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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
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Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
1-1-2018
Diseño de un sistema de potabilización y la red de distribución Diseño de un sistema de potabilización y la red de distribución
para una comunidad en la vereda El Hospicio-La Mesa para una comunidad en la vereda El Hospicio-La Mesa
(Cundinamarca) (Cundinamarca)
Daniel Felipe Trujillo Solano Universidad de La Salle, Bogotá
Yessica Juliana Torres Pacheco Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Trujillo Solano, D. F., & Torres Pacheco, Y. J. (2018). Diseño de un sistema de potabilización y la red de distribución para una comunidad en la vereda El Hospicio-La Mesa (Cundinamarca). Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/742
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1
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
DANIEL FELIPE TRUJILLO SOLANO
YESSICA JULIANA TORRES PACHECO
Trabajo De Grado Para Optar Al Título De Ingeniero(a) Ambiental y Sanitario
Director:
HERNANDO AMADO BAENA
Ing. Civil. Msc. Centrales Hidroeléctricas
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
BOGOTÁ D.C. – 2018.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN
LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
2
DEDICATORIA
Yessica Juliana Torres pacheco
Dedico este trabajo de grado, principalmente a Dios, creador de todas las cosas, quien me ha dado la
suficiente fortaleza para continuar en los momentos más difíciles de mi vida, experto en cambiar lágrimas
por sonrisas, tristezas por alegrías y problemas por bendiciones. Por esto sé que para los buenos momentos
hay que tener gratitud y para los malos esperanza y cada día una nueva ilusión, así vivo mí día a día.
A mis padres Jairo y Nelly, que con su amor incondicional y su demostración de fortaleza me
enseñaron a no desfallecer ni rendirme ante ningún problema en la vida y siempre transcender a través de
sus sabios consejos.
A mi hermano que siempre estuvo, está y estará a mi lado apoyándome a pesar de que ya no se
encuentre junto a nosotros, por enseñarme en tan corto tiempo que la vida vale la pena vivirla cada instante,
que en los proyectos y metas que nos tracemos debemos trabajar fuertemente en y por ellos. Gracias por
tanto por ser más que un hermano para mí, un amigo incondicional, te amo.
A mis Sobrinitos Mateo y Emilio, por llegar a esta familia y darnos una nueva esperanza y ganas de
luchar por ustedes, los amo con todas las fuerzas de mi alma.
Al resto de mi familia, gracias por servir de guía y por acompañarme siempre.
A la universidad de La Salle por no solo formar personas si no profesionales éticos, por estos años
junto a ustedes y hacerme ver que no pude haber escogido mejor casa para terminar de formarme como
persona y como Ingeniera Ambiental y Sanitaria.
Por último y no por esto menos importante al Ingeniero Hernando Amado por toda su colaboración,
durante la elaboración de este proyecto.
“…se requiere de muchos estudios para ser profesional, pero se requiere de toda una vida para
aprender a ser persona…”
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN
LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
3
DEDICATORIA
Daniel Felipe Trujillo Solano
Dedico este trabajo principalmente a Dios quien con sus palabras en su santa escritura dieron la
señal para que viajase a Bogotá a ser un profesional; a mis padres Wilson y Sandra que con todo amor
participaron activamente en mi formación y fueron un apoyo incondicional en los momentos que se
flaquean como estudiante universitario; agradezco a mi Abuelos Davier, Orfa y Rosaura, pues sin ellos
no habría podido estudiar siendo su ayuda vital para mis estudios; doy infinitas gracias al Ingeniero
Hernando amado Baena quien con su paciencia, esfuerzo y enseñanzas, permitieron hacer realidad este
trabajo de grado. Para finalizar y no sin ser más importante agradezco a la universidad de La Salle cuyo
plantel de profesionales permitió formarme como Ingeniero Ambiental y Sanitario y obtener todas las
habilidades y conceptos necesarios para enfrentarme a la vida profesional.
“La vida hay que vivirla un día a la vez, las metas y proyectos se escalan, pero el desarrollo de
actividades y obligaciones diarias permitirán el trazo de las metas y proyecciones a largo, mediano y corto
plazo”
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN
LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
4
CONTENIDO
INTRODUCCÍON --------------------------------------------------------------------------------------------------- 11
Resumen ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13
OBJETIVOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14
OBJETIVO GENERAL ----------------------------------------------------------------------------------------- 14
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ----------------------------------------------------------------------------------- 14
MARCO DE REFERENCIA -------------------------------------------------------------------------------------- 15
MARCO TEÓRICO ---------------------------------------------------------------------------------------------- 15
INFORMACÍON GENERAL DEL MUNICIPIO DE LA MESA CUNDINAMARCA Y LA
VEREDA EL HOSPICIO. ------------------------------------------------------------------------------------------ 15
DEMOGRAFÍA ------------------------------------------------------------------------------------------------ 17
CLIMA: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21
HIDROGRAFÍA DEL MUNICIPIO DE LA MESA: -------------------------------------------------- 21
AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO EN EL MUNICIPIO DE LA MESA: ----- 23
SERVICIOS PÚBLICOS : ----------------------------------------------------------------------------------- 24
SALUD : --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 26
SITUACIÓN ECONÓMICA MUNICIPAL : ------------------------------------------------------------ 27
COMPORTAMIENTO RECIENTE DE LA ECONOMÍA DEL MUNICIPIO : ----------------- 28
GENERALIDADES ---------------------------------------------------------------------------------------------- 28
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28
TIPOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA --------------------------------------------- 32
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN
LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
5
OPERACIONES UNITARIAS PARA EL TRATAMIENTO DE SEDIMENTACÍON: ------- 32
FILTRACIÓN: ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 32
Velocidad de filtración: --------------------------------------------------------------------------------------- 33
Técnicas de lavado: ------------------------------------------------------------------------------------------- 34
DESINFECCIÓN: ------------------------------------------------------------------------------------------------ 34
Velocidad de desinfección: ----------------------------------------------------------------------------------- 35
Factores que influyen en la desinfección: ----------------------------------------------------------------- 35
CLORACIÓN: ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 35
Selección del desinfectante ----------------------------------------------------------------------------------- 36
Concentración residual de cloro ----------------------------------------------------------------------------- 36
MARCO LEGAL ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
METODOLOGÍA ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 40
Tipo de investigación: Cuantitativa experimental. ---------------------------------------------------------- 40
Fase 1: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA: ------------------------------------ 40
Fase 2: TRABAJO DE CAMPO: ------------------------------------------------------------------------------ 41
Fase 3: MARCO LEGAL, NORMATIVO Y CONSIDERACIONES: -------------------------------- 42
Fase 4: DISEÑO Y MODELACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO----------------- 43
RESULTADOS ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 46
Fase 1: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA -------------------------------------- 46
Fase 2: TRABAJO DE CAMPO ------------------------------------------------------------------------------- 47
Caracterización del afluente: --------------------------------------------------------------------------------- 47
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN
LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
6
MUESTRAS E INSTRUMENTOS. ----------------------------------------------------------------------- 49
MUESTRAS: --------------------------------------------------------------------------------------------------- 49
INSTRUMENTOS REQUERIDOS PARA LA REALIZACION DEL PROYECTO: ---------- 50
Fase 3: CONSIDERACIONES TÉCNICAS: ---------------------------------------------------------------- 50
DEMANDA HÍDRICA --------------------------------------------------------------------------------------- 50
DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE ----------------------------- 59
Calidad de agua cruda: ---------------------------------------------------------------------------------------- 59
CANAL CON REJILLA----------------------------------------------------------------------------------------- 60
Pérdidas menores de la rejilla: ------------------------------------------------------------------------------- 60
SEDIMENTADOR ----------------------------------------------------------------------------------------------- 61
FILTRACIÓN ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 64
Criterios de diseño de los componentes ------------------------------------------------------------------- 65
Primer Filtro seleccionado. ----------------------------------------------------------------------------------- 65
Segundo filtro seleccionado ---------------------------------------------------------------------------------- 65
DIMENSIONAMIENTO ---------------------------------------------------------------------------------------- 66
Fase 4. DISEÑO, MODELACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO --------------------- 72
Diseño del prototipo ------------------------------------------------------------------------------------------- 72
Modelación ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 74
Cálculo de coeficiente de flujo (cv) para EPANET ----------------------------------------------------- 74
Diseños 2D AutoCAD: --------------------------------------------------------------------------------------- 81
Alternativas y comparación económica: ---------------------------------------------------------------------- 81
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN
LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
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Alternativa #1: -------------------------------------------------------------------------------------------------- 81
Alternativa #2: -------------------------------------------------------------------------------------------------- 83
Alternativa #3: -------------------------------------------------------------------------------------------------- 83
CONCLUSIONES --------------------------------------------------------------------------------------------------- 85
RECOMENDACIONES -------------------------------------------------------------------------------------------- 87
Bibliografía ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 88
ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Ubicación de predios en cercanía a La Gran Vía. --------------------------------------------- 16
Ilustración 2. Las seis viviendas beneficiadas de la zona donde se encuentra el nacedero de agua
con problemas de servicio intermitente en el acueducto. ----------------------------------------------------------- 16
Ilustración 3. Zona de captación nacedero San Roque. ------------------------------------------------------ 22
Ilustración 4.Zona de salida provisional del nacedero San Roque. (Zona donde se tomó la primera
muestra y medición de caudal). ------------------------------------------------------------------------------------------ 23
Ilustración 5. Canal y rejilla --------------------------------------------------------------------------------------- 60
Ilustración 6. Sedimentador ---------------------------------------------------------------------------------------- 61
Ilustración 7. Pantalla difusora------------------------------------------------------------------------------------- 63
Ilustración 8. Filtros necesario para la comunidad ------------------------------------------------------------- 68
Ilustración 9. Prototipo de filtros ---------------------------------------------------------------------------------- 74
GRÁFICAS
Gráfica 1.distribución de las viviendas según conexión de servicios públicos, según Departamento y
Municipio de La Mesa, 2005. -------------------------------------------------------------------------------------------- 24
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LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
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Gráfica 2.Distribución de las viviendas según conexión de inodoro o pozo séptico, La Mesa, 2007.25
Gráfica 3. Curva de demanda de Cloro. -------------------------------------------------------------------------- 37
DIAGRAMAS
Diagrama 1. Metodología del proyecto de grado. -------------------------------------------------------------- 46
Diagrama 2. Red de tuberías EPANET -------------------------------------------------------------------------- 55
Diagrama 3. Casas y establecimientos EPANET -------------------------------------------------------------- 56
TABLAS
Tabla 1. Proyección de población y crecimiento exponencial, Cundinamarca, La Mesa, año 2005 –
2008 ............................................................................................................................................................ 18
Tabla 2. Proyección de población La Mesa, año 2005 – 2008 ........................................................... 18
Tabla 3. Tasa media anual de crecimiento de población La Mesa. (2005-2020) por parte del DANE,
y proyectado hasta el año 2045 por autores. ............................................................................................... 19
Tabla 4.Proyección de población La Mesa, (2009- 2043) contando los 25 años de proyección. ....... 19
Tabla 5.Esquema de vacunación de los niños del municipio de La Mesa. ......................................... 26
Tabla 6.Indicadores globales de salud, La Mesa 2007. ...................................................................... 27
Tabla 7. Características físicas del agua para consumo humano. ....................................................... 29
Tabla 8.Características químicas del agua para consumo humano. .................................................... 29
Tabla 9.Características microbiológicas del agua para consumo humano. ......................................... 30
Tabla 10.Clasificación de los filtros. .................................................................................................. 33
Tabla 11. Marco legal y Normativo del proyecto. .............................................................................. 38
Tabla 12.Fase 1 de la metodología del proyecto................................................................................. 40
Tabla 13. Fase 2 de la metodología del proyecto................................................................................ 41
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN
LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
9
Tabla 14. Fase 3 de la metodología del proyecto................................................................................ 43
Tabla 15. Fase 4 de la metodología del proyecto................................................................................ 44
Tabla 16. Consolidado de geo referencias del área de influencia. ...................................................... 47
Tabla 17. Aforos de caudal invierno – estimación de oferta hídrica. ................................................ 48
Tabla 18. Aforos de caudal verano – estimación de oferta hídrica. .................................................... 49
Tabla 19. Aparatos sanitarios y requerimientos. ................................................................................. 51
Tabla 20. Módulo de consumo, para animales libres – Abrevadero. (Consumo neto teórico de agua
en bebederos (l/s/animal*día) ..................................................................................................................... 51
Tabla 21. Módulo de consumo neto teórico de agua para operación y mantenimiento de planteles. . 52
Tabla 22. Consumo neto por piso térmico en área rural. .................................................................... 52
Tabla 23. Demanda, calculado para animales y planteles en los predios del proyecto....................... 53
Tabla 24. Demanda, para riego calculado para el área del proyecto. ................................................. 53
Tabla 25. Demanda, para consumo humano calculado para el área del proyecto. ............................. 53
Tabla 26. Demanda neta de animales (Bovinos) por predio. .............................................................. 57
Tabla 27. Demanda neta de animales (Equinos) por predio. .............................................................. 57
Tabla 28. Demanda neta de animales (Gallinas) por predio. .............................................................. 58
Tabla 29. Demanda neta consumo por predios. .................................................................................. 58
Tabla 30. Caudales necesarios por predios. ........................................................................................ 58
Tabla 31. Alternativas de pre tratamiento de acuerdo a la calidad del agua cruda. ............................ 61
Tabla 32. Modelo para la selección de un sistema de tratamiento de agua por filtración en múltiples
etapas, (FIME). (Todas las opciones incluyen FGDi y FLA). .................................................................... 64
Tabla 33. Coeficiente de gasto (Cd) para diferentes tipos de orificio de pares gruesa para Angulo =
0° ................................................................................................................................................................. 69
Tabla 34. Coeficiente de flujo (Cv) para simulación de EPANET. .................................................... 74
Tabla 35. Valores A y B necesarios para cálculo de pérdidas para tuberías en EPANET por formula
de Darcy – Weisbach. ................................................................................................................................. 75
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN
LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
10
Tabla 36. Número de Reynolds para tuberías. .................................................................................... 76
Tabla 37. Coeficiente de fricción para tuberías. ................................................................................. 77
Tabla 38. Calculo de perdida de carga para EPANET para flujo laminar. ......................................... 78
Tabla 39. Coeficientes de fricción para tuberías en flujo turbulento. ................................................. 78
Tabla 40. Perdida de carga para EPANET para flujo turbulento. ....................................................... 79
Tabla 41. Perdida de carga para EPANET flujo de transición. .......................................................... 79
Tabla 42. Informe por tuberías para la simulación en EPANET para el área del proyecto. ............... 80
Tabla 43 Informe por nudos para la simulación de EPANET, para el área del proyecto. .................. 80
ANEXOS.
ANEXO 1. Manual de Operación --------------------------------------------------------------------------------- 91
ANEXO 2. Formato Cadena de Custodia 1. -------------------------------------------------------------------- 99
ANEXO 3. Formato Cadena de Custodia 2 -------------------------------------------------------------------- 100
ANEXO 4. Marco Conceptual. ----------------------------------------------------------------------------------- 101
ANEXOS . Diagrama de Moody --------------------------------------------------------------------------------- 104
ANEXO 6. Diagnóstico de agua. --------------------------------------------------------------------------------- 105
ANEXO 7. consideraciones de la Organización Mundial de la Salud y RAS 2017. ------------------- 106
ANEXO 8. Alternativas de costos ------------------------------------------------------------------------------- 104
ANEXO 9. Planos (diseño del sistema de tratamiento)
ANEXO 10. Planos (esquema del sistema de tratamiento)
ANEXO 11. Planos (diseños prototipo)
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
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INTRODUCCIÓN
El ser humano en su vida diaria requiere del agua como el bien más preciado para subsistir, para
su alimentación y para el desarrollo de sus actividades cotidianas, razón por la cual busca cómo
proveerse de éste recurso natural; en los sectores rurales suele abastecerse principalmente de fuentes
superficiales y cuando éstas escasean acude a las aguas subterráneas, consumiéndola generalmente
cruda, lo que ocasiona problemas en su salud y bienestar, siendo éste el sector más impactado de la
salud a nivel municipal.
