Apoyo-tecnico-acueductos-rurales

Vista previa del material en texto

APOYO TÉCNICO EN SISTEMAS DE ACUEDUCTOS RURALES PARA LA 
SECRETARÍA DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE DE BOYACÁ 
 
 
 
 
 
HUGO ANTONIO RODRÍGUEZ CASTELBLANCO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA INGENIERÍA AMBIENTAL 
TUNJA 
2022 
 
1 
 
APOYO TÉCNICO EN SISTEMAS DE ACUEDUCTOS RURALES PARA LA SECRETARÍA 
DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE DE BOYACÁ 
 
 
HUGO ANTONIO RODRÍGUEZ CASTELBLANCO 
 
 
DIRECTORA 
YURANY CAMACHO ARDILA 
CODIRECTORA 
ADRIANA JANNETH ESPINOSA RAMÍREZ 
 
 
 
Trabajo de grado en la modalidad de práctica con proyección empresarial 
para optar por el título de Ingeniero Ambiental 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA INGENIERÍA AMBIENTAL 
TUNJA 
2022 
2 
 
 DEDICATORIA 
 
Dedico este trabajo a aquellas personas que me han apoyado incondicionalmente en el camino 
académico y espero sigan presentes en mi vida, especialmente a mis padres y hermano quienes 
representan el motivo de cada esfuerzo realizado y por realizar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Agradezco profundamente a mi familia y amigos por el apoyo emocional brindado, a mis guías 
académicos por el entusiasmo y sabiduría con que me acompañaron, a mi alma mater Universidad 
Pedagógica y Tecnológica de Colombia y a mis primeros guías laborales como ingeniero ambiental 
a quienes debo la oportunidad de identificar directamente la importancia de mi profesión en el 
desarrollo del departamento de Boyacá. Además, agradezco al Ministerio del Trabajo, su programa 
Estado Joven y a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible de la Gobernación de Boyacá 
por brindarme la posibilidad de vivir mi primera experiencia laboral como ingeniero. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
RESUMEN 
 
Este trabajo presenta el análisis técnico en acueductos rurales en zonas específicas del 
departamento de Boyacá como parte del apoyo a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible 
relacionado con actividades de una práctica con proyección empresarial Para este apoyo desde la 
Dirección de Recurso Hídrico fueron asignadas actividades que se dividieron principalmente en 
diseños y visitas-asesorías técnicas. Se logró completar el diseño hidráulico de tres plantas de 
tratamiento de agua potable para acueductos veredales (dos de tipo filtración en múltiples etapas 
FiME y una de tipo compacto), al igual que la reubicación del orificio de control de dos bocatomas 
existentes adaptadas a un nuevo caudal otorgado por corporaciones autónomas regionales 
correspondientes, los diseños se presentaron ante la Secretaría de Salud de Boyacá solicitando 
autorización sanitaria para el acueducto correspondiente. En cuanto a visitas-asesorías técnicas se 
realizaron dos, una como acompañamiento a una jornada de capacitación a fontaneros de 
acueductos veredales en conjunto con el Servicio nacional de aprendizaje SENA y otra por solicitud 
expresa de visita técnica en la que se tomaron en campo datos para realizar modificaciones al diseño 
hidráulico de una bocatoma existente. De forma general se cumplió con los objetivos específicos 
planteados inicialmente, adquiriendo conocimiento práctico en un ambiente laboral real, además 
del conocimiento adquirido también se obtuvo experiencia en la entrega de documentos de solicitud 
y respuesta de los servicios prestados por la secretaría de ambiente al departamento tanto para las 
actividades principales como para las complementarias. 
Palabras clave: Práctica, acueducto, rural, diseño hidráulico, Filtración en múltiples etapas 
FiME, autorización sanitaria, asesoría técnica, visita técnica, bocatoma 
. 
 
 
 
 
 
5 
 
TABLA DE CONTENIDO 
RESUMEN ................................................................................................................................................... 4 
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................... 9 
1.1. Objetivos .................................................................................................................................... 12 
General ................................................................................................................................................... 12 
Específicos .............................................................................................................................................. 12 
2. REFERENTE TEÓRICO ................................................................................................................. 13 
2.1. Marco Teórico............................................................................................................................ 13 
2.2. Estado del Arte .......................................................................................................................... 14 
2.3. Marco Legal ............................................................................................................................... 17 
3. METODOLOGÍA ............................................................................................................................. 17 
3.1. Objetivo Específico 1: Apoyar diseños de plantas de tratamiento y/o sistemas de captación 
para acueductos rurales en los municipios seleccionados de Boyacá, de acuerdo con los 
requerimientos de la entidad dados por el tutor. ................................................................................ 17 
3.1.1. Determinación de la tasa de crecimiento del municipio ................................................. 19 
3.1.2. Caudales ............................................................................................................................. 20 
3.1.3. Diseño torres de aireación................................................................................................. 22 
3.1.4. Proceso de diseño para plantas de tratamiento de agua potable según RAS - 2017.... 23 
3.1.5. Etapa de desinfección ........................................................................................................ 32 
3.1.6. Proceso redimensionamiento y reubicación de orificios de control en Bocatomas ..... 33 
3.2. Objetivo específico 2: Realizar asesorías técnicas a los sistemas de acueductos rurales en 
cuanto a su operación y/o funcionamiento a las juntas administradoras de acueductos, de acuerdo 
con los requerimientos de la entidad dados por el tutor. ................................................................... 33 
3.3. Objetivo específico 3: Caracterizar las actividades que se realizan en visitas y asesorías 
técnicas a acueductos del departamento de Boyacá por parte de los entes reguladores. ................ 34 
3.4. Objetivo específico 4: Elaborar planos, presupuestos, análisis de precios unitarios como 
apoyo a proyectos de sistemas de acueductos. .................................................................................... 34 
3.4.1. Elaboración de presupuestos y precios unitarios: .......................................................... 35 
3.4.2. En la elaboración de planos .............................................................................................. 35 
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ....................................................................................................... 36 
4.1 Apoyo en diseños de plantas de tratamiento y sistemas de captación ......................................... 36 
4.1.1. Diseño plantas de tratamiento de agua potable de filtración en múltiples etapas FiME.
 37 
4.1. Diseño planta de tratamiento de agua potable convencional- diseño planta compacta .. 49 
6 
 
4.2. Redimensionamiento y reubicación de bocatomas ............................................................. 57 
4.3. Acompañamientoen visitas y asesorías técnicas .................................................................... 61 
4.3.1. Capacitación a fontaneros ................................................................................................ 61 
4.3.2. Vista y asesoría técnica al acueducto Mirque y Valero del municipio de Ráquira ..... 62 
4.3.3. Elaboración Manuales de operación y funcionamiento de plantas de tratamiento de agua 
potable de los acueductos Peñas y Las Palmas del municipio de La Capilla ............................... 63 
4.4. Apoyo a proyectos de la Dirección de Recursos Hídrico en elaboración de planos 
presupuestos etc. .................................................................................................................................... 64 
5. CONCLUSIONES ................................................................................ ¡Error! Marcador no definido. 
6. RECOMENDACIONES ........................................................................................................................... 67 
7. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................... 68 
8. APÉNDICES ...................................................................................................................................... 71 
Apéndice A: ............................................................................................................................................ 71 
A1: Resumen en diagrama de la metodología completa usada en el presente trabajo. ................... 71 
Apéndice B: ............................................................................................................................................ 71 
1B: Plano de planta de tratamiento de agua potable Sarvith de Buenavista ............................... 71 
2B: Plano de corte planta de tratamiento de agua potable Sarvith Buenavista .......................... 71 
Apéndice C: ............................................................................................................................................ 71 
1C: Plano de planta, planta de tratamiento de agua potable Valle Santo Eccehomo 
Sutamarchán ...................................................................................................................................... 71 
2C: Plano de corte, planta de tratamiento de agua potable Valle Santo Eccehomo Sutamarchán
 ............................................................................................................................................................. 71 
Apéndice D: ............................................................................................................................................ 71 
1D: Plano planta de tratamiento de agua potable Aposentos Sutamarchán ................................ 71 
Apéndice E: ............................................................................................................................................ 71 
1E: Plano Bocatoma acueducto veredas Mirque y Valero Ráquira ............................................. 71 
Apéndice F: ............................................................................................................................................ 71 
1F: Plano Bocatoma acueducto casco urbano Sutamarchán ......................................................... 71 
 
 
 
 
 
