paula andrea sedano duquerepository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/13515/1/... · 2019-10-15 ·...

APOYO EN LA EJECUCIÓN Y SEGUIMIENTO DE LA CONSULTORÍA DEL

PROYECTO: ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LOS

SISTEMAS DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE LA VEREDA

TOMACHIPAN, MUNICIPIO DE SAN JOSÉ DEL GUAVIARE.

2018

1

TRABAJO FINAL DE PASANTIA:

Realizado en la empresa Hidroambiental Ingenieros Consultores S.A.S.

Autor: Paula Andrea Sedano Duque

El trabajo de grado titulado:

Apoyo en la ejecución y seguimiento de la consultoría del proyecto: Elaboración de los

estudios y diseños de los sistemas de acueducto y alcantarillado de la vereda Tomachipan,

Municipio de San José del Guaviare.

__________________________

Ing. Esp. DAGO LEONARDO FONSECA GARCIA

EVALUADOR EXTERNO

_________________________

Ing. MSc. CAUDEX VITELIO PEÑARANDA OSORIO

DIRECTOR INTERNO





2018

2

TRABAJO FINAL DE PASANTIA:


PROYECTO: ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LOS SISTEMAS DE

ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE LA VEREDA TOMACHIPAN, MUNICIPIO

DE SAN JOSÉ DEL GUAVIARE.

PAULA ANDREA SEDANO DUQUE

20122181281

DOCENTE DIRECTOR

CAUDEX VITELIO PEÑARANDA OSORIO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

INGENIERIA SANITARIA

BOGOTÁ

2018





2018

3

DEDICATORIA

Especialmente a mis padres Piedad Duque y Jairo Sedano por su

amor, sus consejos, su apoyo incondicional desde el momento que

decidí emprender este sueño y de esta manera poder culminar este

logro. A mi abuela Albita por sus oraciones y cada una de sus dulces

palabras para no desfallecer cuando quise renunciar. A mi familia

que es un pilar fundamental en mi vida, infinitas gracias.

Gracias de corazón, a cada uno de mis amigos que estuvieron

presentes y fueron una voz de aliento cuando más lo necesite.

PAULA ANDREA SEDANO DUQUE





2018

4

AGRADECIMIENTOS

A mi docente director Caudex Vitelio Peñaranda, gracias por las enseñanzas, la

paciencia y el tiempo dedicado; por hacer de este proyecto más que un informe

final de pasantía un trabajo que pueda aportar en la formación académica y

profesional de futuros Ingenieros Sanitarios.

Al ingeniero Dago Leonardo Fonseca, gracias por la confianza al permitirme

hacer parte de este proyecto.

Agradecimientos a las personas del centro poblado de la vereda Tomachipan,

municipio de San José del Guaviare, especialmente a Erika Jhoana Rocha y al

profesor Pedro Ángel Blandón, por su ayuda y confianza brindada de manera

desinteresada al suministrarme información sobre esta bella Tierra, zona de

estudio.

Al ingeniero Diego Álvarez y a la ingeniera Ximena Moncayo, por sus valiosos

aportes profesionales.





2018

5

TITULO Y AUTOR

Apoyo en la ejecución y seguimiento de la consultoría del proyecto: Elaboración de los

estudios y diseños de los sistemas de acueducto y alcantarillado de la vereda Tomachipan,

Municipio de San José del Guaviare.

AUTOR: PAULA ANDREA SEDANO DUQUE

RESUMEN

El presente trabajo presenta el informe final de la pasantía para optar por el título de Ingeniera

Sanitaria, en este se abordan las actividades que Paula Andrea Sedano Duque pasante en la

empresa HIDROAMBIENTAL INGENIEROS CONSULTORES S.A.S realizo con una

duración de 380 horas, donde se desempeñó como auxiliar de ingeniería de Apoyo en la

ejecución y seguimiento de la consultoría del proyecto: Elaboración de los estudios y diseños

de los sistemas de acueducto y alcantarillado de la vereda Tomachipan, Municipio de San

José del Guaviare.

ABSTRACT

The present work presents the final report of the internship to choose the title of Sanitary

Engineering, in this the activities that Paula Andrea Sedano Duque intern in the company

HIDROAMBIENTAL INGENIEROS CONSULTORES SAS are carried out with a duration

of 380 hours, where she worked as auxiliary engineering support in the execution and

monitoring of the project consultancy: Preparation of studies and designs of the aqueduct,

sewerage and sewage treatment plant of the path Tomachipan, Municipality of San José del

Guaviare.





2018

6

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 8

2. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................... 9

3. OBJETIVOS DE LA PASANTIA ................................................................................... 10

Objetivo general ........................................................................................................ 10 3.1

Objetivos específicos ................................................................................................. 10 3.2

4. MARCO TEORICO ......................................................................................................... 11

Cálculos iniciales para los Sistemas de Acueducto y Alcantarillado: ....................... 11 4.1

4.1.1 Periodo de diseño: .............................................................................................. 11

4.1.2 Definición del nivel de complejidad: ................................................................. 11

4.1.3 Dotación neta máxima ........................................................................................ 12

4.1.4 Cálculo de la población futura. .......................................................................... 13

4.2 Calculo del sistema de acueducto: ................................................................................. 15

Calculo del sistema de alcantarillado sanitario: ........................................................ 23 4.2

4.2.1 Calculo densidad de saturación .......................................................................... 23

4.2.2 Calculo de las áreas tributarias ........................................................................... 24

4.2.3 Población por tramo: .......................................................................................... 25

4.2.4 Caudal de Aguas Residuales Domesticas (QD): ................................................ 25

4.2.5 Caudal de aguas residuales institucionales, QIN: ................................................ 25

4.2.6 Caudal medio diario de Aguas residuales (DMD): .............................................. 26

4.2.7 Caudal Máximo Horario QMH: ........................................................................... 26

4.2.8 Factor de mayoracion: ........................................................................................ 27

4.2.9 Caudal de infiltración, QINF: ............................................................................... 28

4.2.10 Caudal de aguas residuales por conexiones erradas QCE: .................................. 29

4.2.11 Caudal de Diseño: .............................................................................................. 29

Diseño hidráulico de la red de alcantarillado ............................................................ 30 4.3

4.3.1 Método de cálculo hidráulico ............................................................................. 30

4.3.2 Cálculo de las propiedades geométricas de ductos en sistemas de alcantarillados.

32

Unión de los tramos de alcantarillados: ..................................................................... 36 4.4

5. Diseño de Acueducto y alcantarillado. ............................................................................. 41

Cálculo de la población futura: .................................................................................. 41 5.1

5.1.1 Teniendo en cuenta el método aritmético: ......................................................... 41





2018

7

5.1.2 Teniendo en cuenta el método geométrico: ........................................................ 41

5.1.3 Teniendo en cuenta el método exponencial: ...................................................... 42

5.1.4 Densidad de saturación, ...................................................................................... 44

Diseño sistema de acueducto ..................................................................................... 44 5.2

5.2.1 Cálculos de la dotación y la demanda de agua: ....................................................... 44

Calculo de la red de alcantarillado ............................................................................ 60 5.3

5.3.1 Cálculo de las áreas tributarias: .......................................................................... 60

5.3.2 Población por tramo ........................................................................................... 60

5.3.1 Caudal de aguas residuales domesticas .............................................................. 60

5.3.2 Caudal de aguas residuales institucional, QIN: .................................................. 61

5.3.3 Caudal medio diario de Aguas residuales (DMD): .............................................. 62

5.3.4 Factor de mayoracion: ........................................................................................ 62

Diseño hidráulico de la red de alcantarillado. ........................................................... 65 5.4

Diseño de la unión de los colectores ......................................................................... 69 5.1

6. CANTIDADES DE OBRA .............................................................................................. 76

7. PRESUPUESTO .............................................................................................................. 79

Presupuesto red de acueducto, ................................................................................... 79 7.1

Presupuesto alcantarillado sanitario: ......................................................................... 80 7.2

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................... 81

9. BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 82





2018

8

1. INTRODUCCIÓN

En zonas rurales y pequeñas localidades, el problema del abastecimiento de agua y

disposición de aguas residuales es complejo, debido a dificultades que son comunes en esas

áreas como el bajo nivel socio económico de los beneficiarios, viviendas aisladas o pequeños

núcleos urbanos, así como el limitado acceso a nuevas tecnologías entre otros.

De acuerdo a lo anterior, El Plan Departamental de Agua PDA-Guaviare en su propósito de

apoyar a los municipios en la tarea de prestar los servicios públicos domiciliarios de

acueducto, alcantarillado y aseo, para contribuir con el mejoramiento de la calidad de vida de

toda la población especialmente las áreas rurales donde no existe abastecimiento de agua ni

sistemas de disposición y tratamiento de aguas residuales tiene destinado recursos financieros

para el desarrollo de consultorías de estudios y diseños de acueducto y alcantarillado para

diferentes veredas del Guaviare.

Por consiguiente, la Gobernación del Guaviare y el PDA, realizo la convocatoria pública por

Concurso de méritos Nº. 009-2017 en el mes de septiembre de 2017 para la

ELABORACIÓN DE LOS ESTUDIOS Y DISEÑOS DE LOS SISTEMAS DE

ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE LA VEREDA TOMACHIPAN, MUNICIPIO

DE SAN JOSE DEL GUAVIARE DEPARTAMENTO DEL GUAVIARE. Siendo la empresa

Hidroambiental Ingenieros Consultores S.A.S, el contratista seleccionado para la ejecución

del proyecto mencionado.

Para el desarrollo de las actividades de esta pasantía, Hidroambiental Ingenieros consultores

S.A.S. propone dentro de su equipo de trabajo la vinculación de un pasante como auxiliar de

ingeniería para la ejecución y seguimiento de la consultoría No. 009-2017.





2018

9

2. JUSTIFICACIÓN

En la actualidad los centros poblados de Colombia no cuentan con sistemas de

abastecimiento y tratamiento de agua potable, desencadenando enfermedades

gastrointestinales, especialmente en niños. Por otra parte la inadecuada disposición de aguas

residuales genera contaminación del suelo y las fuentes hídricas (subterráneas y superficiales),

produciendo malos olores y proliferación de vectores, que pueden afectar la salud pública.

Lo anterior hace necesario plantear desde la consultoría el estudio y diseño con sus

presupuestos incluidos para dar solución al abastecimiento de agua potable y un sistema de

alcantarillado, para una futura construcción de obra de infraestructura en la vereda

Tomachipan del municipio de San José del Guaviare.

En cuanto a la red de distribución de agua potable se plantea el diseño de una red cerrada

contando con 3 sectores y un alcantarillado convencional para la evacuación de las aguas

residuales hasta un punto de vertimiento.





2018

10

3. OBJETIVOS DE LA PASANTIA

Objetivo general 3.1

Desarrollar las actividades de apoyo para la Elaboración de los estudios y diseños de los

sistemas de acueducto y alcantarillado de la vereda Tomachipan, con la empresa

Hidroambiental.

Objetivos específicos 3.2

Evaluar las posibles fuentes y puntos de captación de agua para el sistema de

acueducto y opciones de disposición de efluentes.

Elaborar los diseños de la red de distribución de agua potable y el sistema de

alcantarillado sanitario para la comunidad beneficiada.

Determinar los presupuestos de obra para la red de distribución de agua potable y el

sistema de alcantarillado.





2018

11

4. MARCO TEORICO

Para el diseño del acueducto y alcantarillado se tomaron en cuenta los aspectos técnicos

contenidos en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico

(RAS2000), así como otras referencias técnicas que se relacionan en cada caso.

Cálculos iniciales para los Sistemas de Acueducto y Alcantarillado: 4.1

Para el cálculo de los sistemas de acueducto y alcantarillado, se requiere tener en cuenta

varios parámetros iniciales como el periodo de diseño, el nivel de complejidad, dotaciones de

agua, cálculo de la población para el final del período de diseño, estos cálculos se realizan con

la siguiente metodología:

4.1.1 Periodo de diseño:

Para todos los componentes del sistema de alcantarillado, la resolución 0330 de 2017 sugiere

adoptar el periodo de diseño indicado en la tabla 4.1 para todos los niveles de complejidad.

Tabla 4.1 Periodo de diseño.

Fuente: Resolución 0330 de 2017, articulo 40.

4.1.2 Definición del nivel de complejidad:

Para determinar el nivel de complejidad del sistema, se requiere conocer la población de la

zona urbana del municipio proyectada al periodo de diseño del sistema en cuestión, así como

se debe tener un estimativo de la capacidad económica de los usuarios de los servicios que

presta dicho sistema.

Bajo, medio, medio alto y alto 25 años

Periodo de diseño máximoNivel de complejidad del sistema





2018

12

Tabla 4.2 Asignación nivel de complejidad.

(1) Proyectado al periodo de diseño, incluida la población flotante.

(2) Incluye la capacidad económica de población flotante. Debe ser evaluada según la

metodología del DNP.

Fuente: RAS, 2000. Titulo A. Tabla A.3.1.

4.1.3 Dotación neta máxima

La dotación neta debe determinarse haciendo uso de información histórica de los consumos

de agua potable de los suscriptores, disponible por parte de la persona prestadora del servicio

de acueducto. Aun así la resolución 0330 de 2017 sugiere unos valores máximos de dotación

neta según la altura sobre el nivel del mar de la zona de estudio.

Tabla 4.1Dotación neta máxima por habitante según la altura sobre el nivel del mar, de la

zona atendida.

Fuente: Resolución 0330 de 2017, articulo 43 dotación neta máxima.

2501 a 12500 Baja

Medio Alto 12501 a 60000 Media

Alto >60000 Alta

Nivel de complejidadPoblación en la Zona

Urbana¹ (Habitantes)

Capacidad económica de los

usuarios²

Bajo <2500 Baja

Medio

Altura promedio sobre el nivel

del mar, de la zona arendida

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





2018

13

4.1.4 Cálculo de la población futura.

El cálculo de la población de diseño, se realizó por los tres métodos contemplados en el RAS,

a saber:

Tabla 4.2 Tabla métodos de cálculo de proyección de población según el nivel de

complejidad. Fuente: RAS, 2000. Titulo B.

El método aritmético

Supone un crecimiento vegetativo balanceado por la mortalidad y la emigración:

ucf

ciuc

ciucucf TT

TT

PPPP *

(4.1)

Siendo:

Pf: Población correspondiente al año para el que se quiere realizar la proyección (habitantes).

Puc: Población correspondiente al último censo.

Pci: Población correspondiente al censo inicial con información (habitantes).

Tuc: Año correspondiente al último censo.

Tci: Año correspondiente al censo inicial con información.

Tf: Año al cual se quiere proyectar la información.

Bajo Medio Medio alto Alto

X X

X X

X X

X X

X X

Nivel de complejidad del sistema

Aritmético, geométrico y exponencial

Aritmético, geométrico, exponencial, otros

Por componentes (demográfico)

Detallar por zonas y detallar densidades

Método gráfico

Método por emplear





2018

14

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.

ucf TT

ucf rPP

1 (4.2)

Siendo:

r: Tasa de crecimiento anual en forma decimal.

Pf: Población correspondiente al año para el que se quiere realizar la proyección (habitantes).

Puc: Población correspondiente a la proyección del último censo.

Pci: Población correspondiente al censo inicial con información (habitantes).

Tuc: Año correspondiente al último censo.

Tf: Año al cual se quiere proyectar la información.

La tasa de crecimiento anual se calcula de la siguiente manera:

1

1

TciT

ci

ucuc

P

Pr (4.3)

El método exponencial, se recomienda su aplicación a poblaciones que muestren apreciable

desarrollo y posean abundantes áreas de expansión.

)(* cif TTkx

Cif ePP

(4.4)

Donde k es la tasa de crecimiento de la población la cual se calcula como el promedio de las

tasas calculadas para cada par de censos, así:





2018

15

cacp

cacp

TT

PPk

lnln (4.5)

Dónde:

Pcp: Población del censo posterior.

Pca: Población del censo anterior (habitantes).

Tcp: Año correspondiente al censo posterior.

Tca: Año correspondiente al censo anterior.

Ln: Logaritmo natural o neperiano.

4.2 Calculo del sistema de acueducto:

En el presente numeral se establece el procedimiento que debe seguirse para el cálculo de la

dotación bruta, la demanda de agua para realizar el diseño de la red de distribución de agua

potable.

4.2.1 Calculo de dotación y demanda:

Caudales de diseño

Los caudales de diseño de cada uno de los componentes del sistema de acueducto, según las

variaciones diarias y horarias que pueden presentar, se establecen en la tabla 4.5.

Tabla 4.5 Caudales de diseño

Fuente: Resolución 0330 de 2017.

Hasta 2 veces QMD

QMH

Tanque

Red de Distribución

Conducción

QMD

QMD

QMD

QMD

QMD

Caudal de diseñoComponente

Captación fuente superficial

Captación fuente subterránea

Desarenador

Aducción





2018

16

Dotación bruta:

La dotación bruta para el diseño de cada uno de los componentes que conforman un sistema

de acueducto, se debe calcular conforme a la siguiente ecuación:

p

dD neta

bruta%1

(4.6)

Dónde:

Dbruta: dotación bruta.

dneta: dotación neta L/ (Hab*día).

%p: pérdidas máximas admisibles. El porcentaje de pérdidas máximas admisibles no deberá

superar el 25%.

Caudal medio diario:

El caudal medio diario, Qmd, es el caudal 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:

86400

* brutaDPQmd (4.7)

Dónde:

P: población proyectada al periodo de diseño.

Dbruta: Dotación bruta.

Caudal máximo diario:

El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante 24 horas

a lo largo de un período de un año. Se calcula multiplicando el caudal medio diario por el

coeficiente de consumo máximo diario, k1, como se indica en la siguiente ecuación:

1* KQmdQMD (4.8)





2018

17

Dónde:

QMD: caudal máximo diario.

Qmd: Caudal medio diario.

K1: coeficiente de consumo máximo diario. En caso de sistemas nuevos, el valor del

coeficiente de consumo máximo diario, k1, será 1.30.

Caudal máximo horario:

El caudal máximo horario, QMH, corresponde al consumo máximo registrado durante una

hora en un período de un año sin tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula como el

caudal máximo diario multiplicado por el coeficiente de consumo máximo horario, k2, según

la siguiente ecuación:

2* KQMDQMH (4.9)

Dónde:

QMH: caudal máximo horario.

QMD: caudal máximo diario.

K2: coeficiente de consumo máximo horario.

En el caso de sistemas de acueductos nuevos, el coeficiente de consumo máximo horario con

relación al consumo máximo diario, k2, corresponde a un valor comprendido entre 1.3 y 1.7

de acuerdo con las características locales.

4.2.2 Aducciones y conducciones

Las líneas de aducción de acueducto son los conductos destinados a transportar por gravedad

o por bombeo las aguas crudas desde los sitios de captación hasta las plantas de tratamiento,

prestando excepcionalmente servicio de suministro de agua cruda a lo largo de su longitud.

Las líneas de conducción son aquellas destinadas al transporte de agua tratada desde la planta

de tratamiento hasta los tanques de almacenamiento o hasta la red de distribución. (RAS,

2000)





2018

18

Para el cálculo de las pérdidas de presión por efecto de la fricción de las paredes de la tubería

en la línea de aducción y conducciones, se emplea la ecuación de Hazen Williams, expresada

de la siguiente manera:

54,063,2 ***2785,0 JdCQ (4.10)

Dónde:

Q: caudal del tramo (m3/s).

C: coeficiente de rugosidad del material de la tubería. C= 150 PVC.

d: diámetro de la tubería (m). Despejando el diámetro de la ecuación de Hazen-Williams:

63,2/1

54,0**2785,0

JC

Qd (4.11)

Despejando J perdida de carga unitaria se tiene:

54.0/1

63.2**2785.0

dC

QJ (4.12)

J: perdida de carga unitaria en el tramo (m/m)= H/L.

L

HJ (4.13)

Dónde:

H: perdida de carga total en el tramo, (m).

L: Longitud del tramo, (m).

Carga hidráulica disponible: se hace uso de las siguientes dos ecuaciones:

JLH * (4.14)

CPCTH S (4.15)

Dónde:

L: Longitud del tramo, m.





2018

19

J: perdida de carga unitaria en el tramo (m/m)=

H: Carga hidráulica disponible, (m).

CTs: Cota terreno superior.

CP: cota piezometrica

Presión real: la presión mínima se establece en la tabla 4.6 basada en el RAS, Titulo B.

Tabla 4.6 Valor de Presión dinámica en la red de distribución según el nivel de

complejidad.

Fuente: RAS, Titulo B.

Para el cálculo de la presión se usa las siguientes ecuaciones:

))*(( nn CELJCMP (4.16)

O

nCAlturaP (4.17)

Dónde:

P: Presión real, m.c.a.

CMn: Cota mínima nivel de agua en n unidad.

J: perdida de carga en el tramo, m.

L: Longitud línea de aducción o conducción, m.

CEn: Cota entrada en n unidad.

Altura: Cota piezometrica calculada por el programa Epanet

4.2.3 Red de distribución

La red de distribución es el conjunto de conductos destinados al suministro en ruta de agua

potable a las viviendas y demás establecimientos municipales, públicos y privados.

Presión (m.c.a)

10

15medio alto y alto

Bajo y medio

Nivel de complejidad





2018

20

Calculo de caudales por nodo

Para propósitos de diseño de nuevas redes de distribución de agua potable, la determinación

de los caudales de consumo para cada uno de los nodos de la red, se calcula con el método de

las áreas, calculando primero un caudal unitario de la siguiente manera:

Caudal unitario:

Este caudal unitario se calcula teniendo el caudal máximo horario y el área total de la zona a

abastecer, se realiza con la siguiente ecuación:

T

unitarioA

QMHq (4.18)

Dónde:

qunitario: caudal unitario L/s*m2.

QMH: caudal máximo horario, L/s.

AT: Área total de abastecimiento, m2.

Método de las áreas

En este método se determinan las áreas de influencia correspondientes a cada uno de los

nodos de la red, para luego aplicar el caudal unitario (en litros por segundo por metro

cuadrado L/s/m2) determinado para cada tipo de uso de abastecimiento y correspondiente al

período de diseño del proyecto. Se utiliza la siguiente ecuación:

unitarioii qAQ * (4.19)

Dónde:

Qi: Caudal de consumo en el nodo i, (L/s).

qunitario: Caudal específico por área a abastecer, (L/s/m2).

Ai: Área de influencia o área abastecida por el nodo i, (m2).





2018

21

Calculo de pérdidas por fricción:

Para el cálculo hidráulico y la determinación de las pérdidas por fricción en las tuberías a

presión, el diseño debe utilizar el modelo de Hazen Williams, aplicando las siguientes

ecuaciones:

Diámetro: para calcular el diámetro de la tubería de la red de distribución se tiene la siguiente

ecuación:

63.2

1

54.0

**355.0*4*

HD C

Q

h

Ld (4.20)

Dónde:

d: diámetro, m.

L: Longitud de la tubería, m.

hD: Perdidas disponibles, m.

Q: caudal, m3/s.

CH: coeficiente de rugosidad del material de la tubería. CH= 150 PVC.

Perdidas por fricción, hf: se calcula con la siguiente ecuación:

LdC

Vhf

H

***355.0

54.0

1

63.0

(4.21)

Dónde:

hf: perdida de energía, (m).

V: velocidad, m/s.

L: Longitud del tramo de tubería, (m).

d: diámetro interno del tramo de tubería, (m).

CH: coeficiente de rugosidad del material de la tubería. CH= 150 PVC.





2018

22

Área mojada transversal de la tubería:

4

2dA (4.22)

Dónde:

A: Área mojada transversal de la tubería, m2

П: 3.141592

d: diámetro nominal de la tubería.

Velocidad: Para el cálculo de la velocidad se usa la ecuación de continuidad:

A

QV (4.23)

Dónde:

V: Velocidad, m/s.

Q: caudal, m3/s.

A: área, m2.

Perdidas menores: las pérdidas menores se calculan con la siguiente ecuación:

g

VKh mm

*2*

2

(4.24)

Dónde:

hm: Sumatoria de pérdidas menores, m.

Km: Coeficiente de pérdidas menores, 5 m.

V: velocidad, m/s.

g: 9.807 m/s2.

Pérdidas totales: Para el cálculo de las pérdidas totales se tiene la siguiente ecuación:

mfT hhh (4.25)





2018

23

Dónde:

hT: Pérdidas totales, m.

hf: perdidas por fricción, m.

hm: pérdidas menores, m.

Diámetros mínimos de la red de distribución

Para todos los niveles de complejidad del sistema, los diámetros nominales mínimos para la

red de distribución se describen en la tabla 4.7.

Tabla 4.7 Diámetros nominales mínimos de la red de distribución.

Fuente: RAS 2000, Titulo B.

Calculo del sistema de alcantarillado sanitario: 4.2

Para el cálculo del sistema de alcantarillado se realiza la asignación de áreas de drenaje y

posterior a esto poder calcular los caudales de aguas residuales, hasta estimar el caudal de

diseño total para cada tramo de la red. A continuación se presenta la metodología a seguir

para el cálculo del alcantarillado sanitario:

4.2.1 Calculo densidad de saturación

La densidad saturación o poblacional muestra qué tantas personas habitan un área

determinada. Esta dada por la siguiente ecuación:

Nivel de complejidad del sistema Diámetro mínimo

100 mm

150 mm

300 mm

Bajo y medio

Medio alto

Alto





2018

24

ha

HabDpob (4.26)

Dónde:

Dpob: Densidad de saturación, Hab/ha.

Hab: Número de habitantes o población futura.

ha: Número de hectáreas de la zona de estudio.

4.2.2 Calculo de las áreas tributarias

A partir de la geometría de la red establecida, se determinan las áreas tributarias a cada uno de

los tramos de la red (con base en el área tributaria a cada tramo), las cuales se utilizarán en el

cálculo de los caudales residuales. Para el cálculo del área total y área acumulada según el uso

del suelo se realiza de la siguiente manera:

precopiaT AAA Pr (4.27)

(4.28)

Dónde:

ATn: Área Total, correspondiente al uso n.

Apropia: Área propia del tramo, uso i.

Aprec: Área precedente (Área otras zonas y cuyo caudal será transportado a través de este

tramo), uso i.

AAcum: Corresponde al área acumulada según los usos de suelo.

TnTTiAcum AAAA ...2





2018

25

4.2.3 Población por tramo:

Para determinar la población para cada tramo se aplica la siguiente formula:

AcumPob ADPob * (4.29)

4.2.4 Caudal de Aguas Residuales Domesticas (QD):

86400

DNetaPCRQD

(4.30)

Dónde:

QD: Caudal de aguas residuales domesticas (L/s).

CR: Coeficiente de retorno, 0.85 (Valor recomendado por la resolución 0330 de 2017).

P: Número de habitantes proyectados al periodo de diseño (hab).

DNETA: Demanda neta de agua potable proyectada por habitante (L/hab/día).

4.2.5 Caudal de aguas residuales institucionales, QIN:

El consumo de agua de las diferentes instituciones varía de acuerdo con el tipo y tamaño de

las mismas, dentro de las cuales pueden mencionarse escuelas, colegios y universidades,

hospitales, hoteles, cárceles. En consecuencia, los aportes de aguas residuales institucionales

QIN deben determinarse para cada caso en particular, para saber los aportes de agua residual

que genera el colegio de la zona de estudio se tiene en cuenta la siguiente tabla:

Tabla 4.8 Tabla consumo para uso escolar.

Fuente: RAS 2000. Titulo B, Tabla B.2.8 Uso escolar.

20 L/alumno/ jornada

25 L/alumno/jornada

Consumo de aguaTipo de instalación

Educación elemental

Educación media y superior





2018

26

Para calcular el QINescolar, se realiza de la siguiente manera:

seghJhCAAlumNQINescolar /***º (4.31)

Dónde:

Nº Alum: Número de estudiantes según el tipo de instalación.

CA: Consumo de agua, L/alumno/jornada.

Jh: Número de horas que tiene la jornada según el tipo de instalación.

h/seg: Conversión de 1hora/3600 segundos.

4.2.6 Caudal medio diario de Aguas residuales (DMD):

Según el RAS, el caudal medio diario de aguas residuales QMD para un tramo con un área de

drenaje, es la suma de los aportes domésticos, industriales, comerciales e institucionales y está

dado por la siguiente ecuación:

INCIDMD QQQQQ (4.32)

Dónde:

QMD: Caudal medio diario de aguas residuales (L/s).

QD: Caudal de aguas residuales domesticas (L/s).

QI: Caudal de aguas residuales industriales (L/s).

QC: Caudal de aguas residuales comerciales (L/s).

QIN: Caudal de aguas residuales institucionales (L/s).

4.2.7 Caudal Máximo Horario QMH:

MDMH QFQ (4.33)





2018

27

Dónde:

QMH: Caudal Máximo Horario (L/s).

F: Factor de mayoraciòn (adimensional).

QMD: Caudal medio diario (L/s).

4.2.8 Factor de mayoracion:

El factor disminuye en la medida en que el número de habitantes considerado aumenta, pues

el uso de agua se hace cada vez más heterogéneo y la red de colectores puede contribuir cada

vez más a amortiguar los picos de caudal. Para calcular dicho factor se tienen en cuenta las

siguientes ecuaciones establecidas en los lineamientos del RAS, Titulo D.

Ecuación de flores,

1,0

5,3

PF (4.34)

Dónde:

F: factor de mayoracion (adimensional)

P: Población servida en miles de habitantes (hab/1000)

Ecuación de los Ángeles,

062,0

53,3

MDQF (4.35)

Ecuación de Gaines,

062,0

114,3

MDQF (4.36)

Dónde:

F: factor de mayoracion (adimensional).





2018

28

QMD: Caudal medio diario de aguas residuales (L/s).

El factor F debe calcularse tramo por tramo de acuerdo con el incremento progresivo de la

población y el caudal; sin embargo el máximo valor del factor de mayoración debe limitarse,

cualquiera que sea la expresión utilizada para su cálculo, de acuerdo con el tamaño de la

población servida como se muestra en la Tabla 4.9.

Tabla 4.9 Máximo Factor de Mayoracion de acuerdo con la población servida.

Fuente: RAS 2000. Titulo D, Tabla D.3.4.

4.2.9 Caudal de infiltración, QINF:

El caudal de infiltración debe estimarse a partir de aforos en el sistema y de consideraciones

sobre la naturaleza y permeabilidad del suelo, la topografía de la zona y su drenaje, la

cantidad y distribución temporal de la precipitación, la variación del nivel freático con

respecto a las cotas claves de las tuberías. Ante la ausencia de información, la resolución 0330

de 2017 (actualización del RAS) recomienda utilizar un factor entre 0,1 y 0,3 L/s.ha, de

acuerdo con las características topográficas, de suelos, los niveles freáticos y la precipitación

de la zona del proyecto. Los caudales de infiltración se calculan mediante la siguiente

ecuación:

ColectoriINF ACQ * (4.37)

Dónde:

QINF: Caudal por infiltraciones (L/s).

Ci: Coeficiente o factor de infiltración, valor recomendado entre 0.1 y 0.3 L/s.ha.

AColector: Área del colector, ha.

Para calcular el Área del colector, se debe realizar una conversión de la siguiente manera:

<20.000

20.000-50.000

50.001-750.000

>750.000

Población servida en número de habitantes Factor de mayoración máximo

3,00

2,50

2,25

2,00





2018

29

ha

mLAColector

* (4.38)

Siendo:

L: Longitud del colector, m.

m: 1 m.

ha: 10000 ha.

4.2.10 Caudal de aguas residuales por conexiones erradas QCE:

Deben considerarse los aportes de aguas lluvias al sistema de alcantarillado de aguas

residuales, provenientes de malas conexiones de bajantes de tejados y patios, QCE. La

resolución 0330 de 2017 Actualización del RAS, recomienda utilizar un valor máximo de 0.2

L/s*ha.

ceacumce CAQ * (4.39)

Dónde:

Qce: Caudal conexiones erradas, L/s.

Aacum: Área acumulada, ha.

Cce: Aporte conexiones erradas, valor sugerido 0.2 L/s*ha.

4.2.11 Caudal de Diseño:

El caudal de diseño de cada tramo de la red de tuberías se obtiene sumando al caudal máximo

horario del día máximo, QMH, los aportes por infiltraciones y conexiones erradas. Esta dado

por la siguiente ecuación,

CEINFMHDT QQQQ (4.40)





2018

30

Dónde:

QDT: Caudal de diseño para cada tramo de la red (m3/s).

QMH: Caudal Máximo Horario (m3/s).

QINF: Caudal por infiltraciones (m3/s).

QCE: Caudal por conexiones erradas (m3/s).

Cuando el caudal de diseño calculado en el tramo sea menor que 1.5 L/s, debe adoptarse este

último valor como caudal de diseño para dimensionar las tuberías de sistemas de

alcantarillado de aguas residuales.

Diseño hidráulico de la red de alcantarillado 4.3

En el presente numeral se abordan los aspectos hidráulicos que deben tenerse en cuenta en las

redes de alcantarillado que se diseñen y se construyan como parte del sistema de recolección y

evacuación de aguas residuales. Se incluyen todas las variables que deben considerarse dentro

del diseño hidráulico así como las ecuaciones de flujo uniforme, haciendo énfasis en su

aplicación.

4.3.1 Método de cálculo hidráulico

Todos los colectores se diseñaron como conducciones a flujo libre por gravedad,

considerando que dicho flujo es uniforme a través de ellos, con lo cual es aplicable la

ecuación de Manning en los cálculos:

n

SRV

2/13/2 * (4.41)

Dónde:

V: Velocidad media del flujo (m/s).

R: Radio hidráulico, (m).

S: Pendiente longitudinal de la tubería, (%)

n: Coeficiente de rugosidad de Manning.





2018

31

Cuando se haga uso de la ecuación de Manning para el diseño de tuberías en sistemas de

alcantarillados, el coeficiente de rugosidad n de Manning que debe utilizarse depende, en

general, del tipo de material del ducto.

Tabla 4.10 Valores de coeficiente de rugosidad de Manning para varios materiales.

Fuente: RAS 2000. Titulo B, tabla D.6.2.

Para el cálculo del caudal calculado (Qcalculado) se emplea la ecuación de continuidad:

VAQ * (4.42)

Dónde:

Q: Caudal en m3/s.

A: Área del conducto en m2

V Velocidad del flujo en m/s.

Para el cálculo del caudal a tubo lleno se utiliza la siguiente ecuación:

n

dSd

Qtubolleno*4

***4

22/1

3/2

(4.43)

n

0,011 – 0,015

0,011 – 0,015

0,015 – 0,017

0,012 – 0,015

0,015 – 0,017

0,011 – 0,015

0,011 – 0,015

0,010 – 0,015

0,022 – 0,026

0,013 – 0,017

Gres vitrificado.

Hierro dúctil revestido interiormente con cemento.

PVC, polietileno y fibra de vidrio con interior liso.

Metal corrugado.

Colectores de ladrillo.

Conductos cerrados

Material

Asbesto -cemento.

Concreto prefabricado interior liso.

Concreto prefabricado interior rugoso.

Concreto fundido en sitio, formas lisas.

Concreto fundido en sitio, formas rugosas.





2018

32

4.3.2 Cálculo de las propiedades geométricas de ductos en sistemas de alcantarillados.

Los sistemas de alcantarillado están conformados principalmente por tuberías de sección

circular en las cuales el flujo no ocupa la totalidad de la sección transversal. Las propiedades

geométricas de la sección transversal circular fluyendo parcialmente llena se describen

teniendo en cuenta el diámetro real interno de la tubería y el ángulo subtendido entre el centro

de la sección transversal y los puntos de contacto entre la superficie libre y la circunferencia

de la tubería, tal como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Características geométricas de la sección circular.

El ángulo subtendido desde el centro de la sección transversal y los puntos de contacto entre

la superficie libre y la circunferencia de la tubería está dado por la ecuación

d

yCos

212 1 (4.44)

Dónde:

Ө: Ángulo subtendido entre el centro de la sección transversal y los puntos de contacto entre

la superficie libre y la circunferencia de la tubería (rad).

y: Profundidad del agua, (m).

d: Diámetro real de la tubería, (m).

Teniendo en cuenta el ángulo antes descrito y el diámetro real de la tubería, el área mojada de

la sección transversal se calcula de acuerdo con la ecuación:

d

y

a Dy





2018

33

)(8

2

Send

A (4.45)

Dónde:

A: Área mojada transversal, (m2).

d: diámetro de la tubería, (m).

Ө: Ángulo subtendido entre el centro de la tubería y la superficie libre (rad).

El perímetro mojado, correspondiente al área mojada se calcula de acuerdo con la ecuación:

dPM 2

1 (4.46)

Dónde:

PM: Perímetro mojado de la sección de flujo, (m).



El radio hidráulico de la sección de la tubería corresponde a la división del área mojada por

el perímetro mojado y se calcula de acuerdo con la ecuación:

PM

ARH (4.47)

Dónde:

RH: Radio hidráulico de la sección de flujo (m).


PM: Perímetro mojado de la sección de flujo, (m).

Ancho en la superficie, se calcula de acuerdo con la ecuación:

)2

(

dSenT (4.48)

Dónde:





2018

34

T: Ancho de la sección del canal en la superficie libre (m).

d: Diámetro real interno de la tubería (m).


Relación máxima entre la profundidad y el diámetro de la tubería:

En el diseño se debe establecer la profundidad de flujo máxima en cada una de las tuberías, a

fin de disminuir el riesgo de sobrecarga y permitir una adecuada aireación de las aguas

residuales. El valor máximo permisible para la profundidad de flujo contemplada en el diseño

debe ser del 85% del diámetro real de cada una de las tuberías (RAS, 2000). Por factores de

seguridad se maneja una relación de profundidad y diámetro del 70%. Se puede calcular así:

d

yR dy / (4.49)

Dónde:

Ry/d: Relación entre la profundidad y el diámetro de la tubería.

Y: Profundidad del agua, (m).


Régimen de flujo: Con respecto al régimen de flujo, el flujo uniforme en una tubería o ducto

de un sistema de alcantarillado, puede ser crítico, subcrítico, supercrítico, está dado por la

siguiente ecuación:

gD

vFr (4.50)

Dónde:

Fr: Numero de Froude, (adimensional).

v: Velocidad media de flujo (m/s).

g: Aceleración de la gravedad, (m/s2)





2018

35

DH: Profundidad hidráulica, (m).

Profundidad hidráulica, DH:

La profundidad hidráulica de una tubería parcialmente llena se puede determinar mediante la

siguiente ecuación:

T

ADH (4.51)

Dónde:

DH: Profundidad hidráulica, (m).


T: Ancho de la sección del canal en la superficie libre (m).

Esfuerzo cortante:

En tuberías de alcantarillado se debe garantizar que los sedimentos que ingresen al sistema

puedan moverse por acción del flujo hacia aguas abajo de las tuberías. Para esto, se debe

garantizar un esfuerzo cortante mínimo, el cual depende del tipo de sistema de alcantarillado

objeto del diseño. El esfuerzo cortante se calcula mediante la siguiente ecuación:

SRH ** (4.52)

Dónde:

τ: Esfuerzo cortante en la pared de la tubería (Pa).

γ: Peso específico del agua (N/m3).

RH: Radio hidráulico, (m).

S: Pendiente del tramo, (No %)

Parámetros de seguridad para el diseño de las redes de alcantarillado:

Para el diseño de un colector de alcantarillado sanitario se deben tener en cuenta los siguientes

chequeos, para una mayor seguridad en la puesta en marcha del sistema:





2018

36

Tabla 4.11 Parámetros de chequeo para el diseño de cada colector de la red de

alcantarillo.

*Para mayor seguridad se trabaja con una y/d del 0,70%

Fuente: RAS 2000. Titulo D, capitulo 6 Hidráulica de sistemas de alcantarillado.

Unión de los tramos de alcantarillados: 4.4

La unión de colectores se hará siempre a través de pozos de inspección o estructuras de unión,

El diseño depende del régimen del flujo de los colectores de entrada y salida, determinando

las pérdidas de cabeza hidráulica de dicha estructura.

Calculo del empate por la línea de energía para flujo supercrítico (F>1,1)

La conexión de colectores en régimen supercrítico implica trabajar con una energía cinética

mayor (velocidades mayores), para ello se busca disipar toda la energía cinética en el pozo.

Hidráulicamente, el pozo se analiza como un tanque con un orificio de salida y se determina

la altura necesaria (Hw) para evacuar el caudal de diseño por el orificio de salida, de tal

manera que la elevación del agua en el pozo no sea mayor que la elevación de la lámina de

agua en los colectores concurrentes al mismo.

La primera condición para realizar el empate por línea de energía es verificar si la entrada del

colector de salida es sumergida o no.

El factor de sumergencia depende del caudal de salida y el diámetro de salida, se calcula con

la siguiente ecuación:

Parámetro de diseño Variable

Diámetro d

Velocidad V(m/s)

R(profundidad/diámetro) y/d

Froude

Esfuerzo cortante T >1,5

Fr

Valor

8" diámetro nominal

0,45-5,0

<0,85*

1,0 flujo crítico

<1,0 flujo subcrítico

>1,0 flujo supercrítico





2018

37

DsgDs

Qs

**2 (4.53)

Dónde:

δ: Factor de sumergencia.

Qs: Caudal de salida, m3/s.

Ds: Diámetro de salida, m.

g: 9.806 m/s2.

Este caso se presenta cuando:

62,0 No sumergida

62,0 Sumergida

Teniendo claro el factor de sumergencia se sigue los siguientes cálculos hasta obtener Hw:

Profundidad, Y:

2cos1

2

DY (4.54)

Dónde:

Y: Profundidad del agua, m.

D: Diámetro de salida, m.

Ө: Angulo.

A

QV (4.55)

V: Velocidad, m/s.

Q: Caudal de diseño, m3/s






2018

38

Energía específica: Para el cálculo de la energía específica se hace uso de la siguiente

ecuación:

g

VYEc

*2

2

(4.56)

Y: Profundidad del agua, m.

V: Velocidad, m/s.

g: 9,806 m/s2.

He: Incremento de altura debido a las perdidas, su valor se obtiene de la siguiente ecuación:

67,2

*589,0

DsgDs

QDsHe (4.57)

Caída en el pozo, Hw:

KHeEcHw *)( (4.58)

Dónde:

Hw: Caída en el pozo.

Ec: Energía específica, m.

He: Incremento de altura por perdidas.

K: relación del diámetro del pozo con el diámetro de la tubería saliente. Tabla 4.12.

Tabla 4.12 Coeficiente K

Fuente: Cualla.

DP/DS K

>2 1,2

1,6-2 1,3

1,3-1,6 1,4

<1,3 1,5





2018

39

Calculo del perfil hidráulico:

Conocidas las relaciones hidráulicas definitivas para cada tramo, para ello a partir de la cota

rasante y la profundidad del pozo de inspección, se deben calcular las cotas batea y cotas

clave de cada tramo.

Profundidad a cota clave: La profundidad mínima permitida para cámaras de conexión y/o

inspección es de 1,2 m, medida desde la parte superior de la misma hasta la cota clave de la

tubería más superficial conectada a ella. (RAS 2000, Titulo D)

Cota rasante: Es la elevación del punto exterior de la tapa de la estructura o pozo. En el

terreno corresponde a la elevación de la vía definida por el diseño.

Cota batea: Elevación del punto más bajo interno de la sección transversal de un colector. Se

calcula con la siguiente ecuación

Para tramos iniciales la cota batea inicial (Z1), se calcula así:

dHclaveCotaZ R 1 (4.59)

Dónde:

Z1: Cota batea inicial.

CotaR: Cota rasante.

Hclave: Profundidad a cota clave, se adopta 1,2 profundidad mínima permitida lo establece el

RAS, titulo D.

d: Diámetro del colector.

Para tramos intermedios la cota batea inicial se calculan de la siguiente manera:

Cota batea de inicial:

HwYZZ 21 (4.60)

Dónde:

Z1: Batea inicial tramo intermedio.





2018

40

Z2: Batea de llegada tramo inicial.

Y: Profundidad del agua.

Hw: Caída en el pozo.

Cota batea de llegada:

Cota batea de llegada, para tramos iniciales e intermedios se calcula así:

100

*12

SLZZ (4.61)

Z2: Cota batea llegada del tramo inicial.

Z1: Cota batea inicial del tramo inicial.

L: Longitud del colector, m.

S: pendiente del terreno, %.

Cota clave: Elevación del punto más alta interno de la sección transversal de un colector. Las

cotas claves se calculan con la siguiente ecuación:

dZCClave 1 (4.62)

Cclave: Cota clave pozo superior.

Z1: Cota batea inicial.

d: diámetro del colector, m.

Cota de energía: EcCotabateaCotaEC (4.63)

Dónde:

CotaEC: Cota batea de energía.

Cota batea: cota batea Z1 O Z2.

Ec: Energía específica, m.





2018

41

5. DISEÑO DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO.

Para el cálculo del acueducto y alcantarillado, se siguió la metodología de diseño presentada

en el numeral 4.1.

Cálculo de la población futura: 5.1

El cálculo de la población futura se adoptó como un promedio de los métodos consignados en

el numeral 4.1.4 (Ver tabla 4.4).

5.1.1 Teniendo en cuenta el método aritmético:

Dado que la población correspondiente al censo inicial en el 2005 (Pci) es de 2171 habitantes y

la población del último censo realizado en el 2018 (Puc) es de 3902 y se quiere calcular la

población para un período de diseño de 30 años (RAS, Resolución 0330 DE 2017),

correspondiente al año 2049 si se tiene en cuenta el inicio la puesta en operación de las obras

a partir del 2019. Se tiene, utilizando la ecuación 4.1:

.8032018204920052018

217390390 HabPf *

5.1.2 Teniendo en cuenta el método geométrico:

Para el cálculo del método geométrico, se usa la ecuación 4.2:

.1578046.0139020282049

HabPf

1 Fuente: SISBEN, San José del Guaviare, sección Atención al usuario, PDF Tabla censo 2005.

2 Fuente: Censo realizado por el presidente de la junta de acción comunal en 2000, Consignado en el Libro de

afiliados.





2018

42

La tasa de crecimiento anual se calcula a partir de la ecuación 4.3 de la siguiente manera:

046.01

217

390 )20052018

1

r

5.1.3 Teniendo en cuenta el método exponencial:

Para este método, usando la ecuación 4.4 se tiene:

habePf 88855.707*217 )20182049(045,0

Donde k es la tasa de crecimiento de la población la cual se calcula con la ecuación 4.5 así:

04509.0

20052018

217ln390ln

k

Teniendo en cuenta el nivel de complejidad de la zona de estudio es bajo, se ha tomado el

promedio de los tres métodos como la proyección de la población de diseño la cual es de 1090

habitantes, calculada así:

habomedio 10903

)8881578803(Pr

Los anteriores cálculos se presentan en la tabla 5.1.





2018

43

Tabla 5.1 Proyección de población.

Fuente: Autor.

Año

Proyección

Aritmetica

Proyección

Geometrica

Proyección

exponencial Promedio

2019 403 408 227 346

2020 417 427 238 360

2021 430 446 249 375

2022 443 467 260 390

2023 457 489 272 406

2024 470 511 285 422

2025 483 535 298 439

2026 496 559 312 456

2027 510 585 327 474

2028 523 612 342 492

2029 536 640 358 512

2030 550 670 374 531

2031 563 701 392 552

2032 576 733 410 573

2033 590 767 429 595

2034 603 802 449 618

2035 616 839 470 642

2036 630 878 492 667

2037 643 919 515 692

2038 656 961 539 719

2039 669 1005 564 746

2040 683 1052 590 775

2041 696 1100 617 805

2042 709 1151 646 836

2043 723 1204 676 868

2044 736 1260 708 901

2045 749 1318 741 936

2046 763 1379 775 972

2047 776 1442 811 1010

2048 789 1509 849 1049

2049 803 1578 888 1090

Proyección de población





2018

44

5.1.4 Densidad de saturación,

Para el cálculo de la densidad de saturación, se toma la población proyectada es decir 1090

habitantes para el año 2049, y el número de hectáreas de la zona de estudio 2.364 ha.

Aplicándolo en la ecuación 4.22:

haHabha

HabDpob /461

36.2

1090

Diseño sistema de acueducto 5.2

5.2.1 Cálculos de la dotación y la demanda de agua:

Los cálculos que se recomiendan para obtener la dotación bruta y las demandas de agua para

el diseño de la red de acueducto, se describen a continuación:

Dotación bruta:

Aplicando la ecuación 4.6, para una dotación neta de 140 L/hab*día (valor dado por la tabla

4.3 para la altura sobre el nivel del mar de Tomachipan 168 m) y con el porcentaje de

pérdidas máximas admisibles del 25% sugerido por el RAS, se tiene:

diaHabLdiaHabL

Dbruta */66.186%251

*/140

Caudal medio diario:

Con la población proyectada en el numeral 5.1 (1090 habitantes) y la dotación bruta de 186

L/Hab*día, se calcula el caudal medio diario con la ecuación 4.7:

sLs

dHabLHabQmd /35.2

86400

*/66.186*1090

Caudal máximo diario:

A partir del caudal medio diario calculado anteriormente (2.35 L/s) y con el coeficiente de

consumo máximo diario 1.30. Se aplica la ecuación 4.8 para determinar el consumo máximo

diario:

sLsLQMD /06.330.1*/35,2





2018

45

Caudal máximo horario:

Con el caudal máximo diario calculado (3.06 L/s) y el promedio entre valor comprendido de

1.3 y 1.7, se calcula el caudal máximo horario aplicando la ecuación 4.9:

sLsLQMH /59.45.1*/06.3

El anterior caudal calculado es el usado como caudal de diseño de la red de distribución como

se indica en la tabla 4.5 sugerido por la resolución 0330 del 2017.

Los anteriores cálculos se consignan en la tabla 5.2.

Tabla 5.2 Dotación bruta y caudales de diseño

Fuente: Autor.

5.2.2. Diseño de la línea de aducción y conducciones

Para el diseño de la línea de aducción y de las conducciones se sigue la metodología

presentada en el numeral 4.2.2. Para el diseño de la aducción y las conducciones se toma el

caudal medio diario QMD como se indica la tabla 4.5, caudal de diseño establecido en la

resolución 0330 de 2017. Los perfiles de la línea de aducción y conducciones se identifican en

el ANEXO 2 Plano topográfico.

Línea de aducción:

El diseño de la línea de aducción comprende desde la captación hasta el desarenador (Figura

2).

Dotación bruta Caudal medio diario Caudal máximo diario Caudal máximo horario Caudal unitario

(L/Hab*dia) (L/s) (L/s) (L/s) L/s*m²

186.66 2.35 3.06 4.59 0.000083





2018

46

Fig. 2. Perfil línea de aducción: Captación-Desarenador.

Los datos iniciales para el diseño de la línea de aducción, se presentan en la tabla 5.3:

Tabla 5.3 Condiciones iniciales de la línea de aducción.

Fuente: Autor

A continuación se presentan los cálculos para el diseño de la línea de aducción:

Carga hidráulica disponible: aplicando la ecuación 4.15, se calcula la carga hidráulica

disponible para la línea de aducción usando la cota mínima de la lámina de agua de la

captación (218) y la cota piezometrica (213.05):

95.405.213218 H

Perdida de carga unitaria: calculado anteriormente la carga hidráulica disponible (4.95m) y

con la longitud suministrada en la tabla 5.3 (116.7 m), aplicando en la ecuación 4.13, se

calcula la pérdida de carga unitaria:

042.07.116

95.4

m

mJ

Diámetro: usando la ecuación 4.11, se calcula el diámetro, sabiendo que C= 150, teniendo en

cuenta que el caudal de diseño para la línea de aducción es el caudal máximo diario QMD

antes calculado en el numeral 5.2.1 (3.06 L/s) y la perdida de carga unitaria de 0.042 m/m.

Cota tuberia al

desarenador

203.05

Longitud tuberia

(m)

213.05 116.7

Cota piezométrica

(CP)

Cota mínima nivel

lámina de agua del rio

(CMn)

Cota terreno

desarenador

Cota lámina de agua

desarenador

218 204.05 208





2018

47

mmsL

d 051.0042.0*150*2785,0

1000//06.363,2/1

54,0

3

Convirtiendo el diámetro de metros a pulgadas se tiene:

"007.20254.0

051.0d

Perdida de carga unitaria, aplicando en la ecuación 4.12, teniendo un caudal de diseño de

3.06 L/s, C=150, y el diámetro anteriormente calculado 0.051 m, se tiene:

043.0)051.0*150*2785.0(

)1000//06.3(54.0/1

63.2

3

msLJ

Presión real: con la cota mínima de la lámina de agua de la captación (218), L=116.7m y la

cota terreno en el desarenador (204.05) datos suministrados en la tabla 5.2.2 y con la perdida

de carga unitaria calculada anteriormente (0.043), aplicando la ecuación 4.16 se calcula la

presión real para la línea de aducción, recordando que esta presión debe ser mínimo de 10

m.c.a.

93.8)05.204)7.116*043.0(218( P m.c.a. (No cumple con la presión mínima)

Se cambia el diámetro, adoptando un diámetro de 6” para que cumpla con la presión mínima

requerida, de esta manera se vuelva a calcular la pérdida de carga unitaria con el nuevo

diámetro, se tiene:

000202.0)1524.0*150*2785.0(

)1000//06.3(54.0/1

63.2

3

msLJ

Y nuevamente se chequea la presión con la nueva perdida de carga unitaria calculada

(0.000202):

acmP ..92.13)05.204)7.116*000202.0(218( (Cumple)





2018

48

Líneas de conducción:

Los cálculos que se sugieren para el diseño de las líneas de conducción se describen a

continuación para la conducción: desarenador – planta de tratamiento de agua potable (Fig.

1). Las demás líneas de conducción relacionadas en la figura 3 y en la tabla 5.5 se calculan de

una manera similar.

Fig. 3 Perfil Línea de conducción: Desarenador-Planta de Tratamiento de Agua Potable.

Los datos iniciales para el diseño de las líneas de conducción se muestran en la tabla 5.4

Tabla 5.4 Datos iniciales para el diseño de las líneas de conducción.

A continuación se presentan los cálculos para el diseño de la línea de conducción en cuestión:

Datos iniciales tanque de almacenamiento-red de distribucion

116.7

Cota tuberia nodo inicial

164185

Cota mínima nivel

lámina tanque de

almacenamiento

Cota terreno nodo

inicial

Cota piezométrica

(CP)

Longitud tuberia

(m)

165 174

Cota terreno PTAPCota lámina de agua

PTAP

Cota llegada

tuberia a la PTAP

Cota piezométrica

(CP)

Datos iniciales desarenador-PTAP

Datos iniciales PTAP-Tanque regulador

Cota mínima nivel

lámina de agua PTAP

Cota terreno

Tanque de

regulacion


Tanque de

regulacion

Cota llegada

tuberia al tanque

de regulacion

Cota piezométrica

(CP)

Longitud tuberia

(m)

Longitud tuberia

(m)

208 198.08 203 197.08 207.08 21.56

Cota mínima nivel

lámina de agua

desarenador

7.00

Datos iniciales Tanque regulardor-tanque de almacenamiento

Cota mínima nivel

lámina de agua

Tanque de regulacion

Cota terreno

tanque

almacenamiento


tanque de

almacenamiento

Cota tuberia al

tanque de

almacenamiento

Cota piezométrica

(CP)

Longitud tuberia

(m)

203 190.03 195 189.03 199.03

6.00195 180 185 179 189





2018

49

Carga hidráulica disponible: aplicando la ecuación 4.15, se calcula la carga hidráulica

disponible para la línea de conducción usando la cota mínima de la lámina de agua del

desarenador (208) y la cota piezometrica para dicho tramo (207.08):

mH 92.008.207208

Perdida de carga unitaria: calculado anteriormente la carga hidráulica disponible (0.92m) y

con la longitud suministrada en la tabla 5.2.3 para dicho tramo (21.56 m), aplicando en la

ecuación 4.13, se calcula la pérdida de carga unitaria:

043.056.21

92.0

m

mJ

Diámetro: usando la ecuación 4.11, se calcula el diámetro, sabiendo que C= 150, teniendo en

cuenta que el caudal de diseño para la línea de conducción es el caudal máximo diario QMD

antes calculado en el numeral 5.2.1 (3.06 L/s) y la perdida de carga unitaria de 0.043 m/m.

mmsL

d 052.0043.0*150*2785,0

1000//06.363,2/1

54,0

3

Convirtiendo el diámetro de metros a pulgadas se tiene:

"004.20254.0

052.0d

Perdida de carga unitaria, aplicando en la ecuación 4.12, teniendo un caudal de diseño de

3.06 L/s, C=150, y el diámetro anteriormente calculado 0.052 m, se tiene:

039.0)052.0*150*2785.0(

)1000//06.3(54.0/1

63.2

3

msLJ

Presión real: con la cota mínima de la lámina de agua del desarenador (208), L=21.56 m y la

cota terreno de la planta de tratamiento de agua potable (198.08) datos suministrados en la

tabla 5.4 y con la perdida de carga unitaria calculada anteriormente (0.039), aplicando la

ecuación 4.16 se calcula la presión real para la línea de conducción, recordando que esta

presión debe ser mínimo de 10 m.c.a.





2018

50

07.9)08.198)56.21*039.0(208( P m.c.a. (No cumple con la presión mínima)

Se cambia el diámetro, adoptando un diámetro de 6” para que cumpla con la presión mínima

requerida, de esta manera se vuelva a calcular la pérdida de carga unitaria con el nuevo

diámetro, se tiene:

000202.0)1524.0*150*2785.0(

)1000//06.3(54.0/1

63.2

3

msLJ

Y nuevamente se chequea la presión con la nueva perdida de carga unitaria calculada

(0.000202):

acmP ..91.10)08.198)56.21*000202.0(208( (Cumple)

Los cálculos se realizan secuencialmente para todas las líneas de conducción de una manera

similar a la anterior y se muestran en la tabla 5.2.4.

Tabla 5.5 Diseño de las líneas de conducción.

Fuente: Autor.

En la figura 4 se puede apreciar el diseño final del perfil de las líneas de conducción.

Conducción

Cota

mínima

lamina de

agua en la

unidad

Cota

piezométricaH (m) L (m) J( H/L) Q (L/S)

Q (m³/s)

QMD

Diámetro

(m)

Diámetro

(")

Diámetro

comercial

(")

corregido

Diámetro

comercial

(m)

corregido

Pérdida

de carga

unitaria J

(m/m)

Presión

real (mín.

10 m)

Desarenador- PTAP 208 207.08 0.9199 21.56 0.0426 3.06 0.00306 0.05117 2.01 6 0.1524 0.00020 10.91

PTAP- Tanque

regulación203 199.03 3.97 7 0.567 3.06 0.00306 0.03008 1.18 8 0.2032 0.0071 13.91

Tanque regulación-

Tanque almacenamiento195 189 6 6 1 3.06 0.00306 0.0267 1.05 8 0.2032 0.0071 15.95

Tanque almacenamiento-

Red distribución185 174 11 9.13 1.20 3.06 0.00306 0.0257 1.01 8 0.2032 0.0071 20.93





2018

51

Figura. 4 Perfil de las líneas de conducción.

5.2.3. Diseño red de distribución de agua potable

En el presente numeral se presenta la metodología para modelar la red de distribución de agua

potable esta se llevó a cabo con el modelo de ecuaciones de Hazen-Williams. Para el diseño

en cuestión se realiza el trazado por sectores, contando con 3 sectores.

Caudal unitario:

Para el cálculo del caudal unitario se toma el caudal máximo horario QMH calculado en el

numeral 5.2.1 (4.59 L/s) y el Área total de la zona a abastecer que se determinó por medio del

programa AutoCAD (55381.3 m2). Aplicando dichos datos en la ecuación 4.18, se tiene:

2

2*/000083.0

3.55381

/59.4msL

m

sLqunitario

Método de las áreas

En este método se determinan las áreas de influencia correspondientes a cada uno de los

nodos de la red para luego aplicar el caudal unitario ya definido (0.000083L/s*m2) respecto al

área a abastecer por nodo. Se selecciona el nodo 1 del sector 2 para ejemplificar la asignación

de caudales por el método de áreas (Figura 4).





2018

52

Figura 5. Red ejemplo para el cálculo del caudal en los nodos, método de las áreas.

Para el nodo 1 del sector 1 el área abastecer corresponde a 816.08 m2 y el caudal unitario

antes definido. Aplicando la ecuación 4.19, para el cálculo de los caudales por nodo (tabla

5.6, columna 4) se tiene:

sLmsLmQi /0677.0*/000083.0*08.816 22





2018

53

Tabla 5.6 Calculo de caudal por nodos, sector 1.

Fuente: Autor.

Los cálculos de asignación de caudal por nodo se realizan secuencialmente para los tres

sectores de la red de distribución de agua y de una manera similar a la anterior, se presentan a

continuación en las tablas 5.7 y 5.8

Cota terreno Nodo Area a abastecerConsumo L/s

(Qunit*Area)

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4

155,70 1 816,08 0,06767

157,10 2 2588,89 0,21467

155,59 3 1057,35 0,08767

160,90 4 2485,15 0,20606

159,50 5 3821,39 0,31686

160,10 6 1715,67 0,14226

159,90 7 487,19 0,04040

154,30 8 380,44 0,03155

155,60 9 1489,2 0,12348

155,63 10 944,59 0,07832

155,62 11 2238,65 0,18563

151,90 12 884,28 0,07332

163,50 13 329,89 0,02735

164,00 14 468,75 0,03887

163,00 15 930,11 0,07712

164,50 16 1710,22 0,14181

155,60 17 1214,29 0,10069

155,58 18 39,72 0,00329

152,50 19 2776,17 0,23020

155,70 20 1435,9 0,11906

151,33 21 2005,4 0,16628

Sector 1





2018

54

Tabla 5.7 Calculo de caudal en los nodos, sector 1.

Fuente: Autor.

Tabla 5.8 Calculo de caudal en los nodos en el sector 3.

Fuente: Autor.

Calculo del diseño de la red de distribución

Para el cálculo y selección de los diámetros de las tuberías se usa la ecuación de Hazen

Williams presentada en el numeral 4.2.2 usada también para el diseño de la línea de aducción

y las conducciones.


(Qunit*Area)Altura (m)

Presión

(m.c.a)

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6

161,00 1 2280,45 0,18909 184,94 23,94

160,00 2 536,19 0,04446 184,94 24,94

153,00 3 1525,83 0,12652 184,94 31,94

152,00 4 726,22 0,06022 184,94 32,94

153,00 5 1284,54 0,10651 184,93 31,93

161,05 6 635,87 0,05273 184,95 23,9

162,00 7 644,7 0,05346 184,96 22,96

151,00 8 1226,15 0,10167 184,94 33,94

154,10 9 4718,94 0,39129 184,94 30,84

154,34 10 1490,4 0,12358 182,66 28,32

Sector 2


(Qunit*Area)Altura (m) Presión

164,50 1 1630,82 0,13523 184,98 20,48

164,53 2 374,80 0,03108 184,98 20,45

164,55 3 1170,77 0,09708 184,98 20,43

152,00 4 1081,33 0,08966 184,98 32,98

149,50 5 1107,37 0,09182 184,97 35,47

159,39 6 521,89 0,04327 184,98 25,59

154,00 7 517,00 0,04287 184,98 30,98

151,55 8 494,88 0,04103 184,98 33,43

151,53 9 352,79 0,02925 184,98 33,45

154,00 10 361,13 0,02994 184,98 30,98

149,90 11 315,91 0,02619 184,98 35,08

150,00 12 1368,59 0,11348 184,98 34,98

149,88 13 491,60 0,04076 184,97 35,09

148,54 14 337,80 0,02801 184,97 36,43

149,89 15 366,00 0,03035 184,97 35,08

Sector 3





2018

55

A continuación se presenta la descripción columna por columna del tramo 1 del sector 1 de la

tabla 5.9 para el diseño y determinación de los diámetros de la tubería de la red de

distribución de agua potable.

Columna 1. Numeración tramo del tramo, 16-15.

Columna 2. Caudal de diseño para el tramo en cuestión, 0.00071 m3/s

Columna 3. Coeficiente de rugosidad del material de la tubería. CH= 150 PVC.

Columna 4. Perdidas disponibles, hf= 1.50 m.

Columna 5. Longitud, L= 17.87 m.

Columna 6. Diámetro calculado en m, teniendo una L=17.87 m, hD= 1.50, un caudal para el

tramo de Q= 0.00071 m3/s y un CH= 150 aplicando la ecuación 4.20, se tiene

msm

m

md 0255.0

*150*355.0

/00071.0*4*

50.1

87.17 63.2

1

354.0

Columna 7. Conversión diámetro calculado de metros a pulgadas, de la siguiente manera:

"0039.10254.0

"1*0255.0

mmd

Columna 8. Diámetro de diseño comercial, se aproxima el diámetro anterior calculado a un

diámetro comercial en pulgadas. ddiseño= 1”.

Columna 9. Conversión del diámetro de diseño comercial de pulgadas a metros.

mm

d 0254.0"1

0254,0"*1

Columna 10. Área, m2. Aplicando la ecuación 4.22, con el diámetro comercial de la columna

9.

22

00051.04

0254.0m

mA

Columna 11. Velocidad, se calcula aplicando la ecuación 4.23. Teniendo un caudal para el

tramo de Q=0.00071 m3/s y el área anteriormente calculada A=0.00051m

2





2018

56

smm

smV /40.1

00051.0

/00071.02

3

Columna 12. Calculo de la cabeza de energía, teniendo la velocidad anterior calculada, se

aplica la siguiente expresión:

msm

smE 10.0

/806.9*2

)/40.1(2

2

Columna 13. Perdidas por fricción se calcula aplicando la ecuación 4.21

mmm

smhf 54.187.17*

0254.0*150*355.0

/40.1 54.0

1

63.0

Columna 14. Coeficiente de pérdidas menores, Km= 5 m.

Columna 15. Perdidas menores, hm.se aplica la ecuación 4.24

msm

smhm 50.0

/8.9*2

)/40.1(*5

2

2

Columna 16. Pérdidas totales se calcula aplicando la ecuación 4.25

mmmhT 040.250.054.1

Los cálculos hidráulicos se realizan secuencialmente para los tres sectores de la red de

distribución y de una manera similar a la anterior, se presentan a continuación en las tablas

5.10 y 5.11.





2018

57

Tabla 5.9 Calculo hidráulico y selección de diámetro de la red de distribución de agua potable, sector 1.

h D Longitud A V V2

/2g h f S K m S h m h T

m3/s m m m pulgadas pulgadas m m

2m/s m m m m m

Col. 1 Col.2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Col. 13 Col. 14 Col. 15 Col. 16

T 15-16 0,00071 150 1,50 17,87 0,02554 1,005 1 0,0254 0,00051 1,40120 0,10010 1,54015 5 0,5005 2,0406

T 16-14 0,00093 150 2,00 12,22 0,02467 0,987 1 0,0254 0,00051 1,83538 0,17175 1,73617 5 0,8587 2,5949

T 14-13 0,00089 150 0,50 18,04 0,03494 1,376 1 0,0254 0,00051 1,75644 0,15729 2,36265 5 0,7864 3,1491

T 16-4 0,00084 150 3,60 58,62 0,02903 1,143 1 0,0254 0,00051 1,65776 0,14011 6,89775 5 0,7006 7,5983

T 13-12 0,00028 150 11,60 44,01 0,01417 0,558 1 0,0254 0,00051 0,55259 0,01557 0,67710 5 0,0778 0,7549

T 15-6 0,00063 150 2,90 73,89 0,02853 1,123 1 0,0254 0,00051 1,24332 0,07881 5,10363 5 0,3941 5,4977

T 6-4 0,00004 150 0,80 55,06 0,01226 0,483 1 0,0254 0,00051 0,07894 0,00032 0,02306 5 0,0016 0,0247

T 4-5 0,00005 150 1,40 44,12 0,01137 0,448 1 0,0254 0,00051 0,09868 0,00050 0,02794 5 0,0025 0,0304

T 13-5 0,00058 150 4,00 45,63 0,02344 0,923 1 0,0254 0,00051 1,14464 0,06680 2,70420 5 0,3340 3,0382

T 4-2 0,00071 150 3,80 62,59 0,02729 1,075 1 0,0254 0,00051 1,40120 0,10010 5,39439 5 0,5005 5,8949

T 6-7 0,00044 150 3,00 51,52 0,02295 0,904 1 0,0254 0,00051 0,86835 0,03844 1,83058 5 0,1922 2,0228

T 7-8 0,00039 150 5,60 104,61 0,02230 0,878 1 0,0254 0,00051 0,76967 0,03020 2,97283 5 0,1510 3,1238

T 2-1 0,00012 150 1,40 54,63 0,01657 0,653 1 0,0254 0,00051 0,23682 0,00286 0,17502 5 0,0143 0,1893

T 8-1 0,00036 150 0,05 16,32 0,03893 1,533 1 0,0254 0,00051 0,71047 0,02574 0,39989 5 0,1287 0,5286

T 2-3 0,00036 150 3,00 74,92 0,02296 0,904 1 0,0254 0,00051 0,71047 0,02574 1,83578 5 0,1287 1,9645

T3-17 0,00011 150 1,00 27,45 0,01492 0,587 1 0,0254 0,00051 0,21709 0,00240 0,07486 5 0,0120 0,0869

T 1-9 0,0004 150 1,00 51,73 0,02776 1,093 1 0,0254 0,00051 0,78941 0,03177 1,54064 5 0,1589 1,6995

T 9-10 0,00027 150 4,00 27,05 0,01574 0,620 1 0,0254 0,00051 0,53285 0,01448 0,38906 5 0,0724 0,4614

T 10-11 0,00019 150 2,00 42,35 0,01741 0,685 1 0,0254 0,00051 0,37497 0,00717 0,31776 5 0,0358 0,3536

T 11-17 0,00001 150 2,00 23,01 0,00501 0,197 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00074 5 0,0001 0,0008

T 17-18 0,00001 150 1,00 57,85 0,00699 0,275 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00186 5 0,0001 0,0020

T 19-18 0,00001 150 3,08 27,38 0,00476 0,187 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00088 5 0,0001 0,0010

T 3-19 0,0002 150 3,09 54,48 0,01710 0,673 1 0,0254 0,00051 0,39471 0,00794 0,44950 5 0,0397 0,4892

T 20-3 0,00018 150 3,5 35,15 0,01463 0,576 1 0,0254 0,00051 0,35523 0,00643 0,23861 5 0,0322 0,2708

T 5-20 0,00013 150 6 23,85 0,01069 0,421 1 0,0254 0,00051 0,25656 0,00336 0,08862 5 0,0168 0,1054

T 20-21 0,00029 150 8,17 84,42 0,01765 0,695 1 0,0254 0,00051 0,57232 0,01670 1,38602 5 0,0835 1,4695

T 21-19 0,00025 150 5 42,69 0,01604 0,631 1 0,0254 0,00051 0,49338 0,01241 0,53246 5 0,0621 0,5945

T 12-21 0,00032 150 3 106,26 0,02359 0,929 1 0,0254 0,00051 0,63153 0,02033 2,09347 5 0,1017 2,1951

d CALCULADO d DE DISEÑO

C H

QTramo





2018

58

Tabla 5.10. Cálculo hidráulico y selección de diámetro de la red de distribución de agua potable, sector 2.

h D Longitud A V V2



2m/s m m m m m


T7-6 0,00058 150 1,00 84,66 0,03537 1,393 1 0,0254 0,00051 1,14464 0,06680 5,01726 5 0,3340 5,3513

T7-9 0,00083 150 2,00 50,10 0,03157 1,263 1 0,0254 0,00051 1,63803 0,13680 5,76590 5 0,6840 6,4499

T6-1 0,00053 150 0,50 58,51 0,03653 1,438 1 0,0254 0,00051 1,04597 0,05578 2,93437 5 0,2789 3,2133

T1-5 0,00027 150 3,60 55,71 0,01866 0,735 1 0,0254 0,00051 0,53285 0,01448 0,80129 5 0,0724 0,8737

T5-10 0,00002 150 11,60 43,56 0,00519 0,204 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00506 5 0,0004 0,0055

T10-4 0,00005 150 2,90 21,43 0,00844 0,332 1 0,0254 0,00051 0,09868 0,00050 0,01357 5 0,0025 0,0161

T3-4 0,00011 150 0,80 62,44 0,01849 0,728 1 0,0254 0,00051 0,21709 0,00240 0,17027 5 0,0120 0,1823

T8-3 0,00013 150 1,40 92,68 0,01904 0,750 1 0,0254 0,00051 0,25656 0,00336 0,34437 5 0,0168 0,3611

T9-2 0,00017 150 4,00 89,33 0,01687 0,664 1 0,0254 0,00051 0,33550 0,00574 0,54549 5 0,0287 0,5742

T1-2 0,00006 150 3,80 25,45 0,00887 0,349 1 0,0254 0,00051 0,11841 0,00071 0,02259 5 0,0036 0,0262

T2-3 0,00012 150 3,00 20,14 0,01155 0,455 1 0,0254 0,00051 0,23682 0,00286 0,06452 5 0,0143 0,0788

T9-8 0,00024 150 5,60 15,33 0,01250 0,492 1 0,0254 0,00051 0,47365 0,01144 0,17728 5 0,0572 0,2345

T10-2 0,00012 150 1,40 94,78 0,01856 0,731 1 0,0254 0,00051 0,23682 0,00286 0,30366 5 0,0143 0,3180


C H

QTramo





2018

59

Tabla 5.11. Cálculo hidráulico y selección de diámetro de la red de distribución de agua potable, sector 3.

Finalmente, se presenta el plano del trazado del diseño de la red de distribución. (Ver Anexo 3 Plano dimensionamiento red de distribución de

agua potable)

h D Longitud A V V2



2m/s m m m m m


T3-2 0,00032 150 1,00 12,73 0,01912 0,753 1 0,0254 0,00051 0,63153 0,02033 0,25080 5 0,1017 0,3525

T3-4 0,00028 150 2,00 33,02 0,01917 0,767 1 0,0254 0,00051 0,55259 0,01557 0,50802 5 0,0778 0,5859

T2-1 0,00017 150 0,50 18,89 0,01880 0,740 1 0,0254 0,00051 0,33550 0,00574 0,11535 5 0,0287 0,1440

T1-8 0,00002 150 3,60 45,59 0,00666 0,262 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00529 5 0,0004 0,0057

T8-9 0,00002 150 11,60 23,79 0,00458 0,180 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00276 5 0,0004 0,0032

T2-7 0,00012 150 2,90 27,46 0,01239 0,488 1 0,0254 0,00051 0,23682 0,00286 0,08798 5 0,0143 0,1023

T7-9 0,00007 150 0,80 20,02 0,01233 0,485 1 0,0254 0,00051 0,13815 0,00097 0,02364 5 0,0049 0,0285

T9-11 0,00002 150 1,40 32,39 0,00753 0,297 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00376 5 0,0004 0,0042

T7-10 0,00001 150 4,00 20,63 0,00425 0,167 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00066 5 0,0001 0,0008

T6-10 0,00005 150 3,80 13,16 0,00723 0,284 1 0,0254 0,00051 0,09868 0,00050 0,00833 5 0,0025 0,0108

T3-6 0,00023 150 3,00 27,31 0,01574 0,620 1 0,0254 0,00051 0,45391 0,01050 0,29189 5 0,0525 0,3444

T6-12 0,00014 150 5,60 36,42 0,01216 0,479 1 0,0254 0,00051 0,27629 0,00389 0,15523 5 0,0195 0,1747

T10-11 0,00002 150 1,40 24,84 0,00713 0,281 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00288 5 0,0004 0,0033

T12-11 0,00001 150 5,00 27,62 0,00431 0,170 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00089 5 0,0001 0,0010

T11-15 0,00002 150 2,30 8,13 0,00512 0,202 1 0,0254 0,00051 0,03947 0,00008 0,00094 5 0,0004 0,0013

T15-13 0,00001 150 0,50 46,12 0,00769 0,303 1 0,0254 0,00051 0,01974 0,00002 0,00148 5 0,0001 0,0016

T13-14 0,00005 150 4,00 31,28 0,00854 0,336 1 0,0254 0,00051 0,09868 0,00050 0,01981 5 0,0025 0,0223

T5-14 0,00008 150 9,00 15,28 0,00746 0,294 1 0,0254 0,00051 0,15788 0,00127 0,02310 5 0,0064 0,0295

T4-5 0,00018 150 0,50 44,51 0,02290 0,902 1 0,0254 0,00051 0,35523 0,00643 0,30215 5 0,0322 0,3343

T12-5 0,000001 150 0,30 30,78 0,00327 0,129 1 0,0254 0,00051 0,00197 0,00000 0,00001 5 0,0000 0,0000


C H

QTramo





2018

60

Calculo de la red de alcantarillado 5.3

Los cálculos que se sugieren para obtener el caudal de diseño total para un tramo de la red de

alcantarillado se describen a continuación para el tramo 14. Se selecciona el tramo 14 porque

tiene en su haber el caudal institucional correspondiente al colegio de la zona de estudio

(Figura 6). Los demás tramos relacionados en la tabla se calculan de una manera similar.

5.3.1 Cálculo de las áreas tributarias:

Para determinar el tamaño de la superficie de cada área tributaria, se utilizó el software de

diseño AutoCAD, y para el cálculo de las Áreas totales se hizo aplicando las ecuaciones 4.27

y 4.28. Sabiendo que el tramo cuenta con un área propia institucional correspondiente al

colegio de 0.36 ha, recibe las aguas residuales residenciales de un área precedente de 0.06 ha.

Se tiene:

hasidencialAT 06.006.000.0Re

hanalInstitucioAT 36.000.036.0

5.3.2 Población por tramo

Teniendo la densidad poblacional calculada (461 Hab/ha), el área institucional (0.36 ha) y el

área precedente (0.06 ha) para el tramo 14, se calcula la población para el tramo precedente y

para el tramo en cuestión con la ecuación 4.29 de la siguiente manera:

HabhahaHabPobtramo 2806.0*/4612

5.3.1 Caudal de aguas residuales domesticas

Aplicando la ecuación 4.30 para una dotación neta de 140 L/ha/día (valor dado por la tabla

4.3, para la altura sobre el nivel del mar de Tomachipan 168 m) y con la población del tramo

precedente (28 hab) correspondiente a área residencial, se tiene:

sLseg

diahabLhabQD /038.0

.86400

//1402885,0

haAAcum 42.036.006.0





2018

61

5.3.2 Caudal de aguas residuales institucional, QIN:

El número de la población ubicada en el área tributaria de la figura 2 es de 166 habitantes. Según

la tabla 4.8, para la educación elemental (básica) se tiene un consumo de 20 L/alumno/jornada, de

donde, aplicando la ecuación 4.31. Se tiene:

sLseghorahorasJornadajornadaalumLQINescolar /12,03600/1*8/1*//20*166

HabhahaHabPobtramo 16636,0*/46114

Fig. 6 Esquema del tramo 14. Usado para realizar un ejemplo de los cálculos de la red de

alcantarillado.

Área residencial: 0.36 ha.

Área institucional: 0.06 ha.





2018

62

5.3.3 Caudal medio diario de Aguas residuales (DMD):

Habiendo calculado ya el caudal doméstico precedente (0.038 L/s), el caudal institucional (0.12

L/s) para el colegio Tomachipan, se calcula el caudal medio diario que es la sumatoria de los

caudales que se producen en el área de estudio, para los caudales comerciales y caudal industrial

no se tienen en cuenta puesto que la vereda Tomachipan no genera estas aguas residuales.

sLsLsLQMD /153.0/12.0/038.0

5.3.4 Factor de mayoracion:

Para el cálculo del factor de mayoracion se usan las ecuaciones planteadas en el numeral 4.1.12

(ecuaciones 4.34, 4.35, 4.36). En población se toma 165 hab, es decir la población para el tramo

14.

Ecuación de flores,

10.2165

5,31,0F

Ecuación de los Ángeles,

91,3187.0

53,3062,0

F

Ecuación de Gaines,

45.3187.0

114,3062,0

F

Para elegir el factor de mayoracion se realiza un promedio de los tres factores calculados:

El anterior promedio se ajusta al máximo dado por el RAS 2000 para la población proyectada de

Tomachipan: 1090 hab<20000hab (tabla 4.9).

1.33

45.391.31.2Pr

omedioF





2018

63

Caudal máximo horario, QMH:

Con el factor de mayoracion adoptado (3.00), y el caudal medio diario antes calculado (0.153 L/s),

se determina el caudal máximo horario con la ecuación 4.33:

sLsLQMH /46.0/153.0*00.3

Caudal de infiltración, QINF

Para calcular el caudal de infiltración se debe calcular primero el área del colector con la ecuación

4.38 sabiendo que la longitud para el tramo 14 es de 84.22 m.

haha

mmAColector 0084.0

10000

1*22.84

Se calcula posteriormente el caudal de infiltración con la ecuación 4.37:

sLhahasLQINF /0017.00084.0**/2.0

Caudal por conexiones erradas, QCe:

Con el área acumulada 0.42 ha y el valor de aporte de conexiones erradas 0.2 L/s*ha. Se calcula el

caudal por conexiones erradas, utilizando la ecuación 4.39:

sLhasLhaQce /084.0*/2.0*42.0

Caudal de diseño total, QDT:

Finalmente, teniendo ya calculado el caudal medio horario (0.46 L/s), el caudal de Infiltración

(0.0017 L/s) y el caudal de conexiones erradas (0.084 L/s), se estima el caudal de diseño total para

el tramo, usando la ecuación 4.40

sLsLsLsLQDT /546.0/084.0/0017.0/46.0

Se adopta 1.5L/s como caudal de diseño, según lo establecido en el numeral 4.1.15:

sLQDT /5.1

Los cálculos se realizan secuencialmente para toda la red de alcantarillado de una manera similar

a la anterior y se muestran en la tabla 5.12.





2018

64

Tabla 5.12 Cálculo de Caudales

De A

Area

propia

Area

Preced.

Area

Total

Area

propia

Area

preced.

Area

total

Area

Acum.

total

1 1 2 20,37 0,06 0,00 0,06 0,00 0,00 0,00 0,06 28 0,038 0,00 0,038 3,00 0,114 0,012 0,0004 0,127 1,5

2 5 6 76,75 0,18 0,00 0,18 0,00 0,00 0,00 0,18 82 0,113 0,00 0,113 3,00 0,339 0,036 0,0015 0,376 1,5

3 4 9 120,24 0,55 0,00 0,55 0,00 0,00 0,00 0,55 251 0,346 0,00 0,346 3,00 1,038 0,109 0,0024 1,150 1,5

4 10 12 71,18 0,41 0,00 0,41 0,00 0,00 0,00 0,41 188 0,259 0,00 0,259 3,00 0,777 0,082 0,0014 0,860 1,5

5 13 12 91,25 0,58 0,00 0,58 0,00 0,00 0,00 0,58 266 0,366 0,00 0,366 3,00 1,097 0,115 0,0018 1,214 1,5

6 11 25 39,06 0,23 0,00 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0008 0,485 1,5

7 16 17 54,15 0,07 0,00 0,07 0,00 0,00 0,00 0,07 34 0,046 0,00 0,046 3,00 0,139 0,015 0,0011 0,155 1,5

8 20 19 80,93 0,48 0,00 0,48 0,00 0,00 0,00 0,48 221 0,305 0,00 0,305 3,00 0,914 0,096 0,0016 1,012 1,5

9 6 7 41,13 0,13 0,18 0,31 0,00 0,00 0,00 0,31 142 0,196 0,00 0,196 3,00 0,587 0,062 0,0008 0,649 1,5

10 7 8 70,72 0,00 0,31 0,31 0,00 0,00 0,00 0,31 142 0,196 0,00 0,196 3,00 0,587 0,062 0,0014 0,650 1,5

11 8 9 78,06 0,20 0,31 0,51 0,00 0,00 0,00 0,51 236 0,324 0,00 0,324 3,00 0,973 0,102 0,0016 1,077 1,5

12 4 5 83,91 0,08 0,00 0,08 0,00 0,00 0,00 0,08 38 0,053 0,00 0,053 3,00 0,158 0,017 0,0017 0,176 1,5

13 3 4 32,82 0,13 0,00 0,13 0,00 0,00 0,00 0,13 60 0,083 0,00 0,083 3,00 0,248 0,026 0,0007 0,274 1,5

14 2 3 84,22 0,00 0,06 0,06 0,36 0,00 0,36 0,42 166 0,038 0,12 0,153 3,00 0,460 0,084 0,0017 0,546 1.5

15 10 9 70,35 0,14 0,00 0,14 0,00 0,00 0,00 0,14 65 0,089 0,00 0,089 3,00 0,267 0,028 0,0014 0,296 1,5

16 12 3 62,84 0,23 0,98 1,21 0,00 0,00 0,00 1,21 560 0,771 0,00 0,771 3,00 2,313 0,243 0,0013 2,557 2,6

17 14 12 87,04 0,08 0,00 0,08 0,00 0,00 0,00 0,08 36 0,050 0,00 0,050 3,00 0,149 0,016 0,0017 0,166 1,5

18 11 10 111,15 0,39 0,00 0,39 0,00 0,00 0,00 0,39 178 0,244 0,00 0,244 3,00 0,733 0,077 0,0022 0,813 1,5

19 15 14 120,70 0,75 0,00 0,75 0,00 0,00 0,00 0,75 345 0,476 0,00 0,476 3,00 1,427 0,150 0,0024 1,579 1,5

20 19 18 76,89 0,29 0,48 0,77 0,00 0,00 0,00 0,77 354 0,487 0,00 0,487 3,00 1,461 0,153 0,0015 1,616 1,6

21 18 17 72,19 0,29 0,77 1,06 0,00 0,00 0,00 1,06 487 0,671 0,00 0,671 3,00 2,014 0,211 0,0014 2,227 2,2

22 15 13 30,56 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0006 0,485 1,5

23 13 11 12,42 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0002 0,484 1,5

24 16 15 11,12 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0002 0,484 1,5

25 25 31 27,28 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0005 0,485 1,5

26 31 16 22,24 0,00 0,23 0,23 0,00 0,00 0,00 0,23 106 0,146 0,00 0,146 3,00 0,438 0,046 0,0004 0,485 1,5

27 17 21 36,07 0,05 1,13 1,18 0,00 0,00 0,00 1,18 543 0,748 0,00 0,748 3,00 2,244 0,236 0,0007 2,481 1,5

28 21 22 7,90 0,07 1,18 1,25 0,00 0,00 0,00 1,25 575 0,792 0,00 0,792 3,00 2,376 0,249 0,0002 2,625 2,6

29 22 23 30,91 0,05 1,25 1,30 0,00 0,00 0,00 1,30 598 0,824 0,00 0,824 3,00 2,471 0,259 0,0006 2,731 2,7

30 23 24 19,12 0,04 1,30 1,33 0,00 0,00 0,00 1,33 614 0,846 0,00 0,846 3,00 2,538 0,266 0,0004 2,804 2,8

31 25 24 35,64 0,13 0,23 0,36 0,00 0,00 0,00 0,36 166 0,228 0,00 0,228 3,00 0,684 0,072 0,0007 0,756 1,5

32 24 26 58,60 0,10 1,69 1,79 0,00 0,00 0,00 1,79 824 1,135 0,00 1,135 3,00 3,405 0,357 0,0012 3,763 3,8

33 26 27 47,02 0,16 1,79 1,94 0,00 0,00 0,00 1,94 895 1,233 0,00 1,233 3,00 3,700 0,388 0,0009 4,089 4,1

34 27 28 63,78 0,07 1,94 2,01 0,00 0,00 0,00 2,01 929 1,279 0,00 1,279 3,00 3,837 0,403 0,0013 4,241 4,2

35 28 29 111,15 0,35 2,01 2,36 0,00 0,00 0,00 2,36 1090 1,501 0,00 1,501 3,00 4,504 0,473 0,0022 4,979 5,0

36 9 30 108,12 0,39 1,20 1,59 0,00 0,00 0,00 1,59 731 1,007 0,00 1,007 3,00 3,021 0,317 0,0022 3,341 3,3

37 29 30 77,73 0,00 2,36 2,36 0,00 0,00 0,00 2,36 1090 1,501 0,00 1,501 3,00 4,504 0,473 0,0016 4,978 5,0

2245,61

QINF

(L/s)

QDT

(L/s)

Q DT

(Adoptado)

L/s

Longitud

colector

(m)

Caudales de diseño

Pobl.

(hab)Qdom.

(L/s)

Qinst.

(L/s)

Qmd

(L/s)f (ad)

QMH

(L/s)

QCE

(L/s)

Areas tributariasID del Pozo

TramoResidencial Institucional





2018

65

Diseño hidráulico de la red de alcantarillado. 5.4

Una vez definido el caudal de diseño para cada colector, se prosigue con el cálculo hidráulico

para cada colector teniendo en cuenta los parámetros presentados en el numeral 4.2.

A continuación se presenta la descripción, columna por columna del cuadro de cálculo

indicado en la tabla 5.3.1.

Columna 2. El ángulo Ө

El valor de Ө en esta columna se calcula con la ecuación 4.24:

RadCos 50691.12032.0

)0275.0(212 1

Columna 3. Diámetro nominal de la tubería.

Se toma el diámetro adecuado teniendo en cuenta el caudal de diseño y la pendiente. El

diámetro nominal mínimo es de 8” (0.2032).

Columna 4. y (supuesto).

Se hace uso del programa Solver para encontrar este valor. Y= 0.0275.

Columna 5. Área mojada transversal.

El valor de esta columna se calcula haciendo uso de la ecuación 4.25:

22

002626.0)50691.150691.1(8

2032.0mSenA

Columna 6. Perímetro mojado, PM.

Este valor se calcula con la ecuación 4.26:

mPM 15310.0)2032.0*50691.1(2

1

Columna 7. Radio hidráulico, RH.

El valor de esta columna, se calcula con la ecuación 4.27.





2018

66

mm

mRH 01715.0

15310.0

002626.0 2

Columna 8. Pendiente, S. Se toma el valor de la pendiente S asignada. S (no %)=0.0089.

Columna 9. Se lleva el valor de 0.011 de Manning.

Columna 10. Velocidad, m/s.

El valor de velocidad para esta columna se calcula aplicando la ecuación de Manning (4.21):

smV /570517.0011.0

0089.0*01715.0 2/13/2

Columna 11. Caudal calculado, m3/s.

Este valor se obtiene usando la ecuación 4.22:

smQ /00149.0570517.0*002626.0 3

Columna 12. Caudal real, m3/s. Se toma el caudal de diseño para cada tramo.

Columna 13. Caudal a tubo lleno, m3/s.

Para hallar el valor de esta columna se calcula con la ecuación 4.23

smQtubolleno /03814.0011.0*4

2032.0**0089.0*4

2032.0

3

22/1

3/2

Columna 14. Relación máxima entre la profundidad y el diámetro de la tubería:

Este valor se calcula con la ecuación 4.29:

1353.02032.0

0275.0/

m

mR dy

Columna 15. Ancho en la superficie.

El ancho en la superficie se calcula haciendo uso de la ecuación 4.28:





2018

67

mSenT 1390.02

50691.12032.0

Columna 16. Numero de Froude.

Primero se calcula la profundidad hidráulica con la ecuación 4.31:

mm

mDH 01889.0

1390.0

002626.0 2

Para el cálculo del número de Froude se usa la ecuación 4.30:

325.101889.0*806.9

/57051,0

m

smFr

Columna 17. Esfuerzo cortante, τ. El valor para esta columna se calcula con la ecuación 4.32:

50.100892.0*01715.0*9807 m





2018

68

Tabla 5.5 Diseño hidráulico de los colectores de la red de alcantarillado.

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Col. 13 Col. 14 Col. 15 Col. 16 Col. 17

Tramoq d y (SUPUESTO) A PM RH S n V Qcalculado Qreal Qtubo lleno y/d T ancho Froude

Esfuerzo

cortante

Rad. (m) (m) (m2) (m) (m) no % (m/s) (m

3/s) (m

3/s) (m

3/s) (m) τ

1 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

2 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

3 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

4 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

5 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

6 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

7 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

8 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

9 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

10 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

11 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

12 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

13 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

14 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001600 0,038149 0,135335 0,139022 1,415047 1,50

15 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

16 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002100 0,038149 0,135335 0,139022 1,857249 1,50

17 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

18 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

19 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

20 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001600 0,038149 0,135335 0,139022 1,415047 1,50

21 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002000 0,038149 0,135335 0,139022 1,768808 1,50

22 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002200 0,038149 0,135335 0,139022 1,945689 1,50

23 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002400 0,038149 0,135335 0,139022 2,122570 1,50

24 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002500 0,038149 0,135335 0,139022 2,211010 1,50

25 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,003100 0,038149 0,135335 0,139022 2,741653 1,50

26 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

27 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,001500 0,038149 0,135335 0,139022 1,326606 1,50

28 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,002800 0,038149 0,135335 0,139022 2,476331 1,50

29 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,003100 0,038149 0,135335 0,139022 2,741653 1,50

30 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,003400 0,038149 0,135335 0,139022 3,006974 1,50

31 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,003400 0,038149 0,135335 0,139022 3,006974 1,50

32 1,50691 0,2032 0,0275 0,00263 0,15310 0,01716 0,0089 0,011 0,570517 0,001499 0,004040 0,038149 0,135335 0,139022 3,572992 1,50

2

8

1dseno d

2

1

n

SRV H 2

1

3

2





2018

69

Diseño de la unión de los colectores 5.1

En este numeral se presentan los resultados finales dando lugar al empate de energía por

régimen supercrítico, posteriormente se calculan las cotas bateas a la entrada y salida del pozo

teniendo en cuenta el diámetro del colector y la pendiente aguas arriba y aguas abajo.

A continuación se presenta la descripción, columna por columna del cuadro empate de

energía por régimen supercrítico y el perfil hidráulico, de la tabla 5.4.1.

Tramo 1.

Columna 1. Se lleva el número de tramo.

Columna 2. Se lleva el número del pozo de partida del tramo.

Columna 3. Se lleva el número del pozo donde termina el tramo.

Columna 4. Se lleva el valor de la longitud de cada tramo.

Columna 5. Se lleva el valor del diámetro en pulgadas de cada colector, previo chequeo que

cumpla la exigencia hidráulica, en este caso 8”.

Columna 6. Se lleva el valor del diámetro en metros para cada colector. d= 0.2032.

Columna 7. Se lleva el valor del caudal total de diseño para cada tramo. Q= 0.0015 m3/s

Columna 8. Se lleva el valor de la pendiente asignada. S= 0.892%.

Columna 9. Se lleva el valor del ángulo Ө, calculado en el numeral 5.3.

Columna 10. Se lleva el valor de y, usado en el numeral anterior (5.3). Y= 0.0275 m.

Columna 11. En esta columna va el valor del Área calculado en la tabla 5.5 de características

geométricas de los colectores.

Columna 12. Se lleva el valor de velocidad, calculado en el numeral 5.3. V= 0.5710 m/s.

Columna 13. Se calcula la energía específica con la ecuación 4.56.

msm

smmEc 0441.0

/806.9*2

/5710,00275,0

2

2

Columna 14. Factor de sumergencia, se calcula con la ecuación 4.53.





2018

70

02573,02032,0*806,9*2032,0

/0015,02

3

mm

sm

Columna 15. Se calcula el incremento de altura debido a las perdidas con la ecuación 4.57.

mmm

mHe 6

67,2

210*82,6

2032,0*806,92032,0

0015,02032,0*589,0

Columna 16. Se calcula la caída en el pozo Hw, con la ecuación 4.58:

mmmHw 530,02,1*)10*82,60441,0( 6

Columna 17. Se toma el valor de la cota rasante superior.156,65.

Columna 18. Se toma el valor de la cota rasante inferior.156,63.

Columna 19. Se calcula la cota batea inicial para el tramo 1 (inicial), con la ecuación 4.59:

25,1552032,020,165,1561 mmZ

Columna 20. Se calcula la cota batea de llegada para el tramo 1 (inicial), con la ecuación

4.61:

98.154100

892,0*8,2925,1552

Z

Columna 21. Calculo de la cota clave para el pozo superior del tramo 1, con la ecuación 4.62:

45,1552032,025,155 mCClave

Columna 22. Calculo de la cota clave para el pozo inferior del tramo 1, con la ecuación 4.62:

18,1552032,098,154 mCClave

Columna 23. Cota de energía superior. Al valor de la batea inicial se le suma el valor de la

energía específica, se usa la ecuación 4.63.

29,1550441,025,155 ECCota

Columna 24. Cota de energía inferior. Al valor de la batea de llegada se le suma el valor de la

energía específica, se usa la ecuación 4.63. 03,1550441,098.154 ECCota





2018

71

Tabla 5.6 Empate de energía por flujo supercrítico y perfiles hidráulicos.

Caudal

De A Pulg m m3/s Y (m) A (m2) V (m/s) Ec (m)F a c to r de

s um e rg e nc ia He Hw De A Z1 InicialZ2

LlegadaDe A De A De A

Col. 1 Col. 2 Col. 3 Col. 4 Col. 5 Col. 6 Col. 7 Col. 8 Col. 9 Col. 10 Col. 11 Col. 12 Col. 13 Col. 14 Col. 15 Col. 16 Col. 17 Col. 18 Col. 19 Col. 20 Col. 21 Col. 22 Col. 23 Col. 24 Col. 25 Col. 26

1 1 2 20,37 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 158,3 158 156,90 156,72 157,10 156,92 156,94 156,76 1,20 1,08

2 5 6 76,75 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,5 156,48 155,10 154,41 155,30 154,62 155,14 154,46 1,20 1,86

3 4 9 120,24 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,55 152,9 155,15 151,83 155,35 151,62 155,19 151,87 1,20 1,28

4 10 12 71,18 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 160,72 159,01 159,32 158,68 159,52 158,89 159,36 158,73 1,20 0,12

5 13 12 91,25 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 163,05 159,01 157,61 156,79 157,81 157,00 157,65 156,84 1,20 2,01

6 11 25 39,06 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,49 164,47 163,09 162,74 163,29 162,94 163,13 162,78 1,20 1,53

7 16 17 54,15 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,43 158,8 163,03 158,32 163,23 158,52 163,07 158,36 1,20 0,28

8 20 19 80,93 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 158,96 158,94 157,56 156,83 157,76 157,04 157,60 156,88 1,20 1,90

9 6 7 41,13 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,48 156,22 154,39 154,02 154,59 154,22 154,43 154,06 1,89 2,00

10 7 8 70,72 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,22 155,62 152,62 151,99 152,82 152,19 152,66 152,03 1,20 1,20

11 8 9 78,06 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 155,62 152,9 150,58 149,89 150,79 150,09 150,63 149,93 1,20 2,81

12 4 5 83,91 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 156,55 156,5 155,15 154,40 155,35 154,60 155,19 154,44 1,20 1,90

13 3 4 32,82 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 157,29 156,55 155,33 156,26 155,53 156,46 155,37 156,30 1,76 0,09

14 2 3 84,22 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 158,00 157,29 156,7 155,94 156,89 156,14 156,73 155,98 1,11 1,15

15 10 9 70,35 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 160,72 152,9 159,32 152,27 159,52 152,48 159,36 152,32 1,20 0,42

16 12 3 62,84 8 0,2032 0,0022 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,8207 0,0618 0,0370 1,8E-05 0,0742 159,01 157,29 158,64 156,73 158,84 156,93 158,70 156,79 0,17 0,36

17 14 12 87,04 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 159,84 159,01 155,69 154,91 155,89 155,11 155,73 154,95 1,20 1,20

18 11 10 111,15 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,49 160,72 163,09 159,73 163,29 159,93 163,13 159,77 1,20 0,79

19 15 14 120,7 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,40 159,84 156,79 155,71 156,99 155,92 156,83 155,76 7,41 3,92

20 19 18 76,89 8 0,2032 0,0014 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5188 0,0412 0,0234 5,3E-06 0,0495 158,94 158,92 156,81 156,13 157,02 156,33 156,85 156,17 1,92 2,59

21 18 17 72,19 8 0,2032 0,0019 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,7147 0,0535 0,0322 1,2E-05 0,0643 158,92 154,66 156,09 154,02 156,29 154,22 156,14 154,07 2,63 0,44

22 15 13 30,56 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,4 163,05 163,00 162,72 163,20 162,93 162,95 162,77 1,20 0,12

23 13 11 12,42 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 163,05 164,49 161,65 161,54 161,44 161,74 161,69 161,58 1,61 2,75

24 16 15 11,12 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,43 164,4 158,29 158,19 158,49 157,99 158,34 158,24 1,20 1,20

25 25 31 27,28 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,47 164,45 162,71 162,47 162,92 162,67 162,76 162,51 1,55 1,78

26 31 16 22,24 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,45 164,43 162,44 162,25 162,65 162,45 162,49 162,29 1,80 1,98

27 17 21 36,07 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 158,8 158,55 158,77 158,23 158,57 158,43 158,82 158,27 0,23 0,12

28 21 22 7,9 8 0,2032 0,0022 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,8426 0,0637 0,0380 1,9E-05 0,0765 158,55 158,32 157,15 157,08 157,35 157,28 157,21 157,14 1,20 1,04

29 22 23 30,91 8 0,2032 0,0023 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,8766 0,0667 0,0395 2,1E-05 0,0800 158,32 158,24 157,02 156,75 157,23 156,95 157,09 156,81 1,09 1,29

30 23 24 19,12 8 0,2032 0,0024 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,9001 0,0688 0,0406 2,3E-05 0,0826 158,24 158,17 156,69 156,52 156,90 156,73 156,76 156,59 1,34 1,44

31 25 24 35,64 8 0,2032 0,0015 0,892 1,507 0,0275 0,00263 0,5710 0,0441 0,0257 6,8E-06 0,0530 164,47 158,17 158,14 157,83 158,35 158,03 158,19 157,87 1,20 0,14

32 24 26 58,6 8 0,2032 0,0032 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,2078 0,1019 0,0544 5,0E-05 0,1223 158,17 152 156,77 151,48 156,97 151,68 156,87 151,58 1,20 0,32

33 26 27 47,02 8 0,2032 0,0034 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,3125 0,1153 0,0592 6,3E-05 0,1385 152 151,5 150,60 151,08 150,80 151,28 150,71 151,20 1,20 0,22

34 27 28 63,78 8 0,2032 0,0036 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,3613 0,1220 0,0613 6,9E-05 0,1465 151,5 151,3 150,93 150,37 151,14 150,57 151,06 150,49 0,36 0,73

35 28 29 111,15 8 0,2032 0,0042 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,5981 0,1577 0,0720 1,1E-04 0,1894 151,3 151,25 150,18 149,18 150,38 149,39 150,33 149,34 0,92 1,86

36 9 30 108,12 8 0,2032 0,0028 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,0723 0,0861 0,0483 3,7E-05 0,1034 152,9 150,41 151,72 149,45 151,93 149,65 151,81 149,53 0,97 0,76

37 29 30 77,73 8 0,2032 0,0042 0,892 1,507 0,0275 0,00263 1,5978 0,1577 0,0720 1,1E-04 0,1893 151,25 150,41 149,2837 148,59 149,49 148,79 149,44 148,75 1,76 1,62

Tramo

RecubrimientoEmpate por linea de energia para flujo supercritico Cota clave Cota energiaDiametroLongitud

colector

(m)

ID de l P o zo Cota rasante Cota batea

% So Ө





2018

72

Ejemplo diseño de la unión de los tramos 1-11

Los cálculos que se presentan a continuación se sugieren para obtener los perfiles de los

pozos 1-2 del tramo 1 y los pozos 2-3 del tramo 11. Se eligen estos tramos para ejemplificar

la unión del tramo 1 con el tramo11 y poder dibujar finalmente el perfil hidráulico.

Primero se calculan las cotas bateas para el tramo 1 (1-2) teniendo en cuenta que es un tramo

inicial, usamos las ecuaciones 4.69 y 4.61:

Datos iniciales

Cota rasante superior: 156.65

Cota rasante inferior: 156.63.

L: 29.8 m

S: 0,892%

Hclave: 1.20 m.

d: 0.2032 m.

Para el tramo 1. (Tramo inicial):

Con la ecuación 4,39 se calcula la cota batea inicial en el pozo 1.

25,1552032,020,165,1561 Z

Con la ecuación 4.61 se calcula la cota batea de llegada al pozo 2.

98.154100

892,0*8,2925,1552

Z

Se calcula la cota clave para cada pozo con la ecuación 4.62:

Cota clave para el pozo 1.

45.1552032.025.155 ClaveC

Cota clave para el pozo 2, se calcula con la cota batea de llegada del tramo 1.





2018

73

18.1552032,098.154 ClaveC

Con la energía específica (0.0441 m), se calcula la cota de energía con las cotas batea superior

e interior del tramo 1. Usando la ecuación 4.63:

Cota de energía superior:

29.1550441.025.155 mCotaEC

Cota de energía inferior:

03.1550441.098.154 mCotaEC

Diseño de la unión (1-2)-(2-3):

Tramo 11 (tramo intermedio)

Datos iniciales:

Longitud tramo 11 (2-3): 91.19 m.

Cota batea de llegada anterior: 154.98

Y: 0.0275 m.

Hw: 0.0530 m

Se calcula la cota batea inicial para el tramo 11 en el pozo 2, teniendo en cuenta que es

intermedio. Con la ecuación 4.60:

96,1540530,00275,098,1541 Z

Se calcula la cota batea de llegada del tramo 11 al pozo 3, con la ecuación 4.61

14.154100

%892.0*19.9196.1542

mZ





2018

74

Se calcula la cota clave para el pozo dos con la cota batea de salida (154,96) para este tramo.

Con la ecuación 4.42:

Cota clave para el pozo 1.

16.1552032.096.154 ClaveC

Cota clave para el pozo 2, se calcula con la cota batea de llegada del tramo 11 (154,14).

35.1542032,014.154 ClaveC

Con la energía específica (0,0441 m), se calcula la cota de energía con las cotas batea superior

e inferior del tramo 11. Usando la ecuación 4.43:

Cota de energía superior:

00.1550441.096.154 mCotaEC

Cota de energía inferior:

19,1540441.014.154 mCotaEC





2018

75

Finalmente, calculadas las cotas se dibuja el perfil para los pozos 1-2-3, en la Figura 7.

Figura 7 Diseño del perfil de los pozos 1-2-3

Los anteriores perfiles de la red de alcantarillado sanitario se pueden observar en el anexo 5.

Planos perfiles hidráulicos de la red de alcantarillado. En el Anexo 4 se puede observar el

Plano dimensionamiento de la red de alcantarillado sanitario.





2018

76

6. CANTIDADES DE OBRA

Las cantidades de obra se determinaron de acuerdo a las dimensiones del ancho de zanja para

el acueducto y el alcantarillado ver figura 8; como los pozos de inspección ilustrado en la

figura 9. Dado esto se presentan las tablas 6.1 y 6.2 con las cantidades de obra requeridas para

la excavación y las tablas 6.3 y 6.4 con las cantidades de obra requerida para los rellenos de

la zanja tanto para acueducto como para el alcantarillado y finalmente se presenta en la tabla

6.5 las dimensiones y cantidades de obra para la construcción de los pozos de inspección. Esta

estimación fue necesaria para obtener los presupuestos de obra para la construcción del

alcantarillado y la red de distribución de agua potable, que se presenta en el siguiente capitulo.

Figura 8. Dimensionamiento de la zanja de excavación para la red de alcantarillado y

distribución de agua potable. Fuente: Autor.





2018

77

Tabla 6.1 Cantidades de obra requerida para excavación de la red de alcantarillado

Fuente: Autor.

Tabla 6.2 Cantidades de obra requerida para excavación de la red de distribución de

agua potable.

Fuente: Autor.

Rellenos de excavación:

En la tabla 6.3 y 6.4 se presentan las cantidades de obra requerida para los rellenos de las

zanjas de excavación. Basado en el las dimensiones de la zanja figura 8.

Tabla 6.3 cantidad de obra requerida para los rellenos de la zanja de excavación para la

red de acueducto

Fuente: Autor

Tabla 6.4 cantidad de obra requerida para los rellenos de la zanja de excavación para la

red de alcantarillado.

Fuente: Autor.

B para un d=8"

(m)

h variable (m)

hastaÁrea (m²)

Longitud total

colectores (m)

Volumen

excavación (m³)

0,65 2,0 1,3 2300 2990

B h variable

(m)Área (m²)

Longitud

tuberia (m)

Volumen

excavación m³

0,6 0,9 0,54 2600 1404

h (m)Área

(m²)

Volumen

(m³)

Área

(m²)

Área

(m²)

Área

concreto

(m²)

Volumen

concreto

(m³)

0.3 0.18 468 0.09 0.03 0.06 156

Área (m²)

0.0222

Relleno lateral Relleno final Relleno base superior

23457.72

Volumen

relleno

lateral (m³)

Volumen

relleno final

(m³)

Relleno inicial

Volumen

relleno base

superior (m³)

78

Cimentación

h (m)Área

(m²)

Volumen

(m³)

Área

(m²)

Área

(m²)

Área

concreto

(m²)

Volumen

concreto

(m³)

151.89 0.3 0.18 448.5 0.0975 0.0325 0.065 149.5

Área (m²)

0.06604

Relleno lateral Relleno final Relleno base superior

224.25

Volumen

relleno

lateral (m³)

Volumen

relleno final

(m³)

Relleno inicial

Volumen

relleno base

superior (m³)

74.75

Cimentación





2018

78

Dimensiones y cantidades de obra para los pozos de inspección:

El dimensionamiento de los pozos de inspección se realiza basado en las normas de la

Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá EAAB y Empresas Públicas de Medellín

EPM y se presenta en la figura 9.

Figura 9. Dimensionamiento pozo de inspección prefabricado en concreto.

Tabla 6.5 Dimensiones y cantidades de obra para la construcción del pozo de inspección.

Fuente: Autor.

h variable del

total de los

pozos (m)

h variable

total (m)

Diámetro

colector (")

Espesor de

las paredes

y la base

Base pozo

(m)Área (m²)

Área

concreto

(m²)

Volumen

concreto

(m³)

98.85 2.0 8 0,1 1.8 3.6 9.88 976.63





2018

79

7. PRESUPUESTO

Presupuesto red de acueducto, 7.1

En la tabla 6.1 se presenta el presupuesto para la construcción de la red de distribución de

Agua potable de Tomachipan.

Tabla 6.1 Presupuesto red de acueducto

Item Descripción Unidad Cantidad Valor unitario Valor total

1

1,1 Localización y replanteo red de acueducto ml 3505,85 $ 3.645,31 $ 12.779.905

2

2,1 Excavación manual a cielo abierto tierra dura H= 1m m3 2208,69 $ 23.928,69 $ 52.850.951

3

3,1

Relleno con material T2, para instalación de tuberia,

cimentacion y atraque. m3695,62 $ 95.012,25 $ 66.092.288

3,2 Relleno con material seleccionado de la excavación. m3 1513,07 $ 25.862,46 $ 39.131.630

4

4,1 Suministro e instalación de tuberia RDE 26 DE Ø 2" ml 2856 $ 20.860,00 $ 59.576.160,00

4,3 Suministro e instalación de tuberia RDE 26 DE Ø 3" ml 650 $ 36.700,00 $ 23.855.000,00

4,4 Suministro e instalación de CODO 2". Und 6 $ 24.500,00 $ 147.000,00

4,5 Suministro e instalación de TAPON 2". Und 3 $ 6.000,00 $ 18.000,00

4,6

Suministro e instalación de Tee 2" Union Z RDE 26,

150 LL/PG2 INC TRANSPUnd

17 $ 18.790,00 $ 319.430,00

4,7

Anclaje en concreto reforzado para codos, Tee y

valvulas Und

29 $ 120.950,00 $ 3.507.550,00

4,8

Suministro e instalación de valvula DE Ø=2" DE

BOLAUnd

2 $ 96.500,00 $ 193.000,00

4,9 Acometida domiciliaria Und 120 $ 310.000,00 $ 37.200.000,00

$ 124.816.140,00

18% $ 22.466.905,20

1% $ 1.248.161,40

5% $ 6.240.807,00

19% $ 1.185.753,33

$ 31.141.626,93

$ 155.957.766,93

PRESUPUESTO RED DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE VEREDA TOMACHIPAN

PRELIMINARES

Excavaciones

Relleno

Suministro e instalación de tuberia y accesorios para acueducto

Total costo directo

Administración

Imprevistos

Utilidad

Valor IVA sobre la utilidad

Valor total indirectos

COSTO TOTAL OBRA





2018

80

Presupuesto alcantarillado sanitario: 7.2

Presupuesto para la construcción de la red de alcantarillado sanitario del centro poblado de la

vereda Tomachipan.

Tabla 6.2 Presupuesto alcantarillado sanitario

Item Unidad Cantidad Valor unitario Valor total

1.0

1.1 m 2300 $ 8.104,66 $ 18.640.715,13

1.2m³ 300

$ 127.070,95 $ 38.121.285,00

2.0

2.1 m³2990 $ 24.475,00 $ 73.180.250,00

3.0

3.1 m³ 448,5 $ 183.516,73 $ 82.307.253,53

3.2 m³ 224,5 $ 51.200,00 $ 11.494.400,00

3.3 m³ 151,89 $ 67.000,00 $ 10.176.630,00

3.4 m³ 74,75 $ 38.750,00 $ 2.896.562,50

4.0

4.1 m 2300 $ 40.253,08 $ 92.582.084,00

5.0

5.1 Und30 $ 667.445,04 $ 20.023.351,32

5.2m 98,85 $ 535.010,27 $ 52.885.764,82

$ 392.131.666,30

18% $ 70.583.699,93

1% $ 3.921.316,66

5% $ 19.606.583,32

19% $ 3.725.250,83

$ 97.836.850,74

$ 489.968.517,04

Suministro e instalación de tuberia

Descapote a maquina. Incluye retiro de escombros. Espesor promedio

0,20 Mts.

Excavación manual en material comun

Descripción

Localización y replanteo red alcantarillado sanitario

Rellenos

Excavación

Preliminares

PRESUPUESTO RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO DE LA VEREDA TOMACHIPAN

COSTO TOTAL OBRA

Administración

Imprevistos

Utilidad

Valor IVA sobre la utilidad

Valor total indirectos

Valor costo directo

Suministro de tuberia PVC sanitaria unión mecanica, de Ø 8"

Instalación Placa circular cubierta para pozo E= 0,25 m D= 1,7 m

(concreto 4000 PSI)

Cilindro, cono y base para pozos de inspección D= 1,20 m E= 0,25 m

(concreto 3000 PSI

Relleno inicial arena

Relleno lateral, triturado 3/4"

Relleno final con Base granular

Relleno base superior con material del sitio de excavación compactado

Pozo de inspección





2018

81

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El presente informe abarca el paso a paso del diseño de la red de distribución de agua potable

y alcantarillado sanitario de la vereda Tomachipan, con sus cálculos respectivos, presupuestos

y finalmente los planos de diseño, más que un informe de pasantía este trabajo puede ser de

gran aporte como consulta para la formación de futuros Ingenieros Sanitarios.

Teniendo en cuenta las características topográficas de la zona de estudio (Tomachipan), se

logró realizar los diseños del sistema de acueducto y alcantarillado sanitario por gravedad más

óptimo que cumpliera con las especificaciones del Reglamento Técnico del Sector de Agua

Potable y Saneamiento Básico y así mismo de solución al problema de agua potable y

evacuación de aguas residuales en una futura construcción de las obras.

Como trabajo de pasantía este proyecto me permitió afianzar los conocimientos de la carrera y

estar de cerca de un problema real del Área de la Ingeniería Sanitaria dándole solución por

medio de diseños apropiados ajustados a la necesidad de la comunidad.

Como recomendación es importante que las entidades públicas que ejecutan este tipo de

proyectos vinculen y capaciten a la comunidad sobre la importancia del sistema de acueducto

y alcantarillado en cuanto a operación y mantenimiento, para en una futura implementación

los sistemas no colapsen por inadecuados usos.





2018

82

9. BIBLIOGRAFIA

CEPIS/OPS. (2005). Guía para el Diseño de Tecnologias de Alcantarillado. Lima.

Corcho Romero, F. H. (1993). Acueductos: Teoria y diseño. Medellín: Colección Universidad

de Medellín.

López Cualla, R. A. (1995). Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Bogotá:

Escuela Colombiana de Ingeniería.

Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. (2010). RAS: Título D Sistemas de recolección y

Evacuación de Aguas Residuales Domesticas y Aguas Lluvias. Bogotá.

Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. (2010). Título B: Sistemas de Acueducto.

Bogotá.

Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. (s.f.). Resolución 0330 de 2017. Bogotá.

Pérez Carmona, R. (2013). Diseño y construcción de alcantarillados sanitario, pluvial y

drenaje en carreteras. Bogotá: Ecoe Ediciones.

Silva Garavito, L. F. (1975). Diseño de Acueductos y Alcantarillados. Bogotá: Universidad

Santo Tomás.

Valero F, J. (2017). Apuntes clase de Alcantarillados. Bogotá.

Zuccardi Merlano, L. A. (2003). Acueductos: Fundamentos y nuevas tecnologías. Bogotá.





2018

83

ANEXOS

ANEXO 1. DATOS POBLACIONALES DE LA VEREDA TOMACHIPAN





2018

84

Fuente: SISBEN, San José del Guaviare. Atención al usuario.

Fuente: Colegio Tomachipan.

Fuente: Junta Acción Veredal Tomachipan. Libro Afiliados.

Fuente: Rectoría Tomachipan. Profesor: Pedro Ángel Blandón.

Tabla Consolidado censos poblacionales.

Fuente: Autor.

Datos de Población SISBEN San José del Guaviare

Año Población

2005 217

2822012

Censo realizado por el Colegio Tomachipan

Año Población

2018 390

Año Población

Datos Poblacionales suministrados por la Junta de Acción Veredal

Tipo de instalación Eduación básica primaria

2018 83 Estudiantes

Colegio Tomachipan

Año Población

2005 217

2012 284

2018 390





2018

85

ANEXO 2. PLANO TOPOGRAFICO CON LA UBICACIÓN EN PLANTA DE LINEA

DE ADUCCION Y CONDUCCIONES





2018

86

ANEXO 3. PLANO DIMENSIONAMIENTO RED DE DISTRIBUCION DE AGUA

POTABLE





2018

87

ANEXO 4. PLANO DIMENSIONAMIENTO DE LA RED DE ALCANTARILLADO

SANITARIO





2018

88

ANEXO 5. PLANOS PERFILES HIDRAULICOS DE LA RED DE ALCANTARILLADO





2018

89

ANEXO 6. MODELAMIENTO RED DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE EN

EPANET





2018

90





2018

91

Tabla Modelación sector 1 con EPANET

Sector Tuberia De Alongitud

(m)

Diámetro

(m)

Diámetro

(")

Caudal

L/s

Velocidad

(m/s)

Perdida

unitaria

(m/km

Factor de

fricción

1 15 16 17,87 76,2 3 0,71 0,16 0,49 0,03

2 16 14 12,22 76,2 3 0,93 0,20 0,78 0,03

3 14 13 18,04 76,2 3 0,89 0,19 0,72 0,03

4 16 4 58,62 76,2 3 0,84 0,18 0,65 0,03

5 13 12 44,01 76,2 3 0,28 0,06 0,10 0,04

6 15 6 73,89 76,2 3 0,63 0,14 0,40 0,03

7 6 4 55,06 76,2 3 0,04 0,01 0,01 0,10

8 4 5 44,12 76,2 3 0,05 0,01 0,01 0,08

9 13 5 45,63 76,2 3 0,58 0,13 0,34 0,03

10 4 2 62,59 76,2 3 0,71 0,16 0,49 0,03

11 6 7 51,52 76,2 3 0,44 0,10 0,21 0,03

12 7 8 104,61 76,2 3 0,39 0,09 0,18 0,04

13 2 1 54,63 76,2 3 0,12 0,03 0,01 0,03

14 8 1 16,32 76,2 3 0,36 0,08 0,15 0,04

15 2 3 74,92 76,2 3 0,36 0,08 0,15 0,04

16 3 17 27,45 76,2 3 0,11 0,06 0,10 0,03

17 1 9 51,73 76,2 3 0,40 0,09 0,18 0,04

18 9 10 27,05 76,2 3 0,27 0,06 0,09 0,04

19 10 11 42,35 76,2 3 0,19 0,04 0,04 0,03

20 11 17 23,01 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,29

21 17 18 57,85 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,38

22 19 18 27,38 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,28

23 3 19 54,48 76,2 3 0,20 0,04 0,05 0,04

24 20 3 35,15 76,2 3 0,18 0,04 0,03 0,03

25 5 20 23,85 76,2 3 0,13 0,03 0,02 0,03

26 20 21 84,42 76,2 3 0,29 0,06 0,11 0,04

27 21 19 42,69 76,2 3 0,25 0,06 0,08 0,04

28 12 21 106,26 76,2 3 0,32 0,07 0,12 0,04

Sector 1





2018

92




(m)

Diámetro

(m)

Diámetro

(")

Caudal

L/s

Velocidad

(m/s)

Perdida

unitaria

(m/km

Factor de

fricción

1 7 6 84,66 76,2 3 0,580 0,130 0,340 0,031

2 7 9 50,1 76,2 3 0,830 0,180 0,630 0,029

3 6 1 58,51 76,2 3 0,530 0,120 0,290 0,032

4 1 5 55,71 76,2 3 0,270 0,060 0,090 0,040

5 5 10 43,56 76,2 3 0,020 0,000 0,000 0,187

6 10 4 21,43 76,2 3 0,050 0,010 0,010 0,084

7 3 4 62,44 76,2 3 0,110 0,020 0,010 0,035

8 8 3 92,68 76,2 3 0,130 0,030 0,020 0,030

9 9 2 89,33 76,2 3 0,170 0,040 0,030 0,030

10 1 2 25,45 76,2 3 0,060 0,010 0,010 0,073

11 2 3 20,14 76,2 3 0,120 0,030 0,010 0,033

12 9 8 15,33 76,2 3 0,240 0,050 0,080 0,041

13 10 2 94,78 76,2 3 0,120 0,030 0,020 0,032

Sector 2


(m)

Diámetro

(m)

Diámetro

(")

Caudal

L/s

Velocidad

(m/s)

Perdida

unitaria

(m/km

Factor de

fricción

1 3 2 12,73 76,2 3 0,32 0,07 0,12 0,04

2 3 4 33,02 76,2 3 0,28 0,06 0,10 0,04

3 2 1 18,89 76,2 3 0,17 0,04 0,03 0,03

4 1 8 45,59 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,16

5 8 9 23,79 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,15

6 2 7 27,46 76,2 3 0,12 0,03 0,01 0,03

7 7 9 20,02 76,2 3 0,07 0,02 0,01 0,06

8 9 11 32,39 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,22

9 7 10 20,63 76,2 3 0,00 0,00 0,00 7,30

10 10 6 13,16 76,2 3 0,05 0,01 0,01 0,10

11 3 6 27,31 76,2 3 0,23 0,05 0,07 0,04

12 6 12 36,42 76,2 3 0,14 0,03 0,02 0,03

13 10 11 24,84 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,21

14 11 12 27,62 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,28

15 11 15 8,13 76,2 3 0,02 0,00 0,00 0,16

16 15 13 46,12 76,2 3 0,01 0,00 0,00 0,58

17 13 14 31,28 76,2 3 0,05 0,01 0,01 0,07

18 14 5 15,28 76,2 3 0,08 0,02 0,01 0,05

19 5 4 44,51 76,2 3 0,18 0,04 0,03 0,03

20 12 5 30,78 76,2 3 0,00 0,00 0,07 4,44

Sector 3





2018

93

ANEXO 7 PLANO DETALLE POZO DE INSPECCIÓN





2018

94

ANEXO 8 FOTOGRAFIAS DE LA ZONA DE ESTUDIO: VEREDA TOMACHIPAN.





2018

95

Fig. 1 Centro poblado de la vereda Tomachipan, ubicado a 160 km de San José del Guaviare.

Foto: Jenny Cuento.

Fig. 2 Panorámica Tomachipan. Fuente: Google Maps.





2018

96

paula andrea sedano duquerepository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/13515/1/... · 2019-10-15 ·...

Documents