Es de importancia citar el estudio ambiental que hace referencia a que.1 ”…Colombia ha sido
uno de los países más ricos del mundo en recursos hídricos, sin embargo, ha cedido su puestos de
preponderancia, por las malas actividades relacionadas con la producción de agua, tales como la
deforestación, aumento en la demanda (sobreexplotación del recurso), contaminación, ampliación
indiscriminada de la frontera agrícola y ganadera y los pésimos manejos en la extracción de los
recursos mineros…” siendo Cundinamarca una de las zonas más impactadas por este factor.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), las enfermedades diarreicas son la segunda
mayor causa en muerte de niños, matando un porcentaje considerable cada año, esto se puede prevenir
mediante el acceso a sistemas de tratamiento de agua potable y a servicios de saneamiento e higiene.3
El sector de La Vereda El Hospicio, ubicado en el municipio de La Mesa Cundinamarca, al igual
que la cuenca baja del rio Bogotá, tienen condiciones hídricas muy similares mostrando un alto índice
1 (Chavarro Rodríguez, 2014) Diseño de una planta de tratamiento de agua potable d 2 L/s para una población de 750 habitantes, Chavarro Rodríguez Daniel. 2014 y Estudio Nacional del Agua 2014. Bogotá, D. C., 2015. 29 página. 2 (MinAmbiente & IDEAM, 2015)
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
12
de déficit hídrico; dentro de los planes de saneamiento del año 2016 2, (UNICEF, 2015) se observa
que la vereda el Hospicio, lugar donde se realizó el proyecto, presenta problemas con la continuidad
del servicio del acueducto, a esto también se une que en su mayoría no garantizan ante las autoridades
ambientales y de salud su potabilización mediante tratamiento.4 Por eso se hace necesario que se
disponga de un servicio de agua potable para consumo humano y sin intermitencia en el servicio. Éste
trabajo busca ofrecer un complemento que determine la cantidad necesaria de agua tratada para
consumo humano, cumpliendo con las necesidades de saneamiento básico, de un sector de la
comunidad.3
Teniendo en cuenta que la población rural es la menos atendida por los entes gubernamentales
y a su vez, uno de los baluartes de la universidad de La Salle es su función social y además que el
programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaria está dirigido a satisfacer estas necesidades, el proyecto
desarrollado cumple con los requerimientos para que tanto los autores, el programa y la universidad
presuman al proponer una solución en ejercicio de su función social.
3 (Organización Mundial de la Salud , 2015.) El estado del agua, el alcantarillado y los residuos sólidos en los
municipios. 4 (RESOLUCION 2115 , 2007) “Ministerio de la Protección Social y de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
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Resumen
En el municipio de La Mesa (Cundinamarca), como en el resto de Colombia, se presentan
problemas de escases y mala calidad de las aguas destinadas a abastecer el sector rural, aunado a los
deficientes y pocos acueductos (rurales) que permita cubrir las necesidades de la población con
calidad, cantidad y continuidad. En un sector de la vereda El Hospicio del municipio de La Mesa,
existen seis (6) predios contiguos, y en uno de ellos brotan las aguas de un manantial o nacedero
dentro de una franja boscosa, constituyéndose el área en estudio. Con anterioridad, la comunidad por
necesidad, construyó un estanque localizado aguas abajo del nacedero para el almacenamiento del
recurso hídrico, con el fin de ser utilizado en las fincas del sector, conduciendo el agua cruda por
medio de mangueras, para uso en riego, abrevadero y uso doméstico, sin que el sistema ofreciera una
garantía y funcionamiento técnico para los usuarios.
Buena parte de la información tuvo origen en el desarrollo del estudio, puesto que el sector como
el municipio adolece de información actualizada y confiable, ya que, a manera de ejemplo, el
municipio cuenta con un PBOT del año 2001. Dentro de las consideraciones tenidas en cuenta es la
cercanía del municipio de La Mesa con Bogotá, puesto que la población de la ciudad capital, busca,
adquiere y desarrollo proyectos en climas cálidos y templados, siendo La Mesa uno de los sitios
predilectos para dicho efecto, influyendo en su dinámica poblacional y económica.
El producto de esta investigación tuvo como propósito la realización del diseño de un sistema
de potabilización y su red de distribución, por medio de un diagnóstico previo, identificando las
falencias dentro del sistema de tratamiento que posee actualmente una pequeña área de la vereda El
Hospicio, buscando determinar para una pequeña población el caudal necesario y el sistema de
tratamiento para su abastecimiento. Conexo con lo anterior se exponen los resultados de pruebas
fisicoquímicas y microbiológicas realizadas tanto en la fuente (nacedero San Roque) de la cual se
capta y el agua después del tratamiento mediante un prototipo instalado en cercanía al nacedero.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
14
Dentro de los análisis de laboratorio se presentan 10 parámetros de 18 fuera de la norma de calidad
de agua, estos parámetros son (color aparente, turbiedad, nitritos, nitratos, hierro total, magnesio,
COT, cloro libre y residual, coliformes totales y presencia de coliformes fecales). Dando como
resultado un agua no apta para consumo humano; después de instalado el prototipo el IRCA bajo en
porcentaje de 96,7 a 66,3 haciendo indispensable la aplicación de unidades complementarias, en
especial la unidad de desinfección.
No solo se pretende mejorar la calidad de vida de las seis familias de la vereda, si no por el
contrario que éste documento se constituya en una guía para las zonas cercanas o condiciones de
oferta hídrica similares en otras latitudes.
Palabras clave: Alternativas, Sistemas de Potabilización, Diagnostico, Red de Distribución.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar un sistema de tratamiento para agua potable y su red de distribución para seis familias
de la vereda el Hospicio, la Gran Vía Cundinamarca.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Realizar un diagnóstico que permita establecer unidades y tipo de tratamiento
requerido.
• Identificar los requerimientos de una red de distribución para modelar por medio del
software EPANET.
• Obtener el diseño de un posible tratamiento de agua alimentado por un nacedero.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
15
MARCO DE REFERENCIA
MARCO TEORICO
INFORMACIÓN GENERAL DEL MUNICIPIO DE LA MESA
CUNDINAMARCA Y LA VEREDA EL HOSPICIO.
La Mesa, municipio del departamento de Cundinamarca en Colombia, ubicado en la Provincia
del Tequendama a 69 km al suroeste de Bogotá, la capital colombiana. Es la capital de la Provincia
del Tequendama, Limita al norte con los municipios de Quipile, Cachipay y Zipacón, por el este con
Bojacá y Tena, por el sur con El Colegio y Anapoima y por el oeste con Anapoima y Quipile.4
Tiene alrededor de 16.000 habitantes en su casco urbano. El municipio de La Mesa está
compuesto por 43 veredas, cuenta con 20 barrios en el sector urbano, 3 inspecciones las cuales son
San Javier con siete veredas y un área de 26.21 Hectáreas, San Joaquín con once veredas y 25.26
Hectáreas; La Esperanza con diez veredas con un total de 8.89 hectáreas, las cuales son: Alto Grande,
Anatolí, Buenavista, Campo Santo, Caviedes Honduras, Doima, Florián, Payacal, San Pablo y El
Hospicio, donde se realizó este proyecto2.
En la Ilustración N°1 se muestra la proximidad de los predios a La Gran Vía – Cundinamarca
Zona urbana más cercana, y en la imagen N°2 se presenta la ubicación de las seis viviendas
beneficiadas.4
4 (Departamento de Cundinamarca, Concejo municipal La Mesa, Acuerdo N° 14 de 2008) Plan de
Desarrollo la Mesa con orden y liderazgo.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
16
Ilustración 1 Ubicación de predio San Roque en cercanía a La Gran Vía (Distancia aproximada en kilómetros).
TOMADA DE GOOGLE EARTH PRO. Ubicación de viviendas en la proximidad a La Gran Vía.
Ilustración 2. Las seis viviendas beneficiadas de la zona donde se encuentra el nacedero de agua con problemas de
servicio intermitente en el acueducto. (Distancia al nacedero en metros)
TOMADA DE GOOGLE EARTH PRO. Ubicación de viviendas en la proximidad al nacimiento de agua.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
17
DEMOGRAFÍA
Para efectos de ésta investigación, se acudió a información del Departamento Administrativo
Nacional de Estadística DANE, entre ellas a la información correspondiente del año 2005, la cual, a
pesar que no ha sido aprobado a nivel nacional, se usaron las cifras a nivel de referencia teniendo en
cuenta que la realización del proyecto se desarrolló en un área pequeña.
La Mesa es el catorceavo municipio más grande de Cundinamarca. En términos poblacionales,
según proyecciones de población del DANE 2007 lo habitaban 27.894 personas, de las cuales 14.874
(53.3%), residen en la cabecera municipal y 13.020 (46.7%), en el área rural. El municipio presenta
una tasa de crecimiento un poco menor que el promedio proyectado para el departamento de
Cundinamarca por el DANE, pero mayor que la tasa media a nivel nacional. Significa lo anterior que
en el mediano plazo el crecimiento poblacional es positivo para el municipio, y puede esperarse que,
dadas las dinámicas demográficas de Bogotá, en especial la tendencia a una segunda vivienda de tipo
campestre, para descanso, el municipio tenga un aporte migracional relativamente importante que aún
no se expresa con claridad en las cifras poblacionales. En la tabla 1 se muestran las proyecciones de
población por área para los años 2005 a 2008, para el municipio de La Mesa Cundinamarca, y también
se muestra la tasa media anual de crecimiento exponencial (%) nacional y departamental. 4
(Departamento de Cundinamarca, Concejo municipal La Mesa, Acuerdo N° 14 de 2008).
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
18
Tabla 1. Proyección de población y crecimiento exponencial, Cundinamarca, La Mesa, año 2005 – 2008
Fuente: Departamento Administrativo Nacional de Estadística – DANE.
Las mediciones de los indicadores demográficos, con base en las estadísticas, no se encuentran
disponibles para el municipio de La Mesa, pero sus tendencias básicas son similares a los indicadores
establecidos para Cundinamarca, medidos por el DANE con base en el censo del año 2005 y las
estadísticas específicas por el departamento. Se realizó una proyección de población con los datos
obtenidos mostrándose el resultado en la tabla número 1, para el municipio de La Mesa
Cundinamarca.
Tabla 2. Proyección de población La Mesa, año 2005 – 2008
AÑO TOTAL CABECERA RESTO
total Total Total
2005 27165 14192 12973
2006 27501 14523 12978
2007 27894 14874 13020
2008 28292 15218 13074 Fuente: DANE.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
19
Con base en los datos del DANE, utilizando la tasa media anual de crecimiento exponencial (%),
se proyectaron los valores de crecimiento de la región, a un horizonte de 25 años (Tabla 4).
Tabla 3. Tasa media anual de crecimiento de población La Mesa. (2005-2020) por parte del DANE, y proyectado hasta el
año 2045 por autores.
Tasa de crecimiento
exponencial
2005-
2010
2010-
2015
2015-
2020
2020-
2025
2025-
2030
2030-
2035
2035-
2040
2040-
2045
0,0166 0,0158 0,0149 0,0141 0,0132 0,0124 0,0116 0,0108 Fuente: Autores.
Tabla 4.Proyección de población La Mesa, (2009- 2043) contando los 25 años de proyección.
AÑO EXPONENCIAL POBLACIÓN
TOTAL
TOTAL
POBLACIÓN
POR VEREDA
EXPONENCIAL
2009 470 28762 11
2010 477 29239 11
2011 462 29701 11
2012 469 30170 11
2013 477 30647 11
2014 484 31131 11
2015 492 31623 11
2016 471 32094 11
2017 478 32573 11
2018 485 33058 11
2019 493 33550 11
2020 500 34050 12
2021 480 34530 11
2022 487 35017 11
2023 494 35511 11
2024 501 36012 12
2025 508 36520 12
2026 482 37002 11
2027 488 37490 11
2028 495 37985 12
2029 501 38486 12
2030 508 38994 12
2031 484 39478 11
2032 490 39967 11
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
20
2033 496 40463 12
2034 502 40965 12
2035 508 41473 12
2036 481 41954 11
2037 487 42440 11
2038 492 42933 11
2039 498 43431 12
2040 469 43900 11
2041 474 44374 11
2042 479 44853 11
2043 484 45338 11
Fuente: Autores.
Aplicando un crecimiento exponencial en la zona de estudio, con alrededor de 11 a 12 personas
a nivel anual, se obtuvo un total de crecimiento a la misma proyección de 25 años de 297 habitantes
para la vereda él Hospicio.
TOTAL CRECIMIENTO PARA VEREDA
EL HOSPICIO PROYECCION 25 AÑOS A
PARTIR DEL AÑO 2018.
297
Por otro lado, el municipio de La Mesa tiene una extensión de 148 Km2 de los cuales más del
80% corresponden a área rural, su principal base económica se fundamenta en la actividad
agropecuaria y ganadera. El área urbana del municipio se encuentra localizada a una altitud de 1220
m.s.n.m, con una latitud Norte de 4° 38´ 06´´ y una longitud Oeste de 74° 27´ 58´´ del meridiano de
Greenwich. Es considerado como uno de los municipios intermedios de la geografía nacional y del
departamento de Cundinamarca, llegó a ser considerado como el eje comercial más importante del
camino que comunicaba a Santa Fe con el sudoeste del país. 4 (Departamento de Cundinamarca,
Concejo municipal La Mesa, Acuerdo N° 14 de 2008).
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
21
CLIMA:
Es variado ya que posee los tres pisos térmicos, aunque el piso térmico frio se presenta en una
pequeña franja al Noreste del municipio en las veredas Anatoli y Buenavista. Su temperatura
promedio es agradable de 22° centígrados y a veces un poco más.
El área municipal de La Mesa se caracteriza por ser una zona montañosa, donde prevalece el
clima primaveral. Los principales surtidores de agua son los ríos Bogotá (riego), Curí y Apulo. Los
cultivos más importantes son: café, caña de azúcar y frutas (mango, maracuyá, naranja y limón).
A nivel de fauna, en el municipio se encuentran especies como armadillo, puercoespín, zorros
pequeños, faras y conejos silvestres; en aves existen canarios, azulejos, loros, aguiluchos,
cucaracheros y codornices. Tema especial ocupan las 56 especies de colibrí, lo cual hace del
municipio un ecosistema particular y de especial importancia en el estudio de la biodiversidad del
país. 4 (Departamento de Cundinamarca, Concejo municipal La Mesa, Acuerdo N° 14 de 2008).
HIDROGRAFÍA DEL MUNICIPIO DE LA MESA:
El Municipio de La Mesa hace parte de la cuenca del rio Bogotá, su abastecimiento se basa en
las fuentes hídricas de mayor cauce como son el rio Bogotá, y el rio Apulo; en el rio Bogotá
desembocan las quebradas de Patio Bonito, San Andrés, San Agustín, Las Fortunas, La Negra, La
Guayacana, Las Totumas Y Zapata. Por otro lado, en el rio Apulo desembocan las quebradas
Quipilita, La Chambatá, El Calicha, La Carbonera, rio Curí, rio Bahamon, Quebrada El Tigre, y otras
menores. Esta hidrografía ayuda al riego agrario y algunos alimentan los sistemas para la generación
de acueductos veredales.4 (Departamento de Cundinamarca, Concejo municipal La Mesa, Acuerdo
N° 14 de 2008).
