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TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y COMPENSACIÓN Los tanques de almacenamiento y compensación son depósitos de agua que tienen la función de almacenar agua y compensar las variaciones que existen entre el caudal de entrada al tanque y el consumo normal de los suscriptores a lo largo del día. El objetivo primordial de los tanques de compensación es cubrir las necesidades de la demanda de agua en los momentos picos, permitiendo una recuperación del volumen en las horas de bajo consumo para poder suministrar, sin problema, el agua demandada en las horas de máximo consumo. Por otro lado, los tanques de almacenamiento, además de cumplir con la función de compensación, tienen el objetivo de almacenar agua para seguir cubriendo la demanda durante un cierto período de tiempo t iempo en caso de alguna falla en la red matriz. Los tanques de almacenamiento juegan un papel básico para el diseño del sistema de distribución de agua, tanto desde el punto de vista económico, así como por su importancia en el funcionamiento hidráulico del sistema y en el mantenimiento de un servicio eficiente. Un tanque de almacenamiento cumple tres propósitos fundamentales:

  Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día.   Mantener las presiones de servicio en la red de distribución.   Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de emergencia tales como incendios

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e interrupciones por daños de tuberías de aducción o de estaciones de bombeo. 

La capacidad del tanque es función de varios factores a considerar: a) Compensación de las variaciones horarias. b) Emergencias para incendios. c) Provisión de reserva para cubrir daños e interrupciones en la aducción o en las bombas. d) Funcionamiento como parte del sistema. De acuerdo a lo contemplado en el Manual de Buenas Prácticas de Ingeniería, Título B del RAS, los estudios previos  incluyen:

1.  1.  Concepción del proyecto. El consultor de un tanque de almacenamiento debe establecer establece r las necesidades de  demanda y las variaciones de consumo a lo largo del día, con el fin de determinar la magnitud m agnitud del volumen requerido.  Las funciones que debe cumplir un tanque de almacenamiento son las siguientes: nece sarias, incluyendo la   Suministrar agua potable a los consumidores en la cantidad y calidad necesarias,

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variación de la demanda a lo largo del día. 

  Suministrar suficiente agua en caso de ocurrir situaciones de emergencia, tales como incendio, daños

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en la red de conducciones, daños en las estaciones de bombeo, operaciones de mantenimiento especiales, operaciones de emergencia causadas por estallido de tuberías, etc.  Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día. 

Los tanques deben diseñarse con todas las estructuras y facilidades necesarias para garantizar su lavado durante la operación normal. Estas estructuras deben incluir, entre otros aspectos, las válvulas necesarias (según literal B.9.6.6), las estructuras de disipación de energía y las estructuras de entrega a los cuerpos receptores o al sistema de alcantarillado.

2. 2.   Infraestructura existente. Para el diseño de un tanque nuevo deben identificarse las principales obras de  infraestructura construidas proyectadas de su zona de tales como calles,de avenidas, puentes, vías de transporte urbano ymasivo, líneasdentro de transmisión de influencia, energía eléctrica, sistema alcantarillado y cualquier otra obra de infraestructura existente. 

 

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3. 3.   Estudio de la demanda de agua. Con el fin de llevar a cabo el diseño de tanques nuevos, se debe conocer  el estudio de la demanda realizado por la persona prestadora del servicio público de acueducto para la zona del municipio en la cual se va a instalar el tanque. 

4. Curvas de demanda demanda horaria horaria. Para el caso de tanques existentes, las curvas de demanda horaria deben ser obtenidas por el consultor haciendo uso de la información histórica existente en la persona prestadora del servicio público de acueducto y de las curvas de demanda que existan para los diferentes sectores del municipio. Para el caso de diseño de un tanque nuevo, conectado a una red de distribución de agua potable nueva, el consultor podrá hacer uso de la información referente a la curva de demanda de agua existente en un sector cercano al del proyecto. Sin embargo, debe tener en cuenta que podrían existir variaciones con respecto al caudal máximo y al caudal mínimo. El uso de curvas de demanda de circuitos cercanos al del proyecto debe contar con la aprobación previa de la persona prestadora del servicio público de acueducto.

5.

