Sistema Distribucion Rabolargo 2009

ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL ACUEDUCTO RURAL DEL CORREGIMIENTO DE RABOLARGO

ALIMENTANDO EN RUTA AL CEPILLO, EL CEDRO, SAN ANTONIO Y ZAPAL DEL MUNICIPIO DE CERETÉ (CÓRDOBA)

MEMORIA TÉCNICA

CERETE, JUNIO 2008

Versión 01

ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL ACUEDUCTO RURAL DEL CORREGIMIENTO DE RABOLARGO ALIMENTANDO EN RUTA AL CEPILLO, EL CEDRO, SAN ANTONIO Y ZAPAL DEL MUNICIPIO DE CERETÉ (CÓRDOBA)

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INDICE DE CONTENIDO

Pág. 1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................... 1

2. ANTECEDENTES ......................................................................................................................................... 1

3. GENERALIDADES ...................................................................................................................................... 2

3.1. MUNICIPIO DE CERETÉ .............................................................................................................................. 2 3.2. CORREGIMIENTO DE RABOLARGO: ........................................................................................................... 4

4. SITUACIÓN ACTUAL ................................................................................................................................. 5

5. JUSTIFICACIÓN .......................................................................................................................................... 7

6. PROYECCIÓN DE POBLACIÓN .............................................................................................................. 8

6.1. METODOS CALCULO PROYECCIONES ........................................................................................................ 8 6.1.1. Método Aritmético .......................................................................................................................... 8 6.1.2. Método Geométrico ........................................................................................................................ 9 6.1.3. Método Exponencial ..................................................................................................................... 10 6.1.4. Promedio de los Métodos Aritmético, Geométrico y Exponencial ............................................... 10

6.2. CALCULO TASA DE CRECIMIENTO. .......................................................................................................... 10 6.3. POBLACIÓN ACTUAL ............................................................................................................................. 11 6.4. POBLACIÓN FUTURA ............................................................................................................................... 11 6.5. NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO. ..................................................... 14

7. PROYECCIÓN DE LA DEMANDA ......................................................................................................... 14

7.1. PERIODO DE DISEÑO ............................................................................................................................... 14 7.2. DOTACIÓN NETA ................................................................................................................................... 15 7.3. PORCENTAJE DE PÉRDIDAS ..................................................................................................................... 15 7.4. DOTACIÓN BRUTA ................................................................................................................................. 16 7.5. CAUDAL MEDIO DIARIO ........................................................................................................................ 16 7.6. CAUDAL MÁXIMO DIARIO ..................................................................................................................... 17 7.7. CAUDAL MÁXIMO HORARIO .................................................................................................................. 17

8. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO ...................................................................................... 18

8.1. CONDUCCIÓN RURAL .............................................................................................................................. 18 8.2. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN .................................................................................................................... 21

9. PARAMETROS DE DISEÑO .................................................................................................................... 21

9.1. ADOPCIÓN DE CURVA DE CONSUMO ...................................................................................................... 21 9.2. PRESIONES EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN .................................................................................. 23

9.2.1. Presiones mínimas en la red ........................................................................................................ 23 9.2.2. Presión máxima en la red ............................................................................................................. 24

9.3. BOMBAS ................................................................................................................................................ 24 9.4. VELOCIDAD MÍNIMA EN LAS TUBERÍAS DE ADUCCIÓN O CONDUCCIÓN .................................................. 24


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9.5. VELOCIDAD MÁXIMA EN LAS TUBERÍAS DE ADUCCIÓN O CONDUCCIÓN ................................................. 25 9.6. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO .......................................................................................................... 25

9.6.1. Método del Seno ........................................................................................................................... 26 9.6.2. RAS 2000 ...................................................................................................................................... 27 9.6.3. Método del Insfopal ...................................................................................................................... 28 9.6.4. Curva de Consumo ....................................................................................................................... 28

10. DIMENSIONAMIENTO ........................................................................................................................ 28

10.1. MODELACIÓN HIDRÁULICA .................................................................................................................... 28 10.2. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO .......................................................................................................... 29 10.3. CONDUCCIÓN ......................................................................................................................................... 31 10.4. RED DE DISTRIBUCIÓN ............................................................................................................................ 34

10.4.1. Distribución de Caudales por Sector ........................................................................................... 34 10.4.2. Modelación Hidráulica ................................................................................................................ 36 10.4.3. Presiones de Servicio ................................................................................................................... 38 10.4.4. Tanque de Almacenamiento ......................................................................................................... 40 10.4.5. Tuberías Redes de Distribución ................................................................................................... 40

10.5. SELECCIÓN EQUIPO DE BOMBEO ............................................................................................................ 41


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LISTADO DE TABLAS

Pág. Tabla 1 Información censal municipio de Cereté ........................................................................ 10 Tabla 2 Tasa de crecimiento intercensal de Cereté Rural de acuerdo a los datos

registrados por el DANE. .......................................................................................................... 11 Tabla 3. Población actual comunidades rurales ........................................................................... 11 Tabla 4. Proyección población rural .............................................................................................. 12 Tabla 5. Población Futura al año 2028 ......................................................................................... 13 Tabla 6. Asignación del Nivel Complejidad .................................................................................. 14 Tabla 7. Periodo de diseño para redes matrices ....................................................................... 14 Tabla 8 Dotación neta según nivel de complejidad del sistema ............................................. 15 Tabla 9 Porcentaje de pérdidas técnicas. ................................................................................... 15 Tabla 10 Valores coeficientes de consumo k1 y k2de acuerdo a los niveles de complejidad

del sistema ................................................................................................................................... 17 Tabla 11. Calculo de demanda ........................................................................................................... 18 Tabla 12. Demanda de agua sectores abastecidos por UNIAGUAS S.A. E.S.P. ................. 19 Tabla 13. Presiones mínimas en la red de distribución ............................................................. 23 Tabla 14: Valores de K – Método del Seno ................................................................................... 26 Tabla 15. Volumen de Almacenamiento Total Requerido .......................................................... 29 Tabla 16. Volumen de Almacenamiento ......................................................................................... 30 Tabla 17. Curva sistema conducciones propuestas .................................................................... 31 Tabla 18. Costo Alternativas de Conducción ................................................................................ 32 Tabla 19. Relación tuberías de impulsión ..................................................................................... 33 Tabla 20. Relación tuberías Sector No. 1 Venus ........................................................................ 40


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LISTADO DE FIGURAS

Pág. Figura 1. Localización de Cereté en el Departamento de Córdoba .......................................... 4 Figura 2. Proyecciones de población Corregimientos Rabolargo, El Cedro, El Cepillo ....... 13 Figura 3. Niveles Tanques Almacenamiento Superficiales ....................................................... 20 Figura 4. Niveles Tanques de Almacenamiento Elevados .......................................................... 20 Figura 5. Esquema Conducción No. 3 ............................................................................................ 22 Figura 6. Factores de Consumo horario ........................................................................................ 23 Figura 7. Volumen Total Almacenamiento Requerido ................................................................ 30 Figura 8. Curvas Sistemas Conducciones Propuestas ................................................................. 32 Figura 9. Costo alternativas de Conducción ................................................................................. 33 Figura 10. Línea piezometrica conducción a Rabolargo .............................................................. 34 Figura 11. Esquema Sistema de Distribución Rabolargo ............................................................ 35 Figura 12. Esquema red de distribución Corregimiento Rabolargo ........................................ 36 Figura 13. Esquema redes distribución El Cedro y San Antonio .............................................. 37 Figura 14. Presiones mínimas red Rabolargo ................................................................................ 38 Figura 15. Presiones mínimas redes del Cedro y San Antonio .................................................. 39 Figura 16. Curva de Nivel Tanques de Almacenamiento ........................................................... 40 Figura 17. Curva operación bomba ................................................................................................. 41