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
22
Como se mencionó, en la vereda El Hospicio se cuenta con un nacedero de agua ubicado en la
finca San Roque, zona de estudio donde se proyecta captar cierto caudal para la implementación del
sistema de tratamiento de agua potable. Esta fuente superficial es usada por la comunidad conformada
por seis familias para riego y consumo, ya que el sistema de acueducto municipal, presente en la zona,
no garantiza el servicio de forma constante. Mientras que, según la comunidad, el agua que les llega
por medio de mangueras desde el nacedero es constante todo el año. En la imagen 3 se muestra la
zona de la fuente superficial (nacedero San Roque).
Ilustración 3. Zona de captación nacedero San Roque.
Fuente: Autores.
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
23
Ilustración 4.Zona de salida provisional del nacedero San Roque. (Zona donde se tomó la primera muestra y medición de
caudal).
Fuente: Autores.
AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO EN EL MUNICIPIO DE LA
MESA: El municipio en la actualidad cuenta con la Oficina de Servicios Públicos de la empresa
Aguas del Tequendama S.A. ESP creada en el año 2005, prestadora de los servicios de Agua,
Alcantarillado y Aseo de La Mesa, y Acueducto y Alcantarillado de Anapoima. En cumplimiento de
la Ley 142 de 1.994, dicha oficina es la encargada de la implementación del Plan Maestro de
Acueducto y Alcantarillado, adoptado en el año de 1998. 5 (Aguas Tequendama S.A. E.S.P, 2017)
Según el Plan de Desarrollo el sistema de acueducto cuenta con una planta de tipo compacto, el
municipio carece de los elementos básicos para el análisis, control biológico y químico del agua, en
la planta se siguen los siguientes procesos: aforo, mezcla rápida, dosificación de químicos,
5 (Aguas Tequendama S.A. E.S.P, 2017) 1er. INFORME PORMENORIZADO DEL ESTADO DE CONTROL
INTERNO 2017 EMPRESA REGIONAL AGUAS DEL TEQUENDAMA S.A. E.S.P. La Mesa – Anapoima.
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
24
floculación y sedimentación. En la página web de la Empresa Regional Aguas del Tequendama S.A.
E.S.P., manifiesta estar comprometida la empresa a captar, almacenar, tratar y realizar el control de
calidad, con el fin de conducir, distribuir y comercializar agua potable cumpliendo con lo establecido
en las normas descritas en el Decreto 1575 de 2007 y en la Resolución 2115 de 2007 del Ministerio
de Protección Social, mediante las cuales fijan los criterios para garantizar que la calidad del agua sea
apta para el consumo humano.6 ERAT (E.S.P., 2015)
SERVICIOS PÚBLICOS: Según datos del censo de 2005, los niveles de cobertura de
servicios públicos del municipio son similares al promedio del departamento, a excepción del gas que
aún no tiene cobertura. En términos generales todos los servicios poseen mayor cubrimiento en la
parte urbana del municipio, presentándose altas deficiencias en el sector rural.
Grafica 1.distribución de las viviendas según conexión de servicios públicos, según Departamento y Municipio de La
Mesa, 2005.
Fuente: Censo 2005.
6 ERAT (E.S.P., 2015) , Empresa Regional Aguas del Tequendama S.A. E.S.P, SERVICIOS.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
25
El servicio de energía eléctrica es el de mayor cobertura tanto en el municipio como en el
departamento, más del 95%, seguido por el de acueducto que en el municipio cubre el 85% de las
viviendas. El servicio telefónico está conectado al 40% de las viviendas.
Según datos del Sisbén 2007, solamente el 55% de los hogares cuentan con servicio de
recolección de residuos sólidos, especialmente en el área urbana, donde la proporción de hogares
cubiertos alcanza el 95%, mientras que el resto del municipio solamente el 15,3% cuenta con este
servicio.
Con relación al mecanismo para la eliminación de excretas, el 52% de los hogares posee inodoro
conectado a alcantarillado público, la mayoría de los cuales corresponde a hogares residentes en la
cabecera urbana, pues en el área rural solamente el 10,5% cuenta con este mecanismo. Estos últimos
eliminan las excretas, especialmente a través de inodoro conectado a pozo séptico, registrando una
cuarta parte de los hogares sin tener la opción para eliminación de excretas.
Grafica 2.Distribución de las viviendas según conexión de inodoro o pozo séptico, La Mesa, 2007.
Fuente: Sisbén, 2007.
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
26
SALUD: La modernización del sistema de salud impulsado desde la puesta en marcha de la ley
100, ha implicado un incremento en la cobertura de la prestación del servicio y promovido una
reducción sustancial de la mortalidad infantil y disminución tendencial de la natalidad en el
municipio. Estos cambios le han permitido al Municipio entrar a la tercera fase de la transición
demográfica que se caracteriza de una caída tanto de la mortalidad como de la natalidad y tiene como
resultado la baja tasa de crecimiento poblacional que muestra el municipio.
La consolidación del hospital regional “Pedro León Álvarez Díaz” como hospital del nivel dos
ha permitido controlar las enfermedades tales como las infecciones respiratorias agudas – IRA-, era,
leishmaniosis y dengue. En materia de prevención se observa un comportamiento inversamente
proporcional entre cobertura y edad, hay una disminución en la proporción menor con esquema
completo de vacunas a medida que se asciende de edad, así mientras en los menores de un año el
porcentaje de cobertura es del 79%, en niños de 5 años y más la obertura es solo de 30%.
Tabla 5.Esquema de vacunación de los niños del municipio de La Mesa.
Indicador Valor
Número de niños de 0 a 5 años 2462
% menores de 1 año con esquema completo de vacunación
POLIO
PENTA
B.C.G
79%
61%
61%
114%
% de niños de 1 año con esquema completo de vacunación
M.M.R
F.A
53%
54%
51%
% de niños de 18 meses con esquema completo de vacunación
POLIO
D.P.T
58%
58%
58%
% de niños de 5 años con esquema completo de vacunación
POLIO
D.P.T
M.M.R.
30%
31%
31%
29% Fuente: Secretaria de Salud y Sisbén 2007.
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
27
La Mesa, de acuerdo con la información entregada por Planeación Departamental, presenta los
siguientes indicadores globales en salud.
Tabla 6.Indicadores globales de salud, La Mesa 2007.
• Proporción de muertes infantiles por desnutrición 5,82 %
• Proporción de recién nacidos con peso inferior a
2.500 gramos
4,8 %
• Total de mujeres embarazadas 4 %
• Proporción de muertes maternas durante el
embarazo, el parto y/o posparto
2,74 %
• Proporción de adolescentes que han sido madres
o están embarazo
9,7%
• Disponibilidad de camas 14,01 %
• Promedio día estancia hospitalización 3,5 % Fuente: Secretaria de Salud y Sisbén 2007.
SITUACIÓN ECONOMICA MUNICIPAL:
Desde la perspectiva económica se puede señalar que el municipio se encuentra en una condición
intermedia, donde el sector primario sigue siendo la base económica del mismo. Lo anterior no obsta
para identificar tres tendencias muy importantes: en primer lugar, la existencia de una creciente
industrialización, vinculada fundamentalmente con la transformación de algunos productos
agropecuarios; en segundo lugar, la importancia comercial del municipio, vocación que se remonta a
más de dos siglos, donde ha sido un importante centro de intercambio entre la producción de tierra
caliente, las ofertas de tierra fría y las demandas de la ciudad capital. Esta condición es especialmente
valida respecto al sector frutícola. 6 ERAT (E.S.P., 2015).
Por último, la tercera tendencia, es la explotación del potencial turístico en el municipio, que,
dado su clima benévolo, las condiciones ambientales y el paisaje, a más de su cercanía a la capital,
han hecho del mismo una opción apetecida para la localización de las segundas residencias o casa de
descanso o de fin de semana de la población de los sectores medios y alto de la cuidad de Bogotá.
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
28
Esta tendencia es la más importante de la actividad económica del municipio y su explotación en
beneficio del mismo, es un reto que debe ser enfrentado desde el Plan de Desarrollo y complementado
por medio de las normas urbanísticas del Plan de Ordenamiento Territorial de la región.
De acuerdo con las estadísticas elaboradas por Planeación departamental, la producción de La
Mesa representa el 1% del producto interno bruto del departamento de Cundinamarca y llego a 2005
a un total de 145.506 millones de pesos, con una tasa anual de crecimiento de 10,85%, superior al
departamento, que fue de 8.81%, ambas cifras muestran una economía muy dinámica y con niveles
muy altos de crecimiento.6 ERAT (E.S.P., 2015).
COMPORTAMIENTO RECIENTE DE LA ECONOMÍA DEL MUNICIPIO:
La base económica del municipio es agropecuaria, con énfasis en la producción frutícola y en la
economía cafetera, siendo sus principales productos los cítricos, mango, banano, maracuyá, tomate,
café, maíz y caña panelera, que se cultivan en 8.914 predios rurales, ocupando un total de 14.500,7
hectáreas, con un valor catastral de 107.260 millones de pesos. (Información catastral suministrada
por Planeación Departamental).
GENERALIDADES
Según la resolución 2115 del 2007, los estándares de calidad del agua para consumo humano
son los siguientes7
CARACTERISTÍCAS FISÍCAS Y QUÍMICAS DEL AGUA PARA CONSUMO
HUMANO: El agua para consumo humano no podrá sobrepasar los valores máximos aceptables
para cada una de las características física que se señalaran a continuación en la tabla 7:
7 (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2007 Resolucion 2115)
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
29
Tabla 7. Características físicas del agua para consumo humano.
CARACTERISTICAS
FISICAS
EXPRESADAS COMO VALOR MAXIMO
ACEPTABLE
Color aparente Unidades de platino cobalto
(UPC)
15
Olor y Sabor Aceptable o no aceptable Aceptable
Turbiedad Unidades Nefelométricas de
Turbiedad (UNT)
2 Fuente: Resolución 2115/07.Republica de Colombia.
• El valor máximo aceptable para la conductividad puede ser hasta 1000
microsiemens/cm. 7 (RESOLUCION 2115 , 2007).
• El valor para el potencial de hidrogeno pH del agua para consumo humano, deberá
estar comprendido entre 6,5 y 9,0 7 (RESOLUCION 2115 , 2007).
Las características químicas del agua para consumo humano (elementos, compuestos químicos
y mezclas de compuestos químicos diferentes a los plaguicidas y otras sustancias) que al exceder los
valores máximos admisibles tienen reconocido efecto desfavorable en la salud humana, deben
enmarcarse dentro de los valores máximos aceptables que se señalan en la norma; por otro lado las
características químicas del agua para consumo humano en relación con los elementos, compuestos
químicos y mezclas de compuestos químicos que tienen implicaciones sobre la salud humana se
señalan en la siguiente tabla 8:
Tabla 8.Características químicas del agua para consumo humano.
Elementos, compuestos químicos y
mezclas de compuestos químicos.
Expresado
como
Valor máximo
aceptable (mg/L)
Carbono Orgánico Total COT 5,0
Nitritos NO2- 0,1
Nitratos NO3- 10
Fluoruros F- 1,0 Fuente: Resolución 2115/07.Republica de Colombia.7
Las características microbiológicas del agua para consumo humano deben enmarcarse dentro de
los siguientes valores máximos aceptables desde el punto de vista microbiológico, las cuales son
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
30
establecidas teniendo en cuenta los límites de confianza del 95% y para técnicas con habilidad de
detección desde 1 unidad formadora de colonia (UFC) o 1 microorganismo en 100 cm3 de muestra:
Tabla 9.Características microbiológicas del agua para consumo humano.
Técnicas utilizadas Coliformes Totales EscherichiaColi
Filtración por membrana 0 UFC/100 cm3 0 UFC/100 cm3
Enzima Sustrato < de 1 microorganismo en 100
cm3
< de 1 microorganismo en 100
cm3
Sustrato Definido 0 microorganismos en 100 cm3 0 microorganismos en 100 cm3
Presencia – Ausencia Ausencia en 100 cm3 Ausencia en 100 cm3 Fuente: Resolución 2115/07.Republica de Colombia.
Ninguna muestra de agua para consumo humano debe contener E. Coli en 100 cm3 de agua,
independientemente del método de análisis utilizado. 7 (RESOLUCION 2115 , 2007)
Según la Constitución Política de Colombia establece como uno de los fines principales de la
actividad del Estado dar solución de las necesidades básicas insatisfechas, entre las que está el acceso
al servicio de agua potable que es fundamental para la vida humana. El abastecimiento adecuado de
agua de calidad para el consumo humano es necesario para evitar casos de morbilidad por
enfermedades como el cólera y la diarrea8. El problema no es sólo la calidad del agua también es
importante que la población tenga acceso a una cantidad mínima de agua potable al día. Por esto es
importante que el servicio de acueducto no sólo tenga una cobertura universal, sino que sea continuo.
El agua contaminada o que no se encuentre tratada para consumo humano generan un impacto
negativo en la salud pública que según cálculos recientes asciende aproximadamente a 1,96 billones
de pesos al año, de los cuales el 70% corresponde al impacto de la morbilidad y mortalidad por
8 (Organización Mundial de la Salud , 2015.) El estado del agua, el alcantarillado y los residuos sólidos
en los municipios.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
31
enfermedades diarreicas y el 30% restante al gasto en prevención. Esta situación es más grave en las
zonas rurales y de población dispersa del país. 8 (Organización Mundial de la Salud , 2015.)
Según cálculos del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (2002), del 56%
de la población rural que tiene alguna forma de abastecimiento de agua, solo el 6% cuenta con agua
a la que se le da algún tratamiento para desinfectarla. Esto significa que miles de niños y niñas,
especialmente en las zonas rurales del país y en los municipios más pobres, aún enfrentan el riesgo
de contraer enfermedades como la diarrea y el cólera, que en muchos de los casos puede llegar a ser
mortal. Por esto es muy importante que los municipios del país cuenten con un sistema que permita
realizarles seguimiento constante a la calidad del agua que distribuyen a sus habitantes. 8
El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, RAS 2017, establece
que el agua para consumo humano no debe contener microorganismos patógenos, ni sustancias
tóxicas o nocivas para la salud, la calidad del agua no debe deteriorarse ni caer por debajo de los
límites establecidos durante el periodo de tiempo para el cual se diseñó el sistema de abastecimiento.
(Ministerio de Vivienda, Resolución 0330 de 2017)
Un sistema de tratamiento de agua potable se compone básicamente por un conjunto de
estructuras, entre otras la bocatoma, que permite la captación de agua cruda proveniente de la fuente;
las redes de captación que permite el transporte de agua cruda entre la bocatoma y el desarenador; la
planta de tratamiento de agua potable (PTAP) y finalmente la conducción que corresponde al
transporte y distribución del agua tratada (potable). Esta su vez, posee un conjunto de estructuras en
las cuales se llevan a cabo operaciones y procesos unitarios con el fin de remover sustancias
indeseables, garantizando que el agua sea inofensiva para el ser humano, es decir, que se transforme
en agua potable. Estas operaciones y procesos son principalmente coagulación, floculación,
sedimentación, filtración y desinfección.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
32
La legislación colombiana (Resolución 0330 de 2017, MVCT) establece criterios básicos y
requisitos mínimos que deben reunir los diferentes procesos unitarios involucrados en la
conceptualización, diseño y la construcción, entre otros, de plantas de tratamiento de agua potable en
el territorio nacional. El RAS 2017 es una guía para los diseñadores, que no desconoce en ningún
momento la literatura en cuanto a la conceptualización de dichos sistemas, y ofrece un punto de
partida para el diseño de estos procesos especialmente en municipios en donde no se cuenta con
información suficiente para establecer las demandas de la población, que es en últimas el parámetro
que define el tamaño o capacidad de las estructuras a diseñar. (Ministerio de Desarrollo Económico
Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico, 2017)
TIPOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA:
Según el documento Procesos unitarios y plantas de tratamiento de la CEPIS, las plantas de
tratamiento de agua pueden clasificarse, de acuerdo con el tipo de proceso que las conforman, en las
plantas de filtración rápida y plantas de filtración lenta. También se pueden clasificar, de acuerdo con
la tecnología usada en el proyecto a realizar, en plantas convencionales antiguas, plantas
convencionales de tecnología apropiada y plantas de tecnología importada o de patente.