7 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 Localización geográfica de Boyacá en Colombia ......................................................................... 11 
Figura 2 Localización geográfica de Municipios en Boyacá. ..................................................................... 11 
Figura 3. Esquema de solicitud de un diseño hidráulico a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo 
Sostenible de la Gobernación de Boyacá .................................................................................................... 18 
Figura 4 Proceso básico de diseño Plantas de tratamiento .......................................................................... 19 
Figura 5 Proyección de población acueducto Sarvith ................................................................................. 39 
Figura 6 Proyección de caudales acueducto Sarvith .................................................................................. 40 
Figura 7 Vista corte acueducto Sarvith Buenavista ..................................................................................... 42 
Figura 8 Vista planta Acueducto Sarvith Buenavista .................................................................................. 43 
Figura 9 Proyección de la Población Valle Santo Eccehomo ..................................................................... 45 
Figura 10 Proyección de Caudales Valle Santo Eccehomo ......................................................................... 46 
Figura 11 Vista corte Acueducto valle Santo Eccehomo Sutamarchán ...................................................... 47 
Figura 12 Vista planta Acueducto valle Santo Eccehomo Sutamarchán ..................................................... 48 
Figura 13 Proyección de la población Aposentos ....................................................................................... 50 
Figura 14 Proyección de Caudales Aposentos ............................................................................................ 51 
Figura 15 PTAP Compacta Aposentos ........................................................................................................ 52 
Figura 16 Vista bocatoma de captación para acueducto Venta Vieja del municipio de Ráquira Boyacá ... 58 
Figura 17 Visita bocatoma de captación para acueducto Venta Vieja del municipio de Ráquira, Boyacá . 59 
Figura 18 Bocatoma captación para casco urbano del municipio de Sutamarchán ..................................... 60 
Figura 19 Visita y acompañamiento en capacitación a fontaneros realizada por el SENA en Moniquirá 
Boyacá Noviembre 2021 ............................................................................................................................. 62 
Figura 20. Manuales de operación y mantenimiento plantas FiME y capacitación a Fontaneros ............... 64 
Figura 21 Elaboración de un presupuesto y reubicación de nodos en Autocad ......................................... 65 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
LISTA DE TABLAS 
Tabla 1 Rangos de contaminación por variable .......................................................................................... 22 
Tabla 2 Parámetros y valores para diseño de torres de aireación según RAS 2017 .................................... 23 
Tabla 3 Determinación de la dotación máxima neta ................................................................................... 24 
Tabla 4 Parámetros de referencia de diseño mezcla rápida ......................................................................... 30 
Tabla 5 parámetros de referencia diseño sedimentación ............................................................................. 31 
Tabla 6 Composición de lecho filtrante....................................................................................................... 32 
Tabla 7 Datos iniciales acueducto Sarvith................................................................................................... 37 
Tabla 8 Resumen caudales acueducto Sarvith ............................................................................................. 39 
Tabla 9 Análisis fisicoquímicos y microbiológicos Sarvith ........................................................................ 41 
Tabla 10 Parámetros de diseño torre de aireación ....................................................................................... 43 
Tabla 11 Resumen dimensiones de FiME Sarvith ...................................................................................... 43Tabla 12 Datos iniciales Valle Santo Eccehomo ......................................................................................... 44 
Tabla 13 Resumen caudales Valle Santo Eccehomo ................................................................................... 45 
Tabla 14 Análisis físico químicos - microbiológicos Valle Santo Eccehomo............................................. 46 
Tabla 15 Diseño torre de aireación Valle Santo Eccehomo ........................................................................ 48 
Tabla 16 Resumen dimensionamiento planta Valle Santo Eccehomo ........................................................ 48 
Tabla 17 Datos iniciales Aposentos ............................................................................................................ 49 
Tabla 18 Resumen Caudales Aposentos ..................................................................................................... 50 
Tabla 19 Análisis físico, químicos - microbiológicos suministrados por el solicitante .............................. 51 
Tabla 20. Diseño torre de aireación Aposentos ........................................................................................... 52 
Tabla 21 Variables de Diseño PTAP Aposentos ......................................................................................... 53 
Tabla 22 Dimensionamiento Coagulador PTAP Aposentos ....................................................................... 53 
Tabla 23 Dimensionamiento sedimentador PTP Aposentos ....................................................................... 54 
Tabla 24 Resumen Dimensiones PTAP compacta Aposentos .................................................................... 55 
Tabla 25 Composición de lecho filtrante PTAP Aposentos ........................................................................ 56 
Tabla 26 Resumen dimensiones del filtro ................................................................................................... 56 
 
 
 
 
 
 
9 
 
1. INTRODUCCIÓN 
En el contexto del funcionamiento de las sociedades humanas modernas el acceso a un 
flujo continuo de agua potable es indispensable y al mismo tiempo un derecho y objetivo de 
desarrollo sostenible, en pro de satisfacer esta necesidad se ha creado una estrategia de captación, 
tratamiento y distribución del agua, dentro de este esquema un punto crítico, y tema central a tratar 
en este trabajo son los acueductos, especialmente aquellos con mayor riesgo de no cumplir 
eficientemente con el tratamiento del agua como lo son los acueductos veredales. 
Los acueductos son los sistemas, que transportan un flujo continuo del líquido desde un 
punto establecido por la autoridad de control correspondiente en donde para dar permiso a su 
distribución debe contar con características de potabilidad, hasta el punto de utilización; los diseños 
de las plantas de tratamiento de agua potable en su totalidad vienen siendo optimizados desde el 
punto de captación hasta la salida del tanque de distribución, todas estas partes deben ser diseñadas 
teniendo como base los parámetros a tratar y las necesidades de los potenciales consumidores del 
servicio, para esto la Secretaría de Ambiente y Desarrollo atiende las solicitudes de los municipios 
ante la necesidad de visitas y asesorías técnicas a los acueductos, al igual que ante los 
requerimientos para tratar aguas con características típicas en el departamento. 
Las etapas de diseño para la construcción de bocatomas y plantas de tratamiento de agua 
tienen una gran importancia en la eficiencia de la prestación de un servicio de calidad, los 
parámetros en los que se justifican estos diseños corresponden a las necesidades de una población 
determinada, y se realizan siguiendo los lineamientos de la normatividad aplicable en cada caso; 
en el contexto del correcto funcionamiento de un acueducto son necesarias las visitas y asesorías 
técnicas, con el fin de garantizar un correcto funcionamiento de toda la infraestructura planeada e 
10 
 
identificar posibles amenazas, debilidades, oportunidades y fortalezas dentro de la prestación del 
servicio de acueducto. 
La disponibilidad de agua potable es dependiente de toda la infraestructura de captación, 
tratamiento y distribución del fluido, es pertinente realizar este tipo de trabajos en pro de mejorar 
la calidad de vida de los habitantes del departamento de Boyacá y de igual manera a la formación 
académica de los estudiantes de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. 
Este trabajo plantea reconocer e identificar de primera mano las características principales 
de acueductos funcionales en municipios seleccionados de Boyacá e identificar a qué problemáticas 
se pueden ver expuestos, además tiene como actividad principal el diseño de plantas de tratamiento 
y sistemas de captación acordes con las exigencias y necesidades de los consumidores, exigencias 
y necesidades que serán identificadas por medio de visitas técnicas a los acueductos seleccionados 
para estudio. 
La práctica con proyección empresarial se desarrolló en municipios seleccionados de 
Boyacá (Figura 1) por parte de la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible la cual atiende 
solicitudes de los municipios del departamento para asesorías y visitas técnicas; los municipios 
seleccionados fueron Buenavista, Ráquira, Sutamarchán y Moniquirá (Figura 2). 
11 
 
Figura 1 
Localización geográfica de Boyacá en Colombia 
 
Nota: Tomado de Instituto Humboldt – Corporación Autónoma Regional de Boyacá - CORPOBOYACÁ. (2017) 
 
Figura 2 
Localización geográfica de Municipios en Boyacá. 
 
Nota: Tomado de Formatos entrega de planos Gobernación de Boyacá. 
A continuación, se presenta los objetivos para el desarrollo de esta práctica con 
proyección empresarial 
12 
 
1.1. Objetivos 
General 
Apoyar el análisis técnico en acueductos rurales en zonas específicas del departamento de 
Boyacá para la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible. 
Específicos 
 Apoyar diseños de plantas de tratamiento y/o sistemas de captación para acueductos 
rurales en los municipios seleccionados de Boyacá, de acuerdo con los requerimientos 
de la entidad dados por el tutor. 
 Realizar asesorías técnicas a los sistemas de acueductos rurales en cuanto a su operación 
y/o funcionamiento a las juntas administradoras de acueductos, de acuerdo a los 
requerimientos de la entidad dados por el tutor. 
 Caracterizar las actividades que se realizan en visitas y asesorías técnicas a acueductos 
del departamento de Boyacá por parte de los entes reguladores. 
 Elaborar planos, presupuestos, análisis de precios unitarios como apoyo a proyectos de 
sistemas de acueductos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
 
 
 
 
 
 
2. REFERENTE TEÓRICO 
2.1. Marco Teórico 
El rector de la gestión del ambiente y de los recursos naturales renovables en Colombia 
es el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible el cual se encarga de “orientar y regular el 
ordenamiento ambiental del territorio y de definir las políticas y regulaciones a las que se sujetarán 
la recuperación, conservación y protección de los recursos naturales” (MADS, 2020). Sus 
actividades son importantes en la medida que la sociedad evoluciona a un estado de consciencia 
sobre la conservación y el mejoramiento de la calidad de vida. 
A nivel departamental la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible se encarga de 
dirigir, coordinar, gestionar, supervisar y regular la sustentabilidad y preservación ambiental de 
Boyacá. Dentro de estas actividades cumple la gestión a gran escala de los acueductos de Boyacá, 
realizando no solo diseños estructurales sino también las asesorías y visitas técnicas 
correspondientes con la finalidad de reconocer y optimizar la prestación y calidad del servicio a 
nivel departamental, siendo garante de las condiciones para que los procesos de captación, 
tratamientoy distribución se realicen de forma eficiente (Gobernación de Boyacá | Secretaría de 
Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2020a, 2020b). Además, responde a las necesidades de los 
acueductos en cuanto a infraestructura y manejo, sus funciones son vitales dentro de una sociedad 
encaminada a reducir desigualdades y brindar a la población en general para este caso un servicio 
de agua potable más eficiente. 
Por medio de visitas y asesorías técnicas esta entidad logra planificar y establecer mejoras 
a los acueductos ya sea en cuanto a diseño o en cuanto a gestión de su funcionamiento. 
14 
 