Aspectos generales de la zona. Como mínimo el consultor encargado del diseño de los tanques de   almacenamiento y/o compensación debe conocer la siguiente información referente a los aspectos generales de la zona: El uso del suelo y la distribución urbanística de la zona cercana c ercana al tanque.    Las áreas en donde el desarrollo urbano no esté permitido por el POT.    co nstruir como edificaciones cercanas, vías, redes de acueducto y   Los proyectos de infraestructura por construir

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otras redes de servicios públicos.  Posibles megaproyectos con el municipio, planeación y diferentes personas de servicios públicos. 

  ter renos donde se proyecta el tanque; si son propiedad privada, del   Regímenes de propiedad de los terrenos

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Estado, departamento o el municipio. 

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Sistema de drenaje natural en la zona, cauces, quebradas, etc. El levantamiento topográfico planimétrico y altimétrico de la zona del municipio objeto del diseño.  El perímetro urbano del municipio.  Afectación del medio ambiente por el proyecto 

6.  6.  Estudios topográficos. El consultor debe contar con toda la información topográfica del área del tanque.  Entre otros aspectos, esta información debe incluir los planos a escala 1:200 o más detallada. En todos los casos se deben hacer levantamientos en campo, con co n propósitos de verificación. 

7.  7.  Condiciones geológicas. El consultor debe conocer todas las condiciones geológicas y las características del   subsuelo en aquellas zonas donde se esté proyectando la construcción de un tanque nuevo. Mediante el uso de planos geológicos, deben identificarse las zonas de falla, de deslizamiento, de inundación y en general todas aquellas zonas que presenten algún problema causado por aspectos geológicos, a partir de planos de microzonificación sísmica existentes o de información geológica encontrada en las oficinas de planeación municipal. Se debe evitar alternativas de diseño de tanques en zonas claramente identificadas como zonas de deslizamiento 

8.  8.  Estudio de suelos. Para el diseño de un tanque de almacenamiento y/o compensación se debe seguir lo  establecido en el capítulo G.2 del Título G del RAS: “Aspectos “ Aspectos geotécnicos”. En todo caso se debe considerar la participación de un especialista en geotecnia que indique aquellos estudios adicionales a los mínimos establecidos por este documento. Adicionalmente, el consultor debe recopilar toda la información sobre sondeos de suelos que existan en la persona prestadora pre stadora del servicio público de acueducto del municipio. 

9.  9.  Otros estudios previos. El diseño de los tanques de almacenamiento y/o compensación también debe incluir  la consecución de estudios previos ya realizados en el municipio o el desarrollo de los siguientes estudios previos:  t anques.   Disponibilidad de la energía eléctrica en las posibles alternativas de localización de los tanques. c audal   Calidad de agua de llegada al tanque, a través de la conducción, en aquellas condiciones de caudal

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que produzcan los menores niveles en los parámetros de calidad del agua en la llegada al tanque. 

 

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m antenimientos especiales y lavados de conducciones   Condiciones especiales de operación, así como mantenimientos

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de la red de conducción que alimenta al tanque y que puedan tener impacto sobre su operación normal. 

  Las características de la red de alcantarillado y de los cuerpos de drenaje urbano en zonas cercanas al

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tanque objeto del diseño, con el fin de garantizar la capacidad mínima para recibir las aguas en caso del lavado de los tanques y reboses. 

CONDICIONES GENERALES.

Tipo de tanque. Dependiendo de su ubicación sobre el terreno, los tanques de almacenamiento y/o compensación  se clasifican en:

  Tanques enterrados. Estos tanques se encuentran situados en su totalidad bajo el nivel del suelo. Su uso es  

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recomendable cuando la topografía del terreno permite garantizar la presión mínima requerida en todos los puntos de la red de distribución. Dentro de las desventajas de este tipo de tanques se encuentran la necesidad de realizar grandes excavaciones para el tanque y demás instalaciones, además de la dificultad para el control de posibles filtraciones. 

  Tanques semienterrados. Son los tanques que tienen parte de su estructura bajo el nivel del terreno en que

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se encuentra ubicado. Se emplean generalmente cuando la altura topográfica respecto al punto de alimentación es suficiente y el terreno presenta dificultad de excavación. 

