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APOYO EN LA FORMULACIÓN DEL DISEÑO DE LA RED DE ACUEDUCTO EN LA
COMUNIDAD KALIAWIRINAE, PERTENECIENTE A LA ETNIA SIKUANI UBICADA
EN EL MUNICIPIO DE PUERTO GAITÁN, META QUE LLEVARÁ A CABO LA
EMPRESA KASTORO S.A.S.
JOSE DAVID PEREZ CASTELLANOS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERIA SANITARIA
BOGOTA
2018
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APOYO EN LA FORMULACIÓN DEL DISEÑO DE LA RED DE ACUEDUCTO EN LA
COMUNIDAD KALIAWIRINAE, PERTENECIENTE A LA ETNIA SIKUANI UBICADA EN
EL MUNICIPIO DE PUERTO GAITÁN, META QUE LLEVARÁ A CABO LA EMPRESA
KASTORO S.A.S.
JOSE DAVID PEREZ CASTELLANOS
Código estudiantil: 20132181019
INFORME DE PASANTÍA CON LA EMPRESA KASTORO S.A.S.
PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE INGENIERO SANITARIO
Ing. CAUDEX VITELIO PEÑARANDA OSORIO
Director Interno
Ing. SERGIO ALEJANDRO MARTINEZ
Director Externo
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERIA SANITARIA
BOGOTA
2018
3
“Las ideas emitidas por los autores son de su exclusiva responsabilidad y no
expresan necesariamente opiniones de la universidad”. (Artículo 117, Acuerdo 029
de 1998).”
4
TABLA DE CONTENIDO
TITULO:........................................................................................................................... 7
RESUMEN: ..................................................................................................................... 7
TITLE: ............................................................................................................................. 7
ABSTRACT: .................................................................................................................... 7
PALABRAS CLAVE: ........................................................................................................ 8
KEY WORDS: ................................................................................................................. 8
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 9
1. OBJETIVOS .......................................................................................................... 10
1.1 General .............................................................................................................. 10
1.2 Específicos ......................................................................................................... 10
2. MARCO CONTEXTUAL ........................................................................................ 11
2.1. Etnia Sikuani .......................................................................................................... 11
2.2. Demografía ............................................................................................................. 11
2.3. Localización Puerto Gaitán ..................................................................................... 13
2.4. Extensión y altura sobre el nivel del mar ................................................................ 13
2.5. Clima ...................................................................................................................... 14
3. MARCO TEORICO ................................................................................................ 15
3.1. Periodo de diseño .................................................................................................. 15
3.2. Proyección de población ........................................................................................ 15
3.3. Caudales de Diseño: .......................................................................................... 16
3.3.1. Dotación neta: ..................................................................................................... 16
3.3.2 Dotación bruta: ..................................................................................................... 16
3.3.3 Caudal medio diario (Qmd) .................................................................................. 16
3.3.4 Caudal máximo diario (Qmd) ................................................................................ 17
3.3.5 Caudal máximo horario (QMH) ............................................................................. 17
3.4 Tanque de Almacenamiento. ................................................................................... 18
3.4.1 Volumen del tanque. ............................................................................................ 19
3.5 Método de Hardy-Cross .......................................................................................... 19
5
3.6 Coeficiente de pérdidas menores ............................................................................ 21
3.7 Bombeo ................................................................................................................... 22
3.7.1 Cálculo de la carga dinámica total ........................................................................ 22
4. PROCESO DE DISEÑO DE LA RED DE ACUEDUCTO DE LA COMUNIDAD KALIAWIRINAE ............................................................................................................. 25
4.1 Visita técnica a la comunidad. ................................................................................. 25
4.1.1 Georreferenciación ............................................................................................... 26
4.1.2. Topografía ........................................................................................................... 27
4.2 Cálculo de proyección de población ........................................................................ 28
4.3 Cálculo de los caudales de diseño .......................................................................... 28
4.3.1 Dotación bruta ...................................................................................................... 29
4.3.2 Caudal medio diario ............................................................................................. 29
4.3.3 Caudal máximo diario ........................................................................................... 29
4.3.4 Caudal máximo horario ........................................................................................ 29
4.4 Trazado de la red de distribución ............................................................................ 30
4.5 Dimensionamiento del Tanque de Almacenamiento ............................................... 34
4.5.1 Dimensiones del tanque. ...................................................................................... 35
4.6 Cálculos hidráulicos ................................................................................................ 36
4.7 Modelación en EPANET 2.0 .................................................................................... 42
4.8 Cálculo de la motobomba. ....................................................................................... 44
4.8.1 Cálculo de la carga dinámica total ........................................................................ 44
5. ESTUDIO PRESUPUESTAL ..................................................................................... 50
6. CONCLUSIONES ...................................................................................................... 51
7. RECOMENDACIONES ............................................................................................. 52
8. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 53
6
LISTA DE FIGURAS Figura 2.1. Estudio sociodemográfico de la población en resguardos indígenas Puerto
Gaitán, Meta 2009 ........................................................................................................... 12
Figura 2.2 Ubicación del municipio de Puerto Gaitán y de la comunidad Kaliawirinae…13
Figura 2.3 Climograma Puerto Gaitán, Meta. .................................................................. 14
Figura 4.1 Coordenadas ubicadas en Google Earth Pro. ................................................ 27
Figura 4.2 Curvas obtenidas con Global Mapper 16 y exportadas a AutoCAD 2016 ...... 28
Figura 4.3 Trazado de la red en AutoCAD 2016 ............................................................. 30
Figura 4.4 Trazado de la malla 1 en AutoCAD 2016........................................................31 Figura 4.5 Trazado de la malla 2 en AutoCAD 2016………………………………………..31 Figura 4.6 Modelo del tanque de almacenamiento creado en SketchUp 2016 ............... 35
Figura 4.7 Red modelada en EPANET 2.0...................................................................... 43
Figura 4.8 Bomba Yamaha MZ360. ................................................................................ 47
Figura 4.9 Curva característica de la motobomba.. ......................................................... 49
LISTA DE TABLAS
Tabla 2.1 Tabla climática, datos históricos del tiempo. Puerto Gaitán, Meta. ................. 14
Tabla 3.1 Métodos a emplear para el cálculo de la proyección de población. ................ 15
Tabla 3.2 Dotaciones netas dependiendo de la altura sobre el nivel del mar. ................ 16
Tabla 3.3 Caudales de diseño empleados para distintos componentes del sistema de
acueducto. ....................................................................................................................... 18
Tabla 3.4 Coeficientes Km de algunos accesorios………………………………………….22 Tabla 4.1 Censo Comunidad Kaliawirinae ...................................................................... 25
Tabla 4.2 Coordenadas de puntos georreferenciados. ................................................... 26
Tabla 4.3 Cotas de cada nodo obtenidas por interpolación. ........................................... 32
Tabla 4.4 Longitudes en cada tramo………………………………………………………….33 Tabla 4.5 Caudales en cada tramo…………………………………………………………...34 Tabla 4.6 Cálculo de mallas por el método de Hardy-Cross. .......................................... 36
Tabla 4.7 Información inicial para realizar las iteraciones en el Método de Hardy-Cross39
Tabla 4.8 Primera iteración en el Método de Hardy-Cross……………………………………… 40
Tabla 4.9 Segunda iteración en el Método de Hardy-Cross. ........................................... 41
Tabla 4.10 Presiones calculadas en cada tramo mediante el Método de Hardy-Cross. . 42
Tabla 4.11 Comparación de presiones en cada nodo obtenidas en el Método de Hardy-
Cross y EPANET 2.0. ...................................................................................................... 44
Tabla 4.12 Longitudes equivalentes a pérdidas por accesorios….……………………….46
Tabla 4.13 Longitudes en la tubería de succión .............................................................. 46
Tabla 4.14 Longitudes en la tubería de impulsión…………………………………………..46 Tabla 4.15 Especificaciones técnicas de la Bomba Yamaha MZ360……………………..48 Tabla 4.16 Alturas dinámicas totales del sistema ........................................................... 49
Tabla 5.1 Presupuesto preliminar red de distribución del acueducto……………………..50
7
TITULO:
Apoyo en la formulación del diseño de la red de acueducto en la comunidad
Kaliawirinae, perteneciente a la etnia Sikuani ubicada en el municipio de Puerto Gaitán,
Meta que llevará a cabo la empresa Kastoro S.A.S.
RESUMEN:
El trabajo de pasantía plasmado a continuación, es desarrollado por el estudiante de
Ingeniería Sanitaria José David Pérez Castellanos, éste se realiza con el objetivo de
apoyar la formulación del diseño de la red de acueducto en la comunidad Kaliawirinae,
perteneciente a la etnia Sikuani, contando con una duración en la pasantía de 512
horas. En éste, se describen los objetivos establecidos, memorias de cálculos, diseño y
resultados, conclusiones y recomendaciones.
El proyecto será realizado en el área rural del municipio de Puerto Gaitán, Meta, y allí se
recolectarán todos los datos necesarios para el desarrollo técnico del proyecto. En la
ciudad de Bogotá se llevará a cabo la elaboración del diseño y posterior modelación del
acueducto. En la ejecución del presente trabajo, se reforzarán conocimientos en las
áreas de diseño de acueductos, manejo de información topográfica y manejo del
programa EPANET como herramienta de modelación matemática en sistemas a presión.
TITLE:
Support in the formulation of the design of the aqueduct network in the Kaliawirinae
community, belonging to the Sikuani ethnic group, in the municipality of Puerto Gaitán,
Meta, carried out by the company Kastoro S.A.S.
ABSTRACT:
The work of internship shown below, is developed by the student of Sanitary Engineering
José David Pérez Castellanos, this is done with the aim of supporting the formulation of
the design of the aqueduct network in the community Kaliawirinae, belonging to the
Sikuani ethnic group, counting with a duration in the internship of 512 hours. In it, the
8
established objectives, characterizations, calculation memories, design and results are
described.
This project will be carried out in the rural area of the municipality of Puerto Gaitán, Meta,
and there all the necessary data for the technical development of the project will be
collected. In the city of Bogotá, the design and subsequent modeling of the aqueduct will
be carried out. In the execution of this work, knowledge will be reinforced in the areas of
Aqueduct design, topographic information management, EPANET program management
as a mathematical modeling tool in pressure systems.
PALABRAS CLAVE:
Comunidad, Acueducto, Red, Agua, Saneamiento, Diseño.
KEY WORDS:
Community, Aqueduct, Network, Water, Sanitation, Design.
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INTRODUCCIÓN
En Colombia progresivamente se ha venido dando un reconocimiento a los territorios
indígenas, lo cual los convierte en propietarios colectivos de terrenos que durante años
han logrado conservar. El país tiene una superficie continental de 114.174.800 ha de las
cuales el 31,5 % (36 millones de hectáreas) se encuentran tituladas como territorios
indígenas (Gobernanza, 2018), pero a pesar de esto carecen de servicios públicos
básicos. El territorio es un concepto que no necesariamente es sólo biofísico y
geográfico, pues depende para su entramado y para su construcción del componente
cultural de las comunidades presentes en él. El territorio, como lo ha definido Wilches
Chaux (Chaux, 2009) es el resultado de la interacción permanente, en un espacio y en
un tiempo determinado, entre la dinámica de los ecosistemas y la dinámica de las
comunidades. Este mismo autor aborda a partir de la definición de territorio, el concepto
de seguridad territorial, que se refiere a las condiciones de “estabilidad” que les ofrece el
territorio tanto a las comunidades humanas, como a los ecosistemas que lo conforman.
La contaminación en los cuerpos de agua, por fumigación y vertimiento de aguas
extraídas de las fuentes hídricas, ha generado grandes impactos ambientales en la
calidad del agua. Por lo tanto, es preocupante la situación en que se encuentran muchas
familias de diferentes etnias indígenas, siendo el agua el elemento fundamental dador
de vida a la comunidad y que requiere desarrollo de proyectos para que las familias
cuenten con las condiciones óptimas de este recurso.
El propósito de este trabajo de grado es ofrecerle una mejor calidad de vida a los
miembros de una comunidad indígena mediante el diseño de una red de acueducto,
disminuyendo el riesgo de transmisión de enfermedades relacionadas con el acceso al
agua potable, cumpliendo con todos los requerimientos técnicos y normativos a nivel
nacional en esta materia, y generando el menor impacto ambiental. Todo esto con la
ayuda e intervención de la Sociedad Colombiana de Ingenieros a través de su comisión
de Jóvenes Ingenieros y la empresa Kastoro S.A.S. Ecoingeniería Lógica.
El presente informe se ha dividido en 8 capítulos:
1. Objetivos. Se establecen los objetivos generales y específicos de la pasantía.
2. Marco Contextual.
3. Marco Teórico.
4. Proceso de diseño para el acueducto de la comunidad Kaliawirinae
5. Estudio presupuestal
6. Conclusiones del trabajo de pasantía
7. Recomendaciones
8. Bibliografía
10
1. OBJETIVOS
1.1 General
• Apoyar la formulación del diseño de la red de acueducto en la comunidad
Kaliawirinae, perteneciente a la etnia Sikuani ubicada en el municipio de Puerto
Gaitán, Meta que llevará a cabo la empresa Kastoro S.A.S.
1.2 Específicos
• Recopilar la información existente sobre los elementos requeridos para elaborar
una propuesta de acueducto para la comunidad Kaliawirinae.
• Evaluar la información recopilada y realizar una propuesta inicial válida para la
comunidad.
• Apoyar el diseño, cálculos y presupuesto requeridos para la construcción del
acueducto de la comunidad Kaliawirinae.
11
2. MARCO CONTEXTUAL
2.1. Etnia Sikuani
El pueblo Sikuani es el grupo indígena con mayor presencia territorial en la Orinoquía
Colombiana, presente en los departamentos de Vichada, Arauca, Casanare y Meta,
ubicados en territorios de reservas natural e hídrica. Su territorio ancestral abarca áreas
de estos departamentos y del país hermano de Venezuela, donde aún habita una
población aproximada de 15.000 Sikuanis. En Venezuela son conocidos como el pueblo
Hiwi.
Antiguamente la forma de asentamiento del pueblo Sikuani consistía en formar
pequeños núcleos poblacionales intermitentes consecuentes con su permanente
movilidad. Sin embargo, hoy los Sikuani se establecen de forma sedentaria en lugares
de fácil acceso a las fuentes hídricas donde desarrollan parte de la cotidianidad interna.
Su actual forma de asentamiento se caracteriza por un conjunto de casas no superior a
una veintena, en cuyo centro se ubica una casa amplia que se utiliza para llevar a cabo
actividades de tipo tradicional y reuniones comunitarias. La familia nucleada tiene un
complejo sistema de distribución habitacional que está mediada por la decisión de los
mayores de la familia.
El pueblo Sikuani se caracteriza por una historia de nomadismo que determinó su
amplio patrón de asentamiento.
Las tierras de sus resguardos se caracterizan por ser sabanas y bosques tropicales
formados en las llanuras de los ríos. Esta característica hace que las tierras sean de tipo
aluvial aptas para la agricultura de productos de pan coger básicamente. Los bosques
generalmente son reservas forestales y son considerados sitios sagrados.
La mayoría de Sikuani hoy en día practican la agricultura de subsistencia en las
denominadas topocheras y conucos. La primera es el área destinada exclusivamente al
cultivo de topocho (variedad de plátano típicamente llanero), plátano y banano, ubicado
cerca de la casa; la segunda se constituye por una variedad de productos sembrados de
manera dispersa, entre los cuales se destacan el plátano, la yuca, el maíz, los frutales y
donde el cultivo de la yuca brava es el principal (Forero, 2008).
2.2. Demografía
Durante muchos años, la región fue poblada sólo por las familias Indígenas originarias
en proceso de resistencia. No hubo habitantes “blancos” por la falta de vías de
comunicación, por la falsa creencia que la pobreza de los suelos era un impedimento
12
para implementar la producción agropecuaria, y sumado a lo anterior, por el abandono
estatal.
En cuanto a la ubicación de los resguardos indígenas en el municipio de Puerto Gaitán,
hay que decir que la mayoría de la población indígena se encuentra en el suroriente en
la zona donde termina la sabana y empieza la selva, por la presión que distintos actores
han ejercido sobre el grupo. Sin embargo, para efectos administrativos, la organización
UNUMA divide el territorio indígena del municipio en tres zonas: zona selva, los del sur
que se ubican en las cabeceras del rio Uva y entre el rio Tillabá y el Teviare que
comprende los resguardos del Tigre y Alto Unuma. Zona Planas que comprende los
resguardos de Iwiwi, Walianae, Abaribá y Domo Planas y la zona del rio Meta que
comprende los resguardos de WACOYO y Corozal Tapaojo, este último de las etnias
sáliba y piapoco.
Según datos del DANE la tasa de crecimiento anual para el departamento del Meta es
1.84%.
Figura 2.1. Estudio sociodemográfico de la población en resguardos indígenas Puerto Gaitán, Meta 2009. Fuente:
DANE
13
2.3. Localización Puerto Gaitán
Límites del municipio: Puerto Gaitán está ubicado en las siguientes coordenadas:
3° -05 y 4° 08’ Latitud Norte
71° -05 y 72° -30’ Latitud Oeste
Limita al norte con el departamento del Casanare; por el sur con los municipios de
Mapiripan y San Martín; por el oriente con el departamento del Vichada y por el
occidente con los municipios de Puerto López y San Martín.
Topográficamente comprende una extensa zona de estructura plana conocida como
las sabanas de la altillanura, cuyo eje articulador principal es el Rio Meta.
El municipio es un rectángulo irregular circunscrito por el Rio Meta al norte, el Rio
Manacacias y el Rio Yucao al occidente, el Río Iteviare al sur y al oriente una línea
recta. Conforma el extremo Nor-oriente del departamento del Meta siendo el
municipio más distante de la ciudad capital departamental Villavicencio.
Figura 2.2. Ubicación del municipio de Puerto Gaitán y de la comunidad Kaliawirinae. Tomado de: Google Earth Pro
2.4. Extensión y altura sobre el nivel del mar
Extensión total: 17.499 Km2
Extensión área urbana: 11.6 Km2
Extensión área rural: 17.487,4 Km2
Altitud de la cabecera municipal: 149 m.s.n.m.
14
2.5. Clima
El clima es tropical en Puerto Gaitán. Cuenta con un clima considerado Aw según la
clasificación climática de Köppen-Geiger. La temperatura media anual en Puerto
Gaitán se encuentra a 26.9 °C.