En el estudio del tratamiento del agua, por lo general se abordan dos sistemas: agua 
potable y agua residual, los cuales buscan que, a través de un conjunto de operaciones y procesos 
unitarios ubicados de modo secuencial y lógico, se acondicione el agua para cumplir con la 
normatividad aplicable, ya sea de potabilización o vertimientos (Ramos Pérez et al., 2020). Como 
parte de los diseños de plantas de tratamiento de agua potable se pueden orientar a aquellos de solo 
tres etapas conocidas como FiME (Filtración en Múltiples Etapas) para caudales pequeños y 
sistemas de captación. Los sistemas de captación (bocatomas) son por lo general el inicio y parte 
más elevada de los acueductos, pueden tener diferentes formas y dimensiones según los parámetros 
base lo requieran, además como medida preventiva ante la saturación del tren de tratamiento estas 
cuentan con las rejillas encargadas de evitar que dentro del acueducto ingrese el material flotante 
de mayor diámetro, esta función es la misma para plantas de tratamiento de agua potable y residual 
al inicio, pero las dimensiones cambian según las características iniciales tanto en una como en la 
otra (Rojas, 2002). La Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible centra sus diseños en este 
tipo de plantas FiME (UNICEF & Organización Mundial de la Salud OMS, 2019; Word Health 
Organization, 2018) y en sistemas de captación. 
2.2. Estado del Arte 
Las tecnologías de tratamiento de agua potable y aguas residuales tienden a decantarse 
por procesos no convencionales, teniendo en cuenta que las plantas de tratamiento comunes son la 
alternativa más viable para manejo de caudales considerables, pero no las únicas opciones, 
tratamientos secundarios y terciarios tienden a presentar avances significativos en cuanto a 
innovación, tratamientos microbiológicos (Shah & Rodriguez-Couto, 2021), etapas de 
desinfección con compuestos no muy usados actualmente e implementación a gran escala de 
tecnologías que hasta el momento solo se habían usado para caudales pequeños, estas son algunas 
de las tendencias a las que se dirige el tratamiento de agua en la actualidad, todo encaminado a una 
visión de “justicia hídrica” (Ruf, 2017). 
Mushila et al. (2016) presenta un diseño hidráulico para optimizar la capacidad de 
tratamiento de las unidades de filtración multi-etapa en Kenia, los autores consideran que la 
filtración en múltiples etapas proporciona una alternativa de tratamiento sólida para fuentes de 
agua superficial de calidad variable del agua en comunidades rurales con bajos costos de operación 
15 
 
y mantenimiento, lo cual justifica la implementación de las FiME en esta zona del planeta e invita 
a considerarlas como alternativas viables para el tratamiento de aguas en el resto del mundo. 
Relacionado con el estudio anterior Charvet et al. (2019) consideran que los lechos 
granulares presentan un rendimiento interesante, en términos de eficiencia de recolección de 
partículas ultra finas, limpieza de gases calientes, a bajo costo y con robustez pero sugieren que las 
partículas se depositan mayoritariamente en las primeras capaz del lecho; concluyendo que el uso 
de un lecho granular de múltiples etapas con un gradiente de diámetro del colector parece 
prometedor para obtener un depósito más homogéneo y extender el tiempo de operación. 
Medeiros et al. (2020) evalúan el desempeño de filtros de arena domésticos lentos (HMSF) 
para eliminar parámetros físicos, químicos y microbiológicos de agua afluente con altos niveles de 
color y turbidez, obtienen como resultado que los HMSF eliminan la turbidez (> 60%), E. coli (> 
1,5 log) y protozoos (> 2 log) de agua afluente de pozos con características de alcalinidad y 
contaminación microbiológica; pero no son eficaces para eliminar el color. Por otro lado, según 
reportan el HMSF no fue suficiente para generar agua potable de acuerdo con las directrices de la 
Organización Mundial de la Salud. En consecuencia, se necesitan más estudios para optimizar la 
tecnología. 
Proyectos de diseño estructural de plantas de tratamiento y bocatomas se desarrollan a 
nivel latinoamericano como parte de la evolución cotidiana de una sociedad con necesidades 
básicas por resolver; en el diseño de sistemas de captación como bocatomas se requiere la 
consideración de muchos aspectos entre los cuales están los teóricos, experimentales y prácticos 
(Benites Garcia & Lazaro Gutierrez, 2018). 
Franco et al. (2012) presentan una evaluación de un sistema piloto de filtración multietapa 
(Multi Stage Filter MSF por sus siglas en inglés) para el tratamiento de agua con diferentes dosis, 
131 mg L-1 y 106 mg L-1, de coagulante natural extraído de semillas de moringa oleífera en Brasil 
para etapas de pre filtración y filtración lenta, respectivamente, monitorearon: turbidez, color 
aparente y pérdida lenta de carga del filtro. Las etapas que recibieron la solución coagulante 
presentaron un mejor desempeño en el tratamiento comparado con las etapas sin ella. Sin embargo, 
la aplicación directa de la solución coagulante en el filtro lento provocó una rápida obstrucción de 
la manta no tejida y una carrera más corta”. 
16 
 
Al igual que en el resto del mundo las innovaciones propuestas en cuanto a tratamiento de 
aguas en Colombia se centran en las etapas de tratamiento secundario y terciario, los diseños de 
plantas de tratamiento de aguas se realizan para contratación con municipios a partir del 
REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO 
2017, (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, 2020), las propuestas de tipo 
investigativo siguen la línea de diseño como la planteada por Galeano Nieto & Rojas Ibarra (2016) 
quienes proponen una alternativa a los tratamientos más comúnmente usados en aguas residuales, 
del casco urbano del municipio de Vélez – Santander, así como Martínez-Pachón et al. (2021) 
quienes presentan alternativas para eliminación de riesgo biológico en aguas efluentes de plantas 
de tratamiento de aguas residuales con indicaciones para la estructuración de este proceso al final 
de un tren de tratamiento “convencional” 
Sánchez et al. (2012) evaluaron los aspectos operativos y de diseño de la coagulación y 
floculación en filtros de grava de flujo ascendente (CF-UGF) en una planta de filtración de 
múltiples etapas, mostrando que las unidades CF-UGF mejoran considerablemente el rendimiento 
de la filtración de múltiples etapas cuando el sistema opera con turbidez superior a 30 NTU lo cual 
en gran medida la carga de material particulado antes de que el agua entre en los filtros de arena 
lentos (SSF) y, con ello, evita corridas cortas del filtro y previene la interrupción temprana en las 
operaciones de SSF, el funcionamiento con coagulante también mejora la eficiencia de eliminación 
de coliformes totales, E-coli y HPC. 
(Campos & Vargas, 2019) en “ANÁLISIS TÉCNICO Y AMBIENTAL DE UNA 
PLANTA DE TRATAMIENTO COMPACTA DE AGUA POTABLE EN VILLARRICA-
TOLIMA” evalúan técnica y ambientalmente la implementación de una planta de tratamiento de 
agua potable de tipo compacto que potencialmente pueda suministrar agua de buena calidad a la 
comunidad del municipio que para 2017 presentaba un índice de riesgo de calidad del agua (IRCA) 
de 95,5 (inviable sanitariamente), como era de esperarseeste proyecto presenta una alta 
conveniencia técnica no solo por la posibilidad de mejorar la calidad del agua en el municipio, 
también por las ventajas que presenta una planta compacta como lo son la posibilidad de 
ampliación de la capacidad de tratamiento y el poco espacio requerido para tal fin. 
17 
 
2.3. Marco Legal 
se aplica principalmente el REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA 
POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO – RAS el cual se encuentra en la Resolución No. 0330 
de 08 de junio de 2017. que reglamenta los requisitos técnicos que se deben cumplir en las “etapas 
de diseño de construcción, puesta en marcha, operación, mantenimiento y rehabilitación de la 
infraestructura relacionada con los servicios públicos de acueducto, alcantarillado y aseo”. 
Por otra parte, la Resolución 0844 de 08 de noviembre de 2018 “establece los requisitos 
técnicos para los proyectos de agua y saneamiento básico de zonas rurales que se adelanten bajo 
los esquemas diferenciales definidos en el Decreto 1077 de 2015"(Ministerio de Ambiente 
Vivienda y Desarrollo Territorial, 2020). 
Además de esto en la Resolución 2115 del 2007 se señalan características, instrumentos 
básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo 
humano. Un texto a tener en cuenta para el desarrollo de plantas de tratamiento de tipo filtración 
en múltiples etapas son las guías publicadas por la Organización Panamericana de la Salud –OPS. 
(Salud, 2005) 
3. METODOLOGÍA 
3.1. Objetivo Específico 1: Apoyar diseños de plantas de tratamiento y/o sistemas de 
captación para acueductos rurales en los municipios seleccionados de Boyacá, de 
acuerdo con los requerimientos de la entidad dados por el tutor. 
Para el cumplimiento de este objetivo se usaron los siguientes programas 
• Excel 
• AutoCAD 
• Epanet Planos de sistemas de acueductos. 
De forma general el proceso comienza con la solicitud por parte del administrador del 
acueducto rural. Quien se dirige por medio escrito a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo 
Sostenible de la Gobernación de Boyacá pidiendo el apoyo en la elaboración del diseño hidráulico 
18 
 
y planos de la planta o bocatoma correspondiente, esta solicitud está acompañada por los resultados 
de análisis físicos, químicos y microbiológicos en los que se observa la calidad del agua del 
afluente, entre las variables requeridas principalmente se encuentran color, turbiedad y los valores 
de análisis microbiológicos, con estos valores adicional a los datos de acueducto como ubicación 
y cantidad de usuarios atendidos se determina el tipo de planta más apropiado, y posteriormente se 
realiza el diseño. En la Figura 3 se presentan las etapas para la de solicitud de un diseño hidráulico 
a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible de la Gobernación de Boyacá y en la Figura 4 
se presenta el Proceso básico de diseño Plantas de tratamiento. 
Figura 3 
Esquema de solicitud de un diseño hidráulico a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible de la 
Gobernación de Boyacá 
 
Con resultados de 
análisis fisico 
quimicos y 
microbiológicos 
recientes y 
número de 
usuarios actuales
Solicitud 
escrita desde el 
acueducto
Según valores de 
color real, 
tubiedad y 
coliformes totales 
se determina 
construir una 
planta tipo FiMe 
o una 
convencional
Determinación 
tipo de planta
Diseño de planta 
de tratamiento
19 
 
Figura 4 
Proceso básico de diseño Plantas de tratamiento 
 
En el Apéndice A se presenta un resumen en diagrama de la metodología completa usada en el 
presente trabajo. 
3.1.1. Determinación de la tasa de crecimiento del municipio 
Se tomaron como referencia los valores de los últimos Censos nacionales para el 
municipio los cuales corresponden a los años 1985, 1995, 2005 y 2018. 
Los valores para calcular la tasa de crecimiento poblacional son los de la parte urbana del 
municipio, mientras que el método que mejor se comporta al definir un valor de población futura 
es por lo general el método geométrico para municipios con tasa de crecimiento negativa o muy 
baja se toma el valor en 1% o 0,01 para tasa de crecimiento. 
3.1.1.1.1. El método geométrico: es útil en poblaciones que muestren una importante actividad 
económica, que genera un apreciable desarrollo y que poseen importantes áreas de expansión las 
Datos de 
entrada 
proporcionados 
por el 
solicitante
Determinación de la 
tasa de crecimiento 
poblacional del 
municipio (método 
geométrico
Diseño de la 
planta de 
tratamiento mas 
adecuada según 
características del 
agua fuente y 
desinfección
Dotación neta 
por habitante y 
caudales 
 
