en épocas de sequía.

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Tipos de captaciones Los diferentes tipos de captaciones según RAS(2000)  

Toma lateral Este tipo de captación es utilizada para ríos caudalosos de grandes pendientes y con reducidas variaciones de nivel a lo largo del período hidrológico. En este tipo de captación la estructura se ubica en la orilla y a una altura conveniente sobre el fondo.

 

Toma sumergida Aconsejable en el caso de cursos de agua con márgenes muy extendidas, y navegables. La toma debe instalarse de modo que no se dificulte la navegación  presente en el curso de agua.

Captación flotante con elevación mecánica Si la fuente de agua superficial tiene variaciones considerables de nivel pero conserva en aguas mínimas un caudal o volumen importante, por economía se  proyecta la captación sobre una estructura estruc tura flotante anclada al fondo o a una de las orillas.

Captación móvil con elevación mecánica En ríos de gran caudal, que tengan variaciones estacionales de nivel importantes durante el período hidrológico, por economía se proyecta la captación sobre una  plataforma móvil que se apoye en rieles inclinados en la orilla or illa del río y que sea accionada por poleas diferenciales fijas.

Captación mixta Si la fuente tiene variaciones considerables de caudal y además el cauce presenta cambios frecuentes de curso o es inestable, debe estudiarse y analizarse la

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conveniencia de una captación mixta que opere a la vez como captación sumergida y captación lateral.  

Toma de rejilla   Este tipo de toma toma se utiliza en el caso de ríos de zonas montañosas, cuando se cuente con una buena cimentación o terreno rocosos y en el caso de variaciones sustanciales del caudal en pequeños cursos de agua. Este tipo de captación consiste en una estructura estable de variadas formas; la más común es la rectangular. La estructura, ya sea en canal o con tubos perforados localizados en el fondo del cauce, debe estar localizada perpendicularmente a la dirección de la corriente y debe estar  provista con una rejilla metálica para retener materiales de acarreo acar reo de cierto tamaño.

 

Presa de derivación   Este tipo de captación es aconsejable, por razones económicas, en cursos de agua preferentemente angostos y cuando se presentan prolongadas épocas de niveles bajos; la presa tiene como objetivo elevar el nivel del agua de modo que éste garantice una altura adecuada y constante sobre la boca de captación. De acuerdo con las necesidades de abastecimiento y con el régimen de alimentación, se  pueden proyectar torres de toma como sistemas de captación en lagos, lagunas y embalses, las cuales tendrán entradas situadas a diferentes niveles, con el fin de  poder seleccionar la profundidad a la que se capte el agua.

Cámara de toma directa Este tipo de captación se recomienda para el caso de pequeños ríos de llanura,  

cuando el nivel de aguas en éstos es estable durante todo el período hidrológico. Muelle de toma

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  Esta captación se recomienda en el caso de ríos con variaciones substanciales del nivel del agua y cuando se pueden aprovechar obras costaneras ya existentes, como muelles, puentes, etc. Otras captaciones   En caso de que no existan fuentes superficiales o fuentes subterráneas en las cercanías de las zonas por abastecer, podrán utilizarse otro tipo de captaciones, las cuales incluyen: 1. Cap Captac tación ión direct directaa de aguas aguas ll lluvia uvias. s. 2. Cap Captac tación ión por eevapo vaporaci ración ón na natur tural al ddee agua agua de mar mar.. 3. Cap Captac tación ión por por desal desalini inizaci zación ón de agu aguaa de mar. mar.

Ubicación de la captación

Las captaciones deben estar ubicadas según la norma preferiblemente en los tramos rectos de los ríos con el fin de evitar erosiones y sedimentaciones, embanques o asolves. En el caso de que sea imposible ubicar la captación en una zona recta, se sitúa en la orilla externa de una curva en una zona donde no haya evidencias de erosión por causa del curso de agua. En el caso de lagos y lagunas, al igual que en embalses, la captación debe localizarse de modo que pueda proporcionar agua de la mejor calidad posible. Una toma ubicada muy cerca del fondo  podría captar agua turbia o con cierto contenido de materia orgánica en descomposición; por el contrario, si la toma está ubicada muy próxima a la superficie el agua podría contener desechos flotantes, algas y plantas acuáticas, lo cual dificultaría la operación de la estructura de toma y haría más costoso el tratamiento del agua potable.

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 Seguridad Las estructuras de captación deben garantizar la seguridad de la operación de la toma de agua. En particular deben garantizar la correcta operación de las estructuras para los caudales picos, ya sean de estiaje o especialmente de crecientes.

 Estabilidad Las estructuras de captación deben ser estables con respecto a la calidad del suelo de cimentación aún en el caso de las máximas crecientes. Además, la estructura también debe ser estable cuando se presenten fallas de origen geotécnico o geológico en las cercanías a la captación. Igualmente las estructuras deben ser estables para el sismo de diseño correspondiente a la zona de amenaza sísmica en que se encuentre ubicado el municipio objeto de la captación de agua para su si sistema stema de acueducto, de acuerdo con la NSR-98.

Análisis de costo mínimo Teniendo en cuenta lo establecido en el capítulo A.7 RAS, referente a los análisis de costo mínimo, debe hacerse un análisis de costo mínimo para las obras de captación, según la tabla B.4.1 RAS

Facilidad de operación y mantenimiento El diseño de las obras de captación debe contemplar estructuras para el alivio o descarga de las mismas. Deben determinarse los medios para evitar la entrada de materiales o cuerpos extraños. Debe disponerse la instalación de un desarenador a continuación de la obra de captación cada vez que se considere necesario. Además deben disponerse los medios de limpieza y control de los caudales de toma del desarenador y la aducción.

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De todas maneras la estructura de captación debe proyectarse de modo que las instalaciones funcionen con el mínimo de mantenimiento.

 Lejanía de toda fuente de contaminación El lugar del emplazamiento de las obras de captación debe estar suficientemente alejado de toda fuente de contaminación. Siempre que sea posible las captaciones se emplazarán aguas arriba de las regiones habitadas, de las descargas de aguas residuales domésticas y/o las descargas de aguas residuales industriales

Accesos Las obras de captación deben localizarse en zonas con accesos fáciles que permitan las operaciones de reparación, limpieza y mantenimiento. En caso contrario deben construirse las vías que permitan el acceso adquiriendo servidumbres de paso.Cerramientos La zona de la bocatoma debe disponer de los medios de protección y cercado para evitar la entrada de personas y animales extraños a la zona de la bocatoma.   Para nuestro di diseño seño la captación será en una fuente superficial (río), y será por el método de toma de rejilla.   La determinación de la cantidad de agua que debe suministrar el acueducto es la base  para su diseño, los diseños deben satisfacer las necesidades de la población durante du rante un  periodo relativamente grande, para esto hay que q ue estudiar factores como:     

Periodo de diseño Población de diseño Área de diseño Hidrología de diseño Usos del agua   o r m a n d o l í d e r e s para la construcción  de  país en paz  

 

21 

Inversión de capital

Consumo total   Para establecer el caudal de diseño se debe determinar el consumo total total de agua, que es el volumen de agua utilizado por una persona en un día, los factores determinantes del consumo son (1):        

La temperatura Calidad del agua Características sociales y económicas Servicio de alcantarillado Presión en la red de distribución de carga Administración Medidores y tarifas

CAPTACION DE AGUA SUPERFICIAL   El término utilizado para las las obras de captación, derivación o toma en ríos es “bocatoma”. Por medio de esta estructura se puede derivar el caudal de diseño que, por lo general corresponde al caudal máximo diario.   Las obras de captación deben localizarse en zonas donde el suelo sea estable y resistente a la erosión, procurando que la captación sea en un sector recto del cauce.

Periodo y caudal de diseño   Para sistemas rurales pequeños, el periodo de diseño puede ser de 15 años, en proyectos  para ciudades intermedias y ciudades capitales, el periodo per iodo de diseño puede ser de 30 años añ os y se debe estudiar la posibilidad de ampliación.

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Para proyectos rurales pequeños y medianos, el caudal de diseño de la captación es el caudal máximo diario, más las perdidas en el transporte entre la captación y planta de  purificación, más el consumo de agua en la plata de purificación. En proyectos mayores para ciudades intermedias y ciudades capitales, el caudal de diseño corresponde a una media o dos veces el caudal máximo diario.

Bocatoma de fondo  

El agua se capta a ttravés ravés de una rejil rejilla la colocada en la parte superior de una presa, que a

su vez se dirige en sentido normal de la corriente, el ancho de esta presa puede ser igual o menor que el ancho del rio, Esta bocatoma consta de:  

Presa   Su cota superior esta al mismo nivel de llaa cot cotaa del fondo del rio. Construida generalmente de concreto, centro de ella se encuentra el canal de aducción.

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Ilustración 1. Bocatoma de fondo (planta) por (Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado Ricardo López )

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Ilustración 2. Bocatoma de fondo (corte longitudinal) por (Elementos de diseño para acueductos y alcantarilladoo Ricardo López ) alcantarillad

Ilustración 3. Bocatoma de ondo (corte transversal)  por

(Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado

Ricardo López )

 

Muros laterales

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  Encauzan el agua hacia la rejilla y protegen los taludes. El ancho de estos muros muros depende de la estabilidad estructural.  

Rejilla   Esta se coloca sobre el canal de aducción que se encuentra dentro de la la presa, la longitud de la rejilla y por tanto el canal de aducción puede ser menor que la longitud de la presa o el ancho de la garganta, según las necesidades del caudal que se va a captar.

Canal de aducción   Recibe el agua a través de la rejilla y entrega el agua captada a la cámara de recolección. Tiene pendiente entre 1 y 14%, con el fin de dar una velocidad mínima adecuada y segura para el mantenimiento, la sección puede ser rectangular o semicircular.