LISTADO DE FOTOS

Pág. Foto 1. Llave en vivienda sector El Cedro ...................................................................................... 6 Foto 2. Llave comunitaria suministro agua .................................................................................... 6 Foto 3. Sector Rabolargo comunidad empleando Caño Bugre .................................................... 7


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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL ACUEDUCTO RURAL DEL CORREGIMIENTO DE RABOLARGO DEL MUNICIPIO DE

CERETÉ (CORDOBA)

1. INTRODUCCIÓN La empresa UNIAGUAS S.A. E.S.P., operadora especializada del Sistema Regional ERAS S.A. E.S.P., que presta el servicio de acueducto a los municipios de Cereté, Cienaga de Oro, Sahagún y San Carlos (Cordoba), ha tenido serias dificultades para garantizar el suministro de agua potable a los municipios alejados de la planta de potabilización, ubicada en Cereté, debido a que las conducciones que llevan el preciado liquido son parasitadas en su recorrido por varios corregimientos de carácter rural, que requieren la prestación del servicio y que lo exigen o lo toman con medidas de hecho. Siendo consciente de la obligación del estado de garantizar el servicio básico de acueducto, la Alcaldía de Cereté, gestiona ante el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial varios proyectos que pretenden dar solución a esta problemática, planteando para esto la construcción del sistema de distribución de agua potable para el Corregimiento de Rabolargo, a partir de una línea de conducción exclusiva que suministra en ruta el caudal requerido para coda corregimiento o vereda, conducción que esta siendo construida con el aval del operador especializado UNIAGUAS S.A. E.S.P.. De acuerdo a lo anterior, el presente documento contiene los estudios y diseños para la construcción de un sistema que garantice el suministro de agua potable a los habitantes del corregimiento de Rabolargo y a su vez, permita abastecer a El Cepillo, San Antonio, El Cedro, Zapal y, Chimborazo, pertenecientes al municipio de Cereté, a partir del nuevo esquema de suministro hacia los rurales diseñado por UNIAGUAS S.A. E.S.P.

2. ANTECEDENTES Desde el municipio de Cereté, donde se encuentra localizada la planta de potabilización, salen tres (3) conducciones que abastecen los otros municipios socios del sistema, de la siguiente manera:

• Conducción No. 1: tubería en asbesto cemento en diámetros de 300 mm (12”) y 250 mm (10”), la cual abastece al municipio de Cienaga de Oro.


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• Conducción No. 2: tubería en acero de diámetro 400 mm (16”) la cual conduce por bombeo y un rebombeo el agua hasta el municipio de Sahagún

• Conducción No. 3: Tubería en asbesto cemento en diámetros de 300 mm (12”) y 250 mm (10”), la cual abastece a los industriales y el municipio de San Carlos.

Todas estas conducciones atienden en su recorrido una seria de corregimientos rurales, los cuales se han conectado a las tuberías de manera legal, autorizados en su momento por ERAS S.A., o fraudulentamente, lo que ha traído consigo una problemática de carácter social debido a que los municipios en el extremo de las conducciones no se logran abastecer adecuadamente, y las condiciones antitecnicas de las acometidas rurales tampoco garantizan un buen servicio. Frente a esta problemática, el operador junto con las administraciones municipales de Cereté, Cienaga de Oro y San Carlos (Córdoba) adelanta la elaboración de varios proyectos que garantizan el mejoramiento de las condiciones técnicas para la prestación de un servicio de acueducto, presentando a la fecha los correspondientes a los municipios de Mateo Gómez, Retiro de los Indios, El Quemado, Leticia, Martinez, Manguelito, Rabolargo, El Cedro, Zapal, San Antonio, Las Zorras de Cereté, Berastegui, Malagana, Mimbres de Cienaga de Oro y el Hato de San Carlos. En vista de que las actuales conducciones prestan un servicio especifico, se proyectó y esta en etapa de construcción una nueva línea de conducción que garantice el suministro del preciado líquido a cada corregimiento, en condiciones adecuadas de presión y continuidad. A partir de esta nueva conducción, se diseña el proyecto que abastecerá al corregimiento de Rabolargo.

3. GENERALIDADES

3.1. MUNICIPIO DE CERETÉ En la región de la Costa Atlántica colombiana se localizan los Departamentos de San Andrés y Providencia, Guajira, Cesar, Magdalena, Atlántico, Bolívar, Sucre y Córdoba, este último donde se ubica el objeto del estudio, el corregimiento de Rabolargo en el Municipio de Cereté.


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El Municipio de Cereté se localiza, de manera exacta, en el valle medio de la cuenca hidrográfica del Río Sinú, a 54 kilómetros del Mar Caribe, su ubicación estratégica lo coloca como epicentro de intercomunicaciones y centro de interconexión vial de la Troncal de Occidente, a escasos 18 kilómetros de la capital del Departamento, la ciudad de Montería, y en la misma vía a 9 kilómetros se encuentra el aeropuerto de “Los Garzones”. El centro geográfico del Municipio corresponde a las coordenadas 75ª 42’ longitud oeste y 8ª 50’ latitud norte, con respecto al Meridiano de Greenwich, presenta un área superficial de 6923 km2, y un área urbana de 278,8 km2. Limita por el norte con los Municipios de San Pelayo y Chimá, por el este con el Municipio de Cienaga de Oro, por el oeste con el Municipio de Montería y por el sur con los Municipios de San Carlos y Montería. Políticamente el municipio se encuentra conformado por nueve (9) corregimientos integrados por cincuenta y seis (56) veredas en el sector rural y cincuenta y dos (52) barrios en la zona urbana. Cereté se diferencia de la mayoría de municipios de Córdoba y de la Región Caribe por su economía, más basada en la agricultura que en la actividad ganadera. Los cultivos de algodón, maíz, arroz, sorgo y demás productos agrícolas le generan a la economía cereteana miles de empleos directos e indirectos, así como fuertes encadenamientos hacia delante y hacia atrás: se comercializan semillas, insumos agrícolas, empaques, combustible, desmote de algodón, secamiento de maíz y venta de la productos de la cosecha en los mercados regional y nacional. Las actividades agrícola, ganadera y comercial convirtieron a Cereté en un próspero municipio dentro del contexto departamental y regional, lográndose consolidar durante el último siglo una élite empresarial y una dirigencia política que tuvieron la oportunidad de educarse, conocer otras experiencias y administrar con cierta eficiencia el municipio. En este sentido, el propósito del presente documento es analizar la economía de Cereté, sus diferentes sectores productivos, la demografía, los servicios públicos, la educación y las finanzas públicas, como una forma de aproximarnos a la estructura económica del municipio y a las condiciones que hicieron posible su prosperidad socioeconómica.


