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Universidad de La Salle Universidad de La Salle Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 2022 Formulación de alternativas para la optimización del sistema de Formulación de alternativas para la optimización del sistema de abastecimiento de agua potable del municipio de Condoto, abastecimiento de agua potable del municipio de Condoto, Departamento de Choco Departamento de Choco Gloria Patricia Mabardy Ramirez Universidad de La Salle, Bogotá, gmabardy11@unisalle.edu.co Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil Part of the Civil and Environmental Engineering Commons Citación recomendada Citación recomendada Mabardy Ramirez, G. P. (2022). Formulación de alternativas para la optimización del sistema de abastecimiento de agua potable del municipio de Condoto, Departamento de Choco. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/968 This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Facultad de Ingeniería at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Ingeniería Civil by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. 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GLORIA PATRICIA MABARDY RAMIREZ UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERËA PROGRAMA DE INGENIERËA CIVIL BOGOTÈ D.C. 2022 2 FORMULACIÏN DE ALTERNATIVAS PARA LA OPTIMIZACIÏN DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DE CONDOTO, DEPARTAMENTO DE CHOCÏ. GLORIA PATRICIA MABARDY RAMIREZ TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERA CIVIL TUTOR TRABAJO DE GRADO IC-Msc. ALEJANDRO FRANCO ROJAS UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERËA PROGRAMA DE INGENIERËA CIVIL BOGOTÈ D.C. 2022 BOGOTA D.C. 2022 3 Nota de Aceptación: ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ Ing. Alejandro Franco Rojas Tutor ______________________________ Firma del Jurado 1 4 Agradecimientos Primeramente, a Dios por permitirme tener la fortaleza para continuar en este proceso a pesar de las adversidades. A mis padres por apoyarme y acompañarme incondicionalmente a culminar este sueño, por darme siempre lo mejor, por confiar y creer en mí, por estar dispuestos siempre para mi en todo momento a pesar de la distancia, gracias por cada consejo y cada palabra de aliento a lo largo de mi proceso de formación personal y profesional. Al ingeniero Alejandro Franco Rojas por su experiencia, su colaboración y su orientación para guiarme a desarrollar y culminar este proyecto. A todos los docentes, compañeros que me acompañaron estos 4 años e hicieron parte de mi crecimiento profesional, y en general a quienes aportaron su grano de arena en mi formación para ayudarme a llegar al punto y a culminar esta importante etapa de mi vida. Por último y no menos importante al personal de las Empresas de Servicios Públicos Domiciliarios de Condoto por su colaboración en la recolección de la información necesaria para el desarrollo de este proyecto, especialmente al señor Agustín que siempre estuvo dispuesto ayudarme en todo momento. 5 Dedicatoria A ti mamá, dedico este proyecto de grado, honrando tu sacrificio, tu esfuerzo y tu dedicación para mi a lo largo de mis 23 años de vida, mujer que con amor incondicional me has enseñado a ser fuerte, a no rendirme y a perseverar por alcanzar cada uno de mis logros. Desde mis recuerdos tú siempre has estado a mi lado, presente en cada paso de mi camino viviendo innumerables experiencias juntas que quedan grabadas en mi mente como los mejores recuerdos, me has apoyado y has creído en mí, espero te sientas tan orgullosa de mi como yo me siento de tener una madre como tú. Estaré eternamente agradecida contigo por todo lo que me has brindado. Eres sin duda alguna la bendición más grande y soy muy afortunada de tenerte en mi vida. 6 TABLA DE CONTENIDO 1 INTRODUCCIÓN 14 2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 15 3 JUSTIFICACIÓN 16 4 OBJETIVOS 17 4.1 OBJETIVO GENERAL 17 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17 5 ALCANCE 17 6 MARCO DE REFERENCIAL 19 6.1 ANTECEDENTES 19 6.2 MARCO TEÓRICO 20 6.2.1 Agua Potable 20 6.2.2 Sistema de abastecimiento de agua potable 21 6.2.3 Planta Tratamiento Agua Potable 28 6.3 MARCO CONCEPTUAL 30 6.4 MARCO CONTEXTUAL 31 6.5 MARCO LEGAL 37 7 METODOLOGÍA 39 7.1 Fase I. Recopilación de información: 39 7.2 Fase II. Demanda de agua: 39 7.3 Fase III. Evaluación y diagnóstico: 39 7.4 Fase IV. Diseño de la propuesta de optimización: 40 8 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN 40 8.1 DESCRIPCIÓN DEL ACTUAL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO 40 8.1.1 Fuente de abastecimiento 41 8.1.2 Sectorización por Cobertura y Servicio 42 8.1.3 Encuesta de calidad sobre el servicio de abastecimiento municipal 44 8.2 ESTUDIO DE LA DEMANDA DE AGUA DEL MUNICIPIO 52 8.2.1 Proyección de población 53 8.2.2 Población flotante 54 8.2.3 Cálculo de Dotación del Municipio 55 7 8.2.4 Cálculo de Caudal Requerido 56 8.3 DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE EN EL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO 57 8.3.1 Captación 57 8.3.2 Desarenador 64 8.3.3 PTAP 68 8.3.4 Conducción 84 8.3.5 Tanques de almacenamiento 92 8.3.6 Red de distribución. 97 9 OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ABASTECIMEINTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DE CONDOTO 105 9.1 Mezcla rápida 106 9.1.1 Parámetros de diseño 106 9.2 Sedimentación 109 9.2.1 Parámetros de diseño 109 9.3 Filtración 114 9.3.1 Parámetros de diseño 114 9.4 Tanques de almacenamiento 118 9.4.1 Parámetros de diseño 118 9.5 Red de distribución 120 10 PRESUPUESTO 136 11 CONCLUSIONES 139 12 REFERENCIAS 140 13 ANEXOS 144 ANEXO A 144 DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN 144 ANEXO B 154 PLANO UNIDAD DE SEDIMENTACIÓN 154 ANEXO C 156 PLANO UNIDADES DE FILTRACIÓN 156 ANEXO D 158 PLANO TANQUE DE ALMACENAMIENTO 158 ANEXO E 160 PLANO RED DE DISTRIBUCIÓN 160 8 Listado de figuras Figura 1. Esquema general de un sistema de abastecimiento de agua potable 23 Figura 2. Esquema de una planta de potabilización 30 Figura 3. Ubicación geográfica del municipio 32 Figura 4. Cobertura urbana de acueducto ± Departamento del Chocó 34 Figura 5. Río Condoto 41 Figura 6. Sectorización del abastecimiento de agua en el municipio 43 Figura 7. Proyección de población Municipios de Condoto 54 Figura 8. Curva de Distribución Horaria de Consumo 56 Figura 9. Sitio de la captación directa sobre el Río Condoto 58 Figura 10. Bombas de succión, 1ra estación 58 Figura 11. Aducción desde la captación hasta el desarenador 59 Figura 12. Desarenador acueducto 64Figura 13. Sistema de medición de caudales y mezcla mediante vertedor triangular PTAP acueducto 68 Figura 14. Floculador hidráulico de pantallas horizontal PTAP acueducto 72 Figura 15. Sedimentador horizontal PTAP acueducto 77 Figura 16. Unidad de filtración PTAP acueducto 80 Figura 17. Dosificador de cloro gaseoso 84 Figura 18. Conducción PTAP acueducto 84 Figura 19. Bombas de succión 2da estación 87 Figura 20. Tanques de almacenamiento 92 Figura 21. Curva de regulación entre Suministro y Consumo 94 Figura 22. Esquema y distribución de manzanas con redes de distribución en la actualidad 98 Figura 23. Modelo base red de distribución año actual en Epanet 99 Figura 24. Modelo hidráulico en EPANET, curva de modulación. 100 Figura 25. Presiones para la hora de menor consumo 02:00 en condición actual (27 lps) 101 Figura 26. Presiones para la hora de consumo promedio 06:00 en condición actual (27 lps) 102 Figura 27. Presiones para la hora de mayor consumo 10:00 en condición actual (27 lps) 103 Figura 28. Isolíneas de presión (zona de cumplimiento) 104 Figura 29. Esquema y distribución de manzanas a tener en cuenta para la optimización de la red 121 Figura 30. Modelo hidráulico en EPANET. Volumen asignado al tanque T2 122 Figura 31. Modelo hidráulico en EPANET. Volumen asignado al tanque T2 123 Figura 32. Curva característica de la bomba 40A-L2 de IHM SAS 127 Figura 33. Modelo base red de distribución año proyectado en Epanet 128 Figura 34. Velocidades en la red de distribución año proyectado en Epanet 129 Figura 35. Modelo hidráulico en EPANET, curva de modulación. 130 Figura 36. Presiones para la hora de menor consumo 02:00 en condición proyectada (47 lps) 131 Figura 37. Presiones para la hora de consumo promedio 06:00 en condición proyectada (47 lps) 132 Figura 38. Presiones para la hora de mayor consumo 10:00 en condición proyectada (47 lps) 133 Figura 39. Isolíneas de presión (zona de cumplimiento) 134 Figura 40. Diagrama del Sistema de abastecimiento 136 9 Listado de gráficas Gráfica 1. Barrio de residencia 44 Gráfica 2. Número de personas en su vivienda 45 Gráfica 3. Servicio de acueducto en su vivienda 46 Gráfica 4. Alternativas de abastecimiento 46 Gráfica 5. Razones por las que no cuenta con el servicio de acueducto en su vivienda 47 Gráfica 6. Continuidad en servicio de suministro de agua potable 48 Gráfica 7. Horas diarias de suministro de agua potable 48 Gráfica 8. Posibilidad de no contar servicio de suministro algunos días de la semana 49 Gráfica 9. Días a la semana con servicio de acueducto 49 Gráfica 10. Calidad del servicio de acueducto 50 Gráfica 11. Principales temas por mejorar en la calidad del servicio de acueducto 51 10 Listado de tablas Tabla 1. Asignación del nivel de complejidad 24 Tabla 2. Dotación Neta por habitante según la altura promedio (m.s.n.m) 25 Tabla 3. Componentes del sistema de abastecimiento del Municipio de Condoto 35 Tabla 4. Normativa de referencia 37 Tabla 5.Consumo neto por habitante 52 Tabla 6. Censos Municipio de Condoto 53 Tabla 7. Proyección de población Municipios de Condoto 53 Tabla 8. Cálculo de dotación del sistema 55 Tabla 9. Cálculo de caudales requeridos para la población actual y proyectada 57 Tabla 10. Dimensiones de la tubería existente 59 Tabla 11. Resultados evaluación de la tubería de succión para el caudal actual y proyectado 60 Tabla 12. Resultados evaluación de la estación de bombeo #1 para el caudal actual 62 Tabla 13. Resultados evaluación de la estación de bombeo #1 para el caudal proyectado 63 Tabla 14. Dimensiones desarenador existente 65 Tabla 15. Capacidad del sedimentador existente (tanque sedimentador). 