Diseño torres de 
aireación (si se 
requieren) 
 
20 
 
cuales pueden ser dotadas de servicios públicos sin mayores dificultades. Para este caso se emplea 
la ecuación 1. 
𝑷𝒇 = 𝑷𝒖𝒄(𝟏 + 𝒓)𝑻𝒇−𝑻𝒖𝒄 Ec. 1 
Donde Pf se refiere a la población correspondiente al año para el que se quiere realizar la 
proyección (habitantes); Puc indica la población correspondiente a la proyección del DANE 
(habitantes); Tf es el año al cual se quiere proyectar la información; Tuc es el año correspondiente 
al último año proyectado por el DANE yr corresponde a la tasa de crecimiento anual en forma 
decimal. La tasa de crecimiento anual se calcula según la ecuación 2. 
𝒓 = (
𝑷𝒖𝒄
𝑷𝒄𝒊
)
𝟏
(𝑻𝒖𝒄−𝑻𝒄𝒊)
− 𝟏 Ec. 2 
Donde Pci corresponde a la población correspondiente al censo inicial con información 
(habitantes). 
Posteriormente esta tasa de crecimiento para el total del municipio se introduce en la 
fórmula para el cálculo de la población siendo Puc ahora la población suministrada en la solicitud 
y Tuc el año en el que se hizo la solicitud. 
3.1.2. Caudales 
Una vez proyectada la población y con ayuda de la dotación neta ya determinada se toma 
un valor de pérdidas admisibles en el sistema (el cual se toma siempre para efectos prácticos como 
0,25 (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, 2017) ) y se calculó la dotación 
bruta, según la ecuación 3. 
21 
 
𝒅𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂 =
𝒅𝒏𝒆𝒕𝒂
𝟏 −%𝒑
 Ec. 3 
Donde 𝒅𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂 es la dotación bruta; la dotación neta se expresa como 𝒅𝒏𝒆𝒕𝒂 y %p se refiere 
a las pérdidas máximas admisibles. En este caso el porcentaje de pérdidas máximas admisibles no 
deberá superar el 25%.(Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, 2017). 
3.1.2.1. Caudal medio diario 
El caudal medio diario, Qmd, corresponde al promedio de los consumos diarios de caudal 
en un período de un año, proyectado al horizonte de diseño, el cual utilizó la siguiente ecuación: 
𝑸𝒎𝒅 =
𝑵° 𝒅𝒆 𝒔𝒖𝒔𝒄𝒓𝒊𝒑𝒕𝒐𝒓𝒆𝒔 ∗ 𝒅𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂
𝟑𝟎
 
Ec. 4 
La dotación bruta está dada en metros cúbicos/suscriptor mes. En la ecuación 4 el valor 
de 30 representa el número de días en el mes. 
3.1.2.2. Caudal máximo diario 
El caudal máximo diario, QMD, correspondió al consumo máximo registrado durante 24 
horas a lo largo de un período de un año. Se calculó multiplicando el caudal medio diario por el 
coeficiente de consumo máximo diario, 𝒌𝟏(para sistemas nuevos será de 1.3), como se indica en la 
ecuación 5. 
𝑸𝑴𝑫 = 𝑸𝒎𝒅 ∗ 𝒌𝟏 Ec. 5 
 3.1.2.3. Caudal máximo horario 
El caudal máximo horario, QMH, correspondió al consumo máximo registrado durante 
una hora en un período de un año sin tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula como el 
caudal máximo diario multiplicado por el coeficiente de consumo máximo horario, 𝒌𝟐((para 
22 
 
sistemas nuevos se toma 1.3 (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, 2017)), 
según la siguiente ecuación: 
𝑸𝑴𝑯 = 𝑸𝑴𝑫 ∗ 𝒌𝟐 Ec. 6 
Una vez obtenidos los caudales se procedió a seleccionar el tipo de planta de tratamiento 
de agua potable que más se ajustaba a las necesidades de la población, para estos se hace uso 
además de los datos anteriormente calculados del análisis físico, químicos suministrados por el 
solicitante.Para rangos de contaminación bajos e intermedios (Tabla 1) es posible implementar 
plantas de tratamiento de agua potable de filtración en múltiples etapas más procesos de aireación 
y desinfección. 
Tabla 1 
Rangos de contaminación por variable 
RANGO NIVEL PROMEDIO 
Bajo Turbiedad < 10 UNT Coliformes Fecales < 500 UFC/100 ml Color Real < 20 UPC 
Intermedio Turbiedad 10 - 20 UNT Coliformes Fecales 500 - 10000 UFC/100 ml Color Real 20 - 30 UPC 
Alto Turbiedad 20 - 70 UNT Coliformes Fecales 10000 - 20000 UFC/100 ml Color Real 30 - 40 UPC 
Nota: tomado de GUÍA PARA DISEÑO DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE FILTRACIÓN EN MÚLTIPLES ETAPAS (Guías Para La Calidad Del Aire, OMS 
GUÍAS PARA LA CALIDAD DEL AIRE Organización Mundial de La Salud, n.d.) 
Para requerimiento mayores los municipios tienden a implementar plantas de tratamiento 
con procesos tradicionales, pero construyendo plantas de tipo compacto. 
3.1.3. Diseño torres de aireación 
Estas se emplean cuando en los análisis físicos, químicos suministrados por los 
solicitantes se evidencia la presencia de metales disueltos, especialmente el hierro, se crea 
turbulencia al dejar caer el agua desde el punto más alto de una torre con bandejas que contienen 
23 
 
por lo general carbón activado, el hierro al entrar en contacto con el aire se oxida y precipita dejando 
el agua relativamente libre de este compuesto. 
Para el diseño se deben asumir y cumplir algunos parámetros sugeridos por la Resolución 
0330 de 2017 los cuales son presentados en la Tabla 2 
Tabla 2 
Parámetros y valores para diseño de torres de aireación según RAS 2017 
Carga Hidráulica 500 -1500 m/d 
Altura total 1,2 - 3,0 m 
Número de bandejas 3 y 9 
Distancia entre bandejas 0,3 -0,5 m 
Altura de bandeja 0,20 - 0,25 m 
Diámetro medio de orificios 0,5 -0,6 cm 
Separación media entre orificios 0,25 m 
Eficiencia en remoción de CO2 
esperada 
0,60 
Material de lecho de contacto Carbón activado o coque, ladrillo triturado, cerámica, resinas de 
intercambio iónico 
Tamaño del material de contacto 4-12 cm 
Espesor del lecho de contacto 0,15-0,20 m 
Nota: Tomado de RAS 2017 resolución 0330 de 2017 (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, 
2017). 
3.1.4. Proceso de diseño para plantas de tratamiento de agua potable según RAS - 2017 
Con los anteriores datos se toma como principal referencia el Reglamento Técnico del 
Sector Agua Potable y Saneamiento Básico del 2017 (Ministerio de Ambiente Vivienda y 
Desarrollo Territorial, 2017) para seguir el proceso de diseño. Inicialmente, se definen las 
características del municipio en las cuales es importante reconocer: 
 La elevación en metros sobre el nivel de mar del municipio: con el fin de definir la dotación 
neta máxima en litros/(habitante*día) y posteriormente la dotación bruta. 
24 
 
 Las características de crecimiento y decrecimiento de la población en zona urbana, rural y 
en general del municipio como datos de entrada para definir una tasa de crecimiento 
poblacional. 
El RAS 2017 define un periodo de diseño de 25 años. Para la determinación de la 
población futura, el método de cálculo utilizado es el método Geométrico. La Tabla 3 presenta los 
valores para la determinación de la dotación máxima neta. 
Tabla 3 
Determinación de la dotación máxima neta 
Altura promedio sobre el nivel del mar de la zona atendida Dotación neta máxima (L/hab/día) 
> 2000 m.s.n.m 120 
1000 - 2000 m.s.n.m 130 
< 1000 m.s.n.m 140 
Nota: Tomado de RAS 2017 resolución 0330 de 2017 (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, 2017) 
En ambos casos la elevación en metros sobre el nivel del mar fue superior a los 2000 
m.s.n.m por lo cual la dotación neta máxima se definió como 120 (L/ha*día). 
3.1.4.1. Dimensionamiento estructuras Plantas tipo FiME 
La siguiente etapa consiste en dimensionar los módulos que realizan cada proceso en el 
tren de tratamiento, para el caso de plantas tipo FiME los módulos son: 
3.1.4.1.1. El filtro grueso dinámico 
Este es el primer módulo en un sistema de tratamiento de filtración en múltiples etapas, los filtros 
dinámicos son tanques que contienen una delgada capa de grava fina (6 a 13 mm) sobre un lecho 
de grava más grueso (13-25 mm) y un sistema de drenaje en el fondo, se utiliza para reducir picos 
de turbiedad y proteger la planta de tratamiento ante altas cargas de sólidos. Cuando la fuente 
transporta valores elevados de sólidos fácilmente sedimentables, estos se depositan en la superficie 
del lecho de grava, colmatándolo rápidamente y restringiendo parcial o totalmente el paso de agua. 
Esta respuesta protege las unidades de tratamiento siguientes (Salud, 2005). El diseño de esta 
unidad se hace teniendo en cuenta las formulas presentadas en la “GUÍA PARA DISEÑO DE 
25 
 
SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE FILTRACIÓN EN MÚLTIPLES ETAPAS” de la 
Organización Panamericana de la Salud (Salud, 2005): 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑚2 (𝐴𝑡) =
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜
𝑚3
ℎ
𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 
𝑚3
𝑚2
ℎ
 
Ec. 7 
 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝐴𝑓 ) =
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜(𝐴𝑡)
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 (𝑁)
 
Ec. 8 
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 (𝑄𝑓) =
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 (𝑄𝑡)
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 (𝑁)
 
Ec. 9 
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑄𝑡) = 𝑄𝑚𝑑 + 𝑅 𝑥 𝑄𝑚𝑑 (𝑅 = 𝑟𝑎𝑧ó𝑛 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜) Ec. 10 
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 =
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑄𝑡)
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 (𝑁)
 