  Para efectos del di diseño seño del acueducto, el transporte de agua depende del tipo tipo de agua que se transporta y de las condiciones hidráulicas en que se realiza dicho transporte. Según la clase de agua, se podrá transportar agua cruda (sin tratamiento y por consiguiente una mayor cantidad de solidos suspendidos y sedimentables), o agua ya potabilizada, y para cada uno de esos casos existen requerimientos diferentes en el diseño. Con el fin de distinguir el tipo de agua transportada, en ocasiones se suele llamar el transporte de agua cruda previo a la planta de purificación, y conducción el transporte de agua tratada, es decir, el transporte después de la planta de  purificación, El transporte de agua puede realizarse re alizarse a flujo libre o a presión.

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  Las aducciones se reali realizan zan generalmente a flujo libre o a presión por bombeo y las conducciones se hacen con tuberías a presión por gravedad o bombeo, con el objeto de evitar cualquier contaminación externa del agua, es preferible no hacer el transporte de agua en canales abiertos.

Conductos cerrados a superficie libre   Este tipo de aducciones tiene las mismas mismas ventajas y desventajas que las aducciones abiertas, con excepción de la posible contaminación externa del agua. El método de cálculo es similar y solo difiera en cuanto a las recomendaciones de velocidad y pérdidas.

Conductos prefabricados   Comúnmente se trata de tuberías fabricadas en diferentes m materiales ateriales y diámetros , por ejemplo:  Tubería de gres  Tuberías de cemento  Tubería de PVC

Diámetro mínimo   Se recomienda que la aducción a flujo libre tenga un diámetro mínimo de 4  pulgadas, el diámetro que se va a utilizar en la ecuación del de l modelo hidráulico es el correspondiente al diámetro interno real.

Velocidad mínima   Teniendo en cuenta que una aducción es el transporte de agua cruda que puede contener material sedimentable, se debe garantizar una velocidad mínima en condiciones de diseño que permita la resuspensión del material sedimentado en

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condiciones diferentes a la de diseño, en general se establece que la velocidad mínima real debe ser de 0,6 m/s .

Velocidad máxima  

La velocidad máxima debe limitarse según el material del conducto y del material

transportado por el agua, con el objeto de evitar la erosión del conducto, en general la tubería de gres permite velocidades hasta de 5 m/s y la de concreto de 4 m/s.

Esfuerzo cortante mínimo   Con el fin de verificar que el flujo en la tubería o canal sea capaz de resuspender el material sedimentado en el fondo, se debe calcular el esfuerzo cortante mínimo que se deduce a partir de la siguiente expresión: τ =ϒ R S

 

Cámara de recolección  

Generalmente es cuadrada o rectangular, con muros en concreto reforzado cuyo

espesor puede ser de 30 cm y su altura igual a la de los muros laterales, en su interior se encuentra un vertedero de excesos lateral que entrega el agua a la tubería de excesos que regresa al cauce.

Desarenador   Un desarenador es un tanque construido con el propósito de sedimentar partículas en suspensión por la acción de gravedad. Este elemento constituye un tratamiento primario,

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 pero en algunos casos es necesario nec esario realizar un tratamiento convencional de purificación de aguas.

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Marco normativo   La elaboración del diseño del sistema de acueducto para el municipio de Bosconia-Cesar es basado según el Reglamento Técnico del Sector de Agua potable y Saneamiento básico (RAS 2000).

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Marco contextual Generalidades del municipio Localización general  

Bosconia es un municipio colombiano colombiano localizado  localizado en la parte noroccidente del

departamento de Cesar, limitando al norte con el municipio de El Copey, Copey, al oriente con Paso y al occidente con  jurisdicción de la ciudad de  de Valledupar , al sur con el municipio de El Paso y el departamento del Magdalena Magdalena  separado de este por el  el río Ariguaní Ariguaní,, su cabecera está localizada a los 9° 58′ 34″ N, 73° 53′ 25.08″ W(2).

spacial del municipio municipio de Bosconia de (Google earth) Ilustración 4. Ubicación eespacial

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Geografía Descripción Física   Bosconia, posee un clima cálido seco con temperaturas superiores a 32°C y una  precipitación pluvial de 1030 mm anuales.   En Bosconia pasa la Falla Bucaramanga -Santa Marta; registra rocas ígneas ígneas sobre la la región sur de la Sierra Nevada de Santa Marta, Formación Guatapurí y Grupo Cogollo.   La zona rural cuenta con 5 cerros, que se localizan en el área rural del municipio, el mayor porcentajes se encuentran sobre el sistema orográficos y en algunos casos se localizan como sistemas aislados los cuales se deben declarar como áreas protectoras forestales(3).

Límites del municipio (3): 

 Norte Municipio de El Copey



  Sur Municipio Municipio de El Paso    Este Ciudad de Valledupar    Oeste Municipio de Ariguaní 

Extensión área urbana(3) 298 Hectáreas Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 200 m.s.n.m. Temperatura media : 32 º C Distancia de referencia: refer encia: 89 Kilómetros a la Ciudad de V Valledupar. alledupar.

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Actividad económica (3) Sector rural. Agricultura.   Es la principal fuente de producción del sector rural, la agricultura comercial que satisface la demanda regional con cultivos de palma africana, arroz, maíz y ajonjolí  producidas en las veredas La Fortuna, For tuna, El Tropezón, Loma Linda, Loma Colorada y El Edén , y la del sector campesino que abastece el mercado local con productos como yuca, ahuyama, melón, patilla, papaya y fríjol que se producen en las veredas Nueva Idea, Loma Linda, La Fortuna, Boca Tigre, El Edén y Loma Colorada.

Ganadería.  La ganadería que predomina es la la bovina de doble propósito (Carne y leche) las áreas de mayor producción son las veredas Nueva Idea, la Fortuna y el Edén con una producción anual de 16.000 cabezas aproximadamente.

Agroindustrias.  Planta extractora de aceite vegetal de palma, ubicada en la Hacienda Palma Arigüaní, vereda el Tropezón.

Economía de la cabecera municipal. La economía está representada principalmente por la actividad comercial, con un total de 516 establecimientos de los cuales el 93.6% se dedica a esta actividad. Las industrias están representadas por dos procesadoras de aceite crudo de palma africana, la Cooperativa Industrial Lechera CILEDCO; dos fábricas de quesillos, dos embotelladoras de gaseosas y algunas pequeñas ebanisterías y fábricas de confecciones.

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Sistema administrativo municipal El área rural está compuesto por un (1) corregimiento y 10 Sectores Rurales. El área rural está compuesto por veredas y el área urbana por la cabecera municipal compuesta por 20 barrios.

 

Corregimiento 1. Lo Loma ma Co Collorad oradaa Veredas Veredas 1. El Edén 2. La Fo Fortuna 3. Loma L Liinda 4. Pu Pueerto L Laajas 5. Alt Altos de Mina Minass 6. Bo Boca ca de Tigre igre 7. Tropezón 8.

Nueva Idea

9.

El prado

10. El caguan

Clima   La temperatura promedio es de 32° C y tiene dos estaciones lluviosas intercaladas por estaciones secas. Es el municipio más caliente del departamento del Cesar.

Evapotranspiración potencial (3).   La evapotranspiración potencial potencial representa la cantidad de agua saliente hacia la atmósfera ocurrida por la evaporación física y la transpiración vegetal.

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Como se puede observar en la figura, los valores de evapotranspiración potencial en el municipio de Bosconia (delimitado por color rojo) por la fórmula de García y López varía de 2.100 – 2.300 mm

Evapotranspiracióntranspiración- Bosconia cesar- por Chavarro y Boada(2006) Ilustración 5. Evapo

Escorrentía   La escorrentía superficial es la parte de la precipit precipitación ación que circula por los cauces, su formación está condicionada por la cantidad de lluvia recibida; y el valor de este parámetro está ligado a las características intrínsecas del suelo, además de la influencia de otros factores, como son la pendiente, el tipo de uso asociado a éste, la densidad y tipo de cobertera vegetal la escorrentía de la cuenca es obtenida del IDEAM.

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Fauna (3)   Es rica y variada, se pueden encontrar especies como el Zaino, La Guartinaja, El Armadillo, el Ponche, El V Venado, enado, etc.

Flora (3)   En llaa zona urbana se destaca el Bosque Lineal, que es un pulmón pulmón natural ubicado al Frente de la Institución Educativa Eloy Quintero Araujo, el cual cuenta con una flora variada en la que se destacan árboles maderables como Campano, Carito, Ceiba Blanca, Ceiba Roja, Guacamayo.

Suelos (3)   Características de las asociaciones y consociaciones presentes en el municipio de Bosconia:

Suelos arenosos Asociación Arigüaní .

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  Suelos localizados sobre la margen izquierda del río Arigüaní, con relieve plano y cóncavo y pendientes menores al 2%. Son suelos poco profundos, se limi limita ta su profundidad  por el nivel freático y arcillas muy finas, con poco drenaje d renaje natural. Conjunto Potrerillo. Se encuentra en áreas bajas, suelen ser suelos encharcados e inundados  por largos periodos. Su fertilidad es moderada, reacción ligeramente ácida a casi neutra, normal en carbón orgánico y potasio, pobre en fósforo.

Consociación Candelaria.  Los suelos están localizados sobre los valles de los ríos Arigüaní y Copey Copey.. El relieve es  plano, con micro relieve formado por cauces ca uces abandonados. Son suelos po poco co desarrollados,  poco profundos, limitados por el nivel freático alto y aluviones gruesos. La unidad tiene límite con las asociaciones Arigüaní, Copey y Bosconia. Bosco nia.

Conjunto Candelaria.  

Son suelos moderadamente bien drenados, moderadamente profundos, normales en

carbón, fósforo y potasio.

Asociación Copey.  Sus suelos son formados por aluviones de los ríos Arigüaní y Copey. El uso actual es ganadería extensiva y en menor grado cultivos de palma africana y maíz. El relieve es  plano, produciéndose encharcamientos encharca mientos en épocas de lluvia. Suelos moderadamente  profundos, limitados por el nivel freático alto y materiales gruesos. Conjunto Copey. Ocupa las áreas mejor drenadas, generalmente cercanas a los cauces de ríos y arroyos.Conjunto Esperanza. Ocupa áreas bajas, ligeramente cóncavas y mal drenadas.