  Tanques superficiales. Los tanques superficiales están construidos sobre la superficie del terreno. El empleo

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de este tipo de tanque es común cuando el terreno es de difícil excavación o conviene no perder altura y existe la topografía adecuada. 

  Tanques elevados. Los tanques elevados son aquellos cuya base está por encima del nivel del suelo y se  



encuentran apoyados sobre una estructura de soporte. Se emplean principalmente en poblaciones con topografía plana donde no existen en sus proximidades elevaciones naturales con altimetría apropiada. En el diseño de este tipo de tanques se debe considerar el aspecto e estético stético y su integración al entorno o paisaje dada su visibilidad desde lugares distantes. Los tanques elevados deben señalizarse e iluminarse de acuerdo con los requerimientos de la Aeronáutica Civil en caso que estos se encuentren localizados en zonas de servidumbre de aeropuertos o que por su altura constituyan un peligro para la navegación aérea. Para el diseño estructural y la construcción de los tanques de almacenamiento y/o compensación debe seguirse todo lo establecido en el literal B.9.6.9 de este Título y en el capítulo C.20 de las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-10 o la norma que la modifique, adicione o sustituya. En el caso de este tipo de tanques se debe hacer un estudio de optimización económica a fin de decidir si todo el volumen de almacenamiento se coloca en forma elevada o si se combina un tanque elevado más pequeño acompañado con un tanque enterrado, semienterrado o superficial en su base. 

Forma del tanque. En general, no existe limitación alguna en cuanto a la elección de la forma del tanque; ésta debe  establecerse de acuerdo con casos particulares y las modalidades de tanques regionales. En cambio, siempre se debe garantizar la seguridad, la durabilidad y el cumplimiento de las condiciones sanitarias requeridas para el agua potable. Todos los tanques deben estar cubiertos. La forma del tanque debe proporcionar una máxima economía global en términos de cimentación, estructura, utilización del lote donde se coloca el tanque, equipos de operación y control e integración entre las diferentes unidades que conforman el sistema de abastecimiento de agua potable. Adicionalmente, la forma del tanque debe garantizar una correcta operación hidráulica de la red de distribución de agua potable aguas abajo de este, incluyendo aspectos de calidad de agua. Por consiguiente, la forma del tanque debe evitar la formación de zonas muertas dentro de éste que impliquen el deterioro en la calidad el agua potable.

Localización de los tanques. Para ubicar los tanques de almacenamiento y/o compensación dentro del sistema de  distribución de agua potable, el diseño debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones: e star enterrados.   En lo posible, los tanques de compensación y/o almacenamiento no deben estar   Los tanques deben localizarse lo más cerca posible de la red de distribución partiendo de los puntos altos de  

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la población y asegurando el mantenimiento de presiones adecuadas. 

 

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  El área para la localización del tanque no podrá situarse en zonas que presenten concentraciones de drenajes

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naturales de aguas lluvias o que sean susceptibles a inundaciones. 

  Los tanques de almacenamiento y/o compensación no deben situarse en la corona de un talud, ni sobre

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rellenos, salvo con una recomendación explícita de los estudios de suelos y de estructuras. 

ce rcanía del tanque, deben evitarse   En caso que exista la posibilidad del paso de aguas lluvias en la cercanía

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infiltraciones hacia el interior de éste.  Si el tanque es enterrado o semienterrado, debe estar alejado de cualquier fuente de contaminación posible, tales como depósitos de basura, líneas de alcantarillado, pozos sépticos, etc.; en todos los casos el tanque debe tener cubierta. 

  Si el tanque es metálico, debe localizarse en zonas donde se minimice el riesgo de corrosión. Este tipo de

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tanques deben tener ánodos de sacrificio diseñados porde el los fabricante. debe quedar clara su duración y la forma de reemplazo ánodos. Dentro de las recomendaciones de uso,

Estabilidad de la estructura. El tanque debe estar localizado en terrenos no susceptibles de deslizamientos o  inundaciones. Además, debe ser estable con respecto a la calidad del suelo de cimentación y a fallas de origen geotécnico o geológico. Igualmente, la estructura debe ser estable para el sismo de diseño correspondiente a la zona de amenaza sísmica en que se encuentre ubicado el municipio objeto del sistema de acueducto.