Ec. 11 
𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜
𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜
: 𝑀 =
𝐿
𝑏
, 𝑎𝑚𝑏𝑜𝑠 𝑒𝑛 (𝑚); 𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒, 𝑏 = ( 
𝐴𝑓
𝑁
 )
1
2
 
𝐿𝑓 = 𝐿 𝑥 1.2 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑗𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 
𝐿𝑎 𝑐𝑎𝑗𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 𝑑𝑒𝑏𝑒 𝑠𝑒𝑟
1
5
(20%) 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 
𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑦 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑏𝑒 𝑠𝑢𝑚𝑎𝑟 𝑎𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐿. 
Ec. 12 
𝑃𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑗𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑠𝑒𝑟á: 𝐻𝑓 = 𝐻𝑙𝑠 + 𝐻𝑙𝑓 + 𝐻𝑏𝑙 
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒,𝐻𝑓 ∶ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑗𝑎 (𝑚) 
𝐻𝑙𝑠 ∶ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑙𝑒𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 (0.3𝑚) 
Ec. 13 
26 
 
𝐻𝑙𝑓 ∶ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑒𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 (0.5 − 0.7𝑚) 
𝐻𝑏𝑙 ∶ 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑏𝑜𝑟𝑑𝑒 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 (0.2𝑚) 
Vertedero triangular o en “V” 𝐸𝑛 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑄 𝑦 ℎ: 𝑄 = 775 𝑥 ℎ 2.47 
• 𝐸𝑛 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑏, 𝑄𝑠 𝑦 𝑉𝑠 ∶ 𝑏 = 3.4 𝑥 𝑄𝑠 
(𝑉𝑠)3 
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒, 𝑄 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 (𝑚3/𝑠) 
𝑄𝑠 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜 (𝑚3/𝑠𝑒𝑔) 
𝑏 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝑚) 
𝑉𝑠 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎𝑣𝑎𝑑𝑜 (𝑚/𝑠𝑒𝑔) 
Ec. 14 
 
 
3.1.1.1.2. Filtración gruesa 
Los filtros gruesos de grava pueden ser de flujo horizontal o vertical. Consiste en un 
compartimiento principal donde se ubica un lecho filtrante de grava. El tamaño de los granos de 
grava disminuye con la dirección del flujo. Conforme funciona el filtro, los espacios vacíos se van 
colmatando con las partículas retenidas del agua, por lo cual se requiere una limpieza semanal 
controlada mediante las válvulas de apertura a la salida de la unidad (Salud, 2005). El diseño de 
esta unidad se hace teniendo en cuenta las formulas presentadas en la “GUÍA PARA DISEÑO DE 
SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE FILTRACIÓN EN MÚLTIPLES ETAPAS” de la 
Organización Panamericana de la Salud (Salud, 2005): 
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑄𝑑 = 𝑏 𝑥 𝐿 
𝑁 𝑥 𝑉𝑓 
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝐴𝑠 = 𝑚2 
Ec. 15 
27 
 
𝑉𝑓 = 𝑚/ℎ 
𝑁 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 
𝑏 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑚) 
𝐿 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 (𝑚) 
Sistema de distribución: distribuidor y tuberías laterales con orificios. 
𝑛
𝐴𝑜
𝐴𝐿
 ≤ 0.42 
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒, 𝐴𝑜 = á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝐴𝐿 = á𝑟𝑒𝑎 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎. 
𝑛 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠 
Ec. 16 
 
3.1.1.1.3. Filtro lento de arena FLA 
El tratamiento del agua en una unidad de FLA es el producto de un conjunto de 
mecanismos de naturaleza biológica y física, los cuales interactúan de manera compleja para 
mejorar la calidad microbiológica del agua. 
Consiste en un tanque con un lecho de arena fina, colocado sobre una capa de grava que 
constituye el soporte de la arena la cual, a su vez, se encuentra sobre un sistema de tuberías 
perforadas que recolectan el agua filtrada. El flujo es descendente, con una velocidad de filtración 
muy baja que puede ser controlada preferiblemente al ingreso del tanque (Salud, 2005). El diseño 
de esta unidad se hace teniendo en cuenta las formulas presentadas en la “GUÍA PARA DISEÑO 
DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE FILTRACIÓN EN MÚLTIPLES ETAPAS” de la 
Organización Panamericana de la Salud (Salud, 2005): 
Á𝑟𝑒𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 (𝐴𝑠) =
𝑄𝑑
𝑁 𝑥 𝑉𝑓
 
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝐴𝑠 = 𝑚2 
𝑉𝑓 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑚/ℎ) 
Ec. 17 
28 
 
𝑄𝑑 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (𝑚3/ℎ) 
𝑁 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 
𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 (𝐾): 
𝐾 =
2 ∗ 𝑁
𝑁 + 1
 
Ec. 18 
𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑: 
𝐿 = (𝐴𝑠 ∗ 𝐾)
1
2 
Ec. 19 
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑: 
𝑏 = (
𝐴𝑠
𝐾
)
1
2
 
Ec. 20 
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑙 (𝑉𝑅): 
𝑉𝑅 =
𝑄𝑑
2 ∗ 𝐴 ∗ 𝐵
 
Ec. 21 
 
Los drenes se diseñarán con el criterio de que la velocidad límite en cualquier punto de estos no 
sobrepase de 0.30 m/s. La relación de velocidades entre el dren principal (Vp) y los drenes 
secundarios (Vs) debe ser de: Vp/Vs < 0.15 
𝐷𝑟𝑒𝑛𝑒𝑠: (𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 𝑎 10%) 
ℎ𝑑 = 0.33 𝑙
1
𝑑ℎ
 .
𝑉2
2𝑔
 
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒, 𝑑ℎ ∶ 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 
𝑉 ∶ 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑟𝑒𝑛, (𝑑ℎ =
4𝐴𝑑
𝑃
) 
𝐴𝑑 ∶ á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑟𝑒𝑛 
𝑃 ∶ 𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑟𝑒𝑛 
Ec. 21 
29 
 
𝐶𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎: 
ℎ𝑓1 =
𝐾𝑉2
2𝑔
 ; 𝑉 = 𝑉𝐹
𝐴𝑓
𝐴𝐶
 
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒, 𝐴𝐶 ∶ á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎 (𝑚2) 
𝐴𝑓 ∶ á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑚2) 
𝑉𝐹 ∶ 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑚/𝑠) 
Ec. 22 
𝑉𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎: 
ℎ𝑓2 =
𝑄𝑑2
3
1,84𝐿𝜈
 
𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒, 
𝐿𝜈 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 (𝑚) 
𝑄𝑑 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (
𝑚3
ℎ
) 
Ec. 23 
 
3.1.4.2. Dimensionamiento estructura planta convencional de tipo compacto 
Para el caso de las plantas de tipo compacto estas consisten en tanques dentro de los cuales se 
realizan los procesos, de forma general en una planta que cumpla con lo requerido por la autoridad 
sanitaria se entregan los siguientes cálculos: 
3.1.4.2.1. Coagulación 
En cuanto a la coagulación esta depende de la agitación intensa del agua por lo cual el 
valor más importante para hacer este cálculo es el gradiente de mezcla: 
𝐺𝑚 = √
𝜌 ∗ 𝑔 ∗ ℎ
𝜇 ∗ 𝑡𝑚
 Ec. 24 
 
Donde: 
30 
 
𝐺𝑚=Gradiente de mezcla (s-1) 𝑔=aceleración de la gravedad (9.81 m/s) 
ℎ= perdida de energía debido a la friccion 𝜌=Densidad del agua en kg/m3 
𝜇=viscosidad dinámica del agua (Ns/m2) 𝑡𝑚=tiempo de mezcla 
El valor obtenido debe corresponder a lo señalado en los “parámetros de referencia de 
diseño mezcla rápida” del RAS versión 2017 (hoja número 67), para mezclas hidráulicas y tiempos 
de mezcla menores a 1 segundo los cuales son presentados en la Tabla 4. 
Tabla 4 
Parámetros de referencia de diseño mezcla rápida 
Tipo de Mezclador Rango de gradiente de velocidad medio Tiempo de mezcla 
Hidráulico 1000 s-1 - 2000 s-1 < 1 s 
Mecánico 500 s-1 - 2000 s-1 < 60 s 
Nota: Tomado de RAS 2017 resolución 0330 de 2017 (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo 
Territorial, 2017). 
3.1.4.2.2. Sedimentador 
En el caso particular de la planta compacta el proceso se realiza en un sedimentador de 
alta tasa de módulos de sedimentación cónicos tipo colmena de acuerdo a la siguiente expresión: 
𝑉𝑠𝑐 =
𝑆𝑐 ∗ 𝑉𝑜
𝑠𝑒𝑛𝜃 + 𝐿𝑐 𝑐𝑜𝑠𝜃
 
Ec. 25 
Donde 𝑉𝑠𝑐 corresponde a la velocidad de sedimentación critica de la partícula a remover en m/s; 
debe ser menor que la velocidad de asentamiento de la partícula que se quiere remover. 𝑉𝑜 es la 
velocidad promedio del fluido dentro del ducto de sedimentación en 
𝑚
𝑠
 . ; Sc es la carga superficial 
en el área de sedimentación, θ es el ángulo de inclinación del ducto de sedimentación. Lc es la 
longitud relativa corregida del ducto de sedimentación, tiene en cuenta la longitud de transición del 
flujo a la entrada del ducto de alta tasa, este se da como 𝐿𝑐 = 𝐿 − 𝐿´, donde L = l/d y 𝐿´ = 0,058 ∗
𝑣𝑜 ∗
𝑑
𝑣
 siendo v la viscosidad cinemática del agua, L es la longitud del ducto de sedimentación en 
metros y d es el diámetro del ducto de sedimentación en metros–. La eficiencia por su lado (Ef.) 
corresponde a la eficiencia del sedimentador y se asume así, 1 para placas paralelas, 1,33 ductos 
circulares, 1,375 sección cuadrada. 
31 
 