Asociación Constancia.  o r m a n d o l í d e r e s  para la construcción  de  país en paz  

 

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  Sus suelos se encuentran localizados en la parte superior de los abanicos, en Bosconia y El Copey. El relieve es plano a ligeramente inclinado, con pendientes menores a 7%. El uso es principalmente ganadería con pasto guinea y cultivos de sorgo. Suelos bien drenados, moderadamente profundos, limitados por pedregosidad.

Conjunto Constancia.  Se encuentra en la cabecera de la parte superior de los abanicos, cerca de las montañas. Son suelos bien drenados, superficiales, limitados por piedra y gravilla, muy pobre en fósforo y alto en potasio.Asociación Bosconia. Comprende suelos localizados en el cuerpo y  pie de los abanicos de Bosconia, el Copey y Caracolí. Cara colí. De relieve plano, con pequeños encharcamientos en épocas de lluvia. Son suelos bien drenados, profundos, limitados por  piedra.

Asociación Caracolí.  Comprende suelos localizados entre Caracolí y Bosconia, desarrollados a partir de calizas. El relieve es ligeramente ondulado a fuertemente ondulado, pendientes pequeñas e irregulares que varían entre 5 a 25%. Son suelos superficiales, limitados por abundante  pedregosidad en la superficie y dentro del perfil, que limitan el uso a bosque natural y a ganadería con pasto guinea.

Suelos arcillosos Asociación Margaritas.  Suelos localizados dentro del cuerpo y pie del abanico que va desde Bosconia hasta el corregimiento Los Venados Venados y Caracolí. Carac olí. Son suelos moderada moderadamente mente bien drenados, relieve r elieve  plano y pequeños encharcamientos en época épo ca de lluvia, se limitan por arcillas muy finas. o r m a n d o l í d e r e s  para la construcción  de  país en paz  

 

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Estos suelos están saturados de agua, en época de sequía son suelos secos y duros  presentando grandes grietas profundas. pro fundas.

Conjunto Luna. Se localiza generalmente al

 pie de los abanicos y hacia al límite con los suelos de sabanas. sabanas . Todo Todo el perfil es arcilloso.

Geología (3)   El departamento del Cesar se caracteriza por presentar un relieve que varía de abrupto a  plano que se relaciona a una geomorfología geomorfo logía montañosa en las Sierra Nevada de Santa Marta y la Serranía del Perija ; y un relieve plano sobre la planicie aluvial del río Cesar, el municipio de Bosconia se caracterizan tipos de rocas que corresponden a rocas ígneas  plutónicas de edad Jurásica y rocas sedimentarias que conforman los depósitos cuaternarios cuatern arios y terciarios que se extienden subsuperficialmente y en el subsuelo.

Sistema hídrico natural municipal (3)   El municipio cuenta con la presencia de U Una na sola cuencas hidrográficas que le permite la integración regional y estratégico para la producción de recursos hídrico para los municipios vecinos en forma directa con los Municipio de Ariguani, El Paso y Astrea.

Cuerpos de agua del sistema natural (3)   Se constituyen en parte sustantiva del sistema natural del espacio público, forman parte del gran sistema natural del componente hídrico de Bosconia:

Río Ariguaní Es la cuenca más grande del macizo de la Sierra Nevada de Santa Marta: nace en el Cerro Alguacil en el Municipio de Pueblo Bello y cruza los Municipios de Valledupar – El Copey , Bosconia, El Paso, Ariguaní (Magd) y Astrea en el departamento del Cesar. Esta cuenca tiene un área total de 454.825 hectáreas Área de Zona alta: 90.625 Hectáreas Área de zona media: 77.650 Hectáreas

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Área de zona baja: 286.550 Hectáreas

Sistema de arroyos (3) Arroyo El tonto   Cruza llaa finca el Sará y desemboca en el río Ariguaní en la vereda Puerto Lajas.   Arroyo Mayorquín   Recoge las aguas del Arroyo Las Pavas y las de escorrentía de los carros y las llegan al

 

río en la vereda El Tropezón. Tropezón. Arroyo Las pavas   Recoge aguas de escorrentía de alto de minas y desemboca en el arroyo Mayorquín. Arroyo Bosconia   Llamado también El Palmar, recoge llas as aguas de escorrentía de pequeñas laderas de la vereda la Fortuna, cruza el sector Urbano de Bosconia y desemboca en el Arroyo Mallorquín. Arroyo El jobo   Recoge aguas de escorrentías en la vereda La fortuna, cruza la finca aguas lindas y otras haciendas en vereda Boca de Tigre, cruza la Carretera Nacional hacia la vereda El Tropezón y va a desembocar al Arroyo Mayorquín. Arroyo Aguas lindas   Se forma con aguas de escorrentías a la hacienda aguas lindas en la la vereda La Fortuna, cruza varias fincas en vereda Boca de Tigre, Nueva Idea y lleva sus aguas al Arroyo espíritu santo en la vereda Loma Linda.  

Arroyo Manantiales   Se forma a partir de aguas de escorrentía en la loma manantiales en la la vereda Nueva Idea, cruza hacia vereda Loma Linda y desemboca en el Arroyo Espíritu santo

Manantiales permanentes (3)    

El Edén   Ubicado en la vereda El Edén David: Ubicado entre llaa Vereda la fortuna y el Padro. La Isabel   Ubicado en finca La Isabel vereda La Fortuna

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Duranio   Ubicado en finca Durania Vereda Alto de Mina. La Esmeralda   Ubicado en finca Esmeralda Vereda Alto de Mina. El Socorro Ubicado en finca El Socorro vereda Boca Tigre

La Maravilla   Ubicado en finca las maravillas vereda La Fortuna Además se cuenta con una pequeña fuente de agua subterránea denominada el Manantial y está ubicada a 1 Km de la Cabecer Cabeceraa Municipal en la Vía Bosconia - Vall Valledupar. edupar. En la zona rural se puede destacar en la Vereda Puerto Lajas, sus playas, originadas por el  paso del Río Ariguaní.

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TRABAJO INGENIERIL ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN Censos Según la norma se deben recolectar los datos demográficos de la la población, en especial los censos de población del DANE y los censos disponibles de suscriptores de acueducto y otros servicios públicos de la localidad o localidades similares. Con base en los datos anteriores deben obtenerse los parámetros que determinen el crecimiento de la población. Los datos demográficos de la población de Bosconia- cesar se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 1  Censos de población del municipio

Pci 1990

población 22386

1995 2000 2005 2010 2016

24703 27895 30885 34099 37870

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Métodos de cálculo   El método de cálcul cálculoo para la proyección de la población depende del nivel de complejidad del sistema según se muestra en la tabla B.2.1 RAS (2000), a su vez, para el cálculo del nivel de complejidad del sistema se debe conocer la población del municipio,  proyectada al periodo de diseño y tener una un a estimación de la capacidad económica de la  población, una vez se tienen estos parámetros se s e procede a definir el nivel de complejidad tal como se observa en la tabla A.3.1 de RAS(2000) Según esto, el nivel de complejidad para el municipio de Bosconia- cesar es MEDIO ALTO AL TO y se aplicarán los métodos de proyección de población lineal o aritmética, ar itmética, geométrica, exponencial y Wappus.

Método aritmético:  Pu− Pci k = Tu−Ti

Pf = Pu + k (Tf-Tu)

Donde, Pu: población ultima Pci: población inicial Tu: último año del censo Tf: año proyectado Ti: año inicial

K: constante de crecimiento Pf: población final.  

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  El método aritmético supone un crecimiento vegetativo balanceado por la mortalidad y la emigración(4). El resultado de proyección de población por el método lineal, se presenta en la siguiente tabla: Tabla 2  Proyección  Proyec ción de población-método población-método lineal 

población 22386 24703 27895 30885 34099

Pci 1990 1995 2000 2005 2010

proyección de población de método lineal k 2021 2026 2031 595.54 40848 43825 46803 627.00 41005 44140 47275 623.44 40987 44104 47222 635.00 41045 44220 47395 628.50 41013 44155 47298

37870

2016 621.90 Método Geométrico

40979

44089

47198

2036 49781 50410 50339 50570 50440

2041 52758 53545 53456 53745 53583

2046 55736 56680 56573 56920 56725

50308

53417

56527

  Es útil en poblaciones que muestren una importante actividad económica, que genera un apreciable desarrollo y que poseen importantes áreas de expansión las cuales pueden ser dotadas de servicios públicos sin mayores dificultades (4). La ecuación que se emplea es:

Donde r= tasa de crecimiento anual Puc: población último censo Pi: población inicial   Tuf: año del censo futuro

 

 

Tci: censo año inicial

El resultado de la proyección se muestra a continuación:   Tabla 3 Tabla de proyección de población-método geométrico

población

Pci 22386 24703 27895 30885 34099 37870

proyección proyecció n de población de método m étodo geométrico 2021 2026 2031 2036 1990 0.02043 41899 46356 51288 56745 1995 0.02055 41925 46414 51384 56886 2000 0.01929 41666 45843 50439 55495 2005 0.01871 41547 45582 50008 54864 2010 0.01764 41329 45104 49224 53721 2016 0.01932 41673 45860 50469 55542

2041 62782 62977 61059 60192 58628 61127

2046 69461 69720 67180 66037 63983 67276

Método Logarítmico  

La utilización de este método requiere conocer por lo menos tres censos para poder determinar el promedio de la tasa de crecimiento de la población. Se recomienda su aplicación a poblaciones que muestren apreciable desarrollo y poseen abundantes áreas de expansión (4). La ecuación empleada por este método es la siguiente:

Donde Pcp=censo de población posterior  Pci=censo de población inferior 

 

Pf=población final   Kg=constante de población Tuf: último censo año

Proyección de población:

Tabla 4  Proyección  Proyecció n de población. Método Método logarítmico logarítmico

proyección de población método logarítmico proyección población Año población Kg 22386 2021 420411995-1990 24703 2026 465420000-1995

Pci 1990 1995 2 20 00 00 5 2010 2016

2 37 08 89 85 5 34099 37870

2 20 03 31 6 2041 2046

Método Wappus  

La ecuación de proyección por el método wappus es:

5 51 75 01 32 29 10 00 15 0--2 20 00 00 5 631323016-2010 6988p8romedio

0.01970 0.02430 0 0..0 02 10 93 86 0 0.01748 0.02033

 

En donde la tasa de crecimiento se calcula a partir de:

Donde Pci=censo de población inferior  Puc=población último censo Pf=población final Kg=constante de población Tuf: último censo año Tci: censo año inicial

 El

PROYECCIÓN DE POBLACIÓN WAPPUS

Años de censo

Poblaciones

i

2021

2026

2031

2036

2041

2046

1990

22386

1.9767

42 4 2163

47 47115

52 52889

59 59710

67 67891

77 77881

1995

24703

2.0041

42 4 2110

46 46965

52 52582

59 59154

66 66948

76 76339

2000

27895

1.8960

41 4 1762

46 46144

51 51113

56 56799

63 63365

71 71036

2005

30885

1.8471

41 4 1596

45 45748

50 50405

55 55665

61 61652

68 68530

2010

34099

1.7466

41 4 1346

45 45176

49 49415

54 54132

59 59415

65 65371

2016

37870

1.8941

41 4 1795

46 46229

51 51281

57 57092

63 63854

71 71831

modelo de crecimiento es válido siempre y cuando el termino un valor positivo. Resultados de la proyección:  

Tabla 5  Proyección  Proyecc ión de población método método Wappus Wappus

Tenga

 

Resultados de la proyección final:

Tabla 6  Resultados -Proyección -Proyección final  final 

2021 2026 2031 2036 2041

lineal 40979 44089 47198 50308 53417

geométrico 41673 45860 50469 55542 61127

2046

56527

67276

proyección fnal logarítmico 42041 46540 51519 57031 63133 69888

wappus 41795 46229 51281 57092 63854

promedio 41622 45680 50117 54993 60383

71831

66381

 

CONSUMO Dotación neta La dotación neta corresponde a la cantidad mínima de agua requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante sin considerar las pérdidas que ocurran en el sistema de acueducto(4).   La demanda total de agua se obtiene multiplicando la población por la dotación neta.

 Dotación neta mínima y máxima La dotación neta depende del nivel de complejidad del sistema, sus valores se establecen en la tabla B.2.2. RAS(2000).

Dotación bruta La dotación bruta debe establecerse según la siguiente ecuación: dbruta =

 

  dneta 1−%p

Para el año 2016 tenemos una dotación neta de 196 L/hab*día, el consumo proyectado

 para los siguientes 30 años se muestra en la siguiente tabla:

Demanda Proyección del consumo:

 

 

Tabla 7 Consumo proyectado

Año 2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046

Proyección del consumo Po Pobla blació ción n Incre Incremen mento to Incre Incremen mento to Ne Neto to %p Total otal Adopt Adoptado ado 37870 % /10 196 30 280 280 10 1.0 198 27 271.2 270 41622 10 1.0 200 25 266.6 270 45680 10 1.0 202 22 258.9 260 50117 10 1.0 204 20 254.9 260 54993 10 1.0 206 17 248.1 250 60383 66381

10

1.0

208 15 244.6

240

  El caudal medio diario, Qmd, es el promedio de los consumos diarios en un período de un año y puede calcularse mediante la siguiente ecuación: Qmd   ¿

 

  p∗dbruta 86400

 El caudal promedio diario para los siguientes 30 años se muestra en la siguiente tabla:

 

Tabla 8

 

Caudal promedio diario

 

Año 2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046

Caudal promedio diario (QPD) Población C(L/hab*d) 37870 280 41622 270 45680 270 50117 54993 60383 66381

Qprom(L/s) 122.7 130.1 142.8

260 260 250 240

150.8 165.5 174.7 184.4

Caudal máximo diario El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante 24 horas durante un período de un año. Se obtiene multiplicando el caudal medio diario por el coeficiente de consumo máximo diario k1 (4). 

Coeficiente de consumo máximo diario - k1   El coeficiente de consumo máximo diario, k1, depende del nivel de complejidad del sistema como se establece en la tabla B.2.5. RAS (2000).   En nuestro diseño, el valor de k1 es igual a 1.20, de esta manera el resultado del caudal máximo diario se muestra a continuación:

 

Tabla 9

 

Caudal máximo diario

Caudal Máximo Diario (QMD) Año

Población

Qprom(L/s)

K1

Qmd(L/s)

2016

37870

122.7

1.2

147.2

2021

41622

130.1

1.2

156.1

2026

45680

142.8

1.2

171.4

2031

50117

150.8

1.2

181.0

2036

54993

165.5

1.2

198.6

2041

60383

174.7

1.2

209.6

2046

66381

184.4

1.2

221.3

 

El caudal máximo horario, QMH, corresponde al consumo máximo registrado durante una hora en un período de un año sin tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula multiplicando el caudal máximo diario por el coeficiente de consumo máximo horario k2(4).



Coeficiente de consumo máximo horario con relación al consumo máximo diario - k2.   El coeficiente de consumo máximo horario con relación al consumo máximo diario, k2, es función del nivel de complejidad del sistema y el tipo de red de distribución, según se establece en la tabla B.2.6. RAS 2000. Así para nuestro diseño k2= 1.5 El caudal máximo horario es el siguiente:

 

Tabla 10

 

Caudal máximo horario

Caudal Máximo Horario (QMH) Año

Población

QmD(L/s)

K2

Qmd(L/s)

2016

37870

147.2

1.5

220.9

2021

41622

156.1

1.5

234.2

2026

45680

171.4

1.5

257.0

2031

50117

181.0

1.5

271.4

2036

54993

198.6

1.5

297.9

2041

60383

209.6

1.5

314.5

2046

66381

221.3

1.5

332.0

 

Caudal de diseño   Es el volumen de agua que llegará al sistema de acueducto, se calcula mediante la siguiente ecuación:

QD   ¿ QMD+ ( 1 ) Qmd + ( 2 ) Qmd Dónde: QD= caudal de diseño

 

 

QMD= caudal máximo diario

 

%1= perdidas entre la captación y la planta de purificación= 5% %2= perdidas de la planta de purificación= 4%

Asumiendo unas perdidas entre la captación y la planta de purificación del 5%, y en la planta de purificación del 4% tenemos

QD   ¿ 221.3 + ( 0,05 ) 184,4 +( 0,04 ) 184,4 QD= 238 L/s

 

Diseño de captación El primer paso para el diseño de la bocatoma, es que el caudal de diseño, caudal máximo diario, sea inferior al caudal mínimo del rio.   La presa y la garganta de la bocatoma se diseñan como un vertedero rectangular con doble contracción. Con el fin de determinar el valor de la lámina de agua para las condiciones de diseño y para las condiciones mínimas del río, se aplica la siguiente ecuación: Q

H

1.84∗ L

¿ ¿ ¿¿

  Teniendo un caudal de diseño de 0,238 m^3/s y un ancho del vertedero L de 4 m, tenemos que: 0,238

H

1.84∗ 4

¿ ¿ ¿¿

H= 0,1015 m

Por causa de las contracciones laterales, se debe hacer la siguiente corrección:

L´   ¿ L−0,1 n∗ H   Nuestro número de contracciones es =2, =2 , entonces

L´   ¿ 4 −0,1∗2∗0,1015

 

L´   ¿ 3.9797 m

La velocidad del agua al pasar por la rejilla es:

Vr =

  Q  L ´ ∗ H 

Debe estar comprendida entre 0.3 y 3 m/s Reemplazando en la ecuación tenemos que:

Vr =

 

0,238

3,9797∗0,1015

Diseño de la rejilla y del canal de aducción Ancho del canal de aducción:  Xs =0.36∗Vr

2 /3

+ 0.6∗ H 4 / 7 3/4

4 /7

 Xi =0.18∗Vr

+ 0.74∗ H 

B=Xs+0.1 Dónde: Xs: Alcance del filo superior  Xi: alcance del filo inferior  Vr: velocidad de dell río   H: profundidad de la lámina de agua sobre la presa   B: ancho del canal de aducción

= 0.5892 m / s

 

  Reemplazando en la ecuación obtenemos lo siguiente:

2/ 3

 Xs =0.36∗0,5892 + 0.6∗0,1015

4 /7

 Xs =¿

 Xi =0.18∗0,5892

4 /7

0.4154 m

+ 0.74∗0,10153/ 4  Xi =¿ 0.2661

 

B=0,4154+0.1   B= 0,5154 m

 

B= B=0,55 0,55 m

Rejilla   Se uti utiliza liza en la dirección del flujo, el área neta de la rejilla se calcula mediante la la siguiente fórmula:  A ( neta )=a∗B∗ N 

Dónde: a = separación entre barrotes  

B= ancho de la rejilla

 

N= número de barrotes

 

Siendo b el diámetro de cada barrote, la superficie total de cada rejilla es:

Relacionando el área total con el área neta se obtiene:   a

A(neta)   ¿ (a + b )∗B∗ Lr

Dónde Lr es la longitud de la rejilla, por otra parte el caudal a través de la rejilla es :

Q   ¿ K ∗ A ( neta )∗Vb Dónde: K= 0,9 para flujo paralelo a la sección Vb= velocidad entre barrotes,(máxima 0,2 m/s) Reemplazando estos valores en la ecuación y despejando el área neta tenemos:

  Q

A(neta)   ¿  K ∗Vb   0,238

 

A(neta)   ¿ 0,9∗0,2  

A(neta)   ¿ 1.3222 m^2

Reemplazando el área neta y despejando Lr con a= 5 cm b= 0,091 m tenemos:

 

Lr   ¿

 A ( neta )∗( a+ b ) a∗ B

∗(0,05 + 0,091) Lr   ¿ 1,3220,05 ∗0,55 Lr   ¿ 3,322 Lr= 3 m

     

Recalculando el área neta con el Lr asumido:  

0,05

A(neta)   ¿ ( 0,05 +0,091)∗0,55∗3  

A(neta)   ¿ 1,2389 m^2

Despejando N de la ecuación tenemos que:

N ¿  ¿

 N  

  A ( neta ) a∗B   1,2389

0,05∗0,55

N   ¿ 48 barrotes

 A ( neta )=0,05∗0,55∗ 48  A ( neta )=¿

Calculando la velocidad entre barrotes tenemos:

1.2368 m^2

 

 

Q

Vb   ¿  K ∗ A ( neta)   0,238

Vb   ¿ 0,9∗1,2368 Vb   ¿  0.2138 m/s

Niveles en el canal de aducción   El nivel de la lámina aguas arriba se obtiene por medio del análisis de cantidad de movimiento en el canal: i∗ Lc 3

he − ¿

¿

2

2∗he

+¿ ho =¿

Dónde: ho: profundidad aguas arriba   he: profundidad aguas abajo   hc: profundidad crítica   i: pendiente del fondo del canal

Para que la entrega en la cámara de recolección se haga libre, se debe cumplir que he=hc

2

hc

Q 2 g∗ B

¿ ¿ ¿¿

lc=Lr + separación

 

Dónde: g: aceleración de la gravedad  

Lc: longitud del canal

Reemplazando los valores tenemos: 0,238

hc

9,81∗0,55

¿ ¿ ¿¿

 

hc   ¿  0.2791

 

Lc= 3.30

0,08 3,30

∗ 3 0,2791 −¿

¿

2∗0,2791

2

+¿

ho =¿

ho = 0.3439

2

 

PLANOS

Ilustración 6 . Plano de la captación a través de la rejilla

 

Ilustración 7. Plano del diseño de la rejilla

Ilustración 8. Canal de aducción

 

DISEÑO DE LA CAMARA DE RECOLECCION

  Nuevamente se aplican las ecuaciones de alcance de un chorro de agua, remplazando los términos por los de la condición de entrada de la figura a continuación:

Ilustración 9. Corte de la cámara de recolección ,  por (Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado Ricardo López )

 

Tabla 11

 

Datos asumidos en el proyecto

 

Datos Asumidos Qm del rio en la historia 600 Qp del rio en la historia 1500 QM del rio en la historia 2500 cota de Bosconia 200 msnm Área neta 1.32

Velocidad del agua al final del canal es:   QD

  0,238

Ve   ¿ B∗he = 0,55∗0,2791 =¿ 1.5504  Xs = 0.36∗Ve

2 /3

+ 0.6∗he 4 /7  Xs =0.36∗1,5504

2 /3

+ 0.6∗0,27914 / 7

 Xs = 0,7716  Xi =0.18∗Ve

4/ 7

+ 0.74∗he 2/ 4

 Xi =0.18∗1,5504

4/ 7

+ 0.74∗0,27912 /4

 Xi =0,5154 Bcámara = 0,7716 + 0,30 =1,0716 m  Lr =¿

 Bcámara+Hmuros

Asumiendo una altura de muros de 0,5 m tenemos  Lr =¿ 1,0716+ 0,5  Lr =1,5716 m

 

Asumiendo un ancho de 0,4 tenemos:

Br =¿

Lr+0,4

Br =¿  1,5716+0,4 Br =¿

 1,9716 m

 Ancho del muro=1,2 m

DISEÑO DEL MURO DE CONTENCIÓN   Teniendo un caudal máximo en la historia del rio de 2,5 m^3/s, y un ancho del vertedero de 4 m obtenemos la altura de la lámina de agua en la garganta de la bocatoma:  H =

(

2/ 3

  2,5 1,84∗ 4

)

 H =0,4868 m

CALCULO DEL CAUDAL DE EXCESOS   Tomando el caudal promedio Qp del rio de 1,5 m^3/s y un ancho del vertedero L de 4.0 m ,L ,Laa altura de la lámina de agua en la garganta y el canal de excesos son:

(

  Qp  H = 1,84  L

(

 H =   1,5

2/ 3

)

1,84∗ 4

2/ 3

)

 

 H =0,3463 m

Qcaptado=Cd Aneta √ 2 g H  Qcaptado= 0,3∗1,32∗√ 2∗9,81∗0,3463 Qcaptado=1,0322   m3 / s Qexcesos =Qcaptado−Qdiseño Qexcesos =1,0322−0,238 3

Qexcesos =0,7942 m / s

Las condiciones del vertedero de excesos serán: 2 /3

  Qexc

( =(

 Hexc = 1,84 Lr

 Hexc

)

  0,7942 1,84∗1,5716

 Hexc =0,4225 m

  Qexc Vexc =  Hexc Lr

(

❑

)

2 /3

)

 

(

Vexc =

 

❑

0,7942

0,4225∗1,5716

)

Vexc=1,1960  m^3/s 4/7

2/ 3

Xs   ¿ 0.36 Vexc + 0.6 Hexc Xs   ¿ 0.36 ¿ 1,19602/ 3 + 0.6 ¿ 0,42254 / 7 Xs   ¿ 0,7724 B   ¿ Xs + 0.3 B   ¿ 0,7724 + 0.3 B   ¿ 1,0724  m

CALCULO DE LA TUBERIA DE EXCESOS Para el diseño de la tubería de excesos se debe contar con el perfil del rio, generalmente resulta ser una conducción a flujo libre.

Tabla 12 Cotas

CALCULOS DE COTAS Fondo del rio en la captación:   Lamina sobre la presa: Diseño: 200+0.1015 Máxima: 200+0.5 Promedio: 200+0.5497 Corona de los muros de contención :   200+0.5 canal de aducción : ondo aguas arriba:

200-Ho

200 200.1015 200.5 200.3463 200.5 199.4695

 

ondo aguas abajo: lamina aguas arriba: lamina aguas abajo : Cámara de recolección : lámina de agua: cresta del vertedero de excesos: ondo:

200-He 199.4695+ho 199.3714+he

199.3714 199.8 199.6505

199.3714-BL 199.1714-Hexc

199.1714 198.7489

198.7489-0.6

198.1489

Diseño= fondo del rio en la captación + H Máxima=

 H  cont=0,5) fondo fondo del del rioenla capta captaci ción ón+ ¿

fondo do de dell rio rio enla capta captació ción n + H cap Promedio= fon fondo del del rio enla ca capta ptaci ción ón+ 0.5 Corona de los muros de contención  ¿ fondo fondo do del rio rio enla capta captació ción n− HO Fondo aguas arriba  ¿ fon fondo do del ri rio o enla capta captació ción n− He Fondos aguas abajo= fon fondo o aguas aguas arriba arriba + ho Lamina aguas arriba= fond fondo o aguas aguas abajo abajo + he Lamina aguas abajo= fond fondo o aguas aguas abajo abajo−( BL=0,2 ) Lámina de agua ¿ fond

Cresta del vertedero de excesos = lámina de agua- Hexc

 

Fondo= cresta del vertedero de excesos- 0,6

 

TRANSPORTE DE AGUA: ADUCCIONES Metodología de cálculo   Desde el punto de vista hidráulico, en el transporte de agua a superficie libre la superficie del agua se encuentra a la presión atmosférica. El flujo en la condición anterior puede ser laminar o turbulento; uniforme o variado; subcrítico, critico o supercrítico. Los modelos utilizados para representar este tipo de flujo son el de Manning, Chézy o Bassin. La ecuación de Manning es de mayor uso debido a su simplicidad y facilidad de empleo.   El modelo de Manning se emplea mediante la siguiente ecuación: 1

 A ∗ R 2 / 3∗S / 2 Q= n

Dónde: Q= Caudal (m^3/s)   A= Área de la sección de flujo (m^2) 2

 

R= Radio hidráulico=  R=  A =   πD = D  P 4 πD 4

       

P= perímetro mojado(m) D= diámetro interno real de la tubería (m) S= pendiente de la línea de energía n= coeficiente de rugosidad de Manning.

  El coeficiente de rugosidad depende del material de la tubería. En la tabla 8.1 del libro elementos elementos de diseño para acueductos y alcantarillados se presentan algunos valores típicos teóricos del coeficiente de rugosidad utilizados en el diseño.

Expresando el caudal en términos del diámetro tenemos:

(   )(  ) πD

Q=

2

 D

4

4

n

2/ 3

 

Q=0,312

(  )  D

8 /3

S n

1 /2

Despejando el diámetro: 3/ 8

(  )

n  D=1,548 QD∗ 1 S2

S ¿

COTA DE ENTRADA −COT COTA A SALIDA SALID A 100

S ¿

198,1489 −197,8489 100

∗100 %

∗100 %

S   ¿ 0,3 Calculamos el diámetro real:  D=1,548

(

0,003

1 2

3/8

 )

0,238∗0,009

 D=0,4591 m = 18,0732 pulgadas

Al calcular este diámetro se debe aproximar al diámetro comercial superior , con este nuevo valor del diámetro comercial y su correspondiente diámetro interno D, se calcula el caudal a tubo lleno Qo, y la velocidad a tubo lleno, V Voo , dividiendo el caudal caud al a tubo lleno por el área de la sección a tubo lleno.

Diámetro comercial = 20 pulgadas.= 0,508 m Caudal a tubo lleno: 8/3

∗0,003 Q   o = 0.312 ¿ 0,508 0,009

1 /2

 

Q   o =0,3134  

3

m /s

Velocidad a tubo lleno :  ¿

Vo

Qo

  4 Qo

 A

π Dc

 =

=

4∗0,3134

  =1,5462 m / s

π 0,508 2

2

Radio hidráulico:

Ro   ¿

 Dc 4

=

0,508 4

= 0,127 m

Relación de caudal: QD   0,238 Qo = 0,3134 =0,76

  Obtenida la relación Q/Qo , se entra a la tabla 8.2 del libro Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado de donde se obtienen las relaciones hidráulicas v/vo, R/Ro, H/D, d/D, siendo v la velocidad real en la tubería , R el radio hidráulico para la sección de flujo, H la profundidad real en la tubería y d la lámina de agua en ésta. Según la tabla obtenemos: V  =¿ 0.969 v= 1,4982 Vo d = 0,732   d=0,3719  D  R =1,193  R= 0,1515  Ro

 

 H  =¿  Do

0.688 H= 0,3495

Ʈ =Ɣ 

Ʈ = 9810

*0,1515*0,003

Ʈ =¿ 2

H   ¿d+  

*R*S

4,4590 2

1.5 ( V )

1.5 ( 1,4982 )

2∗ g

2∗9,81

  =0,3719 +

= 0,5435 m

El valor asumido fue de 0,6, por lo tanto recalculamos subiendo 0,2 a la cota de entrada al desarenador Obteniendo un H= 0,59 .