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Figura 1. Localización de Cereté en el Departamento de Córdoba

3.2. CORREGIMIENTO DE RABOLARGO: Este corregimiento se localiza al nororiente de la cabecera municipal, limita al norte con los municipios de San Pelayo y Chimá. Al sur con el corregimiento de Martínez. Al este con el municipio de Ciénaga de Oro y al oeste con el corregimiento de Manguelito y la cabecera municipal. Inicialmente se llamo San José del Campano, según algunas personas porque debajo de un árbol de campano cercano al poblado se aparecía la imagen de San José. Los vaqueros de la región que transportaban ganado a pie por este camino manifestaban que este parecía un robo largo y desde entonces comenzaron a llamar al poblado Rabolargo. El corregimiento esta constituido por la cabecera corregimental y las veredas de Zarzalito, San Antonio, el Cedro, el Zapal, la Quinta y el barrio el Carmen. La cabecera del corregimiento es un centro poblado consolidado urbanisticamente, presenta una trama vial articulada con base a dos vías paralelas, siendo una de estas la misma vía que


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viene de Cereté y atraviesa la cabecera de sur a norte, convirtiéndose en la vía principal y de comercio, se encuentra pavimentada unos metros en la zona central. Al frente del barrio San miguel en la margen izquierda de la vía que viene desde Cereté existen unos callejones sin salidas, que conducen a cierto numero de viviendas que se encuentran embotelladas y que además no poseen servicios públicos. Rabolargo se constituye en el corregimiento de mayor densidad poblacional del municipio, debido a esto la actividad comercial se encuentra algo desarrollada, el día sábado es el pago de la semana de trabajo, lo que ha generado el establecimiento de ventas informales en la placita donde se ubican los vehículos de transporte público, de igual forma ha dinamizado una movilidad de la población de los caseríos ha hacer mercado a la cabecera corregimental. En su jurisdicción se localizan los dos brazos en que se bifurca el Caño Bugre, son ellos el brazo de Cotorra y el brazo Rabolargo, sobre la margen derecha de este último se localiza la cabecera corrigemental; el cauce de ambos brazos se ha colmatado por materiales disueltos, suspendidos y arrastrados por las aguas que terminan depositados en el cauce del caño, esta situación disminuye la capacidad de transporte y sucede con mayor incidencia en el brazo Rabolargo por tener un canal mas alto que el brazo Cotorra, además los pilotes de soporte de los puentes peatonales construidos por la comunidad ejercen presión sobre las aguas reteniendo un gran volumen de sedimentos y basuras. El comercio se constituye en una de sus principales actividades junto con la agricultura semitecnificada y la ganadería.

4. SITUACIÓN ACTUAL Las comunidades de Rabolargo, Zapal y San Antonio no cuentan con el servicio de acueducto hace más de 10 años, mientras que las comunidades de El Cepillo, Chimborazo y El Cedro si reciben un servicio intermitente y con baja presión de la empresa UNIAGUAS S.A. E.S.P., ver Foto 1.


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Foto 1. Llave en vivienda sector El Cedro

Foto 2. Llave comunitaria suministro agua


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Las comunidades donde no llega el agua se abastecen para sus necesidades básicas de una llave comunitaria, ver Foto 2, ubicada en El Cedro, de aljibes o pozos artesanales o de las aguas del Caño Bugre, que atraviesan por estos corregimientos con un alto grado de contaminación por materia orgánica y pesticidas, ver Foto 3.

Foto 3. Sector Rabolargo comunidad empleando Caño Bugre

La empresa operadora realiza frecuentes cortes de servicio, debido a que las condiciones actuales de distribución de agua a estas veredas despresuriza la conducción principal afectando el servicio de los municipios de Cienaga de Oro y Sahagún.

5. JUSTIFICACIÓN Las comunidades rurales de Rabolargo, El Cedro, Zapal, San Antonio y las Zorras l carecen del servicio de acueducto, debiendo tomar el agua para satisfacer sus necesidades básicas del Caño Bugre, con altos valores de turbiedad y contaminada con las descargas de aguas negras de las viviendas asentadas a lo largo de su recorrido.


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La otra alternativa la ofrece las conducciones de UNIAGUAS S.A. E.S.P., localizada aproximadamente a 12 kilómetros de la cabecera corregimental, lo que dificulta acceder a ella. Aunque existen tuberías instaladas estas no fueron calculadas técnicamente, sus diámetros no son los adecuados, la tubería e encuentra perforada en varios puntos debido a la búsqueda del recurso y, adicionalmente, llevan varios años sin operar lo que causa que se cristalicen. El acceso al agua potable es una necesidad básica planteada en la Constitución Nacional, un derecho fundamental y es deber del Estado garantizar a las comunidades menos favorecidas la posibilidad de acceder a unos servicios públicos de calidad y en continuidad, de tal manera que suplan sus necesidades básicas.

6. PROYECCIÓN DE POBLACIÓN Siguiendo los lineamientos contenidos en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, RAS 2000, se analizaron los datos de población actual disponibles en el Municipio y se evaluó lo consignado en los censos realizados por la empresa operadora UNIAGUAS S.A. E.S.P.. Con la información anterior se procedió a determinar la población actual al año 2008, la cual permite en los cálculos de la población futura tener un dato adicional para las proyecciones correspondientes. Tomando como base los datos obtenidos, se realizaron las proyecciones de población urbana de los corregimientos utilizando el método aritmético con rata de crecimiento a porcentaje uniforme

6.1. METODOS CALCULO PROYECCIONES

6.1.1. Método Aritmético Se asume que la población aumenta con una rata constante de crecimiento aritmético, es decir, que a la población del año 1999 se le adiciona un número fijo de habitantes para cada período en el futuro. Gráficamente representa una línea recta. Este método es aplicable a pequeñas localidades, en especial rurales y municipios grandes con crecimiento muy estabilizado y que posean áreas de desarrollo futuro casi nulas, se supone un crecimiento vegetativo balanceado por la mortalidad y la emigración.


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Donde: m = Período Intercensal entre los censos P1 y PO. P1 = Población correspondiente al último censo. PO = Población correspondiente al primer censo. K = Constante o rata de crecimiento aritmético. P = Período comprendido entre el último censo. n = Período comprendido entre el último censo y el último año del

período de diseño.

6.1.2. Método Geométrico Método útil para ciudades que no han alcanzado su desarrollo y crecen manteniendo un porcentaje uniforme obtenido en los períodos pasados. La población se calcula así: Donde: P = Población al final del período de diseño. P1 = Población del último censo. PO = Población del primer censo. t1 = Año correspondiente al censo de población P1. tO = Año correspondiente al censo de población PO. n = Período comprendido entre el último censo considerado y el último

año del período de diseño. r = Constante de crecimiento geométrico.

( )m

PPK 01 −

=

nKPP .1 +=

( )nrPP += 11 11

1

1 −

=

− ttr

o

PP

o


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6.1.3. Método Exponencial Consiste en considerar una tendencia exponencial a partir de los datos de población existente:

).(. itBi eAP =

Donde: Pi = Población esperada para el año i A, B = Factores de la regresión ti = Año para el cual la población es Pi

6.1.4. Promedio de los Métodos Aritmético, Geométrico y Exponencial Se calculó adicionalmente para efectos de análisis, el promedio de las proyecciones de la población estimada por los tres métodos, desde el año 2000 hasta el año 2035, datos que se comparan con la población proyectada por el DANE.

6.2. CALCULO TASA DE CRECIMIENTO.

La población histórica censal de la cabecera municipal y rural del municipio de Cereté, se presenta en la Tabla 1.

Tabla 1 Información censal municipio de Cereté

Año del Censo Población Cereté Urbano Rural

1938 4.503 11.732 1951 6.161 10.367 1964 11.849 17.817 1973 19.947 18.210 1985 26.279 32.326 1993 40.411 25.554

2004* 47.027 36.951 Revisados los datos de censos realizados, se observa una evolución histórica creciente en el comportamiento de la población urbana y rural del municipio de Cereté. Con base en la


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información de los censos existentes se calculan las tasas de crecimiento empleando para ello los métodos aritmético, geométrico y exponencial, descritos anteriormente, resultados que se aprecian en la Tabla 2.

Tabla 2 Tasa de crecimiento intercensal de Cereté Rural de acuerdo a los datos registrados por el DANE.

Año del Censo Aritmética Geométrica

Exponencial

1938 - - A = 0.023376

B = 1.7739E-16 R2 = 0.836 F = 0.185

1951 -105 1.12 1964 573 0.61 1973 44 0.98 1985 1176 0.59 1993 -847 1.23 2005 950 0.71

Promedio 299 0.87 Analizando la información, se aprecia que el crecimiento en la zona rural no ha sido estable, presentando periodos de decrecimiento con otro de alto crecimiento.

6.3. POBLACIÓN ACTUAL De acuerdo con el censo elaborado por la empresa UNIAGUAS S.A. E.S.P., la población de estas localidades esta conformada de la siguiente manera:

Tabla 3. Población actual comunidades rurales

Localidad Usuarios Población El Zapal 230 1088 El Cepillo 93 440 El Cedro 133 629 Rabolargo 975 4612 San Antonio 210 993 Chimborazo 45 213 Total 1686 7975

6.4. POBLACIÓN FUTURA


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Con base a las tasas de crecimiento promedio calculadas se proyecta la población en varios escenarios empleando los métodos descritos anteriormente, tal como se aprecia en la Tabla 4.

Tabla 4. Proyección población rural

Año Aritmética Geométrica Exponencial Promedio 2008 7975 7975 7975 7975 2009 8274 8045 8164 8161 2010 8573 8115 8357 8348 2011 8872 8186 8554 8537 2012 9171 8257 8757 8728 2013 9470 8329 8964 8921 2014 9769 8402 9176 9116 2015 10068 8476 9393 9312 2016 10367 8550 9615 9511 2017 10666 8624 9842 9711 2018 10965 8700 10075 9913 2019 11264 8776 10313 10118 2020 11563 8852 10557 10324 2021 11862 8930 10807 10533 2022 12161 9008 11063 10744 2023 12460 9086 11324 10957 2024 12759 9166 11592 11172 2025 13058 9246 11866 11390 2026 13357 9326 12147 11610 2027 13656 9408 12434 11833 2028 13955 9490 12728 12058


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7500

8000

8500

9000

9500

10000

10500

11000

11500

12000

12500

13000

13500

14000

14500

15000

15500

16000

2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028

Año

Hab

itant

es

Aritmetica Geometrica Exponencial Promedio

Figura 2. Proyecciones de población Corregimientos Rabolargo, El Cedro, El Cepillo

Se observa que el método aritmético estima un crecimiento acelerado, mientras que el geométrico muestra un crecimiento desacelerado. La zona de estudio se caracteriza por manejar un componente agrícola en las zonas más alejadas, pero en la medida que se acerca hacia la vía Cereté – Cienaga de Oro se observa el predominio de viviendas familiares, trasladándose de la capital Montería buscando disminuir los costos del presupuesto familiar con servicios básicos más económicos. Por lo tanto se adopta la tasa de crecimiento exponencial, que se ajusta al promedio de los tres (3) métodos, previendo un crecimiento mediano. Empleando el método exponencial descrito anteriormente, se calcula la población futura, en cada sector, proyectándola a 20 años.

Tabla 5. Población Futura al año 2028

Población Población Futura

El Zapal 1736 El Cepillo 702 El Cedro 1004 Rabolargo 7361 San Antonio 1585 Chimborazo 340 Total 12728


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6.5. NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO. Es requisito indispensable para determinar los parámetros de diseño en el sistema de acueducto, y se obtiene de acuerdo a la población y la capacidad económica de los usuarios. De acuerdo al literal A.3.1 del RAS 2.000, tenemos en la siguiente tabla:

Tabla 6. Asignación del Nivel Complejidad

Nivel de complejidad Población en la zona urbana

Capacidad económica de los usuarios

Bajo < 2.500 Baja

Medio 2.501 - 12.500 Baja

Medio alto 12.501 - 60.000 Media

Alto > 60.000 Alta

De acuerdo a la población proyectada el nivel de complejidad para el sistema de acueducto es Medio.

7. PROYECCIÓN DE LA DEMANDA

7.1. PERIODO DE DISEÑO El periodo de diseño de las redes de distribución de agua potable es función del nivel de complejidad, y de acuerdo con el literal B.7.4.1.1 del Titulo B del Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS 2000, para redes matrices o principales, es el siguiente:

Tabla 7. Periodo de diseño para redes matrices

Nivel de Complejidad del Sistema

Periodo de diseño (Años)

Medio 20 Medio Alto 25 Alto 30

Luego fue correcta la suposición al haber adoptado un periodo de diseño de 20 años


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7.2. DOTACIÓN NETA Corresponde a la cantidad de agua requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante, sin considerar las pérdidas que ocurren en el sistema. La mejor manera de estimar la dotación es a partir de consumos reales medidos en la micromedición y la facturación. A falta de datos reales en la zona, el RAS 2000, recomienda, según el grado de complejidad, las siguientes dotaciones netas, ver Tabla 8.

Tabla 8 Dotación neta según nivel de complejidad del sistema

Nivel de complejidad del sistema

Dotación neta mínima (lt-hab/día)

Dotación neta máxima (lt-hab/día)

Bajo 100 150 Medio 120 175 Medio Alto 130 - Alto 150 -

Fuente: Titulo B. RAS 2000 Se asumió una dotación neta, para el sector rural, de 120 litros por habitante día.

7.3. PORCENTAJE DE PÉRDIDAS Las pérdidas técnicas corresponden a la diferencia entre el volumen de agua tratada y medida a la salida de la(s) planta(s) potabilizadora(s) y el volumen entregado a la población medido en las acometidas domiciliarias del municipio. Para estimar el porcentaje de pérdidas técnicas deben tenerse en cuenta los datos registrados disponibles en el municipio sobre pérdidas de agua en el sistema de acueducto desde la(s) planta(s) potabilizadora(s), incluidos los consumos operaciones en la red. Para los municipios que no tengan registros sobre las pérdidas de agua en el sistema de acueducto, el porcentaje de pérdidas técnicas admisible depende del nivel de complejidad del sistema, como se establece en la tabla B.2.4 del RAS 2000, ver Tabla 9.

Tabla 9 Porcentaje de pérdidas técnicas.


16

Nivel complejidad del sistema

Porcentaje Máximo Pérdidas

Bajo Medio

Medio Alto Alto

40 30 25 20

Para el caso que nos atañe, donde el sistema se proyecta con tuberías nuevas y donde ingresará un operador privado, se proyecta un porcentaje máximo de pérdidas, al horizonte del proyecto, de 18%.