OPERACIONES UNITARIAS PARA EL TRATAMIENTO SEDIMENTACION: La sedimentación que puede emplearse es de flujo horizontal. Para determinar el número de unidades
deben tenerse en cuenta el tamaño de la planta de tratamiento, las etapas, la forma, las condiciones
del terreno y su operación. 8 (Ministerio de Vivienda, Resolución 0330 de 2017)
FILTRACION: el objetivo básico de la filtración es separar las partículas y microorganismos
objetables que no han quedado retenidos en el proceso de sedimentación. 8 (Ministerio de Vivienda,
Resolución 0330 de 2017)
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
33
En la siguiente tabla se presentan la clasificación de los filtros.
Tabla 10.Clasificación de los filtros.
Según la velocidad
de filtración
Según el medio
filtrante
Según el sentido
del flujo
Según la carga
sobre el lecho
Rápidos
120-360
m3/m2/día
1. Arena
(h=60-
75cm)
2. Antracita
(h=60-
75cm)
3. Mixtos:
Antracita
(35-50cm)
Arena (20-
35cm)
4. Mixtos:
Arena,
Antracita,
Granate.
Ascendentes
Descendentes
Flujo mixto
Por gravedad
Por presión
Lentos
7-14 m3/m2/día
Arena
(h=60-100 cm)
Descendente
Ascendente
Horizontal
Por gravedad
Fuente: Arboleda Valencia, Jorge. Teoría y práctica de la purificación del agua tomo 2. (Salud O. P., 2005)
Velocidad de filtración: para el diseño deben adoptarse las siguientes tasas:
• Para lechos de arena o antracita de 0,45 mm a 0,55 mm y una profundidad máxima
de 0,75 m, la tasa debe ser inferior a 120 m3/(m2.dia)
• Para lechos de antracita sobre arena y profundidad estándar, la tasa máxima es de
300 m3/ (m2.dia).
• Para lechos de arena sola o antracita sola de tamaño grueso, con profundidad mayor
de 0,9 m, la tasa de filtración máxima es de 400 m3/ (m2.dia).
La selección del método de lavado depende de las consideraciones económicas o de operación.
El fondo de los filtros debe estar diseñado de modo que permita una distribución uniforme y
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
34
satisfactoria del agua de lavado en toda el área del lecho filtrante. 8 (Ministerio de Vivienda,
Resolución 0330 de 2017)
Técnicas de lavado: (Ministerio de Vivienda, Resolución 0330 de 2017)
• Flujo ascendente. El sistema debe diseñarse de forma que la velocidad del agua que
se inyecta por los drenes produzca expansión del lecho del 20 al 40%. La velocidad de lavado
debe estar por encima de las velocidades de fluidización del 70% superior del lecho.
• Flujo ascendente y lavado superficial. El agua debe inyectarse a presión sobre la
superficie del lecho filtrante. Puede emplearse el equipo de brazos giratorios tipo Palmer, o
de rociadores fijos. Deben emplearse tasas de flujo de 80 a 160 L/ (min.m2) con presiones de
15 a 30 mca.
• Lavado simultáneo con agua y aire. La unidad debe diseñarse de forma que la tasa de
aire inyectado a través de boquillas sea de 0.3 a 0.9 m3/ (m2.min). El agua debe aplicarse a
una velocidad de máximo 0.3 m3/ (m2.min) y producir una expansión máxima del 10% del
lecho filtrante. Debe emplearse un sistema de drenaje que permita la inyección de aire y agua
simultáneamente.
• Flujo ascendente y lavado sub superficial. Este sistema se recomienda para filtros con
medio de arena y antracita, y cuando existe tendencia a que las partículas floculadas penetren
profundamente
DESINFECCION: 9 (ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Teoría y Práctica de la purificación del agua
Tomo 2. 3 Edición. 2000.) Este proceso se refiere a la destrucción de los organismos causantes de
9 ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Teoría y Práctica de la purificación del agua Tomo 2. 3 Edición. 2000.
p 636
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
35
enfermedades o patógenos presentes en el agua, los principales son: Bacterias, Protozoarios, Virus,
Trematodos.
Velocidad de desinfección: El proceso de desinfección se realiza progresivamente, con más
o menos velocidad a través del tiempo y se considera terminado cuando el 100% de los organismos
que se trata de destruir han muerto. 10 (Ministerio de Vivienda, Resolución 0330 de 2017)
Factores que influyen en la desinfección: Por tratarse de una reacción, depende de:
1. Relación concentración-tiempo
2. Temperatura
3. Potencial hidrogeno o pH
4. Número y tipo de organismos.
CLORACIÓN: Para la desinfección y el tratamiento de aguas se puede emplear:
• Cloro gaseoso generado a partir de la vaporización de cloro líquido almacenado bajo
presión en cilindros.
• Hipoclorito de sodio (líquido)
• Hipoclorito de calcio (sólido en forma granular). HTH
Son varios los compuestos que pueden ser empleados en la cloración del agua, por lo que
en el momento de su selección se recomienda tener en cuenta lo siguiente:
• Cloro gaseoso (Cl2)
• Hipocloritos:
a) Hipoclorito de calcio (Ca(ClO)2): Tiene la ventaja de ser más fácil su manipulación
que el cloro gaseoso en pequeñas comunidades, tiene una alta solubilidad, de fácil transporte,
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
36
no es tóxico a menos que sea ingerido, no requiere de equipos complejos para su dosificación.
Este producto tiene un alto costo y sufre alteraciones una vez abierto el recipiente.
b) Hipoclorito de sodio (NaClO): Es de fácil manejo, no es tóxico a menos que sea
ingerido, fácil transporte, no requiere de equipos sofisticados para su aplicación. Tiene la
desventaja de tener poca estabilidad, una baja concentración de cloro activo (2.5 - 15%, la
concentración más común 10%).
• Cal clorada: Tiene la ventaja de fácil manejo, no es tóxica, de fácil transporte, buena
solubilidad en el agua, no requiere equipos sofisticados para su dosificación. Genera residuos
calcáreos, baja estabilidad, debe ser almacenado lejos del calor y la luz solar. Para su
aplicación debe contarse con un depósito para la preparación de la solución. 10
Selección del desinfectante: En la selección del desinfectante deben satisfacerse los
siguientes criterios:
• Debe destruir o inactivar, dentro de un tiempo dado, las clases y número de
microorganismos patógenos que pueden estar presentes en el agua que se va a desinfectar.
• De ser posible no debe introducir ni producir sustancias tóxicas, o en caso contrario
éstas deben mantenerse bajo los valores guía o los exigidos
• El desinfectante debe ser razonablemente seguro y conveniente de manejar y aplicar
en las situaciones en que se requiera su uso.
Concentración residual de cloro: La muestra debe tomarse cerca de la salida del tanque de
contacto o de almacenamiento del agua filtrada. Es necesario medir el contenido de cloro residual, si
este contenido está por debajo del valor deseado, se debe ajustar la dosificación del cloro y después
de 1 hora repetir la operación hasta el ajuste requerido.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
37
Con el fin de obtener la concentración y cantidad de cloro que se debe dosificar al agua tratada,
se construyó una gráfica de curva de demanda de cloro, observando el incremento inicial en los
resultados de cloro, seguido de la declinación y nuevo aumento, conocido como punto de quiebre, en
el cual se satisface la demanda de cloro, para lo cual al sobrepasar la dosis desde este punto se genera
cloro libre.
Grafica 3. Curva de demanda de Cloro.
Fuente: (Romero Rojas, 2009)
Y de la cual se observa los siguientes análisis:
A-B: El cloro reacciona inicialmente con los agentes reductores presentes y no forma un residual
detectable. La dosis de cloro en el punto B representa la cantidad de cloro requerida para satisfacer la
demanda ejercida por los agentes reductores del agua.
B-C: Una vez satisfecha la demanda ejercida por los agentes reductores o demanda inmediata
de cloro, éste reacciona con iodo el amoniaco y las aminas orgánicas presentes para formar un residual
de cloro combinado. Cuando todo el amoniaco y las aminas orgánicas han reaccionado con el cloro,
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
38
empieza a formarse un residual de cloro libre. A una cierta concentración crítica, punto C, la
concentración de cloro libre es lo suficientemente alta como para oxidar las cloraminas.
D-C: se da la oxidación de cloramina, reduciendo el cloro residual, formándose óxido nitroso,
nitrógeno y tricloruro de nitrógeno.
𝑁𝐻2𝐶𝑙 +𝑁𝐻𝐶𝑙2 = 𝐻𝑂𝐶𝑙 +𝑁2𝑂 +4𝐻𝐶𝑙
D: Una vez completa la oxidación de los compuestos susceptibles de ser oxidados por el cloro,
todo el cloro agregado genera un residual de cloro libre, en el cual la oxidación de los productos del
amoniaco es completa, generándose el punto de quiebre.
El cual teóricamente se da en una relación Cl2/NH3 = 2/1
MARCO LEGAL
Las disposiciones legales nacionales aplicables al proyecto son las siguientes:
Tabla 11. Marco legal y Normativo del proyecto.
Norma Titulo Como Interviene en el
Proyecto.
Articulo 366
Constitución
Política de
Colombia 1991.
El bienestar general y el mejoramiento de
la calidad de vida de la población son
finalidades sociales del estado. Será
objetivo fundamental de su actividad la
solución de las necesidades insatisfechas
de salud, educación, saneamiento
ambiental y de agua potable.
Niveles de Insatisfacción por
parte de la comunidad de la
vereda el Hospicio, ayudando
como estudiantes de la
universidad de la Salle.
Artículo 370
Constitución
Política de
Colombia 1991.
Corresponde al Presidente de la
República señalar, con sujeción a la ley,
las políticas generales de administración
y control de eficiencia de los servicios
públicos domiciliarios y ejercer por
medio de la Superintendencia de
Servicios Públicos Domiciliarios, el
control, la inspección y vigilancia de las
entidades que los presten
Normatividad creada para tener
como referencia para la
ejecución del proyecto.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
39
Ley 99 de 1993
“Congreso de
Colombia”
Creación del ministerio del medio
ambiente y reorganización del sector
público encargado del manejo del medio
ambiente.
Creación el mayor ente
regulador a nivel nacional.
Decreto 1575 de
2007.
Ministerio de
Protección Social
y Presidente de la
Republica Álvaro
Uribe.
Sistema para la Protección y Control de
la Calidad del Agua para Consumo
Humano
Sirve para controlar la calidad
de agua que se va a suministrar
a la población.
Resolución 2115
del 2007
“M. A.V.D.T”
Características, instrumentos básicos y
frecuencias de sistema de control y
vigilancia para la calidad del agua para
consumo humano.
Estipula las condiciones
mínimas que debe cumplir un
agua apta para consumo
humano.
Resolución 0330
RAS 2017
“Ministerio de
Vivienda, Cuidad
y Territorio”.
Reglamento técnico del sector de agua
potable y saneamiento básico. determina
población, dotación y demanda, perdidas
dotación bruta, fuente de abastecimiento
de agua, captaciones de agua superficial,
parámetros de diseño, puesta en marcha,
aspectos de operación, aspectos de
mantenimiento, captaciones de agua
subterránea, aducción y conducción,
redes de distribución, estación de
bombeo, tanques de almacenamiento y
compensación, entre otros.
Manual básico para el Diseño de
la planta de tratamiento de agua
potable PTAP y toda la red de
distribución, para alcanzar el
objetivo general del proyecto,
de una manera óptima.
Norma técnica
colombiana 813
“ICONTEC”
Establece los requisitos físicos, químicos
y microbiológicos que debe cumplir el
agua potable.
Debido a la caracterización que
vamos a realizar, con esta norma
vamos a contrastar toda la parte
físico- químico y
microbiológico del agua a tratar.
CRA 750 de 2016
“Ministerio de
Vivienda, Cuidad
y Territorio”.
Por la cual se modifica el rango de
consumo humano, Mínimo Vital.
Cálculo del Mínimo vital
estipulado para la comunidad.
Fuente: Autores.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
40
METODOLOGIA
Tipo de investigación: Cuantitativa experimental. 10
Según el ICONTEC, una investigación cuantitativa parte de un problema definido por el
investigador y busca validar o no una hipótesis determinada; dentro de esta clasificación se encuentra
el subgrupo experimental, el cual tiene como objetivo principal explicar la relación de causa-efecto
entre dos o más variables, además de ello implica que el investigador actúe sobre el estado de algunos
sujetos de estudio mediante tratamientos que desea evaluar.
El proceso metodológico vinculado a este trabajo de grado, el cual costa del diseño de un sistema
de potabilización y su red de distribución para una comunidad de la vereda El Hospicio ubicado en
el municipio de La Mesa (Cundinamarca), está fraccionado en cuatro fases para el desarrollo del
proyecto:
Fase 1: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA:
Donde se tuvo en cuenta información secundaria proveniente de las instituciones como lo son
DANE, CAR, IGAC, Municipio, Junta de Acción Comunal.
Tabla 12.Fase 1 de la metodología del proyecto.
10 ICONTEC, Compendio tesis y otros trabajos de grado, Quinta actualización. Bogotá: Instituto colombiano de normas técnicas y certificación (ICONTEC), 2002.
Actividad Descripción Recursos Días
dedicados
Visita a los
centros
especializados
“ DANE, CAR,
IGAC, Municipio”
Documentos, materiales,
mapas información
magnética obtenida, en
estos centros de
información.
Grupo de
investigación,
contacto, transporte de
Bogotá hasta el
municipio y la vereda.
3
Recopilación de
información.
Estudios de la zona
actualizados donde se
ubicará la planta a partir
de las bases históricas
existentes, teniendo en
Grupo de
investigación,
contacto, transporte de
Bogotá hasta la
vereda, botas de
10
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
41
Fuente: Autores.
Fase 2: TRABAJO DE CAMPO:
La cual permitirá el desarrollo de las actividades de diseño del sistema de tratamiento, por
medio de un diagnostico o caracterización de la fuente de abastecimiento, y un levantamiento
topográfico. Dentro de la caracterización se evaluarán 17 parámetros en total:
Tabla 13. Fase 2 de la metodología del proyecto.
cuenta los planos e
información adicional,
como compilación de
datos actuales.
trabajo, decámetro,
flexómetro, papelería,
transporte dentro de la
ciudad y hojas carta.
Actividad Descripción Recursos Días
dedicados
Levantamiento
topográfico.
Conjunto de operaciones
ejecutadas sobre el
terreno, con los
instrumentos adecuados,
el levantamiento
topográfico necesita una
serie de mediciones y
triangulaciones, que
luego nos permitirá la
elaboración del Plano
topográfico.
La instrumentación
necesaria, Grupo de
investigación, contacto,
transporte fuera de
Bogotá, Computadora.
3
Muestreos
Recolección de muestras
representativas tanto de
la fuente superficial de la
cual se va a abastecer el
sistema de tratamiento a
desarrollar:
• Bocatoma. Para
parámetros
fisicoquímicos.
• Medición de
caudal.