66 Tabla 16. Capacidad del sedimentador existente (entrada y salida). 67 Tabla 17. Cálculo del vertedero triangular existente para el caudal a 2021 69 Tabla 18. Cálculo del vertedero triangular existente para el caudal a 2046 70 Tabla 19. Dimensiones del floculador existente 73 Tabla 20. Resultados evaluación del Floculador para el caudal actual (27 l/s) 75 Tabla 21. Resultados evaluación del Floculador para el caudal proyectado a 25 años (47 l/s) 76 Tabla 22. Dimensiones del sedimentador existente 77 Tabla 23. Resultados evaluación de Sedimentador para el caudal actual 78 Tabla 24. Resultados evaluación de Sedimentador para el caudal proyectado a 25 años 79 Tabla 25. Dimensiones del filtro existente 80 Tabla 26. Resultados evaluación de la unidad de filtración para el caudal actual 82 Tabla 27. Resultados evaluación de la unidad de filtración para el caudal proyectado a 25 años 82 Tabla 28. Dimensiones de la tubería existente 85 Tabla 29. Resultados evaluación de la tubería para el caudal actual y proyectado 86 Tabla 30. Dimensiones de la tubería existente 86 Tabla 31. Resultados evaluación de la tubería para el caudal actual y proyectado 86 Tabla 32. Dimensiones de la tubería existente 88 Tabla 33. Resultados evaluación de la tubería de succión para el caudal actual y proyectado 88 Tabla 34. Resultados evaluación de la estación de bombeo #2 para el caudal actual 90 Tabla 35. Resultados evaluación de la estación de bombeo #2 para el caudal proyectado 91 Tabla 36. Consumo de agua potable por 24 horas 93 Tabla 37. Resultados evaluación de capacidad del tanque para el caudal actual 96 Tabla 38. Resultados evaluación de capacidad del tanque para el caudal proyectado 96 Tabla 39. Presiones por áreas y cobertura 105 Tabla 40. Cálculo del vertedero triangular existente para el caudal a 2021 106 Tabla 41. Cálculo del vertedero triangular existente para el caudal a 2046 107 11 Tabla 42. Condiciones iniciales de diseño 109 Tabla 43. Dimensionamiento nuevo unidad de sedimentación 113 Tabla 44. Condiciones iniciales de diseño unidad de filtración 1- 2 114 Tabla 45. Condiciones iniciales de diseño unidad de filtración 3 - 4 114 Tabla 46. Dimensionamiento unidad de filtración 1 - 2 117 Tabla 47. Dimensionamiento unidad de filtración 3 ± 4 117 Tabla 48. Condiciones iniciales de diseño 118 Tabla 49. Dimensionamiento nuevo tanque de almacenamiento 119 Tabla 50. Características del tanque T2 122 Tabla 51. Características del tanque T2 123 Tabla 52. Altura de Succión 125 Tabla 53. Altura de Impulsión 126 Tabla 54. Potencia de Bomba Requerida 127 Tabla 55. Presiones por áreas y cobertura 135 Tabla 56. Presupuesto general a nivel de prefactibilidad 137 Tabla 57.Distribución del caudal actual en la red actual 145 Tabla 58. Distribución del caudal por nodos en la red actual 147 Tabla 59. Distribución del caudal actual en la red proyectada 148 Tabla 60. Distribución del caudal por nodos en la red proyectada 151 12 RESUMEN Este proyecto plantea formular alternativas para optimizar el sistema de abastecimiento de agua potable en la zona urbana del Municipio de Condoto ubicado en el departamento de Chocó, en pro de mejorar la calidad de vida de la comunidad al disponer de un acueducto que satisfaga sus necesidades básicas. Por consiguiente, este documento recopila información de visitas técnicas y una importante revisión literaria desde fuentes oficiales, detalles sobre el estado físico actual, ubicación y operación de cada una de las estructuras que conforman el sistema de abastecimiento (captación, conducción, desarenador, planta de tratamiento de agua, tanques de almacenamiento y redes de distribución), además del estudio de demanda de agua que se requiere para abastecer de agua a las personas del municipio. El estudio y análisis de toda la información permitió realizar el diagnóstico de las estructuras del sistema de abastecimiento del municipio y determinar que las estructuras a optimizar, ya sea por rediseño o un nuevo diseño para complementar las estructuras ya existentes son: vertedero de mezcla rápida, tanque sedimentador, unidad de filtración, tanques de almacenamientoy la red de distribución, diseñando alternativas viables desde el punto ingenieril para contar a futuro con el servicio de agua potable para toda la población del área urbana del municipio bajo los parámetros establecidos en las normativas. Palabras clave: Empresa de Servicios Públicos de Condoto, abastecimiento, agua potable, requerimiento de agua, calidad de vida. 13 ABSTRACT This project proposes to formulate alternatives to optimize the drinking water supply system in the urban area of the Municipality of Condoto located in the department of Chocó, to improve the quality of life of the community by having an aqueduct that satisfies its needs. basic needs. Consequently, this document compiles information from technical visits and an important literature review from official sources, details on the current physical state, location, and operation of each of the structures that make up the supply system (catchment, pipes, sand trap, water treatment, storage tanks and distribution networks), in addition to the study of water demand that is required to supply water to the people of the town. The study and analysis of all the information made it possible to diagnose the structures of the municipality's supply system and determine which structures to optimize, either by redesign or a new design to complement the existing structures, are: fast-mix landfill, sedimentation tank, filtration unit, storage tanks and the distribution network, designing viable alternatives from the engineering point of view to have a future drinking water service for the entire population of the urban area of the municipality under the parameters established in the regulations . Keywords: Empresa de Servicios Públicos de Condoto, supply, potable water, water requirement, quality of life. 14 1 INTRODUCCIÓN Entre las necesidades básicas y vitales de cualquier comunidad se encuentra tener acceso a agua potable en las mejores condiciones posibles según los parámetros establecidos. La distribución de agua es un servicio fundamental para actividades diarias que realizan los pobladores, lo que hace necesario el suministro de agua en cantidad y presiones suficiente garantizando la continuidad del servicio y los caudales mínimos necesarios según la normatividad y las condiciones específicas de cada población; no obstante, es común que las comunidades tan alejadas del centro del país, como el caso del Municipio de Condoto, se vean limitadas en cuanto a la operación y mantenimiento de los sistemas de abastecimiento de agua potable por la falta de conocimiento, herramientas y planeación. El municipio de Condoto está ubicado en el departamento del Chocó en la subregión del San Juan y cuenta con una población aproximada de 12.500 habitantes de acuerdo con la alcaldía de Condoto (2021). Esta población es abastecida por las aguas del Río Condoto, sin embargo, producto del crecimiento demográficamente años tras año, aumentó su extensión y número de barrios considerablemente (3 en los últimos 8 años) y debido a esto el sistema de abastecimiento no cuenta con la capacidad, ni con las redes de distribución para cubrir toda la zona urbana. Aunque, de igual manera, el sistema no alcanza a abastecer los barrios principales, los más antiguos, en los cuales está trazada la red; el servicio es deficiente y no funciona continuamente como debería por las fallas existentes. 15 Con la realización de este proyecto investigativo se pretende evaluar las condiciones del sistema GH�DEDVWHFLPLHQWR�GH�DJXD�SRWDEOH�PXQLFLSDO�³(PSUHVDV�GH�6HUYLFLRV�3~EOLFRV�'RPLFLOLDULRs de &RQGRWR´��HVWDEOHFLHQGR�]RQDV�SRU�KRUDV�GH�VHUYLFLR�\�FREHUWXUD��HO�HVWDGR�GH�OD�UHG��OD�GHPDQGD� actual y sus proyecciones, capacidad de cada componente del sistema y la modelación en Epanet de la red incluida sus fallas, lo que permitirá realizar un diagnóstico aterrizado a la realidad actual y posteriormente las propuestas de optimización y mejoras para este sistema de acueducto. 2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA A pesar de que en el departamento del Chocó se cuenta con numerosas fuentes hídricas, desde hace algunos años persisten deficiencias en el suministro de agua potable que no permiten satisfacer las necesidades básicas de la comunidad, impactando directamente en la calidad de vida de los habitantes de forma negativa. El sistema de acueducto del municipio de Condoto actualmente capta desde su estructura bocatoma 32 l/s. Estos son tratados en su totalidad y repartidos a través de las redes de distribución que tan solo cubren el 96 % del casco urbano municipal. Algunos sectores incluidos en la cobertura se encuentran con servicio suspendido debido a grandes daños en la red secundaria zonal; notando que el servicio de agua potable no llega continuamente a las viviendas, el acueducto funciona 8 horas diarias, inicia su operación desde las 4 am y termina a las 12 pm. Otro de los inconvenientes que presenta este sistema de acueducto se da en temporada de verano cuando las altas temperaturas provocan una disminución en el caudal aportado por el Río Condoto, generando déficit e intermitencia en el suministro de agua potable, esta situación recurrente ha 16 generado que los habitantes recurran al uso de distintas alternativas para el abastecimiento de agua como por ejemplo: recolección, compra, entre otros, por lo que la optimización del sistema de acueducto permitiría mejorar la calidad de vida de los habitantes, dando solución a una de las principales necesidades básicas de la comunidad. 3 JUSTIFICACIÓN El abastecimiento de agua y el saneamiento son elementos fundamentales para el desarrollo de la vida en comunidad ya que influyen directamente en la salud de la población y por tanto en labores productivas específicas. En el Municipio de Condoto desde años atrás se presenta un mal funcionamiento en la prestación del servicio de agua potable, especialmente en las zonas que se encuentran más lejanas al centro de la cabecera municipal, donde no llega el agua, debido a que actualmente se presenta un déficit en el sistema de abastecimiento, por lo que se hace necesario realizar una evaluación de las redes y verificación de la capacidad de cada uno de los componentes presentes con el objetivo de diagnosticar el estado actual en que se encuentra el sistema de acueducto municipal y realizar propuestas que optimicen y puedan garantizar la oferta de agua potable llegando a los diferentes barrios de la cabecera municipal con un servicio continuo y con presión acorde a la normatividad técnica, atendiendo así las necesidades de la comunidad. 17 4 OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL Formular alternativas para la optimización del sistema de abastecimiento de agua potable (acueducto) del Municipio de Condoto ± Chocó, en pro de mejorar la calidad de vida de la comunidad. 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Determinar el requerimiento de agua potable actual (2021) y proyectada (2046) para el área urbana del municipio de Condoto. 2. Evaluar el estado físico y capacidad hidráulica de las estructuras que conforman el sistema de abastecimiento de agua potable (Captación, Desarenador, PTAP, Tanque de almacenamiento). 3. Establecer las condiciones de operación de la red de distribución de agua potable mediante el uso de la herramienta Epanet. 4. Diseñar una propuesta de optimización que optimice el funcionamiento del sistema de abastecimiento del municipio. 5 ALCANCE Con este proyecto se pretende realizar una evaluación del sistema de suministro de agua potable en el Municipio de Condoto, Chocó, esto con fin de plantear alternativas que optimicen y permitan 18 garantizar una red de agua potable eficiente y con dotaciones continuas que brinde a toda la comunidad un excelente servicio de suministro. Para lograrlo, esnecesario determinar la demanda de agua potable actual y proyectada, modelar el comportamiento hidráulico del sistema de abastecimiento existente en el software Epanet, además de evaluar el estado físico y capacidad de cada componente del sistema de abastecimiento y como resultado se presentarán las posibles alternativas para la optimización del sistema y su respectivo diseño. Dada las limitaciones asociadas a la falta de información en diversos aspectos sobre el funcionamiento del sistema de abastecimiento, es necesario encontrar métodos alternativos para determinar aspectos como la curva de consumo y las condiciones de prestación del servicio (continuidad y presión) identificadas por la comunidad, para esto, se incluyen: - Encuestas a habitantes sobre la continuidad y calidad del suministro, alternativas complementarias de abastecimiento de sus hogares. - Considerar datos de variación de consumo de alguna población con similitudes geográficas y etnográficas a la nuestra. 19 6 MARCO DE REFERENCIAL 6.1 ANTECEDENTES La referencia de documentos a continuación, son proyectos de grado están relacionados con la evaluación, diagnóstico y modelación de redes de sistemas de abastecimiento de agua potable: - CONDICIONES DE LA CAPACIDAD INSTITUCIONAL DEL ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE CONDOTO, CHOCÏ Y SU INCIDENCIA EN LA CALIDAD DE VIDA DE LA POBLACIÏN (Córdoba-Lozano, 2019) Se presenta el resultado de la relación entre la capacidad institucional en la gestión del acueducto del municipio de Condoto y la calidad de vida de sus habitantes, teniendo en cuenta las características y el estado actual en que se encuentra la Empresa de Acueducto como de la calidad del agua que se le proporciona a los habitantes, realizando el análisis se obtuvo como resultado que la capacidad institucional del acueducto de Condoto es deficiente y afecta significativamente la percepción que tienen las personas con respecto a la empresa, además de incidir en la calidad de vida de las personas. - PROPUESTA PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE TENA - CUNDINAMARCA (Rivera-López & Suárez-Rodríguez, 2018) Se evalúo y diagnosticó el estado actual de las obras de infraestructura y operación hidráulica del acueducto el Municipio de Tena, Cundinamarca, para identificar las fallas y/o problemas que presenta y que en la actualidad afecta el suministro de agua a la población, para luego diseñar una propuesta de mejoramiento del sistema de acueducto, incluyéndose nuevos diseños para el sistema de acuerdo a lo establecido en la resolución 330 de 2017, aportando mejoras notables en cada uno de sus componentes del sistema. 20 - MODELACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE LA RED DE ACUEDUCTO URBANO DEL MUNICIPIO DE TIBANÁ-BOYACÁ (Sarmientos Huertas & Silva Díaz, 2017) Se realizó la modelación hidráulica en Epanet de la red de distribución de agua potable del casco urbano del municipio de Tibaná, Boyacá, diagnosticando el inadecuado servicio actual de la red y prestación del servicio de acueducto. Como resultado se propone una optimización del sistema que puede ser discutida y analizada como posible solución. - DIAGNÓSTICO, EVALUACIÏN DE ALTERNATIVAS, ANÈLISIS Y CÈLCULOS HIDRAULICOS DE LAS REDES MATRICES DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DE QUIBDÏ, CHOCÏ (Arias Arenas, 2013) Se revisó y realizó una evaluación hidráulica de la línea de impulsión La Playita - tanque elevado zona minera del proyecto de optimización del Acueducto y Alcantarillado del municipio de Quibdó, teniendo en cuenta las condiciones topológicas de la línea y las necesidades de suministro y posteriormente se elaboraron alternativas para los diseños hidráulicos definitivos de optimización o ampliación de la línea de estudio objeto del trabajo de grado. 6.2 MARCO TEÓRICO x Agua Potable La potabilización del agua es el proceso por el cual se trata el agua para que pueda ser consumida por el ser humano sin que presente un riesgo para su salud, esto consiste principalmente en eliminar 21 sustancias que resultan tóxicas para las personas, como el cromo, el plomo o el zinc, así como algas, arenas o las bacterias y virus que pueden estar presentes en el agua. En definitiva, eliminar cualquier potencial riesgo para la salud de las personas. El proceso de potabilización del agua varía en función de las condiciones naturales del territorio. Por ejemplo: - Si la fuente del agua es superficial (agua de un río o lago), el tratamiento de potabilización suele consistir en un proceso de separación de ciertos componentes del agua natural. - Si la fuente de agua tiene presencia de sales y/o metales pesados, los procesos de eliminación de este tipo de impurezas son más complicados y costosos. x Sistema de abastecimiento de agua potable Un sistema de abastecimiento de agua potable comprende el conjunto de instalaciones que se deben hacer para poder conducir el agua desde una fuente de abastecimiento hasta la conexión domiciliaria; el diseño, construcción y administración del acueducto se deben planificar con mucho cuidado para garantizar que el agua que llega a las familias sea agua limpia y apta para el consumo humano con la cantidad suficiente para cubrir las necesidades de la comunidad. Tipos de acueductos - Acueducto por gravedad: En este sistema la fuente de captación está en un nivel más alto que la comunidad. El agua baja por gravedad o sea por su propio peso, hasta el tanque de almacenamiento. El sistema solo requiere el uso de válvulas para controlar el agua y 22 garantizar que el servicio llegue adecuadamente a todos los puntos de distribución ya sean hogares o fuentes públicas. - Acueducto por bombeo: Cuando la comunidad se ubica en un nivel más alto que la fuente es necesario utilizar bombas para elevar el agua. Estas bombas impulsan el agua hacia los tanques de almacenamiento y distribución. Una vez en los tanques el agua baja por gravedad a la comunidad. Esquema convencional de un sistema de abastecimiento 1. Fuente de abastecimiento: Pueden ser superficiales, tales como ríos, lagos, embalses o incluso aguas lluvias y aguas subterráneas superficiales o profundas. La elección del tipo de abastecimiento depende de factores tales como localización, calidad y cantidad. 