Restricción de acceso. El diseño debe incluir las medidas de seguridad necesarias para restringir el acceso a la zona del tanque mediante cercados, vías de acceso restringidas y vigilancia con el fin de evitar e ell acceso de personas distintas a aquellas encargadas de la operación y/o el mantenimiento mante nimiento de los tanques. PARÁMETROS DE DISEÑO Periodo de diseño: Como todos los demás elementos del sistema, es de 25 años Caudal de diseño. En aquellos casos en que los tanques se encuentren abastecidos por gravedad desde el sistema de  conducciones, el caudal de entrada al tanque es igual al caudal máximo diario (QMD), calculado de acuerdo con la demanda proyectada al período de diseño de la red de distribución localizada inmediatamente aguas abajo del tanque. El tanque debe proveer el caudal máximo horario (QMH), teniendo en cuenta la variación del consumo que se entrega a la zona que se está e stá abasteciendo.

Número mínimo de tanques de almacenamiento. Todos los sistemas de suministro de agua potable deben contar con tanques de almacenamiento. El número de tanques para atender el volumen necesario de almacenamiento, debe determinarse con base en un análisis técnico y económico de alternativas, de acuerdo con criterios de compensación, regulación y operación del sistema. En los casos en que se cuente con un tanque de almacenamiento de un solo módulo, la entrada a este debe estar provista de un bypass para facilitar las labores de mantenimiento y limpieza, sin afectar la continuidad del servicio.

Volumen útil del tanque de almacenamiento. El volumen de diseño debe ser la mayor cantidad obtenida entre la capacidad de regulación y la capacidad de almacenamiento. La capacidad de almacenamiento debe ser igual a 1/3 del volumen distribuido a la zona que va a ser abastecida en el día de máximo consumo. La capacidad de regulación se debe estimar a partir de los patrones de consumo de cada zona abastecida, mediante el empleo de métodos méto dos gráficos o analíticos. El volumen de almacenamiento determinado se debe incrementar para provisión de control de incendios estructurales en los siguientes porcentajes, de acuerdo con el nivel de riesgo establecido en los “planes de gestión de riesgo y estrategia de respuesta” de la localidad respectiva, en el marco de la Ley 1523 de 2012. Riesgo ALTO: 25% Riesgo MEDIO: 20% Riesgo BAJO: 15%

 

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El nivel de riesgo, se debe construir teniendo en cuenta las categorías del literal J.3.3 del Título J “Requisitos de protección contra incendios en edificaciones” del Reglamento Colombiano de  Construcción Sismorresistente NSR-10.

Requisitos de diseño de los tanques de almacenamiento. Durante la ejecución de los diseños de todos los tanques de almacenamiento deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: 1. Los tanques deben funcionar hidráulicamente con esquema de mezcla tipo FIFO (lo primero que entra es lo primero que sale). Si es necesario, se deben instalar paredes deflectoras u otro tipo t ipo de elementos que garanticen la circulación del agua en su interior y eviten zonas muertas. 2. Las esquinas de los tanques deben proyectarse achaflanadas. 3. Todos los tanques deben contar con sistemas de renovación de aire. El cálculo del borde libre se debe realizar de acuerdo a las condiciones sísmicas del terreno y el oleaje interno que se puede producir en un evento sísmico. En todo caso, como mínimo se debe tener un borde libre de 0.3 m. Las ventanas o elementos de ventilación deben contar en todo momento con sistemas que impidan la entrada de sustancias contaminantes o vectores. vec tores. 4. Se permite la recloración a la entrada de los tanques de almacenamiento en aquellos casos que se requiera, para garantizar que los niveles de cloro residual en toda la red permanezcan dentro de los rangos establecidos por la norma. Con el fin de alcanzar lo anterior, es necesario monitorear constantemente las concentraciones de cloro a la salida del tanque. 5. La tubería de salida debe ubicarse de tal manera que, para niveles mínimos de operación, no se generen vórtices, ni entrada de aire a la red, ni se permita la resuspensión re suspensión de sedimentos. 6. Todos los tanques de almacenamiento deben contar con una pendiente en el fondo que facilite la evacuación ev acuación de los lodos y las labores de limpieza. 7. El terreno sobre el e l cual estén construidos los tanques de almacenamiento debe contar con un sistema de drenaje. 8. Todos los tanques deben contar con un sistema de alivio que tenga la capacidad de evacuar ex excesos. cesos. Este sistema debe dimensionarse con el fin de evacuar el QMD para el horizonte de diseño. 9. Cada uno de los módulos en los que esté e sté dividido un tanque de almacenamiento debe contar, al menos, con una entrada para facilitar el ingreso de los operarios. 10. En los tanques que cuenten con un volumen mayor de 10.000 m3 se debe disponer de un sistema de válvulas de cierre automático configurable para emergencias mediante operación automática, local y remota.