A tener en cuenta la carga superficial de operación CS esta es la velocidad de flujo en el 
área de sedimentación, exactamente el área de flujo del módulo de sedimentación deberá estar entre 
100 a 110 m3/m2-dia, y deberá proveer un tiempo de retención hidráulica de 10 y 20 min, de tal 
forma que la velocidad crítica de sedimentación este en rango de 15 a 30 cm/s. 
Se debe iniciar designando una carga superficial que debe estar entre 100 a 110 m/día, 
pero se puede asignar menores valores para aumentar la eficiencia de remoción de floc. 
En este caso se debe cumplir con los lineamientos expuestos en los “parámetros de 
referencia criterios de sedimentación” del RAS 2017 (Tabla 5) para los cuales se habla en plantas 
compactas de sedimentadores de flujo vertical (Salud, 2005). 
Tabla 5 
Parámetros de referencia diseño sedimentación 
Tipo de 
sedimentador 
Carga superficial 
(m3/m2/d) 
Tiempo de retención 
hidráulica (h) 
Velocidad de flujo 
(cm/s) 
Flujo horizontal 15 a 30 2 a 4 <1 
Flujo vertical 20 a 30 (max.60) 2 a 4 <1 
Manto de lodos 30 a 120 1,0 a 1,5 2,15 
Nota: Tomado de RAS 2017 resolución 0330 de 2017 (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, 
2017). 
3.1.4.2.3. Floculador 
En una planta compacta por lo general el tanque denominado clarificador contiene el 
sedimentador y el floculador, por lo cual el diámetro es el mismo y varia la altura del módulo, al 
sumar las alturas de los módulos de sedimentación y floculación se obtiene la altura total del 
clarificador. 
El floculador hidráulico de cono invertido es uno de los de mayor uso por parte de 
fabricantes, está compuesto por dos cámaras, una cónica, bajo la tolva de lodos y una cilíndrica en 
el fondo del clarificador. El flujo ocurre en dos etapas, uno descendente y otro ascendente con 
tiempos de retención del orden de los 30 min para producir un floc de buena calidad. La mezcla se 
produce gracias al gradiente de velocidad que está entre 10 y 70 s-1. 
La carga superficial ascendente es la velocidad en el cilindro por debajo del módulo de 
sedimentación; la carga superficial en el módulo de sedimentación es la velocidad de salida en el 
cono de sedimentación. 
32 
 
𝑇𝐷𝐻 =
𝑄
𝑣𝑜𝑙2
> 20 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠 Ec. 26 
Donde Q: caudal m3/s; TDH: Tiempo de retención; vol.: volumen m3 
3.1.4.2.4. Filtración 
Las plantas de tipo compacto por lo general cuentan con dos tanques grandes más los 
tanques utilizados para dosificar, de los dos tanques grandes uno se denomina clarificador y el otro 
es el tanque del filtro. 
Se presenta en el interior de un lecho del tipo múltiple de antracita y arenas gradadas del 
tipo silíceas, con colector de fondo que permite uniformidad de flujo. La filtración se presenta en 
compartimientos convenientementedispuestos para permitir el lavado de los lechos por retro flujo. 
La velocidad de filtrado juega un papel importante pues de ella depende en gran medida 
la eficiencia tanto del proceso de filtrado como de la carrera de filtrado la tasa de filtrado TF para 
este tipo de operación se recomienda que sea del orden de 𝑇𝐹 = 180 (
𝑚3
𝑚2−𝑑𝑖𝑎
). Para este tipo de 
filtro se recomienda la composición del lecho filtrante mostrada en la Tabla 6): 
Tabla 6 
Composición de lecho filtrante 
Capa Especificación Altura de capa (m) Volumen m³ 
1 Arena sílice 8-14 Tamiz Americano 0,2 0,121056 
2 Arena sílice 14-20 Tamiz Americano 0,1 0,060528 
3 Arena sílice 20-40 Tamiz Americano 0,35 0,211848 
4 Antracita TE 1,0 mm 0,4 0,242112 
5 
Altura libre para expansión del lecho durante el 
lavado 
0,35 0,211848 
3.1.5. Etapa de desinfección 
Se recomienda el uso de solución de hipoclorito; este hipoclorito puede ser de Calcio o de 
Sodio aplicándolo al afluente del tanque de almacenamiento el cual será con una capacidad de 500 
litros, utilizando un dosificador el cual pueda regularse manualmente. En la ecuación 10 se presenta 
como obtener el caudal a dosificar Qd. 
33 
 
𝑄𝑑 = 
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑝𝑜𝑠𝑖𝑐𝑖ó𝑛
 Ec. 27 
3.1.6. Proceso redimensionamiento y reubicación de orificios de control en Bocatomas 
Por parte de la entidad se solicitó el ajuste del orifico de control de caudal para dos 
bocatomas según el caudal autorizado por la corporación autónoma regional correspondiente. 
Los cálculos en este caso se definen de la siguiente forma: 
𝑄 = 𝐶𝑑 ∗ 𝐴 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ ℎ Ec. 28 
Se asume un diámetro del Orifico. A es el área del Orifico (m²) = 𝜋 ∗ (𝑟2) = 𝜋 ∗ (
𝐷
2
)
2
 ; h es la 
altura sobre el Orificio (m); Cd es constante en 0,61; Q = QMD es el caudal otorgado por la 
Corporación Autónoma Regional correspondiente; D es el diámetro del Orificio y g la 
gravedad9,81
𝑚
𝑠𝑒𝑔2
. De la anterior ecuación se despeja h en metros y esta es la distancia a la que 
debe estar la lámina de agua del centro del orificio de control así: 
(
𝑄
𝐶𝑑 ∗ 𝐴
)
2
2 ∗ 𝑔
= ℎ Ec. 29 
3.2. Objetivo específico 2: Realizar asesorías técnicas a los sistemas de acueductos 
rurales en cuanto a su operación y/o funcionamiento a las juntas administradoras 
de acueductos, de acuerdo con los requerimientos de la entidad dados por el tutor.
 
El acompañamiento en visitas técnicas a acueductos se hace con el fin de identificar las 
características y problemáticas, para esto se requieren herramientas de trabajo como planillas de 
recolección de datos para casos específicos y libreta de apuntes para casos generales, tablas en 
Excel (en caso de solicitarse un diseño) y cámara fotográfica. 
34 
 
Las visitas y asesorías técnicas son solicitadas por medio escrito a la Secretaría de 
Ambiente y Desarrollo Sostenible de la Gobernación de Boyacá, en dicha solicitud el encargado 
anexa un numero o correo de contacto al cual el encargado de realizar la visita se comunica con el 
fin de fijar un horario conveniente, en la visita como tal el solicitante indica con mayor profundidad 
el o los requerimientos por los cuales se acude a la entidad estatal, en algunos casos como en el que 
se realizó durante la práctica en la que se sustenta el presente documento solo fue necesario una 
visita técnica en la cual se realizó la asesoría y se tomaron los datos necesarios para el 
redimensionamiento y reubicación de una bocatoma. en otros casos esta primera visita le sirve al 
funcionario para determinar fallos que se deben corregir en una siguiente visita como lo son la 
programación de capacitaciones a fontaneros. 
3.3. Objetivo específico 3: Caracterizar las actividades que se realizan en visitas y 
asesorías técnicas a acueductos del departamento de Boyacá por parte de los entes 
reguladores. 
Este objetivo como complementario al anterior busca recopilar datos de visitas y asesorías 
técnicas con el fin de identificar y caracterizar las actividades, con el fin de cumplir este objetivo 
se hace uso de herramientas como planillas de recolección de datos, tablas en Excel y cámara 
fotográfica. 
Por medio de observación en las visitas de campo realizadas y por pregunta directa a los 
profesionales encargados de las visitas se identifican las actividades de mayor demanda por la cual 
los acueductos Rurales de Boyacá se contactan con la dependencia de recurso hídrico de la 
Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible del departamento. 
3.4. Objetivo específico 4: Elaborar planos, presupuestos, análisis de precios unitarios 
como apoyo a proyectos de sistemas de acueductos. 
Para el desarrollo de este objetivo fue necesario el uso de las siguientes herramientas: 
• Excel 
35 
 
• AutoCAD 
• Epanet Planos, presupuestos, análisis de precios unitarios para proyectos de sistemas de 
acueductos. 
• Lista de precios unitarios oficial de la Gobernación de Boyacá 
• Correos electrónicos, teléfonos celulares, aplicaciones de mensajería y demás medios de 
contacto con proveedores 
3.4.1. Elaboración de presupuestos y precios unitarios: 
Como primera acción se designa por parte del tutor un proyecto específico con las 
actividades que dicho proyecto contempla. La gran mayoría de las actividades ya se encuentran 
descritas y sus precios unitarios calculados en los listados oficiales de la Gobernación (los cuales 
fueron suministrados por el tutor al inicio de la práctica). En caso de no contar de antemano con 
los precios unitarios estos deben ser calculados a partir de la tabulación del costo de los materiales 
y la mano de obra necesaria para realizar la actividad, estos costos deben ser cotizados por lo menos 
con dos diferentes proveedores y las cotizaciones deben ser anexadas como soporte a los Análisis 
de Precios Unitarios (APU) nuevos. 
La suma del costo de cada actividad al final proporciona el valor aproximado del costo 
total del proyecto. 
3.4.2. En la elaboración de planos 
Esta actividad puede surgir de diferentes requerimientos. Por parte del tutor se entrega un 
archivo drawing DWG para trabajar en el programa AutoCAD y él solicita el manejo que se le 
debe dar al archivo, este puede ser una corrección de longitudes, ubicación de nodos, generación 
de planos con el contenido sin modificar. También estos planos se realizan como uno de los 
productos finales de un diseño hidráulico en los cuales se representan plantas de tratamiento o 
36 
 
bocatomas haciendo el dibujo desde cero o apoyándose en figuras previamente generadas en 
entregas anteriores de la práctica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
Los resultados de la práctica laboral se corresponden con los objetivos específicos planteados y se pueden 
dividir en Diseños, Visitas-Asesorías Técnicas y elaboración de entregables como apoyo a proyectos de la 
dirección de recurso hídrico de la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sostenible de la Gobernación de 
Boyacá. 
4.1 Apoyo en diseños de plantas de tratamiento y sistemas de captación 
Durante la estancia de trabajo práctico en la Secretaría de Ambiente y Desarrollo 
Sostenible de la Gobernación de Boyacá fue posible apoyar en el diseño de plantas de tratamiento 
y sistemas de captación para acueductos rurales en los municipios de Buenavista, Ráquira, 
37 
 