Figura 2.3. Climograma Puerto Gaitán, Meta. Tomado de: https://es.climate-data.org/location/49962/
El mes más seco es enero con una precipitación aproximada de 12 mm. La mayor
cantidad de precipitación ocurre en junio, con un promedio de 333 mm.
Con un promedio de 28.5 ° C, febrero es el mes más cálido. Las temperaturas medias
más bajas del año se producen en julio, cuando está alrededor de 25.4 ° C.
Tabla 2.1. Tabla climática, datos históricos del tiempo. Puerto Gaitán, Meta.
Tomado de: https://es.climate-data.org/location/49962/
15
3. MARCO TEORICO
La normatividad colombiana exige cumplir con ciertos parámetros de diseño que se citan
a continuación.
3.1. Periodo de diseño
Para todos los componentes de los sistemas de acueducto y alcantarillado se adopta
como periodo de diseño 25 años (Artículo 40, Resolución 0330 de 2017)
3.2. Proyección de población
La determinación del número de habitantes para los cuales ha de diseñarse el
acueducto es un parámetro básico en el cálculo del caudal de diseño para la comunidad.
Con el fin de poder estimar la población futura es necesario estudiar las características
sociales, culturales y económicas de sus habitantes en el pasado y en el presente, y
hacer predicciones sobre su futuro desarrollo, especialmente en lo conveniente a
turismo y desarrollo industrial y comercial. (Cualla, 2003).
El RAS 2000 en el titulo B página 30, expone los métodos de proyección de población
para cada uno de los niveles de complejidad del sistema. En la siguiente tabla se
muestra la relación de los métodos con el nivel de complejidad.
Tabla 3.1. Métodos a emplear para el cálculo de la proyección de población.
Nivel de Complejidad
Método por emplear Bajo Medio Medio alto Alto
Aritmético, geométrico y exponencial X X
Aritmético, geométrico y exponencial y otros X X X
Por componentes (demográfico) X X
Detallar por zonas y detallar densidades X X Fuente: RAS 2000 en el titulo B página 30
Sin embargo, cuando no se cuentan con datos estadísticos ni información oficial se
permite usar el método propuesto en la Guía 008 del RAS (Guía metodológica para para
la formulación y diseño de sistema de acueductos rurales) donde se expone la siguiente
ecuación.
𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐹𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 = 𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙(1 + 𝑟)𝑃𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (3.1) Donde:
r= es la tasa de crecimiento anual de la población
Periodo de diseño= Es la diferencia entre el año en el cual se quiere proyectar la
16
información.
3.3. Caudales de Diseño: Con el fin de diseñar las diferentes estructuras hidráulicas del sistema de acueducto, es
necesario calcular el caudal apropiado, el cual debe combinar las necesidades de la
población de diseño y los costos de la construcción de un acueducto para un caudal
excesivo. Normalmente se trabaja con tres tipos de caudales. Caudal medio diario,
Caudal máximo diario y caudal máximo horario. (Cualla, 2003).
3.3.1. Dotación neta:
La dotación neta corresponde a la cantidad mínima de agua requerida para satisfacer
las necesidades básicas de un suscriptor o de un habitante, dependiendo de la forma de
proyección de la demanda de agua, sin considerar las pérdidas que ocurren en el
sistema de acueducto.
Tabla 3.2. Dotaciones netas dependiendo de la altura sobre el nivel del mar.
Altura promedio sobre el nivel del mar de la zona
atendida
Dotación Neta máxima
(L/Hab*dia)
> 2.000 m.s.n.m. 120
1.000 – 2.000 m.s.n.m. 130
< 1.000 m.s.n.m. 140 Fuente: Resolución 0330 de 2017
3.3.2 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:
𝐷𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 =𝑑𝑛𝑒𝑡𝑎
(1−%𝑝) (3.2)
Donde, Dbruta: Dotación bruta. (L/hab*dia) Dneta: Dotación neta. (L/hab*dia) %p: Porcentaje de pérdidas técnicas máximas para diseño El porcentaje de pérdidas no deberá superar el 25% (Resolución 0330 de 2017) 3.3.3 Caudal medio diario (Qmd)
Corresponde al promedio de los consumos diarios en un período de un año.
17
𝑄𝑚𝑑 =𝑝∗𝑑𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎
86400 (3.3)
Donde, Qmd: Caudal medio diario (L/s) p: Número de habitantes proyectado. dbruta: Dotación bruta (L/hab*día) 3.3.4 Caudal máximo diario (Qmd)
El caudal máximo diario 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:
𝑄𝑀𝐷 = 𝑄𝑚𝑑 ∗ 𝑘1 (3.4)
Donde, QMD: Caudal máximo diario. (L/s) Qmd: Caudal medio diario. (L/s) k1: Coeficiente de consumo máximo diario. Para poblaciones menores o iguales a 12.500 habitantes al periodo de diseño en ningún
caso el factor k1 será mayor a 1.3 (Resolución 0330 de 2017).
3.3.5 Caudal máximo horario (QMH)
El caudal máximo horario 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 consumó máximo horario, k2:
𝑄𝑀𝐻 = 𝑄𝑀𝐷 ∗ 𝑘2 (3.5)
Donde, QMH: Caudal máximo horario. (L/s) QMD: Caudal máximo diario. (L/s) k2: Coeficiente de consumo máximo horario. Para poblaciones menores o iguales a 12.500 habitantes al periodo de diseño en ningún
caso el factor k2 será mayor a 1.6 (Resolución 0330 de 2017).
Para el diseño de los componentes del sistema de acueducto se utilizan los valores
18
relacionados a continuación:
Tabla 3.3. Caudales de diseño empleados para distintos componentes del sistema de acueducto.
Componente Caudal de Diseño
Captación fuente superficial Hasta 2 veces QMD
Captación fuente subterránea QMD
Desarenador QMD
Aducción QMD
Conducción QMD
Tanque QMD
Red de Distribución QMH Fuente: Resolución 0330 de 2017
3.4 Tanque de Almacenamiento. La resolución 0330 de 2017 establece los siguientes requisitos para el diseño del tanque
de almacenamiento:
✓ Los tanques deben funcionar hidráulicamente con esquema de mezcla tipo FIFO.
Si es necesario, se deben instalar paredes deflectoras u otro tipo de elementos
que garanticen la circulación del agua en su interior y eviten zonas muertas.
✓ Las esquinas de los tanques deben proyectarse achaflanadas.
✓ Todos los esquemas deben contar con sistemas de renovación de aire. El cálculo
del borde libre se debe realizar de acuerdo a las condiciones sísmicas del terreno
y el oleaje interno que se puede producir en un evento sísmico. En todo caso,
cómo mínimo se debe tener un borde libre de 0.3 m.
✓ Se permite la recloración a la entrada de los tanques de almacenamiento en
aquellos casos que se requiera, para garantizar que los niveles de cloro residual
en toda la red permanezcan dentro de los rangos establecidos por la norma.
✓ La tubería de salida debe ubicarse de tal manera, que, para niveles mínimos de
operación, no se generen vórtices, ni entrada de aire en la red, ni se permita la
resuspensión de sedimentos.
✓ Todos los tanques de almacenamiento deben contar con una pendiente en el
fondo que facilite la evacuación de los lodos y las labores de limpieza.
✓ El terreno sobre el cual estén construidos los tanques de almacenamiento, debe
contar con un sistema de drenaje.
✓ Todos los tanques deben contar con un sistema de alivio que tenga capacidad de
evacuar excesos. Este sistema debe dimensionarse con el fin de evacuar el QMD
para el horizonte de diseño.
19
3.4.1 Volumen del tanque. La resolución 0330 de 2017 establece que el volumen del tanque debe ser el mayor
obtenido entre la capacidad de regulación y la capacidad de almacenamiento.
La capacidad de almacenamiento se halla mediante la siguiente ecuación:
𝐶𝐴 =𝑄𝑀𝐷
3 (3.6)
Donde, CA: Capacidad del tanque (L) QMD: Caudal máximo diario (L/día)
Luego de hallar este volumen se debe incrementar para provisión de control de
incendios estructurales de acuerdo con el nivel de riesgo en los siguientes porcentajes:
Riesgo Alto: 25% Riesgo Medio: 20% Riesgo Bajo: 15% El volumen total del tanque de almacenamiento será:
𝑉𝑇 = 𝐶𝐴 ∗ 𝑁𝑅 (3.7) Donde, VT: Volumen del tanque (L) CA: Capacidad de Almacenamiento (L) NR: Factor de incremento para el nivel de riesgo. Según el Plan Municipal de Gestión de Riesgo de Desastres del municipio de Puerto
Gaitán, se priorizan 5 escenarios de riesgo, dentro de los cuales se califican los
incendios estructurales como riesgo medio.
3.5 Método de Hardy-Cross
Para una red de distribución cerrada, el equilibrio hidráulico puede hacerse por cualquier
método que permita el cierre o diferencia de presiones entre la entrada y la salida de la
malla menor a 0.1 m.c.a. (Lopez Cualla, 2003). El método de Hardy Cross fue
desarrollado en 1936 por el Ingeniero Norteamericano Hardy Cross, quien era profesor
de ingeniería estructural de la Universidad de Illinois, Estados Unidos. El método en su
forma original fue desarrollado para el cálculo de estructuras aporticadas de concreto y
acero, mediante un método matemático para llevar acabo análisis de distribución de
momentos para estructuras estáticamente determinadas. Sin embargo, Cross lo
20
extendió rápidamente al caso de redes cerradas de distribución de agua potable. El
método original se basa en suponer los caudales en cada uno de los tubos de la red e ir
corrigiendo esta suposición. Dado que se conocen todas las características de la
tubería, el método es un proceso de comprobación de diseño. (Saldarriaga, 2016).
A continuación, se muestra la deducción de las ecuaciones utilizadas en este método.
(Lopez Cualla, 2003). La ecuación básica de este método es la ecuación de Hazen –
Williams:
𝑄 = 0.2785 ∗ 𝐶 ∗ 𝑑2.63𝐽0.54 (3.8) Donde. Q: Caudal del tramo. (m3/s) C: Coeficiente de rugosidad del material de la tubería. d: Diámetro de la tubería. (m) J: Pérdida de carga unitaria en el tramo (m/m) = (H/L) H: Pérdida de carga total en el tramo. (m) L: Longitud del tramo La pérdida de carga unitaria J, será:
𝐽 = (𝑄
0.2785∗𝐶∗𝑑2.63)
1
0.54 (3.9)
Donde los siguientes términos son constantes:
𝑛 = 1
0.54= 1.85 (3.10)
𝑘 = (1
0.2785∗𝐶∗𝑑2.63)
1
0.54 (3.11)
Por tanto, la ecuación 3.9 queda así:
𝐽 = 𝑘 ∗ 𝑄𝑛 = 𝐻
𝐿 (3.12)
Y la pérdida de carga total será:
𝐻 = 𝑘 ∗ 𝐿 ∗ 𝑄𝑛 (3.13) Llamando r=k*L y reemplazando en la ecuación 3.13 se obtiene:
𝐻 = 𝑟 ∗ 𝑄𝑛 (3.14) La ecuación 3.14 indica la pérdida de carga total en un tramo cualquiera para unas
21
condiciones dadas. Adoptando la convención de que las pérdidas de carga en el sentido
horario son positivas y las antihorario son negativas, se debe cumplir que:
∑𝐻 = 0 (3.15)
Como la hipótesis inicial de distribución de caudales no es correcta, no se cumplirá la
ecuación 3.15, y reemplazando la carga total en el tramo H, expresada en la ecuación
3.14 se tiene:
∑(𝑟 ∗ 𝑄𝑛) ≠ 0 (3.16)
Para que se cumpla esta condición deberán corregirse los caudales, manteniendo
constantes los términos D, L y C. Entonces la ecuación 3.16 queda así:
∑[𝑟(𝑄 + ∆𝑄)𝑛] = 0 (3.17)
Desarrollando el binomio de Newton y tomando solamente los dos términos del
desarrollo, ya que las potencias mayores de la corrección del caudal (sí este es
pequeño) son despreciables, se obtiene:
(𝑄 + ∆𝑄)𝑛 ≈ 𝑄𝑛 + 𝑛 ∗ 𝑄𝑛−1 ∗ ∆𝑄 (3.18)
Reemplazando este término en la condición de cierre de la malla, expresado en la
ecuación 3.17, se obtiene la corrección de caudal. Finalmente despejando el término el
de corrección de caudal la ecuación quedará así:
∆𝑄 = − ∑ 𝐻
1.85∗∑𝐻
𝑄
(3.19)
Cuando la condición de cierre se cumpla, la malla estará equilibrada hidráulicamente y
los caudales obtenidos serán los reales.
3.6 Coeficiente de pérdidas menores
Por lo general, el valor del coeficiente de pérdidas menores (𝑘𝑚) es un valor empírico
deducido de pruebas en laboratorio. Sin embargo, algunos de los accesorios típicos de
tuberías pueden ser analizados utilizando las ecuaciones de conservación de energía y
momentum (Saldarriaga, 2016). En la siguiente tabla se muestran algunos coeficientes
de pérdidas para accesorios.
22
Tabla 3.4 Coeficientes Km de algunos accesorios
Accesorio Km
Válvula de compuerta completamente abierta
0.2
Válvula de compuerta, con ¾ de apertura
1.0
Válvula de compuerta, con ½ de apertura
5.6
Válvula de compuerta, con ¼ de apertura
24.0
Codo 90° de radio medio 0.8
Codo 45° 0.4
Tee de paso de lado 1.8 Fuente: Saldarriaga, 2016
3.7 Bombeo
Una bomba es una máquina hidráulica capaz de transformar energía, absorbiendo un
tipo de energía y restituyéndola en otra. En general se considera, el fluido que
intercambia energía como de peso específico constante y, por tanto, incompresible.
3.7.1 Cálculo de la carga dinámica total
Los criterios necesarios para calcular la capacidad de la bomba se determinan de la
siguiente forma:
En primer lugar, se deben hacer las conversiones necesarias para poder aplicar las
ecuaciones correspondientes, los factores de conversión se muestran a continuación:
• Caudal (Q) en m3/s
𝑄 = 𝑄𝑙
𝑠∗ (
0,001 𝑚3
1 𝑙) = 𝑄 𝑚3
𝑠⁄ (3.20)
• Diámetro (d) en metros
𝑑 = 𝑑" ∗ (0,0254 𝑚
1") = 0,0762 𝑚 (3.21)
• Velocidad
𝑉 =Q
(π∗𝑑2) 4⁄ (3.22)
Dónde:
V: Velocidad (m/s)
23
Q: Caudal (m3/s)
d: Diámetro de la tubería (m)
• Carga de velocidad
ℎ𝑣 =𝑉2
2𝑔 (3.23)
Dónde:
hv: Carga de velocidad (m)
V: Velocidad (m/s)
g: Gravedad, igual a 9,806 m/s2
• Las pérdidas unitarias debido a la fricción, calculados por Hazen Williams son:
ℎ𝑓
𝐿= 𝑗 = (
𝑄
0.2785∗𝐶∗𝑑2,63)
1
0.54 (3.24)
Dónde:
j: Pérdidas por fricción (m/m)
Q: Caudal (m3/s)
C: Coeficiente igual a 150
D: Diámetro de tubería (m)
• Las pérdidas por fricción y accesorios en la succión serán:
ℎ𝑓 = 𝑗 ∗ 𝐿𝑇 (3.25)
De igual forma, las pérdidas por impulsión están constituidas por las pérdidas por
fricción a lo largo del tramo vertical, el horizontal y las pérdidas por la longitud
equivalente.
• Las pérdidas por impulsión se calculan de la misma forma que en la ecuación
3.23.
Para establecer las pérdidas totales, se deberán sumar las pérdidas obtenidas por
succión con las pérdidas obtenidas por impulsión.
ℎ𝑇 = ℎ𝑓𝑆𝑢𝑐 + ℎ𝑓𝐼𝑚𝑝 (3.26)
• Altura dinámica total:
𝐻𝐷 = ℎ𝑇 + ℎ𝑣 + 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑠𝑡á𝑡𝑖𝑐𝑎 (3.27)
24
Finalmente, para calcular la potencia de la bomba requerida se emplea la siguiente
ecuación:
𝑃𝐻𝑃 =𝛾∗𝐻𝐷∗𝑄
76∗𝜂 (3.28)
Dónde:
𝛾: Peso específico del agua
HD: Altura dinámica total (m)
Q: Caudal (l/s)
76: constante de conversión
η: Eficiencia bomba motor, igual a 0,65
25
4. PROCESO DE DISEÑO DE LA RED DE ACUEDUCTO DE LA COMUNIDAD KALIAWIRINAE
Para iniciar con el diseño de la red de acueducto comunitario, fue necesario recolectar
información que permitiera hacer los cálculos requeridos para llevar a cabo el proyecto,
dicha información fue recogida de manera virtual a través de múltiples sitios web, y otra
parte fue producto de una visita técnica al lugar donde se realizará el proyecto.
4.1 Visita técnica a la comunidad.
La visita a la comunidad Kaliawirinae, asentada a 12 Km del municipio de Puerto Gaitán,
se realizó el día 07 de mayo de 2018.
En primer lugar, se tuvo una conversación con el Mayor de la comunidad, Clemente
Gaitán, donde se le explicó el alcance del proyecto y lo que se deseaba hacer por parte
de la empresa Kastoro y la Comisión de Jóvenes Ingenieros de la Sociedad Colombiana
de Ingenieros. Posteriormente se inició el recorrido por cada una de las casas
beneficiarias del acueducto georreferenciando cada punto con un GPS manual
(Garmin), adicionalmente se realizó un censo arrojando los resultados que se presentan
en la tabla 4.1:
Tabla 4.1. Censo Comunidad Kaliawirinae
Descripción Adultos Niños
Salón de recepción para eventos 10 0
Casa de Maribel Velásquez 2 2
Casa de Antonio Velásquez 4 2
Casa de Elber Gaitán 2 6
Casa de Clemente Gaitán (hijo) 2 0
Casa de Libia Gaitán 2 3
Escuela tradicional 0 9
Zona de Campamento 12 0
Casa de Merardo Gaitán 2 0
Casa de Marta Gaitán 2 1
Casa de Luis Heber Velásquez 2 2
Casa de Mayor Clemente Gaitán 5 0
45 25
Total 70 Fuente: Elaboración propia
26
4.1.1 Georreferenciación
Utilizando el equipo Garmin modelo GPSMAP 62s, se obtuvieron 17 puntos de
coordenadas y cotas, que junto con algunos softwares tales como Google Earth Pro,
Global Mapper, AutoCAD y Epanet servirán como recurso para realizar el trazado de la
red. Los puntos georreferenciados fueron los siguientes:
Tabla 4.2. Coordenadas de puntos georreferenciados.
Fuente: Elaboración propia
Con los puntos plasmados en la tabla anterior se procedió a ubicarlos en el software Google Earth Pro obteniendo el siguiente resultado:
Punto Latitud Longitud Cota (m) Descripción
1 4.35164 -71.99323 203 Tanque de Almacenamiento
2 4.35142 -71.99325 203 Salón de recepción para eventos
3 4.35222 -71.99350 203 Casa de Maribel Velásquez
4 4.35197 -71.99289 204 Casa de Antonio Velásquez
5 4.35171 -71.99220 203 Casa de Elber Gaitán
6 4.35157 -71.99156 202 Casa de Clemente Gaitán (hijo)
7 4.35098 -71.99181 202 Casa de Libia Gaitán
8 4.35089 -71.99214 202 Escuela tradicional
9 4.35073 -71.99249 202 Zona de Campamento
10 4.34440 -71.98838 200 Casa de Merardo Gaitán
11 4.34304 -71.98733 198 Casa de Marta Gaitán
12 4.34181 -71.98965 196 Casa de Luis Heber Velásquez
13 4.35114 -71.99252 204 Casa de Mayor Clemente Gaitán
14 4.35121 -71.99256 204 Cocina central
15 4.35436 -71.99081 171 Fuente Motobomba
16 4.35444 -71.99079 170 Fuente Agua para aseo
17 4.35334 -71.98978 177 Fuente Agua para consumo
27
Figura 4.1 Coordenadas ubicadas en Google Earth Pro.
4.1.2. Topografía
Actualmente no se cuenta con información cartográfica actualizada, ni con los recursos
necesarios para costear un levantamiento topográfico, por ende, se utilizaron las
coordenadas obtenidas durante la visita y con ayuda del software Google Earth Pro,
Global Mapper y AutoCAD 2016 se obtuvieron las curvas de nivel, información necesaria
para realizar el trazado de la red y los cálculos hidráulicos pertinentes. Se obtuvieron los
resultados que se observan en la Figura 4.2.
28
Figura 4.2. Curvas obtenidas con Global Mapper 16 y exportadas a AutoCAD 2016
4.2 Cálculo de proyección de población
De acuerdo a los datos obtenidos en el censo durante la visita técnica y con base a la
tasa de crecimiento anual para el departamento del Meta (1.84%), utilizando los datos
de la tabla 4.1 y aplicando la ecuación 3.1 se obtiene:
𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐹𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 = 70 ℎ𝑎𝑏 (1 + 1.84%)25 𝑎ñ𝑜𝑠
𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐹𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 = 111 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 4.3 Cálculo de los caudales de diseño
Se procede a calcular cada uno de los caudales de diseño siguiendo las metodologías
de la Resolución 0330 de 2017 y el RAS.
29
4.3.1 Dotación bruta Tomando de la tabla 3.2 una dotación neta de 140 (L/Hab*dia), asumiendo un
porcentaje de pérdidas del 25% y utilizando la ecuación (3.2) se obtiene:
𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐵𝑟𝑢𝑡𝑎 =140
𝐿ℎ𝑎𝑏
∗ 𝑑𝑖𝑎
1 − 25%
𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐵𝑟𝑢𝑡𝑎 = 186.7𝐿
ℎ𝑎𝑏 ∗ 𝑑í𝑎
4.3.2 Caudal medio diario
Tomando los valores obtenidos de dotación bruta y proyección de población, se calcula
el Qmd utilizando la ecuación (3.3).
𝑄𝑚𝑑 =111 ℎ𝑎𝑏 ∗ 186.7
𝐿ℎ𝑎𝑏
∗ 𝑑𝑖𝑎
86400 𝑠
𝑄𝑚𝑑 = 0.24 𝐿/𝑠
4.3.3 Caudal máximo diario
Con el valor de caudal medio diario, tomando el valor de k1=1.2 y utilizando la ecuación
(3.4), se obtiene:
𝑄𝑀𝐷 = 0.24 𝐿/𝑠 ∗ 1.2
𝑄𝑀𝐷 = 0.29 𝐿/𝑠
4.3.4 Caudal máximo horario
Con el valor de caudal máximo horario, tomando el valor de k2=1.5 y utilizando la
ecuación (3.5), se obtiene:
𝑄𝑀𝐻 = 0.29 𝐿/𝑠 ∗ 1.5
𝑄𝑀𝐻 = 0.43 𝐿/𝑠
30
4.4 Trazado de la red de distribución Utilizando las curvas de nivel obtenidas en Google Earth y las coordenadas que se
recogieron con el GPS Garmin durante la visita, se procede a ubicarlas en AutoCAD
para hacer el trazado de la red, obteniendo nodos, cotas, ángulos de los accesorios y
longitudes de las tuberías.
Figura 4.3 Trazado de la red en AutoCAD 2016
31
Como se observa claramente en la figura 4.3 se obtienen 2 mallas, para poderlo ver de
una forma más clara, a continuación, se muestra malla por malla.
Figura 4.4 Trazado de la Malla 1 en AutoCAD 2016
Figura 4.5 Trazado de la Malla 2 en AutoCAD 2016
32
Luego de esto se procede a realizar las interpolaciones para obtener las cotas de cada
nodo, información indispensable para realizar los cálculos hidráulicos. En la Tabla 4.3 se
muestran las cotas obtenidas.
Tabla 4.3. Cotas de cada nodo obtenidas por interpolación.
Nodo Cota
1 202.58
2 198.82
3 203.47
4 199.03
5 198.00
6 193.18
7 194.32
8 202.00
9 194.58
10 194.42
11 194.21
12 191.43
13 193.27
14 194.00
15 194.23
16 191.58
Fuente: Elaboración propia
Luego de esto y con la ayuda de AutoCAD se mide la longitud en cada tramo, los
resultados se muestran en la tabla 4.4.
33
Tabla 4.4. Longitudes en cada tramo.
Tramo Longitud Propia
(m)
1 - 2 96.98
2 - 3 86.26
3 - 4 111.39
4 - 5 94.49
5 - 6 75.62
6 - 7 33.05
7 - 15 26.08
1 - 8 17.55
8 - 9 95.63
9 - 10 4.47
10 - 15 44.46
15 - 11 23.63
11 - 12 828.37
12 - 16 6.40
16 - 13 212.86
13 - 14 349.83
16 - 14 401.95
Fuente: Elaboración propia
Finalmente se realiza la hipótesis de distribución de caudales para cada tramo. En la
siguiente tabla se muestran los resultados.
34
Tabla 4.5. Caudales en cada tramo.
Tramo Caudal (l/s)
1 - 2 0.22
2 - 3 0.20
3 - 4 0.18
4 - 5 0.17
5 - 6 0.15
6 - 7 0.14
7 - 15 0.13
1 - 8 0.22
8 - 9 0.21
9 - 10 0.20
10 - 15 0.20
15 - 11 0.31
11 - 12 0.31
12 - 16 0.17
16 - 13 0.10
13 - 14 0.06
16 - 14 0.07
Fuente: Elaboración propia
4.5 Dimensionamiento del Tanque de Almacenamiento
Para realizar el dimensionamiento se debería construir una curva de variación de la
demanda para calcular el volumen necesario del tanque, pero actualmente no se cuenta
con dato alguno para generar dicha curva, por tal razón, el volumen del tanque se
encontrará calculando la capacidad de almacenamiento, utilizando para ello la ecuación
3.6, primero se debe convertir el QMD obtenido en L/s a L/día.
𝑄𝑀𝐷 = 0.29𝐿
𝑠∗ 86.400 𝑠
𝑄𝑀𝐷 = 25,056 L/día
Utilizando la ecuación 3.6
𝐶𝐴 =25,056
3
𝐶𝐴 = 8,332
35
Puerto Gaitán cuenta con un riesgo medio de incendios, por tanto, se incrementa el
valor de capacidad de almacenamiento en un 20%. Utilizando la ecuación (3.7) se
obtiene:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 8,332 ∗ 1.20
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 9,988 𝐿
4.5.1 Dimensiones del tanque.
El tanque deberá almacenar un volumen de agua de 9.98 𝑚3, pero por razones
constructivas se adoptará un volumen de 10 𝑚3.
Se toma una altura de muro de 1 metro, más un borde libre de 0.5, y se dimensiona un
tanque de 4.0 m de largo y 2.5 de ancho. Obteniendo:
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 4.0 𝑚 ∗ 2.5 𝑚 ∗ 1 𝑚
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 10 𝑚3
En la siguiente figura se muestran las dimensiones que tiene el tanque de
almacenamiento.
Figura 4.6. Modelo del tanque de almacenamiento creado en SketchUp 2016
36
4.6 Cálculos hidráulicos Se utilizó la metodología de Hardy-Cross para hacer la comprobación de diseño con los
caudales supuestos en toda la red. A continuación, se muestran las tablas donde se
relacionan los resultados obtenidos y en el documento anexo 1 se pueden revisar las
memorias de cálculo. En primer lugar, se deben organizar los datos y calcular pendiente,
diámetro, área y velocidad en cada tramo, es necesario aclarar que el caudal debe
manejarse en 𝑚3/𝑠 y el diámetro calculado debe ser convertido al diámetro comercial,
en la tabla 4.6 se muestran los datos obtenidos.
Tabla 4.6. Cálculo de mallas por el método de Hardy-Cross.
Fuente: Elaboración propia
Tramo H L J Caudal "Q" Diámetro Diámetro Comercial Área Velocidad
m m m/m L/s 𝑚3/𝑠 m " " mm m 𝑚2 m/s
1 - 2 3.76 96.98 0.039 0.22 0.0002 0.019 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.089
2 - 3 4.65 86.26 0.054 0.20 0.0002 0.017 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.082
3 - 4 4.44 111.39 0.040 0.18 0.0002 0.018 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.076
4 - 5 1.03 94.49 0.011 0.17 0.0002 0.022 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.068
5 - 6 4.82 75.62 0.064 0.15 0.0001 0.015 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.061
6 - 7 1.15 33.05 0.035 0.14 0.0001 0.016 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.056
7 - 15 0.09 26.08 0.003 0.13 0.0001 0.026 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.053
1 - 8 0.58 17.55 0.033 0.22 0.0002 0.020 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.089
8 - 9 7.42 95.63 0.078 0.21 0.0002 0.016 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.087
9 - 10 0.16 4.47 0.036 0.20 0.0002 0.019 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.081
10 - 15 0.18 44.46 0.004 0.20 0.0002 0.029 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.080
15 - 11 0.02 23.63 0.001 0.31 0.0003 0.047 2.00 2 55.7 0.056 0.002 0.129
11 - 12 2.78 828.37 0.003 0.31 0.0003 0.036 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.127
12 - 16 0.14 6.40 0.022 0.17 0.0002 0.019 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.069
16 - 13 1.70 212.86 0.008 0.10 0.0001 0.020 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.041
13 - 14 0.73 349.83 0.002 0.06 0.0001 0.022 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.026
16 - 14 2.42 401.95 0.006 0.07 0.0001 0.018 1.00 2 55.7 0.056 0.002 0.027
37
A continuación, se muestra la secuencia de cálculo para el tramo 1-2 de la tabla 4.6. La
columna “H” es la diferencia de cotas en cada nodo, información plasmada en la tabla
4.3.
𝐻 = 202.58 − 198.82
𝐻 = 3.76 𝑚 Para la columna “L” se toma el valor de la longitud en dicho tramo (tabla 4.4). La columna “J” es el producto de la división entre H y L.
𝐽 =3.76
96.98
𝐽 = 3.76 𝑚/𝑚
Para la columna de Caudal se toma el valor de la tabla 4.5 y se realiza la conversión a
𝑚3/𝑠 así:
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 = 0.22 ∗ 0.001
𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 = 0.00022 𝑚3/𝑠
La columna de diámetro se calcula utilizando la ecuación 3.9 y despejando la variable
“d” así:
𝑑 = (𝑄
0.2785∗𝐶∗𝐽0.54)
1
2.63 (4.1)
𝑑 = (0.0002
0.2785 ∗ 150 ∗ 0.0390.54)
12.63
𝑑 = 0.019 𝑚 Luego de obtener este valor se debe aproximar al valor de diámetro comercial más
cercano, que en este caso es 1””, sin embargo, la resolución 0330 de 2017 en su
artículo 63 establece que el diámetro de la tubería para sectores rurales no debe ser
inferior a 2”. Sin embargo, para los cálculos hidráulicos se debe tomar el valor de
diámetro interno de la tubería, que para una tubería de 2” y un RDE 26 es de 0.056 m,
dicho valor fue tomado del Manual de tuberías en PVC de PAVCO.
38
Para la columna de “Área” se utiliza la ecuación del área de un círculo así:
Á𝑟𝑒𝑎 = 𝜋 ∗ (𝑑
2)
2 (4.2)
Á𝑟𝑒𝑎 = 𝜋 ∗ (0.056
2)
2
Á𝑟𝑒𝑎 = 0.002 𝑚2
En la columna de “Velocidad” se hace uso de la ecuación de continuidad dividiendo la
columna de Caudal sobre la columna de Área así:
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
Á𝑟𝑒𝑎 (4.3)
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 0.00022
0.0024
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 0.089 𝑚/𝑠
Con esta misma secuencia se calculan los demás tramos.
El diseño de la red cuenta con dos mallas, a continuación, se ilustrarán las iteraciones
en la malla número 1, ya que de esta misma forma se realizó el cálculo en la malla 2.
Las iteraciones se realizaron en el programa Excel
Con los datos obtenidos en la tabla 4.6, se procede a calcular las pérdidas unitarias,
pérdidas en el tramo, ∆Q y Q-∆Q. Tal y como se muestra en la tabla 4.7
39
Tabla 4.7. Información inicial para realizar las iteraciones en el Método de Hardy-Cross.
Malla 1
Tramo L Diámetro Comercial
Caudal "Q"
J H H/Q Δ Q Q - Δ Q
m " " m m3/s m/m m
1 - 2 96.98 1.00 2 0.056 0.00022 0.00021 0.02016 93.39527 -0.000213 0.0000024
2 - 3 86.26 1.00 2 0.056 0.00020 0.00018 0.01545 77.57347 -0.00001
3 - 4 111.39 1.00 2 0.056 0.00018 0.00016 0.01728 93.77544 -0.00003
4 - 5 94.49 1.00 2 0.056 0.00017 0.00013 0.01196 72.44352 -0.00005
5 - 6 75.62 1.00 2 0.056 0.00015 0.00010 0.00790 53.08303 -0.00006
6 - 7 33.05 1.00 2 0.056 0.00014 0.00009 0.00292 21.45991 -0.00008
7 - 15 26.08 1.00 2 0.056 0.00013 0.00008 0.00213 16.32663 -0.00008
1 - 8 17.55 1.00 2 0.056 -0.00022 0.00021 0.00365 -16.89983 -0.00043
8 - 9 95.63 1.00 2 0.056 -0.00021 0.00020 0.01937 -91.00250 -0.00043
9 - 10 4.47 1.00 2 0.056 -0.00020 0.00017 0.00078 -3.97603 -0.00041
10 - 15 44.46 1.00 2 0.056 -0.00020 0.00017 0.00770 -39.37247 -0.00041
∑ 0.109 276.806
Fuente: Elaboración propia
A continuación, se explica la secuencia en el tramo 1-2. Para el cálculo de la columna
“J” (pérdidas unitarias) se utiliza la ecuación 3.9 así:
𝐽 = (0.00022
0.2785 ∗ 150 ∗ 0.0562.63)
10.54
𝐽 = 0.00021 𝑚/𝑚
La columna “H” (pérdidas por tramo) se obtiene multiplicando la columna “L” por la
columna “J” así:
𝐻 = 𝐿 ∗ 𝐽 (4.4)
𝐻 = 96.98 ∗ 0.00021
𝐻 = 0.020 𝑚
En la Columna “H/Q” simplemente se dividen las pérdidas en el tramo sobre el caudal
así:
𝐻
𝑄=
0.020
0.00022
𝐻
𝑄= 93.39
40
Para hallar ∆Q se utiliza la ecuación 3.19 y sólo se calcula una vez.
∆𝑄 = −0.109
1.85 ∗ 276.80
∆𝑄 = −0.000213
Finalmente, para calcular la última columna se realiza la resta entre el caudal en cada
tramo y ∆Q así:
𝑄 − ∆𝑄 = 0.00022 − 0.000213
𝑄 − ∆𝑄 = 0.0000024 Los demás tramos se calculan de la misma manera.
Para la primera iteración se copiaron los datos de longitud, diámetro y en la columna de
Caudal (Q) se reemplazan los valores por los obtenidos en la columna Q-∆Q, para
posteriormente proceder a hallar de nuevo pérdidas unitarias, pérdidas en el tramo, ∆Q y
Q-∆Q. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 4.8
Tabla 4.8 Primera iteración en el Método de Hardy-Cross.
Tramo L Diámetro Comercial
Caudal "Q"
J H H/Q Δ Q Q - Δ Q
m " " m m3/s m/m m
1 - 2 96.98 1.00 2 0.056 0.00000 0.00000 0.00000 2.02667 -0.000173 -0.00017
2 - 3 86.26 1.00 2 0.056 0.00001 0.00000 0.00012 8.21808 -0.00016
3 - 4 111.39 1.00 2 0.056 0.00003 0.00001 0.00057 19.47357 -0.00014
4 - 5 94.49 1.00 2 0.056 0.00005 0.00001 0.00123 25.41287 -0.00012
5 - 6 75.62 1.00 2 0.056 0.00006 0.00002 0.00168 26.04368 -0.00011
6 - 7 33.05 1.00 2 0.056 0.00008 0.00003 0.00103 13.30904 -0.00010
7 - 15 26.08 1.00 2 0.056 0.00008 0.00004 0.00093 11.15339 -0.00009
1 - 8 17.55 1.00 2 0.056 0.00043 0.00074 0.01303 30.35622 0.00026
8 - 9 95.63 1.00 2 0.056 0.00043 0.00073 0.07009 164.44432 0.00025
9 - 10 4.47 1.00 2 0.056 0.00041 0.00068 0.00305 7.44080 0.00024
10 - 15 44.46 1.00 2 0.056 0.00041 0.00068 0.03019 73.81091 0.00024
Fuente: Elaboración propia
Este procedimiento se repetirá el número de veces necesarias hasta que la columna Q-
∆Q arrojen valores inferiores a 1 ∗ 10−7 tal cual como se observa en la tabla 4.9. En este
41
caso fueron necesarias 14 iteraciones para cumplir dicha condición. De la misma
manera se calculó la malla número 2.
Tabla 4.9 Última iteración en el Método de Hardy-Cross.
Fuente: Elaboración propia
Luego de terminar el Método de Hardy Cross y realizar la comprobación de diseño se
procede a calcular las presiones en metros de columna de agua en cada nodo, ese
cálculo se realiza con el fin de verificar si se cumplen con las presiones de servicio
establecidas en la Resolución 0330 de 2017. La tabla se construye con los datos
obtenidos anteriormente, los valores de elevación en cada nodo se toman de la tabla
4.3. Para el cálculo de la altura piezométrica se resta la elevación del nodo inicial menos
las pérdidas totales en cada tramo así:
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑃𝑖𝑒𝑧𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 210.99 − 0.007
𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑃𝑖𝑒𝑧𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 210.988
Finalmente se obtiene la presión de servicio en cada nodo restando la altura
piezométrica con la elevación en cada nodo tal y como se muestra en la tabla 4.10.
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 210.988 − 202.58
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 8.41 𝑚. 𝑐. 𝑎.
Tramo L Diámetro Comercial
Caudal "Q"
J H H/Q Δ Q Q - Δ Q
m " " m m3/s m/m m
1 - 2 96.98 1.00 2 0.056 133.2E-9 0.00000 0.00000 0.17225 0.000000 0.00000
2 - 3 86.26 1.00 2 0.056 433.7E-9 0.00000 0.00000 0.41889 0.00000
3 - 4 111.39 1.00 2 0.056 412.9E-9 0.00000 0.00000 0.51869 0.00000
4 - 5 94.49 1.00 2 0.056 400.8E-9 0.00000 0.00000 0.42900 0.00000
5 - 6 75.62 1.00 2 0.056 419.0E-9 0.00000 0.00000 0.35661 0.00000
6 - 7 33.05 1.00 2 0.056 495.4E-9 0.00000 0.00000 0.17976 0.00000
7 - 15 26.08 1.00 2 0.056 465.4E-9 0.00000 0.00000 0.13448 0.00000
1 - 8 17.55 1.00 2 0.056 3.6E-6 0.00000 0.00000 0.51844 0.00000
8 - 9 95.63 1.00 2 0.056 593.2E-9 0.00000 0.00000 0.60641 0.00000
9 - 10 4.47 1.00 2 0.056 117.2E-9 0.00000 0.00000 0.00713 0.00000
10 - 15 44.46 1.00 2 0.056 326.0E-9 0.00000 0.00000 0.16931 0.00000
42
Tabla 4.10. Presiones calculadas en cada tramo.
Fuente: Elaboración propia
4.7 Modelación en EPANET 2.0
Con el fin de verificar los resultados, se realizó la modelación en EPANET 2.0, teniendo
en cuenta, longitudes, cotas, diámetros, pérdidas por accesorios, altura del tanque, y
rugosidades (tanto para Hazen Williams como para Darcy Weisbach).
Tramo L Diámetro
Caudal "Q"
Área Velocidad h Total Elevación (Nudo Final)
Piezométrica (Nudo Final)
Presión
m m " m3/s m2 m/s m m
Inicial - 1 13.68 0.0557 2.00 0.00 0.0024 0.1772 0.007 202.58 210.99 8.41
1 - 2 96.98 0.0557 2.00 1.33E-07 0.0024 0.0001 2.37E-08 198.82 210.99 12.2
2 - 3 86.26 0.0557 2.00 4.34E-07 0.0024 0.0002 1.86E-07 203.47 210.99 7.5
3 - 4 111.39 0.0557 2.00 4.13E-07 0.0024 0.0002 2.20E-07 199.03 210.99 12.0
4 - 5 94.49 0.0557 2.00 4.01E-07 0.0024 0.0002 1.76E-07 198.00 210.99 13.0
5 - 6 75.62 0.0557 2.00 4.19E-07 0.0024 0.0002 1.53E-07 193.18 210.99 17.8
6 - 7 33.05 0.0557 2.00 4.95E-07 0.0024 0.0002 9.29E-08 194.32 210.99 16.7
7 - 15 26.08 0.0557 2.00 4.65E-07 0.0024 0.0002 6.74E-08 194.23 210.99 16.8
1 - 8 17.55 0.0557 2.00 3.61E-06 0.0024 0.0015 2.15E-06 202.00 210.99 9.0
8 - 9 95.63 0.0557 2.00 5.93E-07 0.0024 0.0002 3.70E-07 194.58 210.99 16.4
9 - 10 4.47 0.0557 2.00 1.17E-07 0.0024 0.0000 1.05E-09 194.42 210.99 16.6
10 - 15 44.46 0.0557 2.00 3.26E-07 0.0024 0.0001 5.68E-08 194.23 210.99 16.8
15 - 11 23.63 0.0557 2.00 1.74E-07 0.0024 0.0001 9.83E-09 194.21 210.99 16.8
11 - 12 828.37 0.0557 2.00 9.74E-08 0.0024 0.0000 1.10E-07 191.43 210.99 19.6
12 - 16 6.40 0.0557 2.00 1.99E-07 0.0024 0.0001 3.78E-09 191.58 210.99 19.4
16 - 13 212.86 0.0557 2.00 2.37E-07 0.0024 0.0001 1.50E-07 193.27 210.99 17.7
13 - 14 349.83 0.0557 2.00 4.75E-08 0.0024 0.00002 1.24E-08 194.00 210.99 17.0
16 - 14 401.95 0.0557 2.00 1.09E-06 0.0024 0.0004 4.75E-06 194.00 210.99 17.0
43
Figura 4.7. Red modelada en EPANET 2.0
La modelación en EPANET 2.0 fue satisfactoria. Se realizaron simulaciones utilizando
dos ecuaciones de pérdida de energía (Hazen Williams y Darcy Weisbach)
Adicionalmente se comparan los valores obtenidos en los cálculos por el Método de
Hardy Cross donde se observa que las diferencias son mínimas. Los resultados se
muestran en la Tabla 4.11.
44
Tabla 4.11. Comparación de presiones en cada nodo obtenidas en el Método de Hardy-Cross y EPANET
Fuente: Elaboración propia
4.8 Cálculo de la motobomba.
Debido a la diferencia de altura entre la captación y el tanque de almacenamiento se
hace indispensable el uso de una máquina de bombeo que conduzca el agua hasta el
tanque, por esta razón se procedió a calcular la potencia necesaria que debe tener dicha
motobomba.
4.8.1 Cálculo de la carga dinámica total
Se procede convirtiendo el caudal y el diámetro utilizando las ecuaciones 3.20 y 3.21:
• Caudal (Q) en m3/s
𝑄 = 0.58𝑙
𝑠∗ (
0,001 𝑚3
1 𝑙) = 5.8 𝑥10−4 𝑚
3
𝑠⁄
Tramo
Presión Hardy Cross
Presión EPANET (H - W)
Presión EPANET
(D-W)
m.c.a m.c.a m.c.a
Inicial - 1
8.41 8.42 8.42
1 - 2 12.17 12.17 12.17
2 - 3 7.52 7.51 7.50
3 - 4 11.96 11.94 11.93
4 - 5 12.99 12.96 12.95
5 - 6 17.81 17.77 17.76
6 - 7 16.67 16.63 16.62
7 - 15 16.75 16.72 16.71
1 - 8 8.99 8.99 8.99
8 - 9 16.41 15.98 15.98
9 - 10 16.57 16.54 16.53
10 - 15 16.75 16.72 16.71
15 - 11 16.78 16.73 16.72
11 - 12 19.56 19.17 19.07
12 - 16 19.41 19.02 18.92
16 - 13 17.71 17.33 17.23
13 - 14 16.99 16.57 16.47
16 - 14 16.99 16.57 16.47
45
• Diámetro (d) en metros
𝑑 = 3" ∗ (0,0254 𝑚
1") = 0,0762 𝑚
Con estos valores se calcula la velocidad utilizando la ecuación 3.22.
𝑉 =5.8 𝑥10−4 𝑚3/s
(π ∗ (0,0762𝑚)2) 4⁄=
5.8 𝑥10−4 𝑚3/s
4.56 𝑥10−3 𝑚2= 0,127 𝑚/𝑠
Dónde:
V: Velocidad (m/s)
Q: Caudal (m3/s)
d: Diámetro de la tubería (m)
Posteriormente se calcula la carga de velocidad con ayuda de la ecuación 3.23.
ℎ𝑣 =(0,127 𝑚/𝑠)2
2 ∗ (9,806 𝑚 𝑠2)⁄= 8,25𝑥10−4 𝑚
Dónde:
hv: Carga de velocidad (m)
V: Velocidad (m/s)
g: Gravedad, igual a 9,806 m/s2
Las pérdidas unitarias debido a la fricción, se calculan con la ecuación de Hazen-
Williams, ecuación 3.24:
𝑗 = (5.8 𝑥10−4 𝑚3/s
0.2785 ∗ 150 ∗ (0,0762𝑚)2,63)
10.54
= 2,82 𝑥10−4 𝑚/𝑚
Dónde:
j: Pérdidas por fricción en m/m
Q: Caudal en m3/s
C: Coeficiente igual a 150
D: Diámetro de tubería en m
Con el valor de las pérdidas unitarias debido a la fricción se puede hallar las pérdidas
por succión, teniendo la longitud del tramo en vertical, en horizontal, y la longitud
equivalente por accesorios. Las longitudes equivalentes de los accesorios utilizados se
46
encuentran en la taba 4.12.
Tabla 4.12. Longitudes equivalentes a pérdidas por accesorios.
Diámetro
(“)
Codo 90°
(m)
Válvula de compuerta
Abierta (m)
Válvula de pie con
coladera (m)
3 1.6 0.7 23.0 Fuente: Peñaranda, V. (2018). Mecánica de Fluidos. En V. Peñaranda, Mecánica de Fluidos (pág. 264). Bogotá:
ECOEDICIONES.
Con los valores de las longitudes mencionadas anteriormente obtenemos la longitud
total en la succión. Los datos se muestran en la tabla 4.11
Tabla 4.13. Longitudes en la tubería de succión.
Longitud Longitud
Vertical en el plano 1,50 m
Horizontal en el plano 6,00 m
Equivalente por accesorios 25.3 m
Total 32.8 m Fuente: Elaboración propia
De esta manera, las pérdidas por fricción y accesorios en la succión se calculan con la
ecuación 3.25.
ℎ𝑓𝑆𝑢𝑐 = 2,82 𝑥10−4 ∗ 32,8 = 0.0092 𝑚
Así mismo, se calculan las pérdidas por impulsión, en la tabla 4.11 se muestran las
longitudes en este tramo.
Tabla 4.14. Longitudes en la tubería de impulsión
Longitud Longitud
Vertical en el plano 404,92 m
Horizontal en el plano 40,61 m
Longitud equivalente 3,80 m
Total 449,33 m Fuente: Elaboración propia
Las pérdidas por impulsión se calculan con la ecuación 3.25.
ℎ𝑓𝐼𝑚𝑝 = 2,82 𝑥10−4 ∗ 449,33 = 0,126 𝑚
47
Para poder establecer las pérdidas totales se suman las pérdidas por succión con las
pérdidas por impulsión utilizando la ecuación 3.26.
ℎ𝑇 = 0.0092 𝑚 + 0,126 𝑚 = 0,13 𝑚
La altura dinámica total se halla utilizando la ecuación 3.27:
𝐻𝐷 = 0.13 𝑚 + 8,25𝑥10−4 𝑚 + 40.61 𝑚 = 40,74 𝑚
Finalmente, para calcular la potencia de la bomba requerida se emplea la ecuación 3.28.
𝑃𝐻𝑃 =1 ∗ 40.74 ∗ 0.58
76 ∗ 0,65= 0,48 𝐻𝑃
Dónde:
𝛾: Peso específico del agua
HD: Altura dinámica total (m)
Q: Caudal (l/s)
76: constante de conversión
η: Eficiencia bomba motor, igual a 0,65
La comunidad Kaliawirinae ya cuenta con una motobomba con capacidad superior a la
calculada, por ende, no es necesario cambiar la que actualmente se posee. A
continuación, se muestran las especificaciones técnicas de la bomba.
Figura 4.8. Bomba Yamaha MZ360. Tomado de: http://www.eduardono.com/agricola/productos/detalles/motobomba-edo-hierro-3x3-102-h
48
Tabla 4.15. Especificaciones técnicas de la Bomba Yamaha MZ360
Fuente: http://www.eduardono.com/agricola/productos/detalles/motobomba-edo-hierro-3x3-102-h
Para la construcción de la curva del sistema, es necesario construir una tabla donde se
calculen las alturas dinámicas totales para diferentes caudales, estos cálculos se
realizaron de la misma manera que se calculó la altura dinámica total en el numeral
4.8.1 de este documento. Los resultados se muestran en la tabla 4.16.
49
Tabla 4.16. Alturas dinámicas totales del sistema
Q(l/s) HD(m)
0.5 40.714
0.58 40.747
1.0 40.985
1.5 41.405
2.0 41.965
2.5 42.658
3.0 43.482
3.5 44.431
4.0 45.504
4.5 46.697
5.0 48.010
5.5 49.439
6.0 50.984
6.5 52.642
7.0 54.414
7.5 56.296
8.0 58.289
8.5 60.391
9.0 62.602
9.5 64.919
10.0 67.344
10.5 69.874 Fuente: Elaboración propia
Posteriormente se grafican estos datos y se superponen en la curva característica de la
bomba con la que ya cuenta la comunidad.
Figura 4.9. Curva característica de la motobomba. Fuente: Elaboración propia.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
0 2 4 6 8 10 12 14
Alt
ura
Din
ámic
a To
tal (
m)
Caudal (l/s)
Curva del Sistema
50
5. ESTUDIO PRESUPUESTAL
Con base en las cantidades de obra obtenidas en el diseño de la red de distribución del
acueducto, se realizó un estudio presupuestal utilizando precios de proveedores y
algunos presupuestos de obra con carácter similar y se da un estimado financiero
requerido para la implementación del proyecto. Cabe resaltar que es un presupuesto
preliminar y éste puede variar durante el proceso de construcción.
Tabla 5.1 Presupuesto preliminar red de distribución del acueducto
Ítem Descripción Unidad Cantidad Valor Unidad
Valor Total
1 Suministro e instalación tubería
1.1 PVC 2'' - RDE 26 m 2,523 16,000.00 $ 40,368,000
2 Accesorios de red
2.1 Codo 90 x 2" Und 2 9,000.00 $ 18,000
2.2 Codo 45 x 2" Und 42 9,850.00 $ 413,700
2.3 Codo 11.25 x 2" Und 1 17,000.00 $ 17,000
2.4 TEE 2'' x 2'' Und 16 11,500.00 $ 184,000
2.5 Tapón roscado 2'' Und 13 6,100.00 $ 79,300
2.6 Válvulas Cierre Rápido en PVC 2" Und 5 123,000.00 $ 615,000
2.7 Caja para Válvulas Und 5 185,000.00 $ 925,000
3 Obras civiles
3.1 Excavación Manual 𝑚3 1,262 10,951.50 $ 13,820,793
3.2 Relleno material granular 𝑚3 379 57,750.00 $ 21,864,150
3.3 Relleno material seleccionado 𝑚3 883 20,475.00 $ 18,087,615
3.4 Retiro de sobrantes 𝑚3 1,262 16,296.00 $ 20,565,552
Valor costos directos $ 116,958,110
Administración 15% $ 17,543,717
Imprevistos 4% $ 4,678,324
Utilidad 3% $ 3,508,743
Valor IVA sobre utilidad 19% $ 666,661
Valor total indirectos $ 26,397,445
Costo total obra 143,355,555
Fuente: Elaboración propia
51
6. CONCLUSIONES
Con base en los cálculos realizados para las condiciones del terreno se pudo establecer
que la motobomba con la que cuenta la comunidad Kaliawirinae en estos momentos,
puede ser utilizada para el bombeo desde la captación hasta el tanque de
almacenamiento.
La simulación con el software de modelación EPANET y los cálculos matemáticos
arrojaron presiones de servicio que cumplen con la normatividad colombiana, haciendo
viable el diseño de la red que se propone.
Al comparar el método de Hardy Cross con el método de gradiente que utiliza EPANET
2.0 se pudo demostrar que las presiones obtenidas en dichos métodos difieren muy
poco, de esta manera se comprueba la efectividad del diseño y la seguridad que el
mismo brinda.
La capacidad financiera es un factor influyente en el desarrollo de estos proyectos, ya
que la información necesaria para el desarrollo de los mismos requiere de una gran
cantidad de inversión económica con la que muchas veces las comunidades no cuentan,
haciendo aún más complejo la realización y llevada a feliz término.
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7. RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar un estudio de suelos y análisis estructural tanto para la
construcción del tanque de almacenamiento, como para la instalación de la red de
distribución del acueducto. Así mismo se sugiere la toma de topografía en detalle, ya
que todos los cálculos hidráulicos realizados en este trabajo fueron hechos con
información de software de georreferenciación, y éstos presentan niveles de
incertidumbre. Para facilitar estos estudios, se le entregan a la comunidad algunas
cotizaciones para que se haga la gestión pertinente.
Es indispensable realizar un análisis fisicoquímico y microbiológico del agua en las
fuentes de captación para conocer el índice de riesgo de la calidad del agua (IRCA) y en
un futuro poder determinar los tratamientos a realizar.
Se sugiere realizar un estudio de regímenes de caudal en la fuente de captación en
diferentes temporadas del año, ya que no se cuenta con dicha información y los
métodos de predicción hidrológica pueden variar un poco de la realidad. Así mismo es
necesario realizar un análisis de riesgo y vulnerabilidad de desastres naturales en la
zona de ubicación.
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8. BIBLIOGRAFÍA
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POBREZA Y LA. Bogotá.
2. Gobernanza, P. T. (27 de 03 de 2018). Portal Territorio Indígena y Gobernanza. Obtenido de Portal Territorio Indígena y Gobernanza: www.territorioindigenaygobernanza.com. 3. Pueblo, D. d. (2013). DIAGNÓSTICO SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA PARA EL CONSUMO HUMANO EN COLOMBIA, EN EL MARCO DEL DERECHO HUMANO AL AGUA. Bogotá.
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