Control de nivel en los tanques. El tanque debe estar provisto de un sistema indicador de nivel y de cierre en la entrada, que disminuya la posibilidad de rebose. El dispositivo de control de nivel no debe dañar la calidad del agua.

Desagüe. En todos los casos debe colocarse una tubería de desagüe sobre el fondo de tal forma que se permita el  vaciado del tanque en el tiempo especificado en el literal B.9.4.14 de este Título. Adicionalmente, el piso del tanque debe tener una ligera pendiente hacia la tubería de desagüe entre 0.05 y 0.1%.

Válvulas. En el diseño de los tanques se deben incluir los siguientes tipos de válvulas: e l punto de entrada al tanque, el diseño debe incluir una válvula   En el caso que existan altas presiones en el 

 

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reductora de presión o una válvula de flujo anular que asegure una adecuada disipación de energía. Para las estructuras de salida y de vaciado v aciado del tanque, el diseño puede utilizar válvulas tipo mariposa. En  todos los casos, las válvulas deben ir acompañadas de válvulas de cheque, con el fin de prevenir reversiones del flujo. Inmediatamente aguas debajo de la válvula, a la salida del tanque se debe colocar una válvula tipo ventosa  para permitir la entrada de aire a las tuberías de la red de distribución localizadas aguas abajo del tanque.

 

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  El diseño también debe asegurar que todos los tanques vayan acompañados de una válvula adicional pequeña,

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con el propósito de permitir la toma de muestras de agua para medir la calidad de agua, en particular de su turbiedad. 

Medición de caudal. Se hace necesario instalar totalizadores en  la tubería de salida del tanque, que permitan determinar los volúmenes suministrados en forma diaria.

 

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Ejercicio: Determinar la capacidad requerida para un tanque de almacenamiento, correspondiente a un lugar donde  se presentan los siguientes caudales, obtenidos de mediciones reales efectuadas durante periodos de 24 horas consecutivas. (Los caudales están dados en m3/s). Los periodos analizados son de una hora cada uno.

La siguiente es la información procesada:

① Periodo de tiempo;  ② Caudal medio durante el periodo de tiempo, m3/s ③ Volumen producido durante el periodo (m 3) ④ Volumen acumulado al final de cada periodo

① 

② 

③ 

④ 

0- 1

0.275

990

990

1- 2 2- 3 3- 4

0.220 0.165 0.130

792

1,782

594

2,376

468

2,844

4- 5 5- 6

0.105 0.100

378

3,222

360

3,582

6- 7 7- 8 8- 9

0.120 0.205 0.355

432

4,014

738

4,752

1,278

6,030

9 - 10 10 - 11 11 - 12

0.410 0.425 0.430

1,476

7,506

1,530

9,036

1,548

10,584

12 - 1 1- 2 2- 3

0.425 0.405 0.385

1,530

12,114

1,458

13,572

1,386

14,958

3- 4 4- 5 5- 6 6- 7

0.350 0.325 0.325 0.330

1,260

16,218

1,170

17,388

1,170

18,558

1,188

19,746

7- 8 8- 9

0.365 0.400

1,314

21,060

1,440

22,500

9 - 10 10 - 11

0.400 0.380

1,440

23,940

1,368

25,308

11 - 12

0.345

1,242

26,550

Caudal medio

0.307