 

PLANOS

Ilustración 10. Plano corte de la cámara de recolección

Ilustración 11. Bocatoma de fondo- planta

 

Ilustración 12. Bocatoma de fondo (corte transversal)

Ilustración 13. CORTE C.C

Ilustración 14. CORTE A.A

 

Ilustración 15. Niveles del canal de aducción

Ilustración 16. Línea de aducción-bocatoma-desarenador 

 

DISEÑO DEL DESARENADOR    El desarenador debe situarse lloo más cerca posible a llaa bocatoma con el fin de evitar  problemas de obstrucción en la línea de aducción, debe deb e remover partículas hasta el tamaño de arenas. El desarenador está dividido en las siguientes zonas:

ZONA I. Cámara de aquietamiento   Se di disipa sipa el exceso de ener energía gía de veloci velocidad dad en la tubería de llegada, llegada, lateralmente lateralmente se encuentra un vertedero de excesos que lleva el caudal sobrante de nuevo al rio.

ZONA II. Entrada al a l desarenador desarenador..   Constituida entre la cámara de aquietamiento y una cortina, que obliga a las líneas de flujo a descender rápidamente, para que se sedimente inicialmente el material más grueso.

ZONA III. Zona de sedimentación.

  En esta zona se sedim sedimentan entan ttodas odas las partículas restantes , la profundidad útil de sedimentación es H.

ZONA IV. Salida al desarenador. Está constituida por una pantalla sumergida, el vertedero de salida y el canal de recolección.

ZONA V: V: Almacenamiento de lodos lodo s Comprende el volumen entre la cota de profundidad útil y el fondo del tanque.

 

Aspectos para Seleccionar el sitio dónde se ubicará el desarenador: 

  El área de localización debe sser er suficientemente grande para permitir la ampliación de las unidades durante el periodo de diseño del sistema siguiendo lo recomendado por el estudio de costo mínimo.



  El sitio escogido debe proporcionar suficiente seguridad a la estructura y no debe  presentar riesgo de inundaciones en los periodos de diseño.



  La ubicación del desarenador debe garantizar que el sistema de limpieza pueda hacerse  por gravedad y que la longitud de desagüe des agüe no sea excesiva.



Los desarenadores deben ubicarse lo más cerca posible al lugar de captación



  El fondo de la estructura debe estar preferiblemente por encima encima del nivel freático, o en caso contrario deben tomarse medidas estructurales correspondientes.

Las siguientes especificaciones son obtenidas del libro Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados y de la norma RAS(2000).

Especificaciones de diseño 

Periodo y caudal de diseño  

En el caso de tener 2 o más módulos el dimensionamiento debe corresponder al

caudal medio diario. Al quedar un módulo sin servicio, la capacidad hidráulica del sistema debe permitir el paso a la planta de purificación del caudal máximo diario, más las perdidas en el transporte de agua y las necesidades del consumo en la  planta de tratamiento. 

Número de unidades

 

  La norma recomienda que el sistema de desarenadores esté constituido por un mínimo de 2 módulos que funcionen en paralelo. 

Relación longitud a ancho   Se recomienda un tanque rectangular con una relación de longitud a ancho L/B L/B entre 3/1 y 5/1.

 

Paso directo   Debe existir una tubería de paso directo en caso de emergencias.



Profundidades mínima y máxima La profundidad mínima especificada es de 1,50 m y la máxima de 4,50 m.

 

Periodo de retención hidráulico   Es el tiempo que tarda una partícula de agua en entrar y salir del tanque, debe estar entre 30 min y 4 horas.



Carga hidráulica superficial   Definida como el caudal puesto por unidad de área superficial debe estar entre 15 y 80 m^3/m^2.

 

TEORIA DE LA SEDIMENTACION   Fue desarrollada por hacen y Stokes, el modelo de sedimentación de partículas se resume en la siguiente ecuación, de dónde se concluye que la velocidad de sedimentación de una partícula es directamente proporcional a cuadrado del diámetro de esta.

 g ( ρ s − ρ ) d Vs   ¿ 18 μ

2

Donde: Vs= velocidad de sedimentación de la partícula (cm/s) g= aceleración de la gravedad (981 cm/s) ρs= peso específico de la partícula (arenas=2,65) ρ= peso específico del fluido(agua= 1,00) μ= viscosidad cinemática del fluido (cm^2/s)( tabla ) En el estudio de la sedimentación se hacen las siguientes especificaciones: 1. El fluj flujoo se repart repartee unifo uniformement rmementee a travé travéss de la superfici superficie, e, o de la sección sección transversa transversal.l. 2. El agu aguaa se desp desplaza laza ccon on vel velocidad ocidad uniform uniformee a lo largo largo del tanque. tanque. 3. Toda part partícula ícula qque ue toque eell fondo antes antes de lllegar legar a la la salida, salida, será removida. removida.   En el estudio se supone que se va a remover una partícula de diámetro d  , , analizando la trayectoria de la partícula a lo largo del tanque.   Como se observa en llaa siguiente figura, la partícula de diámetro d más crítica es la que entra en la  parte superior del tanque, debido a que recorre r ecorre una altura  H  y una longitud L, más desfavorable a ser removida, esta trayectoria se indica en la figura (trayectoria 1). Dicha partícula tiene un

 

componente de velocidad horizontal Vh y velocidad vertical Vo, haciendo su recorrido en un tiempo t .

Trayectorias rayectorias de partículas partículas en el sedimentador por (Elementos de diseño para acueductos y Ilustración 17. T alcantarilladoo Ricardo López ) alcantarillad

  Primero se removerán las partículas que tienen igual componente de velocidad vertical Vo , sin importar su punto de entrada. Igualmente se removerán todas las partículas con velocidad de sedimentación, Vs, mayor que Vo. Las partículas con Vs menor que Vo podrán removerse dependiendo del nivel de entrada al tanque h.

Por semejanza de tri triángulos ángulos tenemos que:  L  H  = Vh Vo

 

 L W   H  V   H   = = = VhW  Vo Q Vo

Siendo V = volumen del tanque y Q= caudal. La velocidad de la partícula crítica es: Vo= HQ  = Q V   A

Siendo A= área superficial= B x L. Según la ecuación de Stokes :  g ( ρ s − ρ ) d   = K d 2 Vo   ¿ 18 μ 2

Reemplazando la velocidad de la partícula critica en la ecuación de Stokes , se tiene: 2  K   d =

d=

Q  A

  Q  K A

DATOS DAT OS IMPORTANTES 1.

La relaci cióón Q  se denomina carga superficial hidráulica, que es igual a la velocidad  A

crítica de sedimentación de la partícula. 2.

La relaci cióón

V  =θ   es el periodo de retención hidráulico donde V es el volumen y Q Q

caudal.  H  =t   es el tiempo que tarda la particula en ser removida. Vo  H  4. La re relación  es el tiempo que tarda la partícula al llegar al fondo Vs

3. La re relación

En teoría de la sedimentación se debe cumplir la siguiente relación:

 

V  Q =1  H  Vs

Se debe adoptar un factor de seguridad en función de: 1. % de remo remoción ción de ppartícu artículas las con llaa primera primera condic condición ión Vs Vs < Vo Vo % remoción ¿

¿ de particu particulas las Vs< Vo ∗100 ¿ de particu particulas las Vs> Vo

2. Ce Cerad radoo ddee ddes esar arena enador dor (n)   El cerado del desarenador depende de la calidad de los deflectores que pueda presentar el sistema, por consiguiente se presentan una serie de valores, los cuales le permitirán determinar mediante tablas el número de Hazen , y de esta manera poder determinar el tiempo de retención hidráulico. n= 1 cuando los deflectores son deficientes o hay ausencia de ellos n=2 deflectores regulares n=3 deflectores buenos n (5-8) deflectores muy buenos siendo el número de hazen igual a: # de Hazen

¿

Vs Vo

El factor

θ Vs  = = ¿ dehazen t  Vo

Siendo Vs= velocidad de sedimentación efectiva, V Vo= o= velocidad de sedimentación teórica= Q/A El factor

θ   o número de Hazen se determina por medio de la tabla tabla 9.3 del libro guía. t 

  Se deben de cumplir una serie de factores o parámetros que me garanticen el adecuado funcionamiento del desarenador, por lo tanto se hacen las siguientes recomendaciones:

 

1. La velo velocidad cidad hor horizont izontal al de la ppartícu artícula la sea me menor nor que 20 veces veces la velocid velocidad ad de sedimentación. Vh < 20Vs 2. 9 <

Vh   < 15 Vo

3. Vh < V Vrr con el propósito propósito ddee evitar evitar la resuspensi resuspension on del del sediment sedimentoo 8∗ K ∗g ( ρ s − ρ )∗d Vr=

√

f 

  Para el caso de sedimentación de arenas, el valor de k = 0.04 mientras que para la sedimentación por acción de la gravedad el valor de f = 0.03.