Grupo de investigación,
contacto, transporte fuera
de Bogotá, recipiente
plástico, recipientes de
vidrio, botellas plásticas,
botellas de vidrio ámbar,
conos Inhof, peachímetro,
multiparámetro, GPS,
guantes, cofias, tapabocas,
bata, kits, nevera, hielo,
hospedaje, alimentación,
beakers, demás papelería
y transporte dentro de la
ciudad. Formato de visita
de campo y hojas carta.
formato de registro de
cadena de custodia –
muestreo de aguas
2
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
42
Fuente: Autores.
Lo anterior permitió conocer los elementos que pueden afectar la potabilización del agua.
Fase 3: MARCO LEGAL, NORMATIVO Y CONSIDERACIONES:
Está estructurado en torno a los resultados obtenidos en los levantamientos y en la parte
diagnóstica para dar solución a las problemáticas encontradas; cuenta con un análisis estratégico,
desarrollo y evaluación de cada una de las unidades y procesos a implementar.
Caracterizaciones
fisicoquímicas y
microbiológicas.
Se realizarán las pruebas
en laboratorio de las
muestras recolectadas
con los 17 parámetros
estipulados en la
RESOLUCION 2115 DE
2007, para el sistema de
control y vigilancia para
la calidad del agua para
consumo humano:
1. pH.
2. Temperatura.
3. Conductividad.
4. Solidos
disueltos totales.
5. Solidos
sedimentables.
6. Color aparente.
7. Turbiedad.
8. Nitritos.
9. Nitratos.
10. Alcalinidad.
11. Dureza.
12. Hierro total.
13. Magnesio.
14. Carbono
orgánico total
(COT).
15. Coliformes
totales.
16. Coliformes
fecales.
17. Cloro libre
residual.
Grupo de investigación,
recipiente plástico,
recipientes de vidrio,
peachímetro,
multiparámetro, guantes,
cofias, tapabocas, bata,
kits, beakers, laboratorio,
computador, libros, demás
papelería, transporte
dentro de la ciudad,
instrumentos y reactivos
para caracterizaciones
físico químicas y
microbiológicas. Cadena
de custodia ver anexo 2.
2
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
43
Tabla 14. Fase 3 de la metodología del proyecto.
Actividad Descripción Recursos Días
dedicados
Recopilación de
información de
las unidades y
normatividad
Recopilación de
información de las
unidades de
tratamiento de agua
potable y normatividad
vigente en cuanto a
calidad de agua.
Grupo de investigación,
Director, transporte,
contacto, laboratorio,
computador, libros,
impresora, papelería,
3
Diseño de las
unidades.
Análisis de unidades o
puntos críticos del
sistema de tratamiento
de agua potable.
Grupo de investigación,
computador, libros,
impresora, papelería,
cartucho negro y hojas
carta.
5
Cálculos
requeridos
Realización de
cálculos requeridos
como: mínimo vital de
agua potable por
habitante
Grupo de investigación,
contacto, computador,
libros, impresora,
papelería, resolución
vigente.
4
Elaboración de
alternativas
Realización de diseños
para el sistema de
tratamiento de agua
potable.
Grupo de investigación,
Director, computador,
libros, impresora,
cartucho negro, hojas
carta, demás papelería,
transporte dentro de la
ciudad
3
Identificación de
aspectos
económicos y
ambientales de
la alternativa
Realización de la
matriz de impactos
para el sistema de
tratamiento de agua
potable.
Grupo de investigación,
computador, libros,
impresora, cartucho
negro, hojas carta,
demás papelería,
transporte dentro de la
ciudad
3
Fuente: Autores.
Fase 4: DISEÑO Y MODELACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO
En el cual se modeló y diseñó la planta de tratamiento, la red de distribución para la comunidad
y la proyección, cálculo, operación y construcción del prototipo.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
44
Tabla 15. Fase 4 de la metodología del proyecto.
Actividad Descripción Recursos Días
dedicados
Diseño red de
distribución
EPANET
Realización de diseño
de la red de
distribución, por medio
del software EPANET.
Grupo de investigación,
computador, libros.
5
Construcción del
prototipo.
Se realizara una
jornada de
construcción del
prototipo diseñado para
medir la eficiencia de
la unidad de filtración
del sistema de
tratamiento de agua
potable.
Grupo de investigación,
contacto, transporte fuera
de la cuidad hacia la
vereda, computador,
Plano de diseño de
prototipo, materiales
comprados del prototipo,
equipos y elementos
necesarios para la
construcción de la unidad
y formato de visita de
campo.
4
Diseño del
sistema de
potabilización
Software
AUTOCAD.
Realización de diseño
del sistema de
potabilización, por
medio del software
AutoCAD.
Grupo de investigación,
computador, libros.
8
Muestreo
Recolección de
muestra después del
prototipo
implementado de la
cual se va a abastecer
el sistema de
tratamiento a
desarrollar:
• Prototipo de
filtración
Grupo de investigación,
contacto, transporte fuera
de Bogotá, recipiente
plástico, recipientes de
vidrio, botellas plásticas,
botellas de vidrio ámbar,
conos Imhoff,
peachímetro,
multiparámetro, GPS,
guantes, cofias,
tapabocas, bata, kits,
nevera, hielo, hospedaje,
alimentación, beackers,
demás papelería y
transporte dentro de la
3
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
45
ciudad. Formato de visita
de campo y hojas carta.
Caracterizaciones
fisicoquímicas y
microbiológicas.
Se realizó una última
prueba en laboratorio
de las muestras
recolectadas con los 17
parámetros estipulados
en la RESOLUCION
2115 DE 2007, para el
sistema de control y
vigilancia para la
calidad del agua para
consumo humano: del
agua tratada por el
prototipo
implementado en la
finca San Roque.
1.pH.
2.Temperatura.
3.Conductividad.
4.Solidos disueltos
totales.
5.Solidos
sedimentables.
6.Color aparente.
7.Turbiedad.
8.Nitritos.
9.Nitratos.
10.Alcalinidad.
11.Dureza.
12.Hierro total.
13.Magnesio.
14.Carbono
orgánico total
(COT).
15.Coliformes
totales.
16.Coliformes
fecales.
17.Cloro libre
residual.
Grupo de investigación,
recipiente plástico,
recipientes de vidrio,
peachímetro,
multiparámetro, guantes,
cofias, tapabocas, bata,
kits, beakers, laboratorio,
computador, libros,
demás papelería,
transporte dentro de la
ciudad, instrumentos y
reactivos para
caracterizaciones físico
químicas y
microbiológicas. Formato
de registro de cadena de
custodia ver anexo 3 –
muestreo de aguas.
2
Fuente: Autores.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
46
A continuación, se detalla la descripción de las fases realizadas en el diagrama N° 1 -
Metodología.
Diagrama 1. Metodología del proyecto de grado.
Fuente: Autores.
RESULTADOS
Fase 1: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN SECUNDARIA
Durante esta fase se obtuvo toda la información necesaria para la realización del proyecto,
consultando información tanto al municipio como CAR, DANE, IGAC Y Junta de acción comunal.
Con el fin de identificar las falencias de la zona con respecto al tratamiento de agua potable, se
encontró información escasa y antigua, debido a que el área del proyecto es una zona rural; la
información encontrada es suficiente para lograr el desarrollo de la investigación.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
47
Fase 2: TRABAJO DE CAMPO
Levantamiento topográfico: Este se llevó acabo en toda la zona de influencia del proyecto,
georreferenciando directamente los 6 predios con sus respectivos tanques de almacenamiento,
establos, tanques de distribución y de la fuente hídrica abastecedora (nacedero San Roque).
De esta fase se obtuvo un consolidado de las coordenadas, cotas e información de interés para
la implementación del software EPANET, estos resultados se expresan en la siguiente tabla:
Tabla 16. Consolidado de geo referencias del área de influencia.
Fuente: Autores.
Muestreos: Bocatoma: Para parámetros fisicoquímicos y medición de caudal.
Caracterización del afluente: Se tomó una muestra en la salida del nacedero (San Roque), justo después del estanque natural
realizado por la población beneficiada en la vereda el Hospicio; se realizó el día domingo 3 de
diciembre del año 2017 en las horas de la tarde. Para llevar al centro tecnológico de la universidad de
La Salle, para su respectivo análisis. Por otro lado, se realizó el aforo del caudal por medio del método
volumétrico, obteniendo un caudal de 1,23 L/s en épocas de invierno. La oferta hídrica fue analizada
por medio de aforos de caudal obteniendo los siguientes resultados:
Punto coordenadas Norte Este Cota
Nacedero San Roque N 439.307 W 7426.027 439.307 7.426 1209
Tanque de distribucion 2 N 439.388 W 7426.058 439.388 7.426 1188
Tanques 1 N 439.424 W 7425.842 439.424 7.425 1182
Casa 1 N 439.437 W 7425.840 439.437 7.425 1176
Casa 6 N 439.525 W 7426.066 439.525 7.426 1168
Casa 5 N 439.524 W 7426.043 439.524 7.426 1162
Establo 1 N 439.454 W 7425.832 439.454 7.425 1160
Tanques 3 N 439.492 W 7425.986 439.492 7.425 1152
Casa 3 N 439.498 W 7425.978 439.498 7.425 1150
Casa 4 N 439.531 W 7426.000 439.531 7.426 1143
Establo 2 N 439.535 W 7425.964 439.535 7.425 1138
Tanques 2 N 439.560 W 7425.915 439.560 7.425 1125
Casa San roque N 439.640 W 7425.862 439.640 7.425 1066
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
48
Tabla 17. Aforos de caudal invierno – estimación de oferta hídrica.
calculo de caudal
N° de aforo
tiempo
(segundos)
volumen
(litros)
Caudal (Q en
litros/segundos)
1 5,30 5,90 1,11
2 5,55 6,30 1,14
3 5,69 6,20 1,09
4 4,51 5,40 1,20
5 4,71 5,80 1,23
6 4,57 5,60 1,23
7 3,46 4,70 1,36
8 4,30 5,60 1,30
9 3,33 4,20 1,26
10 4,12 5,60 1,36
11 3,60 4,30 1,19
12 3,45 4,40 1,28
13 4,57 5,60 1,23
14 4,18 5,20 1,24
Q=V/t Caudal
promedio 1,23 época de invierno Fuente: Autores.
El caudal para épocas de verano se tomó debido a consideraciones sobre el origen del nacedero,
además de su conservación y el área que lo rodea, el dialogo con la población beneficiada también
permitió estimar este caudal debido a que, según ellos, el nivel de agua en el estanque natural no baja
considerablemente en épocas de verano.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
49
Tabla 18. Aforos de caudal verano – estimación de oferta hídrica.
calculo de caudal
N° de aforo
tiempo
(segundos)
volumen
(litros)
Caudal (Q en
litros/segundos)
1 2,92 1,5 0,514
2 2,67 1,5 0,562
3 2,68 1,5 0,560
4 2,39 1,5 0,628
5 2,56 1,5 0,586
6 2,81 1,5 0,534
7 2,58 1,5 0,581
8 2,66 1,5 0,564
9 2,64 1,5 0,568
10 2,37 1,5 0,633
Q=V/t Caudal
promedio 0,573 época de invierno Fuente: Autores.
MUESTRAS E INSTRUMENTOS.
MUESTRAS: Se tomaron muestras tanto en la fuente (nacedero San Roque) y en el prototipo de filtración
implementado, para ellos se han establecido:
• Fuente San Roque: se tomó 1 muestra puntual in-situ, distribuida de la siguiente
manera: 1 en el mes de diciembre de 2017 tomada el día Domingo, para la realización de la
prueba de laboratorio el día lunes.
• Efluente: Se tomó 1 muestra in-situ en la unidad implementada, durante el último
muestreo programado para la fuente superficial en el mes de enero de 2018.
Reconociendo que las condiciones climáticas son un factor importante dentro de la práctica de
los muestreos, se tuvieron como puntos de referencia para la selección de la semana a muestrear que
fueran semanas en las cuales habían prevalecido parámetros como el brillo solar o la precipitación,
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
50
para asemejarlo con períodos de invierno y verano respectivamente, con el objeto de analizar el caudal
de la fuente en los períodos indicados e identificar el aumento o disminución de contaminantes por el
arrastre de compuestos a causa de la precipitación. 10 (Ministerio de Vivienda, Resolución 0330 de
2017)
INSTRUMENTOS REQUERIDOS PARA LA REALIZACION DEL
PROYECTO: Botellas plásticas, botellas de vidrio ámbar, cono Imhoff, turbidímetro, multiparámetro, GPS,
guantes, cofias, tapabocas, bata, kits, nevera, hielo, beakers, computador, libros, plotter, impresora,
hojas carta, formato de registro de cadena de custodia – muestreo de aguas, formato de registro de
preservación de muestras, carpetas de presentación, sobres de manila, demás instrumentos para
caracterizaciones fisicoquímicas y microbiológicas.
Los valores obtenidos y los cálculos realizados en el CITAS, después de realizar la
caracterización química y microbiológica, se encuentran en el ANEXO 6.
Fase 3: CONSIDERACIONES TECNICAS:
DEMANDA HIDRICA Para obtener la demanda hídrica necesaria para el área del proyecto se implementó un estudio
sobre módulo de consumo ya sea por habitante o por actividad; para este documento se implementó
el estudio de módulos de consumo realizado por la firma consultora Hidroplan Ltda para la CAR
desde el año 2005.
Dentro del módulo de consumo doméstico o dotación se entiende que las actividades como
preparación de alimentos para consumo inmediato, satisfacción de necesidades domésticas
individuales como higiene personal y limpieza de materiales y utensilios están incluidas dentro de
esta cantidad.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
51
En la tabla 20 se muestra los requerimientos de aparatos sanitarios, permitiendo visualizar las
presiones necesarias para su adecuado funcionamiento.
Tabla 19. Aparatos sanitarios y requerimientos.
Uso privado
Aparatos
Qminimo
(L/s)
Qrecom
(L/s)
Presión
mínima
(m.c.a)
Presión
recom
(m.c.a)
UD
C
Diámetro
alimentación
Bebedero 0,1 0,15 2,5 7,0 1 ½”
Calentador
eléctrico
0,3 0,45 2,0 7,0 ¾”
Ducha 0,2 0,3 1,5 7,0 1,5 ½”
Inodoro de
tanque
0,3 0,35 2,0 7,0 3,0 ½”
lavadero 0,2 –
0,3
0,3 –
0,45
2,0 7,0 1,5 ½”
Lava
manos
0,2 0,3 2,0 7,0 0,8 ½”
Lava
platos
0,25 –
0,3
0,4 –
0,45
2,0 7,0 2,0 ½”
Manguera
de jardín
0,25 0,4 10 10 2,5 ½”
Orinal
sencillo
0,15 0,25 2,0 7,0 3,0 ½”
lavadora 0,25 –
0,3
0,4 –
0,45
2,0 7,0 2,0 ½”
Fuente: Libro diseños hidráulicos sanitarios y de gas en edificaciones.
En la tabla 21 se muestra el módulo de consumo para animales utilizado en los cálculos, teniendo
en cuenta el tipo de piso térmico presente en la zona del proyecto.
Tabla 20. Módulo de consumo, para animales libres – Abrevadero. (Consumo neto teórico de agua en bebederos
(l/s/animal*día)
ESPECIE
PISO
FRIO MEDIO CALIDO
Bovinos 25 30 35
Equinos 20 25 30
Ovinos 15 20 25
Porcinos 10 13 15
Avícola 15 20 25
Fuente: Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, (CAR).
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
52
En la tabla 22 se muestran los módulos de consumo necesario para dar limpieza a los planteles
presentes en los predios de la comunidad.
Tabla 21. Módulo de consumo neto teórico de agua para operación y mantenimiento de planteles.