Sutamarchán y Moniquirá en Boyacá, de acuerdo con los requerimientos de la entidad dados por 
el tutor. 
La labor realizada por la Secretaría es de gran importancia en el desarrollo económico y 
social del departamento, los procesos realizados por la dirección de recurso hídrico mejoran la 
calidad de vida de los habitantes de zonas veredales del departamento por medio de la realización 
de estudios y diseños que permiten sentar la base para un manejo, tratamiento, distribución y 
utilización eficiente del agua, los procesos de concesión de aguas son otorgados para captación 
por la CorporaciónAutónoma Regional correspondiente y los usuarios-suscriptores de los 
acueductos después de obtener su caudal otorgado requieren la autorización sanitaria por parte de 
Secretaría de Salud para utilizar el agua en sus procesos de subsistencia y producción. 
4.1.1. Diseño plantas de tratamiento de agua potable de filtración en múltiples etapas 
FiME. 
Durante el desarrollo de la práctica se realizó satisfactoriamente el diseño de dos plantas 
de tratamiento de agua potable de tipo filtración en múltiples etapas, en ambos casos el diseño de 
estas plantas tenía como finalidad solicitar la autorización sanitaria ante la Secretaría de Salud del 
departamento y la Corporación Autónoma Regional correspondiente. 
4.1.1.1. Acueducto rural de la vereda Sarvith del municipio de Buenavista Boyacá 
El diseño hidráulico y planos completos se encuentran a mayor detalle en el Apéndice B. 
En la tabla 7 se presentan los datos iniciales utilizados en el cálculo de proyección de la 
población para el acueducto Sarvith de Buenavista. 
Tabla 7 
Datos iniciales acueducto Sarvith 
Datos iniciales 
Censo Población rural Población total Población urbana (cabecera) 
1986 5,620 6,069 449 
1993 4,919 5,410 491 
2005 5,031 5,759 728 
2018 3,652 4,409 757 
Diseño Sarvith para 248 habitantes en 2021 
38 
 
 
La población que atiende el acueducto en 2021 es de 248 personas, la población total y 
rural van decreciendo mientras que la población de la cabecera municipal muestra una leve 
tendencia creciente. 
La tasa de crecimiento se calcula utilizando la ecuación 2, se utiliza el censo de la 
población urbana, debido a la tendencia decreciente de la población el valor de la tasa de 
crecimiento poblacional se toma como 1% o 0,01. 
Proyección por el método geométrico para 25 años, según Resolución 0330 del 2017. 
Ejemplo de cálculo utilizando la ecuación 2. 
𝑷𝒇 = 𝑷𝒖𝒄(𝟏 + 𝒓)𝑻𝒇−𝑻𝒖𝒄 
𝒓 = 𝟎. 𝟎𝟏 = 𝟏% 
𝑷𝒇 = 𝟐𝟒𝟖(𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟏)𝟐𝟎𝟒𝟔−𝟐𝟎𝟐𝟏 
𝑷𝒇 = 𝟐𝟒𝟖(𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟏)𝟐𝟓 
𝑷𝒇 = 𝟑𝟏𝟖. 𝟎𝟒𝟑 
𝑷𝒇 = 𝟑𝟏𝟖 
En la figura 5 se presenta gráficamente el aumento de la población según la proyección 
realizada, para el año 2046 se proyectan 318 habitantes atendidos por el acueducto rural Sarvith de 
Buenavista. 
39 
 
Figura 5 
Proyección de población acueducto Sarvith 
 
El cálculo de los caudales se realiza aplicando las ecuaciones 3, 4, 5, 6, el resumen de resultados se 
presenta en la tabla 8. 
Tabla 8 
Resumen caudales acueducto Sarvith 
Periodo de 
Diseño 
(Años) 
Población 
(Hab) M. 
geométrico 
% 
Pérdidas 
Dota. 
Neta 
(L/s) 
Dota. 
Bruta 
(L/s) 
Q.m.d. 
(L/s) 
Q.M.D. 
(L/s) 
Caudal de 
Demanda 
Total 
Q.M.H. L/s 
2046 318 0,25 120 160 0,58897 0,7657 0,99536 
 
Los resultados de la tabla 8 se presentan gráficamente en la figura 6. 
240
260
280
300
320
340
2020 2024 2028 2032 2036 2040 2044 2048 2052 2056 2060
P
O
B
LA
C
IÓ
N
 (
h
ab
it
an
te
s)
PERIODO (AÑOS)
M.GEOMÉTRICO
40 
 
Figura 6 
Proyección de caudales acueducto Sarvith 
 
Los procesos de tratamiento en la planta son dependientes de la calidad del agua cruda a 
tratar, el resumen del análisis físico, químicos y microbiológicos suministrados por el solicitante 
se registran en la tabla 9. 
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Q
 (
L/
s)
Año
Q.M.D.
Q.m.d.
Caudal de
Demanda
Total
Q.M.H.
41 
 
 
 
Tabla 9 
Análisis fisicoquímicos y microbiológicos Sarvith 
Característica Expresada como Valor obtenido Valor máximo aceptable 
pH Escala 1 - 14 6,08 6,5 a 9,0 No aceptable 
Color aparente UPC 25 15 UPC No aceptable 
Turbiedad UNT 6 2 UNT No aceptable 
Hierro total mg/L Fe 0,03 0,30 mg/L Aceptable 
Solidos disueltos totales ppm 53 
Coliformes totales UFC/100cm3 >100 0 UFC/100 cm3 No aceptable 
Escherichia coli UFC/100cm3 >100 0 UFC/100 cm3 No aceptable 
Nota: Adaptado de análisis físico químicos y microbiológicos suministrados por el solicitante, planta Sarvith 
Buenavista. 
Según lo contenido en la tabla 1 la Planta de Tratamiento de Agua Potable-PTAP del 
acueducto rural de la vereda Sarvith se clasifica como de rango de contaminación BAJO. 
La turbiedad es menor a 10 UNT, el valor de color real no fue medido, sin embargo, el 
valor de color aparente debe ser mayor al de color real, por lo tanto, el valor de color real no puede 
ser mayor a 25 UPC, la presencia de coliformes totales indica contaminación microbiológica la 
cual debe ser resuelta a través de la etapa de desinfección, los compuestos utilizados para 
desinfectar el agua en la etapa final de tratamiento hacen que los valores de pH suban alrededor de 
una unidad. 
De acuerdo a las características físicas, químicas y microbiológicas del agua la planta que 
se diseña es una del tipo Filtración en Múltiples Etapas (FiME) compuesta por filtro dinámico, 
filtro grueso, filtro lento y desinfección la cual es capaz de cumplir con la potabilización del agua 
entrante al acueducto Sarvith de Buenavista Boyacá. 
42 
 
De este trabajo se entregaron las memorias de cálculo en forma de documento PDF, y dos 
planos del sistema, uno para vista de planta del sistema y otro para vista de corte. 
A continuación, se presentan imágenes del diseño para plano de corte y de planta (En el 
Apéndice B se encuentran en su totalidad). 
Figura 7 
Vista corte acueducto Sarvith Buenavista 
 
Nota: Plano corte presenta distribución topográfica de cada módulo de la planta, el funcionamiento es por gravedad, 
por lo cual la cota de la torre de aireación es la cota media del municipio y desde ese punto las cotas de los demás 
módulos disminuyen su elevación en m.s.n.m, se utilizó el programa AutoCAD para realizar los planos. 
43 
 
Figura 8 
Vista planta Acueducto Sarvith Buenavista 
 
Nota: Presenta plano en planta de la PTAP, ilustra la distribución tentativa de la planta en el terreno. 
Un resumen de los valores del dimensionamiento para la torre de aireación en la Tabla 10. 
Tabla 10 
Parámetros de diseño torre de aireación 
Parámetros de Diseño Filtración por Bandejas 
Parámetro Signatura Valor 
Número de Bandejas cuadradas Nb 4 
Área de cada bandeja (m2) Ab 0,2125 
Largo (m) L 0,46097722 
Ancho (m) An 0,46097722 
Diámetro de orificios Do 0,5 
Número de orificios por fila y/o columna No 14,724099 
Separación entre bandejas (m) Sb 0,4 
Tiempo de aireación Ta 11,422,745 
 
Un resumen de los valores del dimensionamiento de la planta FiME Sarvith en Buenavista 
se presenta en la tabla 11 a continuación. 
Tabla 11 
Resumen dimensiones de FiME Sarvith 
FILTRO DINÁMICO 
Caudal de Diseño Qd = QMD 0,7657 L/s 0,000765 m3/s 
Velocidad de filtración Recomendada : (2 - 3 m/h) 
Velocidad de filtración 2,5 m/hr 0,000694 m/s 
Área Superficial As = Q diseño / V filtración 1,103 𝑚2 
Por construcción 
Lado corto 0,5 m 0,65 𝑚2 
Lado largo 1,3 m 
44 
 
Longitud lecho 0,6 m 
Pérdidas Totales P total = Sumatoria de (Pérdidas) 1,4 m 
Filtro Grueso 
Área Superficial As = Qd / Vf 4,5942 𝑚2 
Por construcción 
Lado corto 0,9 m 2,43 𝑚2 
Lado largo 2.,7 m 
Longitud lecho 1,2 m 
Pérdidas Totales P total = Sumatoria de (Pérdidas) 1,24 m 
Filtro Lento 
Área Superficial As = Qd / Vf 11,02608 𝑚2 
Por construcción 
Lado corto 1,4 m 5,74 𝑚2 
Lado largo 4,1 m 
Longitud lecho 0,85 m 
 Desinfección 
Se necesitan 0.1017792 k / HCL Cada día para un Tanque de 500 L 
Para un Q 0,7657 L/s 3,053376 k / mes 
Q solución a dosificar 0,006 L/s 
 
4.1.1.2. Acueducto rural Valle Santo Eccehomo en el municipio de Sutamarchán 
Boyacá 
El diseño hidráulico y planos completos se encuentran como Apéndice C. 
En la tabla 12 se presentan los datos iniciales utilizados en el cálculo de proyección de la 
población para el acueducto Valle Santo Eccehomo de Sutamarchán. 
Tabla 12 
Datos iniciales Valle Santo Eccehomo 
Censo Población Rural Población Total PoblaciónUrbana (Cabecera) 
1985 4175 4678 503 
1995 4119 5115 996 
2005 4866 6120 1254 
2018 3989 6092 2103 
Diseño Valle Santo Eccehomo para 160 habitantes en 2020 
 
Proyección por el método geométrico para 25 años según resolución 0330 del 2017: 
Ejemplo de cálculo utilizando la ecuación 2. 
𝑷𝒇 = 𝑷𝒖𝒄 (𝟏 + 𝒓) 𝑻𝒇−𝑻𝒖𝒄 𝒓 = 𝟎. 𝟎542 = 5.42% 
45 
 
𝑃𝑓 = 160(1 + 00542)2045−2020𝑷𝒇=𝟏𝟔𝟎(𝟏+𝟎.𝟎𝟓𝟒𝟐)𝟐𝟓= 59868 =
599 𝐻𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 
En la figura 9 se presenta la proyección de la población a 25 años. 
Figura 9 
Proyección de la Población Valle Santo Eccehomo 
 
El cálculo de los caudales se realiza aplicando las ecuaciones 3, 4 ,5, 6 y el resumen de 
resultados se presenta en la tabla 13. 
Tabla 13 
Resumen caudales Valle Santo Eccehomo 
Periodo 
de Diseño 
(Años) 
Población 
(Hab) M. 
geométrico 
% 
Perdidas 
Dota. 
Neta 
(L/s) 
Dota. 
Bruta 
(L/s) 
Q.m.d. 
(L/s) 
Q.M.D. 
(L/s) 
Q.M.H. (L/s) 
2045 599 0.25 120 160 1,11 1,44 1,8745 
 
Los resultados de la tabla 13 se presentan gráficamente en la figura 10. 
0
100
200
300
400
500
600
2018 2022 2026 2030 2034 2038 2042 2046 2050
P
O
B
LA
C
IÓ
N
 (
 h
ab
it
an
te
s)
PERIODO (AÑOS)
46 
 
Figura 10 
Proyección de Caudales Valle Santo Eccehomo 
 
En la tabla 14 se presentan los datos iniciales utilizados en el cálculo de proyección de la 
población para el acueducto Valle Santo Eccehomo de Sutamarchán. 
Tabla 14 
Análisis físico químicos - microbiológicos Valle Santo Eccehomo 
Parámetros valor unidades 
Color 15 UPC 
Turbidez 8,36 UNT 
Hierro 1,02 mg/L 
Nota: Adaptado de análisis físico, químicos y microbiológicos suministrados por el solicitante acueducto Valle Santo 
Eccehomo Sutamarchán. 
Bajo esta consideración se clasifica, la PTAP del acueducto rural de la vereda Valles de 
Santo Eccehomo como de rango de contaminación BAJO. 
La turbiedad es menor a 10 UNT, el color es menor a 20 UPC y el cumplimiento de los 
parámetros microbiológicos se garantizará en la etapa de desinfección. 
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
C
au
d
al
 (
L/
s)
Años
Q.M.D.
Q.m.d.
Caudal de
Demanda
Total
Q.M.H.
47 
 
De acuerdo a las características físicas, químicas y microbiológicas del agua la planta que 
se diseña es una del tipo Filtración en Múltiples Etapas (FiME) compuesta por filtro dinámico, 
filtro grueso, filtro lento y desinfección la cual es capaz de cumplir con la potabilización del agua 
entrante al acueducto Valles de Santo Eccehomo de Sutamarchán Boyacá, además ya que el valor 
de hierro en el agua de entrada supera el permitido se debe diseñar una torre de aireación antes de 
ingresar al primer filtro. 
De este trabajo se entregaron las memorias de cálculo en forma de documento PDF, y dos 
planos del sistema, uno para vista de planta del sistema y otro para vista de corte. 
A continuación, en las figuras 11 y 12 se presentan imágenes del diseño para plano de 
corte y de planta (Pueden ser verificados en el Apéndice C). 
Figura 11 
Vista corte Acueducto valle Santo Eccehomo Sutamarchán 
 
Nota: Plano corte presenta distribución topográfica de cada módulo de la planta, el funcionamiento es por gravedad, 
por lo cual la cota de la torre de aireación es la cota media del municipio y desde ese punto las cotas de los demás 
módulos disminuyen su elevación en m.s.n.m. 
48 
 
Figura 12 
Vista planta Acueducto valle Santo Eccehomo Sutamarchán 
 
Nota: Presenta plano en planta de la ptap, ilustra la distribución tentativa de la planta en el terreno. 
En la tabla 15 se hace un resumen de los valores de diseño de la Torre de aireación del 
acueducto Valle Santo Eccehomo de Sutamarchán. 
Tabla 15 
Diseño torre de aireación Valle Santo Eccehomo 
 Abreviatura Valor 
Número de Bandejas cuadradas Nb 4 
Área de cada bandeja (m^2) Ab 0,2125 
Largo (m) L 0,4610 
Ancho (m) An 0,4610 
Diámetro de orificios Do 0,9525 
Número de orificios por fila y/o columna No 1,7241 
Separación entre bandejas (m) Sb 0,40 
Tiempo de aireación (s) Ta 1,1423 
 
En la tabla 16 se presenta el resumen de las dimensiones de las unidades de la planta de 
tratamiento Valle Santo Eccehomo de Sutamarchán. 
Tabla 16 
Resumen dimensionamiento planta Valle Santo Eccehomo 
FILTRO DINÁMICO 
Caudal de Diseño Qd = QMD 1,442 L/s 0,001442 m3/s 
49 
 
Velocidad de filtración Recomendada : (2 - 3 m/hr) 
Velocidad de filtración = 2,5 m/hr 0,000694 m/s 
Área Superficial As = Q diseño / V filtración 2,076 m2 
Por construcción 
Lado corto 0,6 m Área 1,08 m2 
Lado largo 1,8 m 
Longitud lecho 0,6 m 
Pérdidas Totales P total = Sumatoria de (Pérdidas) 1,32 m 
Filtro Grueso 
Área Superficial As = Qd / Vf 
Por construcción 
Lado corto 1,2 m Área 
 
4,38 m2 
Lado largo 3,65 m 
Longitud lecho 1,2 m 
Pérdidas Totales P total = Sumatoria de (Pérdidas) 1.48139 m 
Filtro Lento 
Lado corto 1,9 m Área 10,64 m2 
Lado largo 5,6 m 
Longitud lecho 0,85 m 
Caudal de Diseño Qd = QMD 1,442 L /s 0,001442 m3/s 
Se necesitan 0,19167508 k / HCL Cada día para un Tanque de 500 L 
Para un Q 1,442 L/s 5,75025231 k/mes 
Q solución a dosificar 0,006 L/s 
4.1.2. Diseño planta de tratamiento de agua potable convencional- diseño planta 
compacta 
4.1.2.1. Planta Aposentos del municipio de Sutamarchán 
El diseño hidráulico y planos completos se encuentran como Apéndice D al final del 
documento 
En la tabla 17 se presentan los datos iniciales utilizados en el cálculo de proyección de la 
población para el acueducto Aposentos de Sutamarchán. 
Tabla 17 
Datos iniciales Aposentos 
CENSO POBLACIÓN 
RURAL 
POBLACIÓN 
TOTAL 
POBLACIÓN URBANA 
(CABECERA) 
1985 4175 4678 503 
1995 4119 5115 996 
2005 4866 6120 1254 
2018 3989 6092 2103 
Diseño ACUEDUCTO APOSENTOS para 140 habitantes en 2020 
50 
 
 
La proyección por el método geométrico para 25 años según el RAS 2017 se hace 
utilizando las ecuaciones 1 y 2. Dando como resultado un 𝑷𝒇 igual a 524 usuarios. 
En la figura 13 se presenta la proyección de la población a 25 años por el método 
geométrico para el acueducto Aposentos de Sutamarchán. 
Figura 13 
Proyección de la población Aposentos 
 
Según las proyecciones para 2045 los usuarios atendidos por el acueducto aposentos de 
Sutamarchán será de 524. El cálculo de los caudales se realiza aplicando las ecuaciones 3, 4, 5, 6 y el 
resumen de resultados se presenta en la tabla 18. 
Tabla 18 
Resumen Caudales Aposentos 
Periodo 
de Diseño 
(Años) 
Población 
(Hab) M. 
geométrico 
% 
Perdidas 
Dota. 
Neta 
(L/s) 
Dota. 
Bruta 
(L/s) 
Q.m.d. 
(L/s) 
Q.M.D. 
(L/s) 
Q.M.H. (L/s) 
2045 524 0,25 120 160 0,97 1,26 1,64 
0
100
200
300
400
500
600
700
2018 2022 2026 2030 2034 2038 2042
P
O
B
LA
C
IÓ
N
 (
h
ab
it
an
te
s)
PERIODO (AÑOS)
51 
 
Los resultados de la tabla 18 se presentan gráficamente en la figura 14. 
Figura 14 
Proyección de Caudales Aposentos 
 
En la tabla 19 se presentan los datos iniciales utilizados en el cálculo de proyección de la 
población para el acueducto Aposentos Sutamarchán. 
Tabla 19 
Análisis físico, químicos - microbiológicos suministrados por el solicitante 
Parámetros valor unidades 
Color 90 UPC 
Turbidez 20,20 UNT 
Hierro 2,0 mg/L 
Nota: Adaptado de análisis físico, químicos y microbiológicos suministrados por el solicitante 
acueducto Aposentos Sutamarchán. 
Según lo anteriormente expuesto se plantea la necesidad de realizar un tratamiento 
consistente en: aireación, estabilización de pH, coagulación, floculación, sedimentación, filtración 
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055
Q
 (
L/
s)
Años
Q.M.D.
Q.m.d.
Caudal de
Demanda
Total
Q.M.H.
52 
 
y desinfección, diseño que se ajusta a las necesidades específicas del tratamiento, los módulos 
propuestos cumplen con las exigencias técnicas