2. Obras de captación: Para la captación de aguas superficiales se hace por medio de bocatomas, mientras que para la captación de aguas subterráneas se hace por medio de perforación en pozos. 3. Obras para el transporte de agua: Estas obras dependen del tipo de fluido a transportar. Si se trata de agua cruda (sin tratamiento) el tipo de transporte es aducción, mientras que si se habla de agua potable (tratada) se hará por conducción. 4. Tratamiento de agua: Se hace con el fin de prevenir la contaminación con organismos patógenos durante la conducción del agua. Como mínimo se requerirá un tratamiento de cloración. 23 5. Almacenamiento: Cuando la demanda de agua es menor que el suministro se requiere de un tanque para almacenarla y utilizarla en los períodos en que la comunidad necesite gran cantidad del líquido. 6. Distribución: Se realiza por medio de una serie de tuberías o redes de distribución que llevan el agua hasta las conexiones domiciliarias. Figura 1. Esquema general de un sistema de abastecimiento de agua potable Nota: Adaptado de Requisitos técnicos para la Construcción de los sistemas de redes y conductoras de abastecimiento de agua. (Mesa Rodríguez, 2018). Periodo de diseño: El periodo de diseño para todos los componentes de los sistemas de acueducto, alcantarillado y aseo se adopta como periodo de diseño 25 años, se podrá aceptar un periodo de diseño mayor siempre y cuando se efectúen los análisis técnicos y económicos que lo justifiquen. 24 Nivel de complejidad del sistema Según la resolución 0330 de 2017,hay que establecer inicialmente el nivel de complejidad, que depende del número de habitantes en el área urbana del municipio, su capacidad económica y el grado de exigencia técnica que se requiera para el manejo del sistema, según lo establecido en la siguiente tabla: Tabla 1. Asignación del nivel de complejidad NIVEL DE COMPLEJIDAD POBLACIÓN URBANA CAPACIDAD ECONÓMICA BAJO <2500 BAJA MEDIO 2501 a 12500 BAJA MEDIO ALTO 12501 a 60000 MEDIA ALTO >60000 ALTA Nota. Adaptado de la Resolución 0330 de 2017. (Ministerio de vivienda, 2017). Estimación de población Teniendo en cuenta los datos de los últimos censos realizados en Colombia y suministrados por el DANE, se realizan las proyecciones por los siguientes métodos: - Aritmético: En esencia este método de Estimación de Poblaciones Futuras se corresponde con una línea recta, en el que la pendiente se corresponde con la tasa de crecimiento aritmética del último período intercensal. Este método puede ser aplicable a comunidades pequeñas, como las rurales; o a ciudades grandes, cuyo crecimiento se puede considerar estabilizado. 25 - Geométrico: Este método se utiliza para niveles de complejidad bajo, medio y medio alto, para poblaciones de actividad económica importante, el crecimiento es geométrico si el aumento de población es proporcional al tamaño. - Exponencial: Para el uso de este método, se asume que el crecimiento de la población se ajusta al tipo exponencial. La aplicación de este método requiere el conocimiento de por lo menos tres censos, ya que para el cálculo del valor de k promedio se requieren al menos dos valores. Dotación neta máxima: La dotación neta corresponde a la cantidad mínima de agua requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante sin considerar las pérdidas que ocurran en el sistema de acueducto. La dotación neta depende de la altura promedio sobre el nivel del mar y sus valores mínimos y máximos se especifican en la siguiente tabla: Tabla 2. Dotación Neta por habitante según la altura promedio (m.s.n.m) 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. Adaptado de la Resolución 0330 de 2017, Ministerio de Vivienda, 2017. Pérdidas Incluyen las fugas en tuberías y accesorios y en estructuras, como reboses en tanques de almacenamiento, plantas de tratamiento, etc. Por lo general estas se subdividen en visibles y no visibles. Para establecer el porcentaje de pérdidas físicas deben tenerse en cuenta los datos 26 registrados disponibles en el municipio o en la persona prestadora sobre pérdidas de agua en el sistema de acueducto (conducción aducciones y redes). El porcentaje de pérdidas técnicas máximas no deberá superar el 25 % Dotación bruta De acuerdo con la Resolución 0330 de 2017 expedida por el Ministerio de Vivienda (2017), la dotación bruta para el diseño de cada uno de los elementos que conforman un sistema de acueducto, indistintamente del nivel de complejidad, se debe calcular teniendo en cuenta la siguiente ecuación: Ecuación 1. Cálculo de dotación bruta ௨௧ܦ ൌ ݀௧ ͳ െΨܲ Nota. Ecuación obtenida de la Resolución 0330 de 2017. (Ministerio de Vivienda, 2017). Demanda - Caudal medio diario, Qmd: Es el caudal medio calculado para la población proyectada, teniendo en cuenta la dotación bruta asignada. Corresponde al promedio de los consumos diarios en un período de un año y puede calcularse mediante la siguiente ecuación: Ecuación 2. Cálculo de caudal medio diario ܳ݉݀ ൌ ௨௧ܦ�ݔ�ܲ ͺͶͲͲ � Nota. Ecuación obtenida de la Resolución 0330 de 2017. (Ministerio de Vivienda, 2017). - Coeficiente de consumo máximo diario y horario - k1, k2: Deben calcularse para cada caso con base en los registros históricos de macromedición. En condiciones excepcionales 27 en las que dicha información no esté disponible, debe justificarse la selección de los valores empleados: - Para poblaciones mayores a 12,500 habitantes, al periodo de diseño, en ningún caso el factor k1 será superior a 1.2, ni el factor k2 superior a 1.5 - Para poblaciones menores o iguales a 12,500 habitantes, al periodo de diseño, en ningún caso el factor k1 será superior a 1.3 ni el factor k2 superior a 1.6 - Caudal máximo diario, QMD: Corresponde al consumo máximo registrado durante 24 horas durante un período de un año. Se calcula multiplicando el caudal medio diario por el coeficiente de consumo máximo diario, k1. El caudal máximo diario se calcula mediante la siguiente ecuación: Ecuación 3. Cálculo de caudal máximo diario ܦܯܳ ൌ ଵ݇�ݔ�݀݉ܳ Nota. Ecuación obtenida de la Resolución 0330 de 2017. (Ministerio de Vivienda, 2017). - Caudal máximo horario, QMH: corresponde al consumo máximo registrado durante una hora en un periodo 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. El caudal máximo horario se calcula mediante la siguiente ecuación: Ecuación 4. Cálculo de caudal máximo horario ܪܯܳ ൌ ଶ݇�ݔ�ܦܯܳ Nota. Ecuación obtenida de la Resolución 0330 de 2017. (Ministerio de Vivienda, 2017). 28 - Caudal de incendios: La demanda mínima de agua contra incendios para poblaciones correspondientes a los niveles bajo y medio de complejidad, el diseñador deberá justificar si la protección contra incendio se considera necesaria. Sin embargo, se tendrá en cuenta que la presión requerida para la protección contra incendios puede obtenerse mediante el sistema de bombas del equipo del cuerpo de bomberos y no necesariamente de la presión en la red de distribución. Además, deben considerarse las siguientes especificaciones: 1. Los hidrantes se instalarán preferiblemente en las tuberías matrices y descargan un caudal mínimo de 5 l/s. 2. Se recomienda una distancia mínima de 300 metros entre los hidrantes. La disposición final de los hidrantes debe ser recomendada por el diseñador de acuerdo con las exigencias de la zonificación urbana. x Planta Tratamiento Agua Potable Para el desarrollo de una planta de tratamiento de agua potable es necesario tener en cuenta estudios y diseños de los componentes de un sistema de potabilización de agua: prefiltros, microtamices, trampa de grasas, aireadores, unidades de mezcla rápida, floculadores, sedimentadores, flotación, filtración, desinfección, estabilización, ablandamiento, adsorción sobre carbón activado, desferrización, desmagnetización, manejo de lodos, tanque de contacto del desinfectante, dispositivos de control de las unidades de la planta e instrumentación, laboratorios, salas de 29 dosificación, almacenamiento de los productos, igualmente se deben referenciar los productos químicos que pueden ser empleados en el tratamiento de agua potable. Procesos para el tratamiento del agua: - Coagulación: Aglutinación de las partículas suspendidas y coloidales presentes en el agua mediante la adición de coagulantes. - Floculación: Aglutinación de partículas inducida por una agitación lenta de la suspensión coagulada. - Sedimentación: El proceso consiste en el asentamiento de las partículas en el fondo del tanque haciendo que el agua se detenga por un tiempo determinado. - Filtración: Proceso mediante el cual se remueven las partículas suspendidas y coloidales del agua al hacerlas pasar a través de un medio poroso. Existen dos métodos que son los más comunes: filtración rápida, proceso de filtración a alta velocidad, y filtración lenta, proceso de filtración a baja velocidad. - Desinfección: Proceso físico o químico que permite la eliminación o destrucción de los organismos patógenos presentes en el agua. Existen dos medios por los cuales se puede realizaruna desinfección: desinfección física, y/o desinfección química, en esta se utilizan sustancias químicas que destruyen los microorganismos. 30 Figura 2. Esquema de una planta de potabilización Nota: Adaptado de Yanza López et al. (2019). 6.3 MARCO CONCEPTUAL Conceptos básicos para el diseño de un acueducto con base en la DOCUMENTACIÓN TÉCNICA NORMATIVA DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO (RAS 2017). - Acueducto: Sistema de abastecimiento de agua para una población. - Agua potable: Agua que reúne requisitos organolépticos, físicos, químicos y microbiológicos, en las condiciones señaladas en el Decreto 475 de 1998, puede ser consumida por la población humana sin producir efectos adversos a la salud. - Período de diseño: Tiempo para el cual se diseña un sistema o los componentes de éste, en el cual su(s) capacidad(es) permite(n) atender la demanda proyectada para este tiempo 31 - Dotación: Cantidad de agua asignada a una población o a un habitante para su consumo en cierto tiempo, expresada en términos de litro por habitante por día. - Pérdidas por fricción: Pérdida de energía causada por los esfuerzos cortantes del flujo en las paredes de un conducto. - Caudal de diseño: Caudal estimado con el cual se diseñan los equipos, dispositivos y estructuras de un sistema determinado. - Captación: Conjunto de estructuras necesarias para obtener el agua de una fuente de abastecimiento. - Aducción: Componente a través del cual se transporta agua cruda, ya sea a flujo libre o a presión. - Planta de tratamiento de aguas potable: Conjunto de obras, equipos y materiales necesarios para efectuar los procesos que permitan cumplir con las normas de calidad del agua potable - Tanque de almacenamiento: Depósito destinado a mantener agua para su uso posterior. - Conducción: Componente a través del cual se transporta agua potable, ya sea a flujo libre o a presión. - Red de distribución: Conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua desde el tanque de almacenamiento o planta de tratamiento hasta los puntos de consumo. 6.4 MARCO CONTEXTUAL El municipio de Condoto se encuentra localizado en la parte sur oriental del departamento del Chocó, en la subregión del San Juan, la segunda zona en importancia política, económica y administrativa del departamento, sus coordenadas geográficas poseen los siguientes datos: latitud QRUWH�GH������¶���´�\�ORQJLWXG�RHVWH�GH�������¶���´�GHO�PHULGLDQR�GH�*UHHQZLFK��FXHQWa con una 32 extensión total de 890 km2 (Extensión área urbana: 17 km2 y Extensión área rural: 873 km2), dicha extensión de tierra representa el 2 % del área total del departamento. Figura 3. Ubicación geográfica del municipio Nota: Adaptado de Municipio de Condoto (2021). Su población es de 12,367 habitantes (DANE, 2020), de las cuales 9,627 habitan en la cabecera municipal y 2,740 en la zona rural; cuenta con 7 corregimientos y 7 veredas. La economía del municipio se soporta en el aprovechamiento de los recursos naturales renovables y no renovables, tales como el aprovechamiento forestal, la minería del oro y platino; la agricultura, y en menor escala la cría de animales. 33 El clima del municipio de Condoto es cálido húmedo con una temperatura de 28 grados, con una altitud de 70 metros sobre el nivel del mar y 8000 mm promedio de lluvia anual; la vegetación a lo largo del municipio y en general del departamento son frecuentes bosques, selvas madereras, y gran variedad de árboles frutales y especies de palmas. Hidrografía Son varios los ríos que circundan el Municipio de Condoto, constituyendo su principal hoya hidrográfica los ríos Condoto y Tajuato y otros como Opogodó. El Río Condoto nace en las estribaciones del cerro Tarena, y desemboca en el río San Juan constituyendo el estuario de Andagoya; a este río vierten sus aguas al río Tajuato, y las quebradas de Mestiza, Vira ± Vira, Chirrincha, Corodó, Angostura, Apartadó, Apotó y Andrapeda. El Río Condoto es de regular caudal, es navegable en lancha de calado aceptable, motores fuera de borda, chalupas, etc., a la margen izquierda de este río se ubica la población de Condoto. El lecho del río Condoto como todos sus afluentes es rico en Platino más que en oro, la mayor cantidad de platino del Departamento del Chocó se extrae de este río y sus alrededores. Sistema de abastecimiento de agua potable Cobertura a nivel departamental 34 Figura 4. Cobertura urbana de acueducto ± Departamento del Chocó Nota: Adaptado de Mapas temáticos por departamento, IGAC, 2011. En la Figura 4, se ilustra un mapa de cobertura urbana de acueductos en el departamento, se logra evidenciar que en su mayoría los municipios tienen una cobertura entre en 0 % y 80 %, es un indicador muy claro, pero demuestra de alguna manera la falta de estructuras y sistemas de abastecimiento de agua potable en la Región. 35 Infraestructura actual del sistema de abastecimiento El Acueducto Empresas de Servicios Públicos Domiciliarios de Condoto, encargado del abastecimiento de agua en el municipio, en cabeza de Salatiel Mosquera como gerente general, tiene una cobertura actual de aproximadamente 96 % del casco urbano, algunos barrios todavía no cuentan con la instalación de redes de distribución. Se conoce además que el macromedidor a la salida del tanque de almacenamiento se encuentra fuera de servicio, la empresa capta del Río Condoto a través de una estructura bocatoma 32 l/seg, los cuales son tratados y distribuidos en su totalidad a la población Condoteña los días que funciona con normalidad el sistema. En el municipio de Condoto el agua no llega continuamente a cada una de las viviendas, el acueducto inicia su operación desde las 4:00 a.m. hasta las 12:00 p.m., es decir 8 horas de prestación del servicio cuando logran distribuir el agua, esta situación generó que algunos habitantes con sus recursos propios utilicen métodos de recolección de agua lluvia a través de tanques de recolección (el método más común) ya sean elevados o subterráneos. Tabla 3. Componentes del sistema de abastecimiento del Municipio de Condoto COMPONENTE DESCRIPCIÓN Bocatoma Esta captación se realiza por bombeo, esti ubicada en la margen izquierda del Río Condoto, para este aspecto se utilizan 3 bombas de las cuales dos se encuentran siempre trabajando y una de apoyo; estas trabajan con fuente de energía eléctrica y el tipo de succión es positiva. Cuenta con una caseta de bombero con un área de 13.3m2. Aducción La aducción de este sistema se realiza con tubería de 6ࡇ�, en HF en su tramo inicial y luego sigue en PVC, esta tubería se encuentra en regular estado ya que la mayor parte se encuentra expuesta. 36 Tanque Desarenador El sistema de tratamiento primario consiste en un tanque superficial en concreto tipo convencional que posee tres compartimientos, este componente se encuentra en buen estado, se encuentra situado a aproximados 200m de la captación, su estado es regular. Conducción El agua es transportada por la planta de tratamiento por medio de una tubería de hierro y PVC con una longitud aproximada de 24m. Se encuentra en regular estado de funcionamiento. PTAP El tratamiento del agua se realizaba en una planta de tratamiento convencional la cual fue construida superficialmente en concreto armado, sus componentes son los siguientes: mezcla rápida, floculación, sedimentación, filtración, desinfección y laboratorio. Estación de Bombeo Se cuentan dos estaciones de bombeo, una esti localizada cercanías a la estructura de captación y cuenta con dos bombas. La segunda estación de bombeo esti ubicada a la salida del tanque enterrado y consta, también, de dos bombas. Tanque de Almacenamiento El almacenamiento del sistema de acueductodel municipio de Condoto cuenta con tres tanques en concreto armado, y solo uno cuenta con macromedidor, pero se encuentra fuera de servicio por problemas de presión. El estado de estos tanques es bueno. Red de Distribución 'HO�WDQTXH�HOHYDGR�VDOH�XQD�WXEHUtD�HQ��´�OD�FXDO�WUDQVSRUWD�HO�DJXD�D� un sector de la red de distribución, posteriormente la distribución se KDFH�HQ��´�39&���/D�FDSDFLGDG�GH�GLVHxR�GH�OD�OtQHD�GH�GLVWULEXFLyQ� es de 86 l/s. Igualmente del tanTXH�VXSHUILFLDO�VDOH�XQD�WXEHUtD�HQ��´� hacia otro sector de la red de distribución con una capacidad de diseño de 27.36 l/s. Nota. Descripción de los componentes del sistema de abastecimiento. Elaboración propia. 37 6.5 MARCO LEGAL A continuación, se identifica la normativa específica a tener en cuenta para el desarrollo de este trabajo (leyes, decretos, reglamentos y normas técnicas) y que están relacionadas con los sistemas de acueducto y saneamiento básico: Tabla 4. Normativa de referencia AÑO IDENTIFICACIÓN DESCRIPCIÓN 1991 Artículo 366 Constitución Política de Colombia ³El bienestar general y el mejoramiento de la calidad de vida de la población son finalidades sociales del Estado. Será objetivo fundamental de su actividad la solución de las necesidades insatisfechas de salud, de educación, de saneamiento ambiental y de agua potable. Para tales efectos, en los planes y presupuestos de la Nación y de las entidades territoriales, el gasto público social tendrá prioridad sobre cualquier otra asignación.´�� 1994 Ley 142 Servicios Públicos Domiciliarios Establece el régimen de los servicios públicos domiciliarios y se dictan otras disposiciones. b 2001 Resolución CRA 150 Comisión de regulación de agua potable y saneamiento básico Regulación integral de los servicios públicos de Acueducto, Alcantarillado y Aseo. Establece los consumos básicos y máximos de conformidad con lo establecido en la Ley 373 de 1997 (establece el programa para el uso eficiente y ahorro del agua). c 2007 Decreto 1575 Sistema para la Protección y Control Establece el sistema para la protección y control de la calidad del agua, con el fin de monitorear, prevenir y controlar los riesgos para la salud humana causados por 38 de la Calidad del Agua para Consumo Humano su consumo, exceptuando el agua envasada. Aplica a todas las personas prestadoras que suministren o distribuyan agua para consumo humano, ya sea cruda o tratada, en todo el territorio nacional, independientemente del uso que de ella se haga para otras actividades económicas. d 2014 CONPES 3810 Política para el Suministro de Agua Potable y Saneamiento Básico en la Zona Rural En el marco de esta política se podrán articular e implementar las acciones necesarias para aumentar la población con acceso al agua potable y saneamiento básico en las áreas rurales del país, de tal forma que se puedan mejorar sus condiciones de vida y salud, astғ como disminuir la brecha de pobreza entre la población urbana y rural. e 2017 Resolución 0330 ³5HJODPHQWR�7pFQLFR� para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS" Establece los requisitos que deben cumplir las obras que se utilicen en la prestación de servicios públicos domiciliarios, como: acueducto, alcantarillado y aseo y otros. f 2008 Resolución 0844 ³5HJODPHQWR�7pFQLFR� para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico de zonas rurales" Establece los requisitos técnicos para los proyectos de agua y saneamiento básico de zonas rurales que se adelantan bajo los esquemas diferenciales definidos en el capítulo 1, del título 7, de la parte 3, del libro 2 del decreto 1077 de 2015. g Nota. a(C.P., 1991, art.366), b(Ley 142, 1994), c (Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico, Resolución CRA150 del 2001), d (Decreto 1575, 2007), e (Departamento Nacional de Planeación, CONPES 3810 del 2014), f(Ministerio de Vivienda, Resolución 0330 de 2017), g(Ministerio de Vivienda, Resolución 0844 de 2018). Elaboración Propia 39 7 METODOLOGÍA El desarrollo del proyecto investigativo disciplinar se realizari bajo cuatro fases: 7.1 Fase I. Recopilación de información: Se recolectó información a través de: 1. Visitando técnica y reconocimiento del área de estudio. 2. Realizando una revisión literaria de fuentes como: DANE, Alcaldía Municipal, IDEAM, IGAC, RAS 2000, entre otras, que permitan describir y caracterizar tanto el municipio como el sistema de abastecimiento. 3. Encuestando sobre calidad del servicio y alternativa complementarias para el abastecimiento 7.2 Fase II. Demanda de agua: Se realizó el estudio de la demanda actual y proyectada 1. Determinando período de diseño. 2. Realizando cálculos para la proyección de población. 3. Estableciendo las dotaciones de consumo. 4. Calculando los caudales: QMD, QMH, QDiseño. 5. Determinando balance de nivel y volumen en el tanque de almacenamiento para construir la curva de consumo horario 7.3 Fase III. Evaluación y diagnóstico: Se evaluó las característica físicas y operativas actuales del sistema de acueducto: 1. Estableciendo zonas por horas de servicio, presión y cobertura. 2. Estableciendo el estado físico del sistema de abastecimiento: Captación, planta de tratamiento y tanque de almacenamiento. 40 3. Verificando la capacidad hidráulica de cada componente del sistema de abastecimiento 4. Modelando en Epanet la representación de la red existente. 5. Analizando la información, verificación y diagnóstico. 7.4 Fase IV. Diseño de la propuesta de optimización: Como fase final, después de analizada toda la información e identificando cómo funciona el sistema de abastecimiento municipal: 1. Se plantearon las posibles propuestas para la optimización y mejora del sistema de acueducto municipal. 2. Se diseñó una propuesta para optimizar el funcionamiento del sistema de abastecimiento del municipio, incluyendo su dimensionamiento, planos y presupuesto a nivel de prefactibilidad 8 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN 8.1 DESCRIPCIÓN DEL ACTUAL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO En el Municipio de Condoto el suministro de agua para la población está a cargo de la Empresas de Servicios Públicos Domiciliarios de Condoto desde hace varios años; este sistema cuenta con una única fuente de abastecimiento (Río Condoto), utilizada tanto para la cabecera municipal como para algunos corregimientos cercanos. Esta fuente abastecedora tiene la capacidad del río y garantiza el abastecimiento de la población actual y futura, sin que existan inconvenientes de tipo hidrológico al respecto. El acueducto consta de estructuras como: Captación (abastecimiento por bombeo), aducción, desarenador, planta de tratamiento de agua potable, conducción, estaciones de bombeo, tanques de almacenamiento y red de distribución (suministro solo por gravedad). 41 x Fuente de abastecimiento El río es de gran importancia para el Municipio de Condoto porque sirve como fuente de abastecimiento para el acueducto urbano municipal y también como vía principal de comunicación fluvial entre la zona urbana y los corregimientos que están ubicados a lo largo del mismo. El lecho de río es rico en minerales como el oro y el platino, siendo uno de los mayores productores en Colombia, lo que ha dado origen al desarrollo de actividades mineras a lo largo de su cauce; siendo la minería la causante del mayor impacto ambiental al río debido al aporte de sólidos, aceite y mercurio, los cuales llegan a las fuentes hídricas ocasionando problemas de sedimentación, turbidez, cambios en las características hidráulicas y geomorfológicas, además de las grandes afectaciones a la vida acuática presente. Figura 5. Río Condoto Nota: Adaptado de (Sánchez Arriaga & Cañón Barriga, 2010). 42 Según el Esquema de OrdenamientoTerritorial de Condoto (EOT), el Río Condoto tiene un caudal mínimo aproximado de 15.3 m3/s y máximo de 124.2 m3/s.; en sus niveles normales, es navegable en lancha con motor fuera de borda, y en chalupas desde su desembocadura hasta el corregimiento de El Paso. (Alcaldía de Condoto, 2020). x Sectorización por Cobertura y Servicio De acuerdo con la información entregada por el funcionario encargado de la operación del suministro de agua en la Empresa de Servicios Públicos, el municipio se encuentra actualmente dividido en tres sectores para el suministro de agua potable teniendo en cuenta la capacidad y disponibilidad del tanque de almacenamiento. La división de los sectores se describe a continuación, igualmente se encuentran representados en la Figura 6. - Sector 1: Corresponde a las zonas con baja altura del municipio, igualmente es la zona urbana antigua del municipio donde se ubican el comercio y las edificaciones correspondientes a la alcaldía y demás instituciones importantes. El horario de operación aproximado es de 6:00am a 8:50am. - Sector 2: Corresponde a la zona urbana con altura promedio del municipio ubicada al lado parte baja del sector antiguo (1), y construida después de esta. El horario de operación aproximado es de 9:00 a.m. a 10:50 a.m. 43 - Sector 3: Corresponde a la zona más alta del municipio y el más pequeño de los tres sectores, donde solamente se encuentran 2 barrios. El horario de operación aproximado es de 11:00 a.m. a 12:00 p.m. Figura 6. Sectorización del abastecimiento de agua en el municipio Nota: Imagen de sectorización de abastecimiento de agua potable en el Municipio de Condoto realizado a través de la aplicación Maps de la empresa Apple. SECTOR SECTOR SECTOR PTAP 44 x Encuesta de calidad sobre el servicio de abastecimiento municipal Se realizó una encuesta dirigida a los habitantes de la cabecera municipal, en esta se pregunta a los encuestados sobre aspectos relevantes del acueducto, valoraciones personales y opiniones sobre la infraestructura, alternativas, horarios, y otras que, se considera, guardan relación con la calidad y prestación del servicio. Se realizaron en total 117 encuestas que representan hogares en los diferentes barrios. Pregunta 1. Nombre y Apellidos Pregunta 2. ¿En qué barrio reside? Gráfica 1. Barrio de residencia Nota: Figura de elaboración propia. 45 Para los 117 habitantes encuestados, se encontró que todos barrios del municipio tienen al menos la representación de una persona encuestada, de tal forma que los resultados de la encuesta permiten valorar las condiciones de prestación del servicio de acueducto en el municipio. Pregunta 3. Número de personas en su vivienda Gráfica 2. Número de personas en su vivienda Nota: Figura de elaboración propia. Para los 117 habitantes encuestados, se encontró que el mayor porcentaje de los encuestados (26.5 %) comparten vivienda con dos personas más, 24.8 % comparten vivienda con una persona, 20.5 % comparten vivienda con más de cuatro personas, 19.7 % comparten vivienda con tres personas más y un 8.5 % viven solos. 46 Pregunta 4. ¿Cuenta con servicio de acueducto en su vivienda? Gráfica 3. Servicio de acueducto en su vivienda Nota: Figura de elaboración propia. Para los 117 habitantes encuestados, se encontró que el mayor porcentaje de los encuestados cuentan con el servicio de acueducto en sus viviendas con un 69.2 %, y un 30.8 % no cuentan con el servicio. Pregunta 5. ¿Qué alternativas de abastecimiento utiliza cuando no hay servicio de acueducto? Gráfica 4. Alternativas de abastecimiento Nota: Figura de elaboración propia. 47 Para los 117 habitantes encuestados, se encontró que la alternativa de abastecimiento más utilizada entre las personas encuestadas cuando no obtienen el servicio de acueducto es el uso de agua lluvia con 92.3 %, seguido de la compra de galones de agua con 31.6 %. Pregunta 6. ¿Por qué no cuenta con el servicio de acueducto en su vivienda? (Para las personas que contestaron NO en la PREGUNTA 4) Gráfica 5. Razones por las que no cuenta con el servicio de acueducto en su vivienda Nota: Figura de elaboración propia. De los 117 habitantes encuestados 35 de ellos no cuentan con el servicio de acueducto municipal, se encontró que el mayor porcentaje de encuestados no cuenta con el servicio de acueducto porque no hay instalaciones de redes cerca a sus viviendas con un 87.5 %, y un 12.5 % no cuentan con el servicio porque prefiere otras alternativas más seguras para el abastecimiento. De contar con el servicio de acueducto responda las siguientes preguntas: *Si no cuenta con el servicio por favor finalice la encuesta* Pregunta 7. ¿El servicio de suministro de agua es continuo en su vivienda? 48 Gráfica 6. Continuidad en servicio de suministro de agua potable Nota: Figura de elaboración propia. De los 82 habitantes encuestados que cuentan con el servicio de acueducto en sus viviendas, se encontró que el mayor porcentaje de encuestados no cuenta con un servicio de acueducto continuo en sus viviendas con un 81.1 %, y un 18.9 % si cuentan con el servicio continuo. Pregunta 8. ¿Cuántas horas diarias recibe el suministro de agua en su vivienda? Gráfica 7. Horas diarias de suministro de agua potable Nota: Figura de elaboración propia. 49 De los 82 habitantes encuestados que cuentan con el servicio de acueducto en sus viviendas, se encontró que el 97.7 % de encuestados recibe el suministro de acueducto por menos de seis horas diarias. Pregunta 9. ¿Existe la posibilidad que algunos días de la semana no tengan el servicio de suministro? Gráfica 8. Posibilidad de no contar servicio de suministro algunos días de la semana Nota: Figura de elaboración propia. De los 82 habitantes encuestados que cuentan con el servicio de acueducto en sus viviendas, se encontró que el 92.2 % de encuestados no recibe el suministro de acueducto todos los días y un 7.8 % si cuenta con el servicio todos los días de la semana. Pregunta 10. De ser afirmativa la pregunta anterior. ¿Cuántos días a la semana logra acceder al servicio de acueducto? Gráfica 9. Días a la semana con servicio de acueducto 50 Nota: Figura de elaboración propia. De los 82 habitantes encuestados que cuentan con el servicio de acueducto en sus viviendas, se encontró que el 56.3 % de encuestados reciben el suministro de acueducto más de cuatro días a la semana, el 24.1 % obtiene el servicio 3 días a la semana, el 10.3% obtiene el servicio dos días a la semana y un 9.2 % solo un día a la semana. Pregunta 11. Califique de 1 a 5 la calidad del servicio de acueducto que recibe en su vivienda Gráfica 10. Calidad del servicio de acueducto Nota: Figura de elaboración propia. 51 Para los 117 habitantes encuestados, se evidencia en sus respuestas que la calidad del servicio que presta el acueducto en el municipio en general es muy regular, haciendo referencia a que el servicio suministrado no cumple las expectativas de la población en términos de continuidad, presión, cantidad y cobertura, siendo la calidad del agua suministrada la mejor evaluada, lo cual sugiere que la PTAP no funciona adecuadamente y que el sistema de distribución no tiene la capacidad para suministrar el servicio de acueducto con una calidad aceptable y acorde a los requerimientos de la Resolución 0330 de 2017. Pregunta 12. Indique a su criterio cuáles son los principales temas por mejorar en la calidad del servicio de acueducto (Escoger las dos más importantes) Gráfica 11. Principales temas por mejorar en la calidad del servicio de acueducto Nota: Figura de elaboración propia. Para los 117 habitantes encuestados, se evidencia en sus respuestas que los principales temas a solucionarson la continuidad del servicio con un 71.2% y la ampliación de la cobertura de las redes de distribución con un 62.5 %. En coherencia con esto, en la pregunta 12 se identifican como principales temas a solucionar la continuidad del servicio, la cobertura a más barrios y la presión. 52 8.2 ESTUDIO DE LA DEMANDA DE AGUA DEL MUNICIPIO Para el estudio de la demanda, el primer paso a realizar fue verificar si hay algún reporte de consumo por la superintendencia de servicios públicos domiciliarios en el sistema único de información (SUI) y se encontraron reportes desde el año 2005 hasta 2021; se estudiaron estos valores (Tabla 5) obteniendo una dotación promedio de 978.28 l/hab*día superior a lo establecido en el articulo 43 de la resolución 0330 de 2017, que para el caso del municipio al tener una altura inferior a 1000 m.s.n.m la dotación neta máxima debe ser 140 l/hab*día, además de tener en cuenta algunas características a mejorar del sistema como: la falta de redes de distribución en el 24% de la zona urbana del municipio, las bajas presiones que se presentan en el 86% de las mismas, y la continuidad del sistema ya que este funciona solo 6 horas al día; por tales motivos se decide adoptar la dotación máxima de 140 l/hab*día. Tabla 5.Consumo neto por habitante AÑO CONSUMO ANUAL (m3) USUARIOS m3/usuario*año m3/usuario*día Hab/vivienda DNETA (l/hab*día) 2011 4702007 3590 1309,75 3,59 3,00 1196,12 2012 4271869 3593 1188,94 3,26 3,00 1085,79 2013 4526717 3839 1179,14 3,23 3,00 1076,84 2014 3961209 3456 1146,18 3,14 3,00 1046,74 2015 4227545 3897 1084,82 2,97 3,00 990,70 2016 4245706 4106 1034,02 2,83 3,00 944,31 2017 4987158 4282 1164,68 3,19 3,00 1063,63 2018 5056186 4380 1154,38 3,16 3,00 1054,23 2019 4373156 4377 999,12 2,74 3,00 912,44 2020 4641532 8926 520,00 1,42 3,00 474,89 2021 4518595 4508 1002,35 2,75 3,00 915,39 Nota. Tabla de Elaboración propia con información suministrada del S.U.I (2021). El paso a seguir es definir el nivel de complejidad del sistema, el cual depende del número de habitantes de la zona urbana y su capacidad económica. El nivel de complejidad del proyecto se 53 determiny por medio de la Tabla 1. Donde se estableció finalmente que el nivel de complejidad del sistema es medio, teniendo en cuenta que la población del último censo realizado es de 9,696 habitantes. x Proyección de población A partir de los censos establecidos en la página del DANE (Tabla 5), se realizy la proyección de población del municipio a 2021 (año actual) y 2046 (año proyectado). Tabla 6. Censos Municipio de Condoto CHOCÓ - CONDOTO (MUNICIPIO 27205) CENSO AÑO POBLACIÓN URBANA XIV 1973 5834 XV 1985 4133 XVI 1993 7779 XVII 2005 8745 XVIII 2018 9696 Nota: Tabla de elaboración propia con información del DANE (2021). A continuación, se detalla en una tabla la proyección de población del municipio con los métodos aritmético, geométrico y exponencial, que son los modelos matemáticos recomendados en la Resolución 0330 de 2017 para realizar proyección de población a un sistema de complejidad medio. Tabla 7. Proyección de población Municipios de Condoto AÑO METODO ARITMÉTICO METODO GEOMÉTRICO METODO EXPONENCIAL PROMEDIO 1985 4133 4133 4133 4133 1993 7779 7779 7779 7779 2005 8745 8745 8745 8745 2018 9696 9696 9696 9696 2021 10202 10467 10503 10390 54 2026 11045 10467 12000 11645 2031 11887 11891 13710 13035 2036 12730 13509 15664 14580 2041 13573 17435 17896 16301 2046 14416 19807 20447 18223 Nota: Tabla de elaboración propia Figura 7. Proyección de población Municipios de Condoto Nota: Figura de elaboración propia Para este trabajo se decidió tomar como referencia y proyección de población el promedio de los tres métodos, ya que son métodos usados para poblaciones con nivel de complejidad media. x Población flotante Se manifestó desde las Empresa de Servicios Públicos que la población del municipio aumenta los fines de semana y en temporada de vacaciones especialmente en los meses de diciembre a enero; sin embargo, este aumento en la población no afecta de manera considerable el sistema de 55 abastecimiento de agua potable del Municipio en esos periodos, por lo cual se decide omitir este crecimiento en población, es decir, la población flotante. x Cálculo de Dotación del Municipio De acuerdo con lo establecido en la Tabla 2, se puede determinar que, para una población con altura sobre el nivel del mar por debajo de 1000 m , se establece un consumo neto por habitante máximo de 140 l/hab*día. Igualmente, considerando la Resolución 0330 de 2017: La dotación bruta para el diseño de cada uno de los componentes que conforman un sistema de acueducto se debe calcular con la Ecuación 1, donde el porcentaje de pérdidas técnicas máximas en la ecuación engloba el total de pérdidas esperadas en todos los componentes del sistema, así como las necesidades de la PTAP, no deberá superar el 25 %. (Ministerio de vivienda, 2017, art. 44.). Dicho lo anterior, se calcula la dotación bruta total por habitante para los años 2021 y 2046 , expresada en la siguiente tabla: Tabla 8. Cálculo de dotación del sistema PROYECCIÓN PROMEDIO Año 2021 Año 2046 Población para suministro 10391 18223 Dotación neta (l/hab*día) 140 140 Perdidas (%) 25 25 Dotación bruta (l/hab*día) 187 187 Nota. Tabla de elaboración propia. 56 x Cálculo de Caudal Requerido Con base en los resultados establecidos anteriormente en la Tabla 7, se procede a calcular los caudales medio, máximo diario y horario en base a lo estipulado por la Resolución 0330 de 2017 HQ�HO�DUWtFXOR����³&DXGDOHV�GH�GLVHxR´��\�DVt�HVWDEOHFHU�HO�FDXGDO de diseño, escogiendo los factores de mayoración como: k1 = 1.2 teniendo en cuenta que en ningún caso al factor debe ser superior a 1.3, y k2 = 1.5 donde se tiene en cuenta específicamente el patrón de consumo del Municipio de Quibdó, obtenido a través de un estudio realizado para la optimización de los sistemas de alcantarillado y acueducto del mismo, este representa una distribución horaria de consumo a 24 horas, donde se evidencia que en la hora pico, el factor de mayoración máxima es de 1.5, tal como lo muestra la siguiente figura. Figura 8. Curva de Distribución Horaria de Consumo Nota: Figura de elaboración propia con información de E.P.Q (2020) En la Tabla 9 se presentan los resultados de los caudales calculados. 57 Tabla 9. Cálculo de caudales requeridos para la población actual y proyectada PROYECCIÓN PROMEDIO 2021 2046 Población para suministro 10391 18223 Caudal medio diario Qmd (l/s) 22 39 k1 1.2 1.2 Caudal Máx. Diario QMD (l/s) 27 47 k2 1.5 1.5 Caudal Máx. Horario QMH (l/s) 41 71 Nota. Tabla de elaboración propia. k1 determinado de acuerdo con lo establecido en el artículo 47 de la resolución 0330 de 2017 8.3 DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE EN EL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO En la recolección de la información tanto en la Oficina de Planeación como en las Empresas de Servicios Públicos Domiciliarios de Condoto, no poseen mucha información de las instalaciones, ni tampoco las características de las mismas, por tal motivo se presentaron dificultades a la hora de realizar esta evaluación con precisión. A continuación, se presenta una descripción detallada de los componentes del sistema, incluyendo el estado físico y funcional de los mismos. x Captación La bocatoma o captación es la estructura hidráulica construida sobre el Río Condoto con el objeto de captar o extraer mediante un sistema de bombeo un caudal de 32 l/s. 3DUD� HVWR� VH� FXHQWD� FRQ� WUHV� ���� WXERV�GH��´� FHUFDGRV� FRQ�XQD�PDOOD� SDUD� HYLWDU� HO� GHWHrioro y obstrucción por palos y otros materiales que arrastra el río. Actualmente, se encuentran en funcionamiento dos de los tres tubos, no se evidencia mantenimiento de las instalaciones físicas y nien los aparatos hidráulicos, todo se encuentra oxidado y en mal estado, no cuenta con la 58 señalización apropiada, ni tiene un cerramiento externo para evitar el ingreso del personal no autorizado (Ver Figura 9). Figura 9. Sitio de la captación directa sobre el Río Condoto Nota. Figura de elaboración propia. Esta estación de bombeo (N°1) cuenta con dos bombas de succión en operación de 18 HP, esta estación no cuenta con un control de encendido y/o apagado, sistema de arrancadores de las bombas, tablero de control en óptimas condiciones y un adecuado flujo de conexiones eléctricas. (Ver Figura 10) Figura 10. Bombas de succión, 1ra estación Nota. Figura de elaboración propia. 59 La línea de aducción transporta el agua desde la estación de bombeo de donde se impulsa el caudal de agua captado hasta el desarenador. Tiene una longitud aproximada de 200.4m, en tubería de +LHUUR�)XQGLGR��´��VH�HQFXHQWUD�FDVL�FXELHUWD�HQ�OD�WRWDOLGDG�GHO�WUDPR��HVWD�HV�XQD�WXEHUtD�TXH�VH� encuentra corroída y desgastada. (Ver Figura 11) Figura 11. Aducción desde la captación hasta el desarenador Nota. Figura de elaboración propia. Para realizar el diagnóstico y verificar si los tramos que conducen el agua tratada funcionan adecuadamente, se verifica que el diámetro de conducción sea el correcto para transportar el caudal actual y proyectado y la velocidad del flujo, usando las siguientes ecuaciones: Ecuación 5. Velocidad de Flujo (Parámetro succión) ܸ ൌ ܳ ܣ ൌ ݉Ȁݏ Nota: Ecuación obtenida de López Cualla (2003). Donde: V = Velocidad de flujo Q = Caudal (m3/s) A= Área de la tubería (m2) Para analizar la aducción se parte de los siguientes datos: Tabla 10. Dimensiones de la tubería existente 2021 2046 Caudal (m3/s) 0.027 0.048 60 TUBERÍAS DE SUCCIÓN HF 6" Caudal (m3/s) �UHSDUWLGR�D�GRV�WXEHUtDV�GH��´�� 0.0135 0.024 Diámetro exterior (m) 0.230 0.230 Diámetro interior (m) 0.209 0.209 Nota. Tabla de elaboración propia. Luego se aplica la ecuación de continuidad, para verificar la tubería de succión y se obtienen los siguientes resultados: Tabla 11. Resultados evaluación de la tubería de succión para el caudal actual y proyectado PARÁMETROS SUCCIÓN Año 2021 2046 Caudal (m3/2) 0,0135 0,024 Velocidad (m/s) 0.71 1.23 Velocidad máx. (m/s) 1.45 1.45 Velocidad mín. (m/s) 0.50 0.50 Validación CUMPLE CUMPLE Nota. Tabla de elaboración propia. Criterio de velocidad tomado de la norma técnica de impulsión y transmisión de agua potable. (EMCALI, 2013.) La tubería de succión cumple, según los criterios de velocidad máxima y mínima aceptable en tuberías de succión según su diámetro, donde la norma técnica de EMCALI estipula que para una WXEHUtD�GH��´�OD�YHORFLGDG�Pi[LPD�GH�VXFFLyQ�GHEH�VHU�GH������P�V�\�OD�PtQLPD������P�V� Además de la ecuación anterior, se utilizan las siguientes ecuaciones para poder determinar la potencia de la bomba: Ecuación 6. Altura estática total ݐݏ݁ܪ ൌ ݏ݄ ݄݅ ൌ ݉ Nota: Ecuación obtenida de López Cualla (2003) Donde: Hest = Altura estática total hs = Altura estática de succión (m) hi = Altura estática de impulsión (m) 61 Ecuación 7. Altura de fricción (succión e impulsión) ܬ ൌ ൬ ܳ ͲǤʹͺͷܦ�ݔ�ܥ�ݔ�ଶǤଷ൰ ଵ Ǥହସ ൌ ݉Ȁ݉ Nota: Ecuación obtenida de López Cualla (2003) Donde: J = Pérdida de carga unitaria Q = Caudal (m3/s) C = Coeficiente de rugosidad D = Diámetro de la tubería (m) Ecuación 8. Altura de perdidas menores (succión e impulsión) ݄݉ ൌ ݏÀܽݎܾ݁ݑݐ�ݕ�ݏ݅ݎݏ݁ܿܿܽ�ݎ�ݏܽ݀݅݀ݎ±ܲ ൌ ݉ Nota: Ecuación obtenida de López Cualla (2003) Ecuación 9. Altura de Velocidad ݒ݄ ൌ ܸଶ ʹ݃ ൌ ݉ Nota: Ecuación obtenida de López Cualla (2003) Donde: hv = Altura de velocidad V = Velocidad de flujo (m/s) g = Aceleración de gravedad (m/s2) Ecuación 10. Altura Dinámica Total ݐܪ ൌ ݐݏ݄݁ ቀ݄݂ݏ ݄݉ݏቁ ቀ݄݂݅ ݄݉݅ቁ ݒ݄ ൌ ݉ Nota: Ecuación obtenida de López Cualla (2003) Donde: Ht = Altura Dinámica Total hest = Altura estática total (m) hfs = Altura de fricción succión (m) hms = Altura pérdidas menores succión (m) 62 hfi = Altura de fricción impulsión (m) hmi = Altura pérdidas menores impulsión (m) hv = Altura de Velocidad (m) Ecuación 11. Potencia de la Bomba ܾܲ ൌ ݐܪ�ݔ�ܳ�ݔ�ߛ ൌ ܹ݇ Nota: Ecuación obtenida de López Cualla (2003) Donde: Pb = Potencia de la bomba Peso específico agua (kN/m3) = ߛ ܳ = Caudal (m3/s) Altura Dinámica Total (m) = ݐܪ Tabla 12. Resultados evaluación de la estación de bombeo #1 para el caudal actual POTENCIA DE LA BOMBA Caudal (m3/s) 0,027 Coeficiente HW (20 años) 100 Diámetro 6" succión (mm) 152,5 Diámetro 6" impulsión (mm) 152,5 Velocidad impulsión (m/s) 1,478 Altura estática succión (m) 2,500 Altura estática impulsión (m) 18,350 Altura estática total 20,850 Perdida carga unitaria succión (m/m) 0,002783 longitud tubería succión (m) 6,0 Pérdidas menores succión (m) 0,30 Pérdidas totales en la succión (m) 0,005010906 Perdida carga unitaria impulsión (m/m) 0,002783 longitud tubería impulsión (m) 194,4 Pérdidas menores impulsión (m) 9,72 Pérdidas totales en la impulsión (m) 5,2578 Altura velocidad de descarga (m) 0,1114 Altura dinámica total (m) 26,22 Peso específico del agua (kN/m3) 9,81 Potencia (kW) 6,95 Potencia (Hp) 9,31 Potencia Requerida (Hp) 11,17 Nota. Tabla de elaboración propia. 63 Tabla 13. Resultados evaluación de la estación de bombeo #1 para el caudal proyectado POTENCIA DE LA BOMBA Caudal (m3/s) 0,047 Coeficiente HW (20 años) 100 Diámetro 6" succión (mm) 152,5 Diámetro 6" impulsión (mm) 152,5 Velocidad impulsión (m/s) 2,573 Altura estática succión (m) 2,500 Altura estática impulsión (m) 18,350 Altura estática total 20,850 Perdida carga unitaria succión (m/m) 0,007767 longitud tubería succión (m) 6,0 Pérdidas menores succión (m) 0,30 Pérdidas totales en la succión (m) 0,01399847 Perdida carga unitaria impulsión (m/m) 0,007767 longitud tubería impulsión (m) 194,4 Pérdidas menores impulsión (m) 9,72 Pérdidas totales en la impulsión (m) 14,6766 Altura velocidad de descarga (m) 0,3375 Altura dinámica total (m) 35,88 Peso específico del agua (kN/m3) 9,81 Potencia (kW) 16,54 Potencia (Hp) 22,17 Potencia Requerida (Hp) 26,61 Nota. Tabla de elaboración propia. A partir de los cálculos se verifica que las tuberías y la estación de bombeo instalada en este tramo, cumple con las características óptimas de funcionamiento del sistema tanto para el caudal actual como para el caudal proyectado a 2046; la velocidad en la impulsión de encuentra entre el rango de 1.0 a 3.0 m/s como se recomienda para mantener la sobrepresión por golpe de ariete en valores normales y la potencia requerida es de 26.61 Hp, pero cuenta con instalaciones para tener tres bombas 18 Hp utilizadas en la estación de bombeo existente. 64 x Desarenador La infraestructura fue construida hace ya más 50 años en concreto reforzado, cuenta con una cámara de toma, una cámara de distribución (pantalla de orificios circulares), su respectivo tanque sedimentador, un vertedero de salida desde donde se lleva el agua hacia la PTAP a través de una WXEHUtD�GH�39&�GH��´��DGHPiV�FXHQWD�FRQ�XQ�FDQDO�GH�ODYDGR�\�WXEHUtD�GH�UHERVH�GH��´�TXH�OOHYD�HO� agua y la descarga a una quebrada cercana. Su estado en general es aceptable, no evidencia ningún tipo de daño estructural, no se evidencian fugas, fisuras o grietas, y su funcionamiento hidráulico es óptimo en la actualidad. (Ver Figura 12) Figura 12. Desarenador acueducto Nota. Figura de elaboración propia. En la Tabla 13 se especifican las dimensiones del tanque desarenador existente y con las cuales se realiza la evaluación y diagnóstico, para comprobar si esta unidad esti cumpliendo con los parámetros establecidos por la resolución 0330. Para verificar si el desarenador esti cumpliendo con el caudal requerido para población actual y la proyectada.
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