PLANTEL
CONSUMO
(L/animal*día)
LABOR
PRINCIPAL
ORDEÑADERO 30 LAVADO Y
ASEO
PESEBRERAS 20 BAÑO
PORQUERIZAS 15 LAVADO Y
ASEO
GALLINEROS
(100 unidades)
5 ASEO
Fuente: Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, (CAR).
En la tabla 23 se muestra los módulos de consumo humano utilizado en los cálculos de demanda
hídrica, teniendo en cuenta el tipo de piso térmico presente en la zona del proyecto.
Tabla 22. Consumo neto por piso térmico en área rural.
PISO
TERMICO
CONSUMO
(L/HAB*DIA)
FRIO 125
TEMPLADO 135
CALIDO 140
Fuente: Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, (CAR).
El estudio de la CAR recomienda 125 l/s/hab*día para áreas rurales como urbanas y 45 l/hab*día
para población transitoria. Se implementó el módulo recomendado para clima templado de 135
l/hab*día para consumo humano y se adoptó el caudal de 45 l/hab*día para población transitoria en
estos predios para un total de demanda para consumo doméstico de 0,05 L/s. También se estimó la
demanda de consumo para animales con valor de 0,04 l/s y riego de 0,28 L/Ha.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
53
Tabla 23. Demanda, calculado para animales y planteles en los predios del proyecto.
Demanda según módulos de consumo para animales, limpieza y mantenimiento de
planteles
Uso
Módulo de
consumo
Cantidad de
animales
Total
caudal unidades
Consumo
Bovinos 30 70 2100 (L/Animal*Día)
Equinos 25 15 375 (L/Animal*Día)
Avícola 13,4 20 268 (L/Animal*Día)
Operación y
mantenimiento
Ordeño 30 30 900 (L/Animal*Día)
Pesebrera 20 10 200 (L/Animal*Día)
Gallinero 0,05
20 1 (L/Animal*Día)
Demanda
abrevadero 0,04 L/s Fuente: Autores.
Tabla 24. Demanda, para riego calculado para el área del proyecto.
Para riego (l/s)
Módulo de
consumo Hectáreas
Total
caudal unidades
Pastos 0,094 3 0,282 L/s
Demanda riego 0,28 L/s
Demanda total abrevadero + riego 0,32 Fuente: Autores.
Tabla 25. Demanda, para consumo humano calculado para el área del proyecto.
Fuente: Autores.
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
54
La concesión de aguas que debe tramitar la Asociación de Usuarios ante la autoridad ambiental
debe ser por un caudal de 0,41 L/s.
Ahora se hace necesario que por línea de distribución llegue a los predios el siguiente caudal
teniendo en cuenta la cantidad de personas en el predio y si cuenta con establo o no. Disponiendo de
los datos de la oferta y la demanda se pudo establecer que el nacedero San Roque está en la capacidad
de satisfacer la demanda hídrica.
En los siguientes diagramas 2 y 3 se mostrará el diseño de la red de distribución por medio del
software EPANET.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
55
Diagrama 2. Red de tuberías EPANET
Fuente: Software EPANET.
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
56
Diagrama 3. Casas y establecimientos EPANET
Fuente: Software EPANET.
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
57
En las siguientes tablas se mostrará la demanda de caudal para animales y consumo humano por
predios, permitiendo saber la cantidad de caudal requerido por líneas o por conjunto de tuberías.
Tabla 26. Demanda neta de animales (Bovinos) por predio.
Fuente: Autores.
Tabla 27. Demanda neta de animales (Equinos) por predio.
Fuente: Autores.
LibresMod. de
ConsumoOrdeño
Mod. de
Consumo
Caudal
Libres
Caudal
Establo
Caudal
total
(animales) (L/s) (animales) (L/s) (L/s) (L/s) (L/s)
1 B - C - D 10 0,0003 10 0,0003 0,00347 0,00347 0,00694
2 E - F 10 0,0003 0 0,0003 0,00347 0 0,00347
3 G - H - I 20 0,0003 20 0,0003 0,00694 0,00694 0,01389
4 J 10 0,0003 0 0,0003 0,00347 0 0,00347
5 K 10 0,0003 0 0,0003 0,00347 0 0,00347
6 L 10 0,0003 0 0,0003 0,00347 0 0,00347
Bovinos (L/s)
Predios
Tramos
red -
tubería
PrediosLibres
(animales)
Mod. de
Consumo
(L/s)
Establo
(animales)
Mod. de
Consumo
(L/s)
Caudal
Libres
(L/s)
Caudal
Establo
(L/s)
Caudal
total (L/s)
1 0 0,0003 0 0,0002 0 0 0
2 5 0,0003 5 0,0002 0,00145 0,00116 0,0026
3 1 0,0003 0 0,0002 0,00029 0 0,00029
4 0 0,0003 5 0,0002 0 0,00116 0,00116
5 5 0,0003 0 0,0002 0,00145 0 0,00145
6 4 0,0003 0 0,0002 0,00116 0 0,00116
Caballos (L/s)
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
58
Tabla 28. Demanda neta de animales (Gallinas) por predio.
Fuente: Autores.
Tabla 29. Demanda neta consumo por predios.
Fuente: Autores.
Tabla 30. Caudales necesarios por predios.
Fuente: Autores.
PrediosLibres
(animales)
Mod. de
Consumo
(L/s)
Gallinero
(animales)
Mod. de
Consumo
(L/s)
Caudal
Libres
(L/s)
Caudal
Establo
(L/s)
Caudal
total
(L/s)
1 4 0,0002 0 0,000001 0,00062 0 0,00062
2 4 0,0002 0 0,000001 0,00062 0 0,00062
3 4 0,0002 0 0,000001 0,00062 0 0,00062
4 4 0,0002 0 0,000001 0,00062 0 0,00062
5 4 0,0002 0 0,000001 0,00062 0 0,00062
6 0 0,0002 20 0,000001 0 0,00001 0,00001
Gallinas (L/s)
personas (L/habitante*seg)
Predios Habitante Mod. de
Consumo (L/s)
Caudal
Total
(L/s)
1 5 0,0016 0,0078
2 8 0,0016 0,0125
3 6 0,0016 0,0094
4 3 0,0016 0,0047
5 5 0,0016 0,0078
6 3 0,0016 0,0047
Caudales Totales para
predios (L/s))
Predios Q total (L/s)
1 0,0154
2 0,0192
3 0,0242
4 0,0099
5 0,0134
6 0,0093
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
59
DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE
Calidad de agua cruda: la calidad de la fuente hídrica abastecedora para la población posee
condiciones de alto color aparente y turbiedad, siendo estos los parámetros que se exceden en mayor
forma en contraste con la norma 2115 del 2007; también se encontró valores fuera del rango apto para
consumo humano, en los parámetros de nitritos, nitratos, hierro, magnesio, COT, coliformes totales
y fecales haciendo de esta fuente un agua no apta para consumo. Cuya caracterización se puede
evidenciar en el ANEXO # 6
Por esta razón se hace necesario la implementación de un sistema de tratamiento que permita
poner a punto estos parámetros, y situarlos dentro de la norma de calidad de agua potable para
consumo humano, permitiendo cumplir con la demanda de esta pequeña comunidad.
Para la selección de las unidades de este sistema de tratamiento es necesario revisar algunas
consideraciones emitidas por la OMS y el RAS 2017 debido a que se tienen que tener en cuenta ciertas
características, requerimientos y determinaciones como velocidades, altura de lechos entre otras. Para
observar las consideraciones ir al ANEXO # 7
Los análisis requeridos para la selección de un sistema de tratamiento deben basarse como
mínimo, en los siguientes parámetros básicos de calidad del agua.
- E. Coli, se aceptan como alternativa las bacterias coliformes fecales.
- Turbiedad.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
60
CANAL CON REJILLA
Ilustración 5. Canal y rejilla
Fuente: Autores
𝐴𝑇 = ℎ 𝑥 𝑎 + 𝑏
2
𝐴𝑇 = 0,5 𝑥 0,7 + 0,3
2 = 0,25
𝑄 = 4,1𝑥10^ − 3
𝑉ℎ =𝑄
𝐴𝑇
𝑉ℎ =4,1𝑥10^ − 3𝑚3
0,5 𝑚2= 8,2𝑥10^ − 3𝑚
𝑊 =3
2 𝑋 (
𝑄
ℎ 𝑥 𝑉ℎ)
32
𝑊 =3
2 𝑋 (
4,1𝑥10−3
0,5 𝑥 8,2𝑥10−3)
32 = 1.5𝑚
Pérdidas menores de la rejilla:
ℎ𝑚 = 𝑘𝑚 𝑥 𝑉2
2𝑔
Donde:
• 𝑔 = 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑐𝑚/𝑠2)
• 𝑉 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 (𝑚/𝑠)
• ℎ𝑚 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟𝑒𝑠 (𝑚)
• 𝑘𝑚 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟𝑒𝑠 (𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙)
Km se calcula de la siguiente manera
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
61
𝐾𝑚 = 𝛽 𝑥 (𝑠
𝑏)
1,33
• 𝛽 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑠 (𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙)
• 𝑠 = 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 (𝑚)
• 𝑏 = 𝑠𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 (𝑚)
𝐾𝑚 = 2,42 𝑥 (0,01 𝑚
0,02 𝑚 )
1,33
= 0,963
ℎ𝑚 = 0,963 𝑥 (0,4
𝑚
𝑠)2
2(9,8 𝑚/𝑠2)= 0,00786 m
Según la información restrictiva consignada en la tabla 30, y los resultados obtenidos de la
caracterización del agua del nacedero, el tratamiento más adecuado para el agua del nacedero es la
utilización de un sedimentador.
Tabla 31. Alternativas de pre tratamiento de acuerdo a la calidad del agua cruda.
Fuente: OMS
SEDIMENTADOR Ilustración 6. Sedimentador
Fuente: Autores
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
62
• Ancho = 0,4 m
• Largo = 1,6 m
𝑉ℎ = 𝑄
𝐴𝑇= (
4,1𝑥10^ − 3𝑚3
𝑠𝑒𝑔
0,64 𝑚) = 6,4𝑥10−3
𝑚2
𝑠
• Profundidad: 0,8 m
• Cumple relación L/B = 1,6 𝑚
0,4 𝑚 = 4 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒
Longitud de transición
𝐿1 = 𝐵 − 𝑏
2 ∗ 𝑡𝑎𝑛𝑔 𝜃=
0,4 𝑚 − 0,2 𝑚
2 ∗ 𝑡𝑎𝑛𝑔 (12°30´)= 0,45 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
Velocidad horizontal
𝑉ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 = 100 𝑥 4,1𝑥10^ − 3 𝑚3
0,4 𝑚 𝑥 0,8 𝑚 = 1,28
𝑚
𝑠𝑒𝑔
Periodo de retención L X B X H
𝑇0 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙=
(0,4 𝑥 1,6 𝑥 0,8 )𝑚3
4,1𝑥10^ − 3 𝑚3= 124,88 𝑠𝑒𝑔 𝑥
1 𝑚𝑖𝑛
60 𝑠𝑒𝑔 = 2,08 min 𝑥
1 ℎ𝑜𝑟𝑎
60 𝑚𝑖𝑛= 0,035 ℎ
• Con una pendiente de 10 % en el fondo de la unidad se tiene como altura máxima
𝐻´ = 𝐻 + 0,1𝐻 = 0,8 + 0,1 (0,8)
𝐻´ = 0,88 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
• Con un vertedero de salida de longitud de curva igual al ancho de la unidad se tiene
como altura de agua sobre el vertedero
𝐻2 = (𝑄
1,84 𝐵) ^
2
3
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
63
𝐻2 = (4,1𝑥10−3
1,84 (0,4))
23 = 0,0314 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
Ilustración 7. Pantalla difusora
Fuente: Autores
• Para diseño de pantalla difusora “se asume una velocidad de paso en los orificios de 0,1
m/seg
• Se determina área total de los orificios
𝐴0 = 𝑄
𝑉0
𝐴0 = 4,1𝑥10^ − 3 𝑚3/𝑠𝑒𝑔
0,1 𝑚/𝑠𝑒𝑔= 0,041 𝑚2
• Se adopta como diámetro de orificio de: 𝑑0 = 7,5𝑥10−4 = 0,75 𝑚𝑚
• Entonces se determina el área de cada orificio 𝑎0 = 𝜋 𝑥 7,5𝑥10−4 = 2,36𝑥10−3
𝐴 = 𝜋 𝑥 102 = 𝜋 𝑥𝐷
• Se determina el número de orificios
𝑛 = 𝐴0
𝑎0=
0,041 𝑚2
2,36𝑥10−3= 17,37 ≈ 18 𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠
• Se determina la porción de altura de la pantalla difusora con orificios
ℎ = 𝐻 −2
5(𝐻)
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
64
ℎ = 0,8 𝑚 −2
5(0,8 𝑚) = 0,48 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
• Se asume 3 filas 6 columnas.
En la siguiente tabla se observarán Las condiciones mínimas requeridas para la adopción de un
sistema de filtración por múltiples etapas.
FILTRACION
Tabla 32. Modelo para la selección de un sistema de tratamiento de agua por filtración en múltiples etapas, (FIME).
(Todas las opciones incluyen FGDi y FLA).
Fuente: OMS (Salud O. P., 2005)
Se determinó de acuerdo al diagnóstico realizado para los parámetros de turbidez, color real y
unidades formadoras de colonias, que el tratamiento para la unidad de filtración es realizar uno FGAC
- FILTRO GRUESO ASCENDENTE EN CAPAS y acorde con la normatividad se debe realizar dos
unidades como mínimo. Para conformar una unidad de filtración óptima para el desarrollo del
proyecto.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
65
Criterios de diseño de los componentes
Consideraciones específicas
a) Periodo de diseño: Se recomienda un período de diseño de las instalaciones entre 8
y 12 años de manera que guarde armonía con la dinámica de crecimiento de la población y con
el costo de oportunidad de acceso a la financiación del proyecto.
b) Periodo de operación: Las unidades de tratamiento deben ser diseñados para
periodos de operación de 24 horas, siendo 2 el número mínimo de unidades en paralelo y así
alternarlas cada vez que se requiera realizar mantenimiento. La continuidad en la prestación del
servicio evitar riesgos de contaminación en la distribución.
c) Caudal de diseño: Las unidades en una planta de tratamiento serán diseñadas para
el caudal máximo diario.
Primer Filtro seleccionado. (Salud O. P., 2005)
Es un filtro descendente está compuesto por diferentes lechos, estructura de entrada, un sistema
de drenaje y lavado, además de accesorios de regulación y control; se adoptó una altura de 0,30 m
para el lecho filtrante principal para esta unidad carbón activado; 0,2 m de gravilla como material de
soporte y 0,2 m de arena. Debido la altura de la salida del filtro se adopta esta altura en el material de
soporte debido a que este debe superar la altura de la salida del líquido filtrado, para estas unidades
una altura de 0,15 m.
Segundo filtro seleccionado
El segundo filtro posee un lecho filtrante en antracita y mantiene las mismas dimensiones del
soporte y la arena mencionadas en la primera unidad.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
66
DIMENSIONAMIENTO
Para el dimensionamiento de las unidades de filtración se tuvo en cuenta el titulo c del RAS
2017 en especial las siguientes características:
Numero de filtros: 2 unidades en serie con forma cilíndrica
• Velocidad de filtración 2,4 m3/m2xdia – 7,2 m3/m2xdia
• para lechos de antracita sobre arena y profundidad estándar la tasa máxima
es de 300 m3/m2xdia RAS 2017 página 65.
• Altura de agua mínima 0,5 m el lecho filtrante en ningún momento debe
trabajar seco.
• El sistema de lavado será por medio de válvulas haciendo un retro-lavado.