7.4. DOTACIÓN BRUTA Corresponde a la cantidad de agua requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante, sin considerar las pérdidas que ocurren en el sistema. La dotación bruta debe establecerse con la siguiente ecuación:

p

dnetadbruta

%1−=

Donde: dbruta = Dotación bruta dneta = Dotación neta %p = Porcentaje de perdidas. Para efectos del siguiente estudio la dotación bruta estimada es de 172,5 litros/habitante/día,.

7.5. CAUDAL MEDIO DIARIO El caudal medio diario, Qmd, es el caudal medio calculado para la población proyectada, teniendo en cuenta la dotación bruta asignada. Se calcula mediante la siguiente ecuación:

86400

* brutamd

dpQ =

Donde: P = Población (hab)


17

7.6. CAUDAL MÁXIMO DIARIO El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante 24 horas durante un período de un año. Se calcula multiplicando el caudal medio diario por el coeficiente de consumo máximo diario, k1. Se calcula mediante la siguiente ecuación:

1* KQQMD md= El coeficiente de consumo máximo diario k1, depende del nivel de complejidad del sistema como se establece en la Tabla B.2.5 RAS 2000. Para nuestro caso, la Tabla 101muestra los valores adoptados

7.7. 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 = El coeficiente de consumo máximo horario con relación al consumo máximo diario k2, es función del nivel de complejidad del sistema y el tipo de red de distribución, según se establece en la Tabla B.2.6. del RAS 2000, ver Tabla 10.

Tabla 10 Valores coeficientes de consumo k1 y k2de acuerdo a los niveles de complejidad del sistema

Nivel de complejidad

Coeficiente de consumo máximo diario - k1

Coeficiente de consumo máximo horario, k2

Bajo 1,3 1,6 Medio 1,3 1,6

Medio Alto 1,2 1,5 Alto 1,2 1,5

De acuerdo con la anterior tabla se adopta los valores para un nivel de complejidad Medio.


18

Las proyecciones de la demanda, con base en los criterios establecidos, se presentan en la Tablas 11.

Tabla 11. Calculo de demanda

Nombre Población Qmedio (sin perdidas) (l/s)

Qmedio (con perdidas) (l/s)

QMD (l/s)

QMH (l/s)

El Zapal 2.77 3.38 4.4 7.0

El Cepillo 1.12 1.37 1.8 2.8

El Cedro 1.60 1.96 2.5 4.1

Rabolargo 11.76 14.34 18.6 29.8

San Antonio 2.53 3.09 4.0 6.4

Chimborazo 0.54 0.66 0.9 1.4

Total 20 25 32.2 51.6

8. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO

8.1. CONDUCCIÓN RURAL En el área de operación del Sistema Regional ERAS S.A. E.S.P., operado por la empresa UNIAGUAS S.A. E.S.P., la única fuente que garantiza caudal suficiente y de manera continua todo el año es el Río Sinú, por eso para el abastecimiento de agua de los cascos urbanos y los corregimientos rurales se parte de esta fuente, como única y principal alternativa. De acuerdo con el Plan Director de Acueducto de la empresa UNIAGUAS S.A. E.S.P. se ha definido la conducción No. 3 en tubería de asbesto cemento diámetro 12” y 10” que abastece al Municipio de San Carlos, Industriales y sectores rurales actuales y futuros, por lo que se debe efectuar un análisis detallado del comportamiento de la conducción con esta nueva carga. El sistema de acueducto regional ERAS S.A. operado por la empresa UNIAGUAS S.A. E.S.P., adelanta a la fecha las obras de ampliación y optimización de la captación y la aducción, con lo cual se garantizará un caudal mínimo de 650 lps, con lo cual podrá atender los cascos urbanos de los municipios de Cereté, Cienaga de Oro, Sahagún y San Carlos, además de los sectores rurales de Mateo Gómez, Retiro de los Indios, El Quemado, Leticia, Martínez, Manguelito, El Cedo, El Cepillo, Zapal y Rabolargo, correspondientes al municipio de Cereté, los corregimientos de El Hato, Cabuya, Canta


19

Rana, Miraflorez pertenecientes al municipio de San Carlos; los corregimientos de Berastegüi,y Mimbres de Cienaga de Oro, con los cuales se tendrá una demanda de agua tal como se estima en la tabla siguiente.

Tabla 12. Demanda de agua sectores abastecidos por UNIAGUAS S.A. E.S.P.

Municipio/Corregimiento QMD (l/s) Cereté 168.9 Cienaga de Oro 74.9 Sahagún 118.5 San Carlos 19.0 Mateo Gomez, Retiro de los Indios, Quemado, Leticia 38.7 Martinez 19.3 Manguelito 10.0 Rabolargo, Cedro Cepillo, Zapal 32.2 Hato, Cabuya, Miraflores, CantaRana 19.0 Berastegui 15.8 Mimbres 17.6 Total 534.0

Los resultados de la simulación efectuada se pueden apreciar en el Anexo 1. A partir de las simulaciones efectuadas se pudo concluir la siguiente:

• Las conjuntos motor bomba actuales no pueden garantizar el suministro de agua hacia los sectores rurales, incluyendo el sector de Rabolargo.

• Se deben construir tanques bajos, a partir de los cuales se efectuará el suministro de agua hacia cada sector rural, a excepción de los Tanques de Berastegüi, ya construido, y el de Malagana proyectado.

En las Figuras 3 y 4 se aprecia el comportamiento de los tanques de almacenamiento.


20

Figura 3. Niveles Tanques Almacenamiento Superficiales

Figura 4. Niveles Tanques de Almacenamiento Elevados

Como se observa en las Figuras 3 y 4, los niveles de los tanques fluctúan de acuerdo a la demanda de agua producida, manteniéndose siempre con niveles mínimos y recuperadose hacia el final del día. De acuerdo con la simulación efectuada se requiere cambiar las bombas en la estación de bombeo, por dos de las siguientes características, con su respectivo equipo de stand by. Caudal = 63.0 lps (998,6 gpm) HDT = 141.0 m (462,6 pies) Para una eficiencia del 75% se requiere una potencia de 155 HP, por lo que se adopta la potencia comercial más cercana de 200 HP


21

8.2. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN Como se observa en la Figura 5, de acuerdo a lo establecido en el numeral 8.1, se debe construir un tanque de almacenamiento enterrado, a partir del cual se efectuará un rebombeo a tanques de almacenamiento elevado, a partir de los cuales se distribuirán a los diferentes usuarios. Después de evaluar varias alternativas, frente a lo disperso que se encuentran todos los corregimientos se proyecta un sistema con las siguientes características, ver Figura 10:

1. Construcción de tanque enterrado, aledaño a la conducción rural. 2. Estación de rebombeo, con dos conjuntos, uno en operación y otro en stand by. 3. Conducción desde la estación de bombeo a tanques de almacenamiento. 4. Construcción de tres (3) tanques de almacenamiento elevados en concreto,

ubicados estratégicamente para cubrir el área de servicio, la cual es bastante dispersa, ubicados en Rabolargo, El Cedro y San Antonio.

5. Instalación de redes de distribución para el municipio de Rabolargo.

9. PARAMETROS DE DISEÑO

9.1. ADOPCIÓN DE CURVA DE CONSUMO El numeral B.9.2.4 del RAS 2000 considera para el nivel bajo de complejidad que los datos para elaborar las curvas de demanda horarias de cada población o zona abastecida pueden pertenecer a la localidad en estudio o a una localidad que presenta características semejantes, en términos de nivel socioeconómico, de costumbres y de clima. Para los niveles medio, medio alto y alto de complejidad debe contarse con curvas de demanda horarias propias de la población. El sistema de distribución de Rabolargo se clasifica en el nivel medio de complejidad, sin embargo, dadas las características de operación del sistema a la fecha, no se puede determinar una curva de consumo. Para aplicar la metodología se utiliza la curva de demanda horaria del municipio de Montería, ciudad más cercana y que presenta características similares en aspectos culturales (costumbres) y climatológicos. La curva de consumo utilizada corresponde a la Figura 6.


22

1

MVENECIA

3

COAGROSER

5

ACOSINU

6SOBERANA

7MSATURNO

8DESM.BC

9MECLIPSE

BOMBA-S/MARTIN

SC1

SC2

SC3

SC4 SC5

17

18HATO

20CEIBITAS

MATEDERO

2FIBRAS-NUT

11

CHIMBORAZO

AVITES1AVITES2AVITES

13

ZORRA1

14

ZORRA2

DESM.BERAST

16

12

QUESERA21 22

23

UCORDOBAINEM

25 26

COCOSDIAGONAL

27FINCA-S/ANT

28 29

MALAGAN-IZQ

LIMONCILLOS

3233343536373839

4041

BERASTEGUI

4

19

2431RABOLARGO

15

AGUAS-CLARAS

TB-S/CARLOSTB-HATO

TB-CEIBITAS

TB-AVITES

TA-BERASTEGUITB-MAT

TA.MAL

TB-RAB

Diámetro

100.00

200.00

300.00

400.00

mm

Figura 5. Esquema Conducción No. 3


23

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,5

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

Factores Demanda

Tiem

po (ho

ra)

Figura 6. Factores de Consumo horario

9.2. PRESIONES EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN

9.2.1. Presiones mínimas en la red La presión mínima de servicio en le red se establece en el literal B.7.4.5.1 del RAS 2000, tal como se aprecia en la Tabla 13.

Tabla 13. Presiones mínimas en la red de distribución

Nivel de Complejidad del Sistema

Presión Mínima KPa metros

Bajo 98,1 10 Medio 98,1 10 Medio Alto 147,2 15 Alto 147,2 15

Esta presión corresponde a cuando transita el caudal de diseño, QMH, que para la red de Cereté, complejidad Medio, corresponde a 10 metros. Como criterio de diseño y considerando la posibilidad que sectores aledaños que se densifiquen con la llegada del agua y quieran intervenir las redes o solicitar servicio posteriormente, se define una presión mínima de 15 metros.


24

9.2.2. Presión máxima en la red El valor de la presión máxima tenida en cuenta para el diseño de las redes menores de distribución, para todos los niveles de complejidad del sistema, debe ser de 588.6 kPa (60 mca). La presión máxima establecida en el literal B.7.4.5.2 del RAS 2000 corresponde a los niveles estáticos, es decir, cuando no haya flujo en movimiento a través de la red de distribución pero sobre ésta esté actuando la máxima cabeza producida por los tanques de abastecimiento o por estaciones elevadoras de presión.

9.3. BOMBAS Las bombas deben seleccionarse de tal forma que se obtenga la capacidad y la altura dinámica requeridas, establecidas por el punto de operación al considerar las curvas características del sistema de bombeo y del sistema de tuberías. El dimensionamiento y el tipo de las bombas debe hacerse en conjunto con la tubería de impulsión y con el tanque de almacenamiento, buscando siempre la condición de mínimo costo, incluidos costo inicial, de operación, expansión y mantenimiento. La potencia del motor se calcula con la siguiente expresión:

n

HQP

*76.0

*=

Donde: P = Potencia, HP Q = Caudal, lps H = Altura dinámica total, m. n = Eficiencia motor

9.4. VELOCIDAD MÍNIMA EN LAS TUBERÍAS DE ADUCCIÓN O CONDUCCIÓN


25

Teniendo en cuenta que el agua que fluye a través de la tubería de aducción o conducción puede contener materiales sólidos en suspensión, debe adoptarse una velocidad mínima en las tuberías. Se recomienda una velocidad mínima de 0.60 m/s, aunque este valor dependerá de las características de autolimpieza, de la calidad del agua y de la magnitud de los fenómenos hidráulicos que ocurran en la tubería.

9.5. VELOCIDAD MÁXIMA EN LAS TUBERÍAS DE ADUCCIÓN O CONDUCCIÓN

En general no debe limitarse la velocidad máxima en las tuberías de aducción o conducción; el límite a la velocidad estará dado por la presión máxima producida por fenómenos del golpe de ariete y para las tuberías de aducción por la erosionabilidad de la tubería. Se recomienda una velocidad máxima de 6 m/s.

9.6. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO Debido a que el consumo de agua de la población no es constante sino que, por el contrario, varia según la hora del día y, dado que el suministro es un caudal, teóricamente, constante, es necesario la construcción de un tanque regulador que amortigüe la demanda horaria. La función básica del tanque es atender almacenar agua en los periodos en los cuales la demanda es menor que el suministro, de tal manera que en los periodos en los que la demanda sea mayor que el suministro se complete el déficit con el agua almacenada inicialmente. En general se puede establecer que las dimensiones de un tanque regulador se determinan para cumplir las siguientes funciones:

• Compensar las variaciones en el consumo de agua durante el día. • Tener una reserva de agua para atender los caso de incendio. • Disponer de un volumen de almacenamiento para casos reemergencia, accidentes,

reparaciones o cortes de energía eléctrica ( cuando exista un sistema de bombeo). • Dar una presión adecuada a la red de distribución en la población.

Siguiendo los lineamientos contenidos en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, RAS 2000, se recopiló para los sectores a atender, la información disponible en cuanto a población y demanda de agua potable, de acuerdo a la


26

observación de la topografía se identificaron puntos críticos como los mas elevados y los mas alejados con respecto a la infraestructura existente. Como no se cuenta con información de consumos horarios, por tal motivo se utilizan diferentes métodos encontrados en la bibliografía para estimar los volúmenes de almacenamiento requeridos. Los métodos utilizados son:

- Método del Seno - Criterio del RAS 2000 – Caudal de regulación - Criterio del INSFOPAL - Adopción de una curva de consumo de una municipio con similares

características en este caso Montería. Se describe a continuación cada uno de los métodos utilizados.

9.6.1. Método del Seno Cuando no hay datos sobre consumo de agua. Se supone que la variación horaria del consumo se rige por la ecuación: Donde: Y = Variación horaria del consumo expresada como porcentaje diario C = Constante que varia dependiendo de cada localidad y es igual a Donde: K = Constante que varia, dependiendo del número de habitantes de la

localidad, de la siguiente manera, ver Tabla 14. θ = ángulo que varia de 15 en 15º por cada periodo horario

Tabla 14: Valores de K – Método del Seno

No. De habitantes Valor de K 0 - 5000 1,8

θCSeny += 100

100*)1( += KC


27

5000 – 20000 1,65 20000 o más 1,5

9.6.2. RAS 2000 El RAS en su numeral B9 indica los requisitos mínimos y las condiciones básicas que deben cumplir los tanques de compensación que se diseñen y construyan como parte un sistema de acueducto, indicando aspectos relativos a los estudios previos, el diseño, la puesta en marcha, la operación y el mantenimiento. También se tratan los aspectos relacionados con el funcionamiento hidráulico del tanque. Así mismo, se establecen los diferentes requisitos para los cuatro niveles de complejidad del sistema. El numeral B.9.4.6 establece:

• Para el nivel bajo de complejidad, el volumen del tanque debe ser igual al volumen de regulación,

• Para los niveles medio, medio alto y alto de complejidad, el volumen del tanque debe ser la mayor cantidad obtenida entre la capacidad de regulación y la capacidad para demanda contra incendio

• En los niveles medio y medio alto de complejidad, en caso de preverse discontinuidad en la alimentación al tanque, el volumen de almacenamiento debe ser igual o mayor que 1/3 del volumen distribuido a la zona que va a ser abastecida en el día de máximo consumo, más el producto del caudal medio diario (Qmd) por el tiempo en que la alimentación permanecerá inoperante.

• Para el nivel alto de complejidad el volumen de regulación debe ser ¼ del volumen presentado en el día de máximo consumo.

El volumen destinado a la protección contra incendios será determinado considerando una duración de incendio de 2 horas, calculando el caudal de incendio con la ecuación

−=

100001.01*

1000*

60

386 PPQin

Donde: Qin = Caudal contra incendios, m3/s P = Potencia requerida de la bomba en KW En el nivel bajo de complejidad no debe tenerse en cuenta la capacidad para demanda contra incendio.


28

9.6.3. Método del Insfopal Dada las carencias de información en poblaciones pequeñas el INSFOPAL, en su momento, determino como criterio para el dimensionamiento de tanques de almacenamiento que este fuera el 40% del caudal máximo diario:

QMDValm %40= Donde: Valm = Volumen de almacenamiento requerido QMD = Caudal máximo diario

9.6.4. Curva de Consumo Se trabajará con la curva de consumo adoptada en el numeral 9.1, ue corresponde a la ciudad de Montería

10. DIMENSIONAMIENTO

10.1. MODELACIÓN HIDRÁULICA Para el cálculo y dimensionamiento de la red de distribución se empleará el software EPANET, versión gratuita de la Agencia para la Protección del Medio Ambiente EPA, programa especializado que permite determinar el comportamiento de las presiones y los flujos en todo el sistema de tuberías. Básicamente se esquematiza la red con tuberías y nudos, estos últimos que son intersecciones de tuberías y en los cuales se asigna la demanda de agua de cada sector o subsector. Adicionalmente se puede representar tanques de almacenamiento, reservorios, válvulas, controles, etc. La determinación de caudales de consumo para cada uno de los nodos de la red debe efectuarse por el método de las áreas o por el método de la repartición media. En el caso de redes simétricas y más o menos uniformes, también puede utilizarse el método de la longitud abastecida.


29

1. 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 específico unitario (l/s/ha) determinado para cada tipo de área de abastecimiento y correspondiente al año horizonte del proyecto. El área de influencia es aquella área delimitada por cada una de las mediatrices de los tramos que llegan al nodo o punto singular. 2. Método de la repartición media Mediante este método se definen en principio los caudales de consumo en cada uno de los tramos de toda la red de distribución (tuberías principales, tuberías secundarias, tuberías terciarias y ramales abiertos) y se asignan los caudales de las tuberías secundarias, terciarias y ramales a las tuberías, de acuerdo con una distribución lógica del flujo. Dichos caudales se reparten por mitades a cada uno de los nodos extremos de los tramos respectivos.

10.2. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO Aplicando la metodología descrita en el numeral 9.6 se calculan los volúmenes de almacenamiento requeridos, tal como se aprecia en la Tabla 15 y en la Figura 7.

Tabla 15. Volumen de Almacenamiento Total Requerido

Descripción 2008 2013 2018 2023 2028 Método del Seno 368 412 460 515 576 Método del INSFOPAL 715 800 895 1002 1121 Método RAS - Regulación 596 667 746 835 934 Método curva de consumos 668 747 836 935 1046 Promedio 587 656 734 822 919


30

0

200

400

600

800

1000

1200

2008 2013 2018 2023 2028

Tiempo (Años)

Vol

umen

Alm

acen

amie

nto

Req

uerid

o (m

3)

Método del Seno Método RAS - Regulación Método curva de consumos Método del INSFOPAL Promedio

Figura 7. Volumen Total Almacenamiento Requerido

Finalmente se adopta como valor final del almacenamiento, el correspondiente a la Normatividad Nacional RAS 2000, donde se requiere 934 metros cúbicos, valor muy cercano al promedio de todos los métodos aplicados. Este almacenamiento se distribuirá de la siguiente manera en los sectores propuestos, ver Tabla 16.

Tabla 16. Volumen de Almacenamiento

Tanque Sectores a atender Usuarios Vol. Almacenamiento

(m3)

Cantidad Porcentaje Requerido Propuesto San Antonio San Antonio, Cepillo 475 18,0% 168 200 El Cedro Zapal, Cedro, Chimborazo 639 24,2% 226 200 Rabolargo Rabolargo 1528 57,8% 540 500

Total 2642 100,0% 934 900 Por lo tanto se proyectan tres (3) tanques de almacenamiento a saber:

1. Tanque elevado en el sector de Rabolargo de 500 metros cúbicos. 2. Tanque en el sector del Cedro de 200 metros cúbicos. 3. Tanque en el sector de San Antonio de 200 metros cúbicos.


31

Adicionalmente se proyecta un tanque superficial, el cual servirá como tanque de succión, cuyo volumen se proyecta de 300 metros cúbicos, para un total de almacenamiento de 1200 metros cúbicos, lo que permitirá contar con el volumen necesario para afrontar la necesidad de almacenamiento por variación de consumo y/o 10.3 horas de suspensión del servicio de energía, situación muy frecuente en la zona rural de Cereté (Córdoba)..

10.3. CONDUCCIÓN Se realizaron varias situaciones planteando diferentes hipótesis, basado en la combinación de diámetros, con base una conducción principal, que lleva el agua desde la estación de bombeo hasta cada uno de los tanques de almacenamiento, totalmente independiente y sin derivaciones o acometidas en su recorrido, se definieron cinco (5) sistemas o combinaciones de diámetros de conducción y se calculo la curva del sistema para cada una de las condiciones propuestas, tal como se aprecia en la Tabla siguiente.

Tabla 17. Curva sistema conducciones propuestas

Sistema 1 Sistema 2 Sistema 3 Sistema 4 Sistema 5 Conducción en diámetros 8", 8" y 6"

Conducción en diámetros 6", 6" y 4"




Caudal (lps)

Presión (m)

Caudal (lps)

Presión (m)

Caudal (lps)

Presión (m)

Caudal (lps)

Presión (m)

Caudal (lps)

Presión (m)

13,60 31,78 14,37 62,84 14,02 116,32 14,25 49,00 13,60 47,17 16,26 44,52 16,42 76,63 15,90 153,68 16,41 59,48 14,44 62,80 21,07 54,82 17,77 88,73 17,42 190,51 18,25 72,60 18,95 88,10 24,90 66,02 19,94 112,54 19,53 250,77 19,48 83,49 22,06 110,88 27,16 74,21 20,86 124,27 21,54 317,87 20,55 94,16 26,33 148,91 29,06 81,04 23,54 163,73 25,11 459,31 21,81 108,35 30,52 193,46 32,15 95,03 26,47 215,64 29,28 660,32 26,03 166,91 31,31 202,66 36,32 115,75 33,98 388,46 33,92 926,63 30,60 249,33 35,08 249,92 42,47 151,62 38,67 524,48 36,61 386,60 43,83 380,79 Con base en la información de la tabla anterior se grafica la curvas, tal como se aprecia en la figura siguiente.


32

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

10 15 20 25 30 35 40 45

Caudal (lps)

Pre

sión

(m

)

Sistema 1 Sistema 2 Sistema 3 Sistema 4 Sistema 5 Demanda

Figura 8. Curvas Sistemas Conducciones Propuestas

Con base en las curvas de la Figura 9 se calcula la potencia requerida de bomba, en cada sistema, para llevar el caudal requerido., se calcula el costo de suministro de tubería y el costo de energía durante los 20 años de operación, valores registrados en la Tabla 18 y en la Figura 9.

Tabla 18. Costo Alternativas de Conducción

Sistema Caudal

(lps)

Presión

(m)

Potencia

(HP)

Costo

Tubería

$Col

Energía

Total

KW-año

Costo Anual

$Col

Costo

Operación

$Col

Sistema 1 32,2 93,93 53,1 550.006.305,0 346.577,6 87.129.616,3 1.742.592.325,1 2.292.598.630,1

Sistema 2 32,2 326,11 184,2 559.561.968,0 1.203.310,6 302.512.272,6 6.050.245.451,4 6.609.807.419,4

Sistema 3 32,2 873,96 493,7 394.938.828,0 3.224.824,9 810.720.989,8 16.214.419.797,0 16.609.358.625,0

Sistema 4 32,2 277,24 156,6 684.056.826,0 1.023.005,6 257.183.613,9 5.143.672.277,3 5.827.729.103,3

Sistema 5 32,2 202,61 114,5 647.540.892,0 747.607,4 187.948.493,7 3.758.969.874,6 4.406.510.766,6

Para el calculo de los suinistros de tubería, las alternativas de los sistemas 2, 3, 4 y 5 consideran el empleo de tubería en acero Schedule 40 que permita resistir las presiones


33

de operación. La alternativa del sistema 1 considera tubería de PVC ya que se encuentra en el rango en que se puede emplear.

250,00

2250,00

4250,00

6250,00

8250,00

10250,00

12250,00

14250,00

16250,00

1 2 3 4 5

Sistema No.

Cos

to T

otal

(M

illon

es $

Col

)

Total Energía Tuberia

Figura 9. Costo alternativas de Conducción

Se puede observar como el Sistema No. 3 presenta el menor costo de suministro de tubería pero a su vez genera el mayor consumo de energía y por tanto de operación. El menor consumo de energía lo produce el sistema 1 y a su vez es el segundo menor costo de tubería. Los sistemas 2, 4 y 5 son muy similares en su costos. Con base en la información anterior se considera que la mejor alternativa a implementar, considerando la importancia que el sistema sea autosostenible, es la que corresponde al sistema No. 1, que corresponde a la siguiente relación de diámetro de tuberías:

Tabla 19. Relación tuberías de impulsión

Tubería Impulsión Longitud (m) Tubería PVC Biaxial 8" RDE 26 7260 Tubería PVC Biaxial 6" RDE 26 2800

En la figura 10 se observa el perfil de la línea piezometrica en todo el recorrido de la conducción.


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Figura 10. Línea piezometrica conducción a Rabolargo

10.4. RED DE DISTRIBUCIÓN

10.4.1. Distribución de Caudales por Sector La distribución de caudales en los sectores determinados, ver Figura 11, se muestran en el Anexo 1, los cuales se calcularon teniendo en cuenta las áreas de distribución en cada sector y aplicando el método de repartición media.


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CAÑO BUGRE

CA Ñ

O BUGRE

CAÑO BUGRE

Figura 11. Esquema Sistema de Distribución Rabolargo


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10.4.2. Modelación Hidráulica Adicionalmente, se conforman tres (3) redes de distribución, cada una con su respectivo tanque de almacenamiento, en tubería PVC en diámetros que oscilan entre 2 pulgadas a 6 pulgadas, conformadas de la siguiente manera:

1. Una red que abastece el corregimiento de Rabolargo, ver Figura 12. 2. Una red que abastece a El Cedro, Chimborazo, Zapal, ver Figura 13. 3. Una red que abastece a San Antonio y El Cepillo, ver Figura 13

Figura 12. Esquema red de distribución Corregimiento Rabolargo


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Figura 13. Esquema redes distribución El Cedro y San Antonio


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10.4.3. Presiones de Servicio Como se observa en las Figuras 14 y 15, se manejan presiones mínimas, a la hora de máximo consumo, de 10 metros, y de 15 metros en donde esta proyectado el crecimiento del corregimiento, lo que permite garantizar unas condiciones de servicio de buena calidad y con posibilidad de expandir las redes. .

Figura 14. Presiones mínimas red Rabolargo


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Figura 15. Presiones mínimas redes del Cedro y San Antonio

Los resultados de la simulación se pueden apreciar en el Anexo 2.


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10.4.4. Tanque de Almacenamiento En la Figura 16 se puede apreciar el comportamiento del nivel de agua en los tanques de almacenamiento elevado a lo largo del día.

Figura 16. Curva de Nivel Tanques de Almacenamiento

Como se aprecia en la figura anterior, los tanques inician llenándose hasta las 4:00 am, hora a partir de la cual empiezan a regular o compensar el caudal demandado, situación que persiste hasta la 1:00 pm, donde comienzan a llenarse nuevamente hasta las 5:00 pm, donde nuevamente aportan a la red hasta las 7:00 pm, hora a la cual comienzan a llenarse nuevamente hasta las 12:00 pm, comenzando el nuevo día por encima del nivel inicial. Los volúmenes calculados de almacenamiento son adecuados y permiten compensar adecuadamente la variación de consumo.

10.4.5. Tuberías Redes de Distribución De acuerdo a lo proyectado en el modelo de simulación, en la siguiente tabla se relacionan las tuberías a instalar en las redes de distribución.

Tabla 20. Relación tuberías

Sector Tubería Longitud (m)


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Corregimiento Rabolargo

Tubería PVC 6" RDE 32,5 24 Tubería PVC l 4" RDE 32,5 1073 Tubería PVC 3" RDE 32,5 1916 Tubería PVC 2" RDE 32,5 6316

10.5. SELECCIÓN EQUIPO DE BOMBEO De acuerdo con la simulación efectuada se requiere una bomba con las siguientes características: Caudal = 30,95 lps (408,5 gpm) HDT = 88 m (288,7 pies) En la figura siguiente se aprecia la curva de la bomba propuesta.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

10 15 20 25 30 35 40 45

Caudal (lps)

Pre

sión

(m

)

Curva Sistema Curva Bomba

Figura 17. Curva operación bomba

Luego reemplazando en la ecuación se obtiene para una eficiencia del 75% una potencia de 47,8 HP, por lo que se adopta la potencia comercial más cercana de 50 HP.

Sistema Distribucion Rabolargo 2009

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