 

Tabla 13

 

Condiciones de la tubería de entrada

 

QD

0.238

Qo

0.3057

v

1.8154

Vo

1.862

D

0.4572

d

0.3397

Tabla 14 Condiciones de diseño del desarenador 

Periodo de Diseño Numero de Módulos Qmd(2046) QMd(2046) Qmd(2016) Perdidas en la P.P

30 2 184.4 221.3 122.7 4

QD. De cada Modulo Remoción de parculas de Φ Porcentaje de Remoción

184.4 0.05 80

 

Temperatura Viscosidad cinemáca Grado del Desarenador Relación Longitud Ancho cota de la lámina en la entrada a la entrada del Desarenador cota de la batea de la tubería a la entrada del Desarenador

15° μ=0.01059 n=1 (5/1) 198.98 197.65

Calculo de los parámetros de sedimentación Velocidad de sedimentación de la particula, ds= 0,005 cm

Vs   ¿ g ( ρ s − ρ ) d

2

18 μ

Vs   ¿

 981 ( 2.65 −1 ) 0,005

2

18∗0.01059

Vs   ¿ 0.2123 cm / s De la tabla 9.3 del libro guía se obtiene para n=1 y remoción del 80% θ Vs  = = 4 t  Vo

  Suponiendo la profundidad útil de sedimentación, H, igual a 2.5 m, el tiempo que tardaría la  partícula de diámetro igual a 0.005 cm en llegar al fondo es:

t ¿

t ¿

  H  Vs

  250 0.2123

t   ¿ 1177.6480 seg

 

Y el periodo de retención hidráulico será de: θ= ¿

 4 x t   ¿  4 x   1177.6480

θ= 4710.5922 seg=1.3085 h 

Se encuentra entre el rango de 0.5 a 4 horas

El volumen del tanque será:

V   ¿ Q∗θ V   ¿ 0.1844∗4710.5922 V   ¿ 868.6332  m^3

El área superficial del tanque es: V   ¿ As∗ H  As   ¿ As   ¿

 V   H 

 868.6332 2.5

As   ¿ 347.4533 m2

De donde las dimensiones del tanque serán para L:B = 5:1 As   ¿ L∗B 5B*B   ¿ As B= B=

√

  As 5

347.4533 5

B =8.3361 m

L   ¿ 5∗B L   ¿ 5∗8.3361 m L   ¿ 41.6805 m

 

La carga hidráulica superfcial para este tanque será de: q=

 Q  As

q=

  0.1844 347.4533 3

 m q =0.000531 2 m ∗s 3

 m q =45.8541076 2 m ∗d 3



m 2 m ∗d

El valor se encuentra entre 15 y 80

La carga hidráulica superficial es igual a la velocidad de sedimentación de la partícula crítica en condiciones teóricas Vo, Vo, la cual debe corresponder a la de un diámetro menor: 0.000531 cm / s

Vo= q= do =

√

18∗ μ∗Vo

g ( ρ s − ρ )

=

√

18∗0.01059∗0.0531 981 ( 2.65−1 )

do =0.0250 mm

En resumen se removerán partículas hasta un diámetro igual a 0.0250 mm. La velocidad horizontal será: Vh=

 L∗Vo  H 

Vh= 41.6805∗0.000531 2.5

Vh=0.008848 m / s

La velocidad de resuspension máxima es:

Vr= Vr=

√

8∗ K ∗g

f 

  8∗0.04∗981 0.03

( ρ s − ρ )∗d ( 2.65−1 )∗0.005

9.2913 cm/s Vr= r=9.2913 La velocidad máxima será:

 

Vhmax =20 Vs Vhmax =20 x 0.2123

Vhmax = 4.2458 

cm s

Vhmax < Vr 

CONDICIONES DE OPERACIÓN DE LOS MODULOS 1. Pa Para ra eell año año d dee ini inici cioo QD= Qmd (2016) = 0.1227 m^3/s θ=

θ=

V  Q

868.6332 0.1227

¿

θ ¿ 7079.3251 s

¿

θ=1.9665 h 

Esta entre el rango

0.5 ≤ θ ≤

4h

q ¿ q ¿

 Q  As

  0.1227 347.4533 3

 m q   ¿ 0.0003531 2 m ∗s 3

 m q   ¿ 30.5113829 2 m ∗d

 



Esta dentro del rango de carga superficial hidráulica

15 ≤ q ≤ 80

  Para las condiciones al final del periodo de diseño se trabaja con el caudal máximo diario más las  perdidas en la planta de purificación : QMD(2046) = 0.2213 m^3/s

Q ( 2046 )=QMD + 4 ∗Qmd Q ( 2046 )=0.2213 + 4 ∗0.1844

Q ( 2046 )=0.2287 m / s 3

θ= θ=

V  Q

868.6332 0.2287

θ= 3798.5324 s θ=1.0551 h

q ¿ q ¿

 Q  As

  0.2287 347.4533 3

 m q   ¿ 0.000658 2 m s

q 

¿ 56.8641

 m

3

2

m d

Cálculo de los elementos del desarenador Vertedero de salida: Q

Hv

1.84∗ B

¿ ¿ ¿¿

0.1844

Hv

1.84∗ 8.3361

¿ ¿ ¿¿

Hv   ¿ 0.052 m

 

Vv = Vv =

  Q B∗ Hv

  0.1844 8.3361∗0.052

Vv =0.4215 m / s

  La vel velocidad ocidad sobre la cresta del vertedero debe ser mayor de 0.3 m/s m/s para poder aplicar la ecuación del alcance horizontal de la vena vertiente.

Xs   ¿ 0.36 Vv2 /3 + 0.6 Hv 4 /7 Xs   ¿ 0.36 ¿ 0.42152 /3 + 0.6 ¿ 0.0524 / 7 Xs   ¿  0.3137 m Lr = 0.3137 + 0.33 Lr= 0.6437 m Almacenamiento de lodos Relación longitud Profundidad de lodos: 10 Profundidad máxima= L/ relación de lodos  

= 41.6805/ 10

 

= 4.1681 m

Longitud máxima adoptada = 4.2 m

 

Profundidad mínima adoptada= 4 m Distancia del punto de salida a la cámara de aquietamiento= L/3 = 41.6805/3 = 13.8935 m Distancia de la cámara de aquietamiento al vertedero de salida = 2L/3 = 2*41.6805/ 3 = 27.7870 m

Cámara de aquietamiento: Profundidad de la cámara= H/3 = 2.5/3 = 0.8333 m Ancho de la cámara = B/3 = 8.3361/3 = 2.7787 m Largo de la cámara = 1.5 m

CAUDAL DE EXCESOS Qexc =Qo −QD Qexc =0.3057− 0.238 3

Qexc =0.0677 m / s

(

  Qexc  Hexc = 1.84∗ L

(

 Hexc =

  0.0677 1.84∗1.5

)

2 3

2 /3

)

 Hexc =0.0844 m

Vexc=

  0.0677 0.0844 ∗1.5

Vexc =0.5346 m / s

 

 Hexc

¿ ¿

Xs

2

¿ 0.36∗( Vexc ) + 0.60 ¿ 3

0.0844

¿ ¿

Xs

¿ 0.36∗(0.5346 )2 /3 + 0.60 ¿ Xs   ¿ 0.3833 m B − Ancho 2

=

8.3361−2.7787 2

=2.7787

PERFIL HIDRAULICO El perfil hidráulico se establece para las condiciones del funcionamiento de un módulo y se trabaja con el caudal máximo diario más las perdidas en la purificación. Perdidas en la cámara de aquietamiento tomando k= 0.2 2

 K ∗⩟ V  hm= 2∗ g

2

hm=

0.2∗(1.8154 −0.0988 ) 2∗9.81

hm =0.0300 m

V1= Vreal

V1= 1.8154 m/s

 

2= V   2

  Q  H  3

∗B

3  

V  2  2 =

0.2287

0.8333 ∗2.7787 3 3

V  2  2 =0.0988 m / s

CALCULO DE LOS DIAMETROS DE LA TUBERIA DE EXCESO Y LAVADO Tabla 15  Diámetros  Diámetr os de la tubería de exceso y lavado lavado

Cotas Cota de batea en la tubería de entrada cota de la lámina de agua en la Tubería de entrada cota cota de lá lámi mina na de agua agua en la cáma cámara ra de aqui aquiet etam amie ient nto o cota de la cresta del vertedero vertedero en la carama de aquietamiento aquietamiento cota de ondo de la cámara ara de aquietamiento cota cota de la lá lámi mina na de agua agua en la zon onaa de sedi sedime ment ntac ació ión n cota de la corona ona de lo loss mur muros del del des desar aren enad ador or cota in inerior rior de pan anttall allas de entrad tradaa y de salid alidaa cota de ondo ndo de pr pro ou und ndiidad dad úl úl de sed edim imeentaci ación

197.65 197.98 197. 197.95 95 197.87 197.12 197. 197.95 95 19 198. 8.2 28 19 196. 6.7 70 19 195. 5.4 45

19 197. 7.98 98-H -Hm m 197.95-Hexc 197.95-H/3 197. 197.95 95-P -P 19 197. 7.9 98+ 8+0. 0.30 30 19 197. 7.9 95-H/ 5-H/2 2 19 197. 7.9 95-H 5-H

cotaa de la placa cot placa ondo ondo a la entrada entrada y salida salida del desar desarenado enadorr cota placa ondo en el punto de desagüe cota de batea de la tubería de lavado

195.45-PmA 195.45-PmAd d 191.45 191.45 195.45-pMad 191.25 191.25 191.25

 

cota clave de la tubería de lavado cota cresta del vertedero de salida cota lá lám min inaa de agua agua en la cámar ámaraa de recol oleección ción cota de ondo de la cámara de recolección

191.25+Dc 190.79-Hv 19 191. 1.7 70-0. 0-0.15 15 195.65-0.30

PLANOS

Ilustración 18. Almacenamiento de lodos

Ilustración 19. Corte transversal B.B

191.71 191.70 19 191. 1.5 55 197.35

 

Ilustración 20. Cámara de aquietamiento

 

Ilustración 21. Vertedero de salida

 

Ilustración 22. Diseño del desarenador corte A.A

Ilustración 23 . Diseño del desarenador vista de planta

 

TANQUE DE ALMACENAMIENTO Permite regular el caudal que llega a la red de distribución

Tipos de tanques Subterráneos, elevados, superficiales.

Accesorios en tanques Válvulas, llaves, válvulas tipo compuerta, mariposa.

Capacidad del tanque distribuidor Depende del caudal de diseño y periodo de diseño.

Generalidades Las dimensiones del tanque deben de tener en cuenta: 

Las variaciones en el consumo durante el día



Tener una reserva de agua para atender los casos de incendio



Disponer un volumen para casos de emergencia, accidentes, reparaciones o corte de energía eléctrica.



Dar una presión adecuada a la red de distribución

Tanque enterrado o semienterrado 

Debe estar alejado a toda fuente de contaminación



El material debe ser impermeable y proteger de posible corrosión

 



La placa de fondo debe estar por encima de 0.5 del nivel freático .

Tanque d dee distribución El agua llega al tanque, y este se encarga de distribuir el agua.

Tanque de compensación 

Se sitúa en el sistema opuesto de la entrada de agua a la red de distribución



Cuando el consumo es nulo la totalidad del agua llega al tanque de compensación a través de la red de distribución.



Cuando el consumo iguala el suministro, no entra ni sale agua del tanque.



Cuando el consumo es mayor que el suministro se suministra a la población por la línea directa y el tanque de compensación.

DISPOSICION DE ACCESORIOS EN TANQ TANQUES UES REGULADORES Tanque enterrado o semienterrado   Si llaa entrega se realiza por el fondo del tanque la cota piezométrica de la tubería a la entrada, es igual a la cota máxima del nivel de agua.

Tanque elevado Se debe conocer la demanda para determinar la cantidad de tanques que se necesitan.

Utilización de factores empíricos La norma RAS (2000) establece: 

  En poblaciones pequeñas , el volumen de regulación de la demanda con suministro continuo puede estimarse como 1/3 del volumen máximo consumido en

 

el día , en el caso del suministro suministro discontinuo , al valor anterior se le debe agregar el caudal medio diario multiplicado por el tiempo que no hay suministro. 

  En poblaciones grandes, el volumen de regulación de la demanda puede estimarse como ¼ de máximo volumen consumido en el día.

Dimensionamiento del tanque superficial 

A mayor profundidad mayor será el costo de los perimetrales y menor será el costo de las placas de fondo y cubierta.



A menor profundidad del tanque mayor será el costo de las placas de fondo y menor  será el costo de los perimetrales.

h= v/3 + k  h= profundidad v= capacidad k= constante en función de la capacidad

TRANSPORTE DE AGUA- CONDUCCIONES   Puede ser por gravedad o presión, llaa conducción puede transportar agua tratada o cruda, desde el sedimentador hasta el tanque de almacenamiento.

 

CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DE LA CONDUCCION   Al estudiar el trazado de la tubería, se debe tener en cuenta la posición de esta en relación con la línea piezometrica. De acuerdo con la topografía existente, se obtendrán diferentes esquemas de trazados, algunos de los cuales son:

Tubería por debajo de la línea piezometrica (conducción forzada) Es el caso ideal, debe realizarse siempre que sea posible. En esta conducción se deben instalar accesorios especiales, como válvulas de purga en los puntos bajos para realizar labores de limpieza  periódica, y válvulas de expulsión de aire (ventosas) (ven tosas) en los puntos altos. 

Ilustración 24 . Conducción forzada por (Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado alcantarillado Ricardo López )

Lamina d agua coincidente con la línea piezometrica (conducción libre) En este caso, se trata de una tubería que fluye a tubo lleno o parcialmente lleno. No necesita válvulas ni ningún tipo de accesorio, solo existen perdidas por fricción.

 

Ilustración 25. Conducción libre libre , por (Elementos de diseño para para acueductos y alcantarillado alcantarillado Ricardo López )

Tubería por encima de la línea piezometrica En este caso el tramo A-B estará en condiciones de presión negativa, con lo cual será difícil evitar la entrada de aire en la tubería, la presión entre los tramos A y B es menor que la presión atmosférica y por tanto no se pueden instalar ventosas.

Ilustración 26. Tubería bajo presión presión negativa por (Elementos de diseño para para acueductos y alcantarillado alcantarillado Ricardo López )

 

Tubería por encima del plano piezometrico estático Si la tubería se encuentra por encima del plano piezometrico y por debajo de este más la  presión atmosférica total, se constituye un sifón y por consiguiente c onsiguiente se debe instalar el equipo necesario para cebar el sifón.

Ilustración 27. Sifón por (Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado alcantarillado Ricardo López )

Tubería por encima del plano estático de presión absoluta En este caso es imposible el flujo por gravedad y se necesitara utilizar el bombeo.

 

Ilustración 28. Tubería de presión absoluta (Elementos (Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado Ricardo López )

CARACTERISTICAS FISICAS Y ACCESORIOS DE LA CONDUCCION FORZADA

Trazado y profundidad de la tubería -

Debe estar en propiedad publica Válvula de purga Diámetro mínimo 2 pulg.

Ventosas   

El diámetro de las ventosas es de 1/12 del diámetro de la tubería principal. De ½ del diámetro para las ventosas de doble acción.   Diámetro m mínimo ínimo de la ventosa para tuberías de 4 pulg o menos de 2 pulg y para tuberías superiores a 4 pulg el diámetro minimo es de 3 pulg

Válvulas de control o corte Se utilizan en la salida del desarenador y en la entrada del tanque. Tipos de válvulas: mariposa y de compuerta.

 

¿ ESPECIFICACIONES DE DISEÑO DE LA LINEA DE CONDUCCION

periodo de diseño caudal de diseño (QMD) cot otaa de lámi ámina de ag agu ua a la sal salid idaa del del des esar areenad ador or cota de descarga al tanque de almacenamien entto cot otaa lá lám min inaa de ag agu ua a la lleg llegad adaa del del desar esareenad ador or

30 años 0.2213 19 197 7.6 .65 5 178 178.48 19 197 7.9 .98 8

Presión de diseño   Corresponde al máximo valor entre la presión estática estática máxima en el perfil de trazado trazado y la sobrepresión máxima causada por el golpe de ariete, multiplicada por un factor de seguridad de 1.3:  LH 2 OSD − Pmasbaj  Pmasbajo o    P=1.3∗¿

¿

 P=1.3∗( 197.65 −170.68 )  P=35.061

DISEÑO HIDRAULICO DE LA TUBERÍA Ecuación de Darcy- W Weisbach eisbach   ecuaciones, Describe llaa pérdida energía en teórico una tubería, a continuación presentan las principales resultadodedel análisis y empírico, la pérdidasede energía ocasionada por la fricción es:

hf= f * L/D * V^2/2g

hf= perdida de energía por fricción f= factor de fricción L= longitud de la tubería D= Diámetro de la tubería

 

V=Velocidad media

Ecuación de Hazen Williams Q=0.2587∗C ∗ D

2.63

∗J 0.54

C= coeficiente de rugosidad D= diámetro de la tubería J= Pendiente de la línea de energía

CALCULO DEL DIAMETRO Para tubería de PVC tipo 1, presión de trabajo= 8.8 kg/cm^2 = 88 m de presión C= 150

Tabla 16  Diseño de la conducción

Abcisas 0 150 300 400 500 600 750 900 1000 1100

Razante 197.98 193.48 190.48 185.48 181.48 179.48 174.48 171.48 172.48 175.48

0.6 0.6 0.6 0.6 0.8 0.8 0.8 0.8 1 1

Clave 198.58 194.08 191.08 186.08 180.68 178.68 173.68 170.68 171.48 174.48

longitud 150.0675 15 150.0300 10 100.1249 10 100.0800 10 100.0200 15 1 50.0833 15 150.0300 10 100.0050 100.0450 15 150.0033

pendiente 3 2 5 4 2 3.3 2 -1 -3 -0.7

 

1250 1400

176.48 178.48

1 1

175.48 177.48

15 150.0133 1400.5023

-1.3 1 15 5.33

Ilustración 29. Gráfica de la conducción

Q=0.2587∗C ∗ D

2.63

∗J 0.54

 H  COT COTA A DE LA LAMINA DE AGUA EN LA SALIDA DEL DESARENADO DESARENADOR R−COTA RAZANTE EN ELULTI  J =  =  L  LONGITUD  LONGI TUD TOTAL TOTAL DE LA TUBERIA TUBERIA J =

197.65 −178.48 1400.5023

J =0.014 m / m

Despejando el diámetro de la ecuación de Hazen Williams:

 

Q 0.54

D

0.2587∗C ∗ J 

¿ ¿ ¿¿

0.2213 0.54 D 0.2587∗150∗0.014

¿ ¿ ¿¿

D   ¿ 0,3384 m =13.324  pulg

Diámetros a trabajar = 12 pulg y 14 pulg

Para el diámetro nominal de 12 pulg: Diámetro mm= 5 Espesor deexterno la pared= 304.8 del tubo Diámetro interno= diámetro externo – 2(espesor) Diámetro interno= 304.8 mm – 2(5) Diámetro interno= 294.8 mm = 0.2948 m Q J

0.2587∗C ∗ D

2.63

¿ ¿ 1 =¿

0.2213 0.2587∗150∗0.2948

J

¿ 1 =¿ J   1=0.0268 m / m

 

Para el diámetro nominal de 14 pulg: Diámetro externo = 355.6 mm Espesor de la pared del tubo = 6.5 Diámetro interno= diámetro externo – 2(espesor) Diámetro interno= 355.6 mm – 2(6.5) Diámetro interno= 342.6 mm = 0.3426 m

2.63

 

Q J

0.2587∗C ∗ D

2.63

¿ ¿ 2=¿

0.2213

J

0.2587∗150∗034262.63

¿ ¿ 2 =¿

J   2=0.0129 m / m  H −J 2∗ L  L 1 = J 1− J 2

 L 1 =

19.17 −0.0129 ∗1400.5023 0.0268−0.0129

 H −J 2∗ L  L 1 = J 1− J 2  L 1 =79.964 m  L 2 = L− L 1  L 2 =1400.5023−79.964  L 2 =1320.54 m

 

ANEXOS   Las siguientes tablas son obtenidas del libro (Elementos de diseño para acueductos y alcantarillado Ricardo López )

 

Referencias (1). Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados- Ricardo Alfredo López Cualla (2).. Al (2) Alcal caldí díaa de Bo Bosc sconi oniaa Ce Cesar sar-i -info nform rmaci ación ón ge gener neral al de dell muni munici cipi pioo re recup cuper erado ado de http://www.bosconia-cesar.gov.co (3). Evaluación hidrogeológica y ambiental del potencial del agua subterránea en la cabecera y área de influencia rural en bosconia, Cesar Mauricio Boada Cuevas y Sandra Johanna Chavarro Montero, universidad de la salle- trabajo de grado (4) RAS(2000)