A continuación, se presentan los cálculos del diseño de los filtros a instalar como ´parte del
proceso de potabilización del agua para las familias beneficiadas. Las dimensiones de filtros permiten
a la comunidad tratar el caudal necesario para satisfacer su demanda de agua tanto para consumo
como para riego y abrevadero.
AREA LATERAL (AL)
𝐴𝑡 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜: 2 𝐴𝐵 + 𝐴𝐿 =
𝐴𝐿 ∶ = 2𝜋 𝑟ℎ
𝐴𝐿 ∶ = 2𝜋 (0,1𝑚)(1𝑚) = 0,628 𝑚2
Área de la base (AB)
𝐴𝐵 ∶ = 𝜋 𝑟2
𝐴𝐵 ∶ = 𝜋 (0,1𝑚)2 = 0,031 𝑚2
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
67
Área total
𝐴𝑡 = 2(0,628 𝑚2) + (0,031 𝑚2) = 1,287 𝑚2
Caudal total
𝑄𝑡 = 𝑡𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑄𝑡 = 300 𝑚3
𝑚2 ∗ 𝑑𝑖𝑎 𝑥 3,336 𝑚2
𝑄𝑡 = 386,1 𝑚3
𝑑𝑖𝑎
𝑄𝑡 =386,1
𝑚3
𝑑𝑖𝑎 86400
= 4,469𝑥10^ − 3 𝑚3
𝑠𝑒𝑔
𝑄𝑡 = 4,469𝑥10−3𝑚3
𝑠𝑒𝑔 𝑥 1000 = 4,469
𝐿𝑡
𝑠𝑒𝑔
• Según la fórmula de morril y Wallace de 1934 sugirieron la siguiente expresión para
calcular número de unidades. n=0,044
𝑛 = 0,044 √𝑄 = 0,865 ≅ 1 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠
Dónde:
n = número de unidades
Q= caudal de la planta (m3/día).
• Se implementarán 2 unidades debido a que puede ocurrir que se necesite de reparación o
se dañe alguna de estas unidades.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
68
Ilustración 8. Filtros necesarios para la comunidad
Fuente: Autores
Los siguientes cálculos fueron necesarios para estimar la ubicación de tubos cortos para el paso
de agua filtrada y clorada a los tanques de distribución #1 y #2, para así lograr el caudal requerido en
cada uno de ellos, para esto se tuvo en cuenta el espesor de la pared de 0.1 m de espesor.
Cálculos para orificios en el tanque de distribución.
Coeficiente de gasto (Cd) para diferentes tipos de tubo corto de pared delgada
𝑄 (𝑚3
𝑠) = 𝐶𝑑 ∗ 𝐴 ∗ √2 ∗ 𝑔 ∗ ℎ
Formula #1. Coeficiente de gasto
Despejando la ecuación, se obtiene.
ℎ = 1
2 ∗ 𝑔 (
𝑄
𝐶𝑑 ∗ 𝐴 )2
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
69
Tabla 33. Coeficiente de gasto (Cd) para diferentes tipos de orificio de pares gruesa para Angulo = 0°
e/D <0.5 1 1.5 2 2.5 3 5
Cd 0,6 0,75 0,78 0,79 0,8 0,82 0,79
e/D 12 25 36 50 60 75 100
Cd 0,77 0,71 0,68 0,64 0,6 0,59 0,55
e: espesor de la pared
D: diámetro del orificio
Fuente: (Domínguez, Eytelwein y Schurinu) Hidráulica General Gilberto Sotelo Ávila.
Primer tanque de distribución para riego y uso domestico
• Para riego y abrevadero. Se utiliza la Formula #1. Coeficiente de gasto
Q = 0,3546 Lps /1000 = 3,546X10-4 (m3/s)
• e = 10 Cm = 0,10 m 𝑒
𝐷= 5,5
• D = 18,18 mm = 0,01818 m
• A = π * D2/4 = 2,59x10-4 m
Se debe interpolar para hallar el valor de Cd, en la Tabla 32 - Coeficiente de gasto (Cd) para
diferentes tipos de orificio de pared gruesa para Angulo = 0° (Domínguez, Eytelwein y Schurinu)
Hidráulica General Gilberto Sotelo Ávila.
𝐶𝑑 = 0,788
Ahora,
ℎ = 1
2 ∗ 𝑔 (
𝑄
𝐶𝑑 ∗ 𝐴 )2
ℎ = 1
2 ∗ 9,8 𝑚/𝑠2 (
3,546X10−4 (m3
s )
0,788 ∗ 2,59x10−4 m )2 = 0,154 𝑚
• Uso doméstico. Utilizar la Formula #1. Coeficiente de gasto
Q = 0,0654 /1000 = 6,54X10-5 (m3/s)
• e = 10 Cm = 0,10 m 𝑒
𝐷= 5,5
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
70
• D = 8 mm = 0,008 m
• A = π * D2/4 = 5,027x10-5 m
ℎ = 1
2 ∗ 𝑔 (
𝑄
𝐶𝑑 ∗ 𝐴 )2
•
ℎ = 1
2 ∗ 9,8 𝑚/𝑠2 (
6,54X10−5 (m3
s)
0,788 ∗ 5,027x10−5 m )2 = 0,139 𝑚
h = 0,14m
Ahora para el segundo tanque de distribución
• Para predio 1. Utilizar la Formula #1. Coeficiente de gasto
Q = 0,0078 /1000 = 7,8X10-6 (m3/s)
• e = 10 Cm = 0,10 m 𝑒
𝐷= 5,5
• D = 3 mm = 0,003 m
• A = π * D2/4 = 7,06x10-6 m
ℎ = 1
2 ∗ 𝑔 (
𝑄
𝐶𝑑 ∗ 𝐴 )2
•
ℎ = 1
2 ∗ 9,8𝑚𝑠2
(7,8X10−6 (
m3s )
0,788 ∗ 7,06x10−6 m )2 = 0,1 𝑚
h = 0,1 m
• Para predio 2. Utilizar la Formula #1. Coeficiente de gasto, utilizando los valores
para predio 1 excepto el caudal.
Q = 0,0125 /1000 = 1,25X10-5 (m3/s)
h = 0,26m
• para predio 3. Utilizar la Formula #1. Coeficiente de gasto, utilizando los valores
para predio 1 excepto el caudal.
Q = 0,0094 /1000 = 9,4X10-6 (m3/s)
h = 0,146 m
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
71
• Para predio 4. Utilizar la Formula #1. Coeficiente de gasto, utilizando los valores
para predio 1 excepto el caudal.
Q = 0,0099 /1000 = 9,9X10-6 (m3/s)
h = 0,162 m
• Para predio 5. Utilizar la Formula #1. Coeficiente de gasto, utilizando los valores
para predio 1 excepto el caudal.
Q = 0,0134 /1000 = 1,34X10-5 (m3/s)
• e = 10 Cm = 0,10 m 𝑒
𝐷= 5,5
• D = 5 mm = 0,005 m
• A = π * D2/4 = 1,96x10-5 m
ℎ = 1
2 ∗ 𝑔 (
𝑄
𝐶𝑑 ∗ 𝐴 )2
ℎ = 1
2 ∗ 9,8 𝑚/𝑠2 (
1,34X10−5 (m3
s)
0,788 ∗ 1,96x10−5 m )2 = 0,038 𝑚
h = 0,038 m
• Para predio 6. Utilizar la Formula #1. Coeficiente de gasto
Q = 0,0093 /1000 = 9,3X10-6 (m3/s)
• e = 10 Cm = 0,10 m 𝑒
𝐷= 5,5
• D = 3 mm = 0,003 m
• A = π * D2/4 = 7,06x10-6 m
ℎ = 1
2 ∗ 𝑔 (
𝑄
𝐶𝑑 ∗ 𝐴 )2
ℎ = 1
2 ∗ 9,8𝑚𝑠2
(9,3X10−6 (
m3s )
0,788 ∗ 7,06x10−6 m )2 = 0,143 𝑚
h = 0,143m
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
72
DESINFECCION
La desinfección se llevará a cabo por medio de un clorador de piscina con pastillas de HTH se debe
calcular la curva de demanda de cloro libre para determinar la cantidad a dosificar.
Ilustración 9 clorador de piscina con HTH
Fuente: http://estilopiscinas.com.br/acessorios/cloradordepiscina
Fase 4. DISEÑO, MODELACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO
Diseño del prototipo: las siguientes formulas fueron utilizadas para el diseño del prototipo, y
revisar las capacidades de filtración que posee este de forma teórica; permitiendo posteriormente
hacer una comparación en la práctica, midiendo el caudal filtrado que aporta este prototipo.
Los siguientes son los cálculos del prototipo instalado:
AREA LATERAL (AL)
𝐴𝑡 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜: 2 𝐴𝐵 + 𝐴𝐿 =
𝐴𝐿 ∶ = 2𝜋 𝑟ℎ
𝐴𝐿 ∶ = 2𝜋 (0,03𝑚)(0,85𝑚) = 0,16 𝑚2
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
73
Área de la base (AB)
𝐴𝐵 ∶ = 𝜋 𝑟2
𝐴𝐵 ∶ = 𝜋 (0,03𝑚)2 = 2,83𝑥10 − 3 𝑚2
Área total
𝐴𝑡 = 2(0,16 𝑚2) + (2,83𝑥10^ − 3 𝑚2) = 0,323 𝑚2
Caudal total
𝑄𝑡 = 𝑡𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑄𝑡 = 300 𝑚3
𝑚2 ∗ 𝑑𝑖𝑎 𝑥 0,323 𝑚2
𝑄𝑡 = 96,9 𝑚3
𝑑𝑖𝑎
𝑄𝑡 =96,9
𝑚3
𝑑𝑖𝑎 86400
= 1,122𝑥10^ − 3 𝑚3
𝑠𝑒𝑔
𝑄𝑡 = 1,122𝑥10−3𝑚3
𝑠𝑒𝑔 𝑥 1000 = 1,122
𝐿𝑡
𝑠𝑒𝑔
• Según la fórmula de morril y Wallace de 1934 sugirieron n=0,044 la siguiente expresión
para calcular número de unidades
𝑛 = 0,044 √𝑄 = 0,433 ≅ 1 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠
Dónde:
n = número de unidades
Q= caudal de la planta (m3/día)
• Se implementarán 2 unidades debido a que puede ocurrir que se necesite de reparación o
se dañe alguna de estas unidades. Y cumpliendo con recomendaciones del RAS 2017
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
74
Ilustración 10. Prototipo de filtros
Fuente: Autores
Modelación: a continuación, se muestran los cálculos de los requerimientos para modelar una
red de distribución por el software EPANET, obteniendo una simulación exitosa y con todos los ítems
necesarios, para garantizar el óptimo transporte de fluido filtrado y tratado en el área del proyecto
para esta pequeña comunidad.
Calculo de coeficiente de flujo (cv) para EPANET En la siguiente tabla se muestra los resultados de los coeficientes de tuberías para cada tramo,
necesario para desarrollar la simulación de la red de distribución en EPANET. La ecuación utilizada
para hallar los cv es la siguiente:
𝐶𝑣 = 𝑄
√∆ 𝑃𝑆𝐺
Tabla 34. Coeficiente de flujo (Cv) para simulación de EPANET.
Calculo de coeficiente de flujo para EPANET (Cv)
Tramo
Presión 1
(mca)
Presión 2
(mca) Presión total absoluta (mca) Q (L/s)
Cv
A´ 0 19,21 19,21 0,41 0,094
A 19,21 22,21 3 0,0654 0,038
B 22,21 27,85 5,64 0,0078 0,0033
C 27,85 33,84 5,99 0,0078 0,0032
D 19,21 50,02 30,81 0,0076 0,0014
E 22,21 83,93 61,72 0,0192 0,0024
F 83,93 142,74 58,81 0,0192 0,0025
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
75
G 22,21 57,98 35,77 0,0094 0,0016
H 57,98 59,95 1,97 0,0094 0,0067
I 19,21 71,86 52,65 0,0148 0,002
J 22,21 68,05 45,84 0,0099 0,0015
K 22,21 48,02 25,81 0,0134 0,0026
L 22,21 42,07 19,86 0,0093 0,0021
Fuente: Autores
Calculo de pérdidas para tuberías en EPANET
𝒉𝑳 = 𝑨 ∗ 𝑸𝒃
En donde:
ℎ𝐿 = perdida de carga
Q = caudal
A = coeficiente de resistencia
B = exponente de caudal
Los valores de los parámetros A y B se encuentran a continuación.
Tabla 35. Valores A y B necesarios para cálculo de pérdidas para tuberías en EPANET por formula de Darcy –
Weisbach.
Formula
Coeficiente de
Resistencia
Exponente de
Caudal
Hazen-
Williams
10.674 𝐶−1.852𝑑−4.871𝐿 1.852
Darcy-
Weisbach
0.0827 𝑓(𝜀, 𝑑, 𝑄)𝑑−5𝐿 2
Chezy-
Manning
10.294 𝑛2𝑑−5.33𝐿 2
Donde:
𝑐 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐻𝑎𝑧𝑒𝑛 − 𝑊𝑖𝑙𝑙𝑖𝑎𝑚𝑠
𝜀 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐷𝑎𝑟𝑐𝑦
− 𝑊𝑒𝑖𝑠𝑏𝑎𝑐ℎ (𝑚)
𝑓 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 (𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝜀, 𝑑 𝑦 𝑄)
𝑛 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔
𝐿 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 (𝑚)
𝑑 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 (𝑚)
𝑄 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 (𝑚3/𝑠𝑒𝑔)
Fuente: https://www.ingeciv.com/epanet-coeficiente-de-perdidas/
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
76
El factor de ficción f de la fórmula de Darcy-Weisbach se calcula dependiendo del tipo de
régimen, es decir con uno de los siguientes métodos:
• El flujo laminar (Re < 2000) se emplea la fórmula de Hazen-poiseuille.
𝑓 = 64𝑅𝑒⁄
• Flujo turbulento (Re > 4000) se emplea la aproximación de Swame y Jain a la
fórmula de Colebrook-White:
𝑓 = 0,25
log10(𝜀
3.7 𝑑+
5.74𝑅𝑒0.9)
• Para flujo de transición (2000 < Re < 4000) aplica una interpolación cubica al
diagrama de Moody, (ver anexo numero 5).
Primero se sacará todos los valores de número de Reynolds para cada una de las tuberías,
teniendo en cuenta sus diferentes velocidades y el diámetro interno de la tubería. Estos resultados se
muestran en la siguiente tabla
𝑅𝑒 = 𝜌 ∗ 𝑣 ∗ 𝐷
𝜇
Tabla 36. Número de Reynolds para tuberías.
Numero de Reynolds para tuberías
ID Línea Diámetro Velocidad Presión
Numero de
Reynolds
m m/s kg/m3 Re
Tubería
K
0,0166 0,06 1000 0,001 996
Tubería
L
0,0166 0,04 1000 0,001 664
Tubería
J
0,0166 0,05 1000 0,001 830
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
77
Fuente: Autores
Se debe encontrar el factor de fricción por medio de la ecuación de flujo laminar para las
tuberías, B, C, D, F, G, H, I, J, K Y L (diagrama 2). Por medio de la ecuación de flujo turbulento para
las tuberías A y E; y por medio de la ecuación de flujo en transición para la Tubería A’. Ahora
reemplazo en la ecuación para flujo laminar mencionada:
𝑓 = 64𝑅𝑒⁄
Tabla 37. Coeficiente de fricción para tuberías.
Coeficiente de fricción para tuberías en flujo laminar
ID Línea Numero de Reynolds
f Re
Tubería K 64 996 0,06
Tubería L 64 664 0,10
Tubería J 64 830 0,08
Tubería I 64 1162 0,06
Tubería D 64 664 0,10
Tubería F 64 1494 0,04
Tubería
I
0,0166 0,07 1000 0,001 1162
Tubería
D
0,0166 0,04 1000 0,001 664
Tubería
F
0,0166 0,09 1000 0,001 1494
Tubería
G
0,0166 0,09 1000 0,001 1494
Tubería
H
0,0166 0,04 1000 0,001 664
Tubería
B
0,0166 0,07 1000 0,001 1162
Tubería
E
0,0166 0,18 1000 0,001 2988
Tubería
C
0,0166 0,04 1000 0,001 664
Tubería
A
0,02181 0,11 1000 0,001 2399,1
Tubería
A'
0,02181 0,93 1000 0,001 20283,3
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
78
Tubería G 64 1494 0,04
Tubería H 64 664 0,10
Tubería B 64 1162 0,06
Tubería C 64 664 0,10 Fuente: Autores.
Entonces sacamos la pérdida de carga sacando A que es igual a:
0.0827 𝑓(𝜀, 𝑑, 𝑄)𝑑−5𝐿
Y B que es el caudal elevado al cuadrado B^2, estos resultados se muestran en la siguiente
tabla:
Tabla 38. Calculo de perdida de carga para EPANET para flujo laminar.
Fuente: Autores
Ahora reemplazo en la ecuación para flujo turbulento mencionada:
𝑓 = 0,25
log10(𝜀
3.7 𝑑+
5.74𝑅𝑒0.9)
Tabla 39. Coeficientes de fricción para tuberías en flujo turbulento.
Fuente: Autores
Longitud Diámetro Constante
Coeficiente de
friccion Caudal Perdidad de carga
m m^-5 K f A B m3 hL.
Tubería K 252,4 793340379,9 0,0827 0,064 1064081899 1E-10 0,00001 0,106
Tubería L 252,4 793340379,9 0,0827 0,096 1596122848 1E-10 0,00001 0,160
Tubería J 284,9 793340379,9 0,0827 0,077 1441316639 1E-10 0,00001 0,144
Tubería I 423 793340379,9 0,0827 0,055 1528548709 1E-10 0,00001 0,153
Tubería D 448 793340379,9 0,0827 0,096 2833054818 1E-10 0,00001 0,283
Tubería F 177,5 793340379,9 0,0827 0,043 498876220,4 4E-10 0,00002 0,200
Tubería G 233,6 793340379,9 0,0827 0,043 656549211,8 4E-10 0,00002 0,263
Tubería H 18,6 793340379,9 0,0827 0,096 117622365,2 1E-10 0,00001 0,012
Tubería B 404,6 793340379,9 0,0827 0,055 1462058647 4E-10 0,00002 0,585
Tubería C 24,33 793340379,9 0,0827 0,096 153857642,2 1E-10 0,00001 0,015
ID Linea
calculo de perdida de carga (hL) para EPANET
ID Linea Numero de Reynoldsconstante
dividendoRugosidad (e)
Diametro
(3,7*m)f
Tuberia A' 20283,3 0,25 0,0015 0,02181 0,019 13,15789474
Numero de Reynolds Rugosidad Diametro
Re e m
Tubería E 64 2988 0,25 5,74 0,0015 0,02181 0,023 10,87
Tubería A 64 2399,1 0,25 5,74 0,0015 0,02181 0,024 10,42
Coeficiente de friccion para tuberias en flujo turbulento
ID Línea fconstante
dividendo
constante
divisor
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
79
Entonces obtenemos la pérdida de carga
𝐴 = 0.0827 𝑓(𝜀, 𝑑, 𝑄)𝑑−5𝐿
Y B que es el caudal elevado al cuadrado B^2, estos resultados se muestran en la siguiente
tabla:
Tabla 40. Perdida de carga para EPANET para flujo turbulento.
Fuente: Autores
Se obtiene el valor de coeficiente de fricción para la tubería A y E con el diagrama de Moody
ver ANEXO 5:
El valor del coeficiente de fricción es 0,08 y 0,09 aproximadamente para estos, se calculó la
pérdida de carga:
𝐴 = 0.0827 𝑓(𝜀, 𝑑, 𝑄)𝑑−5𝐿
Y B que es el caudal elevado al cuadrado B^2, estos resultados se muestran en la siguiente
tabla:
Tabla 41. Perdida de carga para EPANET flujo de transición.
Fuente: Autores.
Longitud Diámetro Constante
Coeficiente de
friccion Caudal Perdidad de carga
m m^-5 K f A B m3 hL.
Tubería A' 14,7 202638364,7 0,0827 13,160 3241905907 1,225E-07 0,00035 397,133
ID Linea
calculo de perdida de carga (hL) para EPANET
Longitud Diámetro Constante
Coeficiente de
friccion Caudal Perdidad de carga
m m^-5 K f A B m3 hL.
Tubería E 412,5 793340379,9 0,0827 0,090 2435743385 1,6E-09 0,00004 3,897
Tubería A 144,6 202638364,7 0,0827 0,080 193858773,9 1,6E-09 0,00004 0,310
calculo de perdida de carga (hL) para EPANET
ID Linea
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
80
En las siguientes tablas se muestran los resultados obtenidos de la simulación en EPANET. Esta
información está dada por líneas – tuberías y por nudos – casas y establecimientos. El dato de caudal
negativo es debido a que aporta su caudal.
Tabla 42. Informe por tuberías para la simulación en EPANET para el área del proyecto.
Tabla de Red - Líneas
Longitud Diámetro Rugosidad Caudal Velocidad Pérd, Unit,
ID Línea m mm mm LPS m/s m/km
Tubería A' 14,7 21,81 0,0015 -0,35 0,93 1243,93
Tubería D 448 16,6 0,0015 0,01 0,04 0,42
Tubería C 24,33 16,6 0,0015 0,01 0,04 0,43
Tubería L 252,4 16,6 0,0015 0,01 0,04 0,52
Tubería H 18,6 16,6 0,0015 0,01 0,04 0,53
Tubería J 284,9 16,6 0,0015 0,01 0,05 0,55
Tubería K 252,4 16,6 0,0015 0,01 0,06 0,75
Tubería I 423 16,6 0,0015 0,01 0,07 0,89
Tubería B 404,6 16,6 0,0015 0,02 0,07 0,87
Tubería G 233,6 16,6 0,0015 0,02 0,09 1,48
Tubería F 177,5 16,6 0,0015 0,02 0,09 1,07
Tubería E 412,5 16,6 0,0015 0,04 0,18 3,09
Tubería A 144,6 21,81 0,0015 0,04 0,11 0,78 Fuente: Autores.
En el siguiente informe de EPANET se encuentra la información de demanda y las presiones
del sistema en los establecimientos, casas y tanques de la comunidad; las demandas que se muestran
con signos negativos dentro de la simulación del proyecto significan que es un caudal que entra y
sale, siendo un punto que es aportante de caudal y no posee ese requerimiento de funcionamiento.
Tabla 43 Informe por nudos para la simulación de EPANET, para el área del proyecto.
Tabla de Red - Nudos
Cota Demanda Base Demanda Presión
ID Nudo m LPS LPS m
SAN ROQUE 1066 0,0192 0,02 159,71
TANQUES2 1125 0,0192 0,02 100,9
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
81
ESTABLO2 1138 0,0148 0,01 88,91
CASA4 1142 0,0099 0,01 85,01
CASA3 1150 0,0094 0,01 76,82
TANQUES3 1152 0,0094 0,01 74,83
ESTABLO1 1160 0,0076 0,01 67,1
CASA5 1162 0,0134 0,01 64,98
CASA6 1168 0,0093 0,01 59,04
CASA1 1176 0,0078 0,01 50,81
TANQUE1 1182 0,0078 0,01 44,82
TANQUE DISTRIBUCION 1 1188 -0,0654 -0,07 39,17
TANQUEA DISTRIBUCION 2 1191 -0,41 -0,41 36,29
Embalse NACEDERO 1209 No Disponible 0,35 0 Fuente: Autores.
Diseños 2D AutoCAD: los diseños realizados para el proyecto están como anexos, el
ANEXO 9 corresponde al plano del canal con rejilla, sedimentador y filtro necesario para la
comunidad, el ANEXO 10 corresponde al plano donde se evidencia un esquema de la ubicación de
las unidades en vista de perfil y en planta y el ANEXO 11 corresponde al plano del prototipo
instalado.
Las escalas manejadas par el ANEXO 8 es una escala 1:50, la escala del ANEXO 9 es una escala
1:100, y la escala utilizada para el ANEXO 10 es una escala 1:30.
Alternativas y comparación económica: Anexo 8
Como alternativas económicas se presentan principalmente tres, estas difieren en la elaboración
de filtros, la cantidad a implementar y si se reutiliza el prototipo o se accede a unidades de mayor
capacidad; a continuación, se describirán estas alternativas más a detalle.
Alternativa #1: Esta alternativa viene acompañada de la realización de todas las unidades a cabalidad, utilizando
el prototipo instalado para filtrar un caudal de 1,122 L/s y utilizar un filtro que permita filtrar la
diferencia de caudal necesario para cumplir con la demanda de la población beneficiada; a
continuación, se mostraran las medidas del filtro necesario para cumplir con esta demanda:
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
82
AREA LATERAL (AL)
𝐴𝑡 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜: 2 𝐴𝐵 + 𝐴𝐿 =
𝐴𝐿 ∶ = 2𝜋 𝑟ℎ
𝐴𝐿 ∶ = 2𝜋 (0,08042𝑚)(0,85𝑚) = 0,43 𝑚2
Área de la base (AB)
𝐴𝐵 ∶ = 𝜋 𝑟2
𝐴𝐵 ∶ = 𝜋 (0,08042𝑚)2 = 0,0203 𝑚2
Área total
𝐴𝑡 = 2(0,43 𝑚2) + (0,0203 𝑚2) = 0,88 𝑚2
Caudal total
𝑄𝑡 = 𝑡𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑥 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑄𝑡 = 300 𝑚3
𝑚2 ∗ 𝑑𝑖𝑎 𝑥 0,88 𝑚2
𝑄𝑡 = 264 𝑚3
𝑑𝑖𝑎
𝑄𝑡 =264
𝑚3
𝑑𝑖𝑎 86400
= 3,06𝑥10^ − 3 𝑚3
𝑠𝑒𝑔
𝑄𝑡 = 1,122𝑥10−3𝑚3
𝑠𝑒𝑔 𝑥 1000 = 3,06
𝐿𝑡
𝑠𝑒𝑔
• Según la fórmula de morril y Wallace de 1934 sugirieron n=0,044 la siguiente expresión
para calcular número de unidades
𝑛 = 0,044 √𝑄 = 0,715 ≅ 1 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 Dónde:
n = número de unidades
Q= caudal de la planta (m3/día)
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83
Esta unidad filtrara 3,06 L/s completando la filtración necesaria para satisfacer la demanda
hídrica de la comunidad. Esto supondría un pequeño ahorro para la comunidad debido a que la
población no debe conseguir los materiales de construcción para un filtro de un tamaño un poco más
grande que el aquí mencionado, debido a la reutilización de este prototipo. El filtro podría ser
realizado con un tubo PVC de un diámetro de 6 pulgadas y una altura de 0,85 m
Alternativa #2: Esta alternativa viene acompañada de la realización de todas las unidades a cabalidad, utilizando
el filtro diseñado para un caudal de 4,47 L/s y otro segundo filtro que dé cumplimiento con los
requerimientos del RAS 2017, el cual dice que deben tenerse dos unidades en caso de mantenimiento
o falla de una de estas unidades; esto traería como desventaja que el prototipo quedaría sin
funcionamiento pero cumpliría con el requerimiento de filtración de la totalidad de la demanda y un
poco más en caso de ser necesario.
El costo sería un poco alto, pero cumpliría con las necesidades de filtración de la población y
facilitaría los procesos de retro-lavado ya que son dos filtros a los cuales hay que hacer mantenimiento
en vez de cuatro como en la alternativa anterior.
Alternativa #3: Esta alternativa viene acompañada de la realización de todas las unidades, utilizando el filtro
diseñado para el total de la demanda de la población que requiere un caudal de 4,1 L/s, siendo una
sola unidad, teniendo en cuenta que la población se encuentra en una zona rural, se puede optar por
implementar una sola unidad de filtro que permita filtrar el caudal de demanda, y a su vez se faciliten
procesos de retro-lavado y limpieza.
Esto trae como desventaja que en caso de fallo puede quedarse la comunidad sin agua hasta
previo aviso o que los tiempos de retro-lavado pueden aumentar ya que es un solo filtro impactado.
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84
Comparación con el cronograma: se dio cumplimiento en su totalidad con el cronograma en
60 días trabajando también fines de semana en comparación al cronograma donde se estimó una
duración que se estipularon 71 días de trabajo laborales, debido a que el grupo de trabajo tenía
disposición de tiempo completo, se pudo acelerar la realización del cronograma. Se obtiene un
cumplimiento del 100% de los tiempos estipulados.
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85
CONCLUSIONES
• El diagnóstico del estado actual del agua que consume la población objeto
del estudio, proveniente del acueducto municipal es desfavorable, permitiendo
identificar falencias en cuanto a calidad, cantidad y continuidad que deben ser
intervenidas con prioridad en especial en el tratamiento de agua potable para esta
población.
• El nacedero tiene una capacidad de producción de 0,57 L/s como caudal
mínimo de producción, (aforo de caudal día 28 de enero de 2018). Y como caudal
máximo 1,23 L/s aforado el día 03 de diciembre de 2017.
• Los parámetros que se tuvieron en cuenta para el diseño del sistema de
tratamiento fueron color aparente, turbiedad, hierro, E. Coli y magnesio; esto permitió
que el prototipo después del segundo análisis de laboratorio pusiera a punto algunos
parámetros, y para los otros es necesario que se implementen las unidades en este
documento aquí mencionadas, para lograr que esta fuente cumpla con la norma de calidad
de agua.
• Las alternativas económicas permitirán a la población beneficiada tener
algunos criterios para la selección de la alternativa más adecuada para ellos teniendo en
cuenta su poder adquisitivo.
• Para la desinfección se ha seleccionado el cloro como desinfectante ya que es el de
menor costo y buena eficiencia. Para este caso se hace necesario un sistema de desinfección
por pastillas en un clorinador de piscina, siendo importante medir a diario el nivel cloro en el
agua tratada, y el pH.
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86
• Las unidades diseñadas para este proyecto son basadas en la demanda hídrica de los
predios circundantes, permitiendo extraer de la oferta abastecida del nacedero San Roque el
caudal neto para las actividades de riego, abrevadero y consumo humano
• Se encontró que las presiones en metros columna de agua (mca) cumplen con las
presiones necesarias para la utilización de los aparatos sanitarios, esto permitirá un buen
funcionamiento de estos.
• El sistema de tratamiento contribuye a mejorar el nivel de vida de la comunidad
beneficiada, prestando el servicio de un agua filtrada para riego, abrevadero y así mismo
tratada para consumo humano, con una característica especial, la cual es que su
funcionamiento será las 24 horas a menos que sea necesario cortar el servicio para
mantenimiento de las unidades.
• El sistema de tratamiento funciona en su totalidad por gravedad siendo esto una gran
ayuda económica para la comunidad y también para el impacto ambiental que pueda llegar a
poseer este proyecto.
• El prototipo mostro una buena eficiencia en el tratamiento del agua del nacedero San
Roque, por ende, se hace necesario implementar las otras unidades mencionadas en este
documento; permitiendo obtener un agua tratada de calidad
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87
RECOMENDACIONES
• Disponer de este estudio como referencia para su ampliación y o complementación
de otros estudios en la zona.
• Se recomienda a los usuarios asociarse comunitariamente, con el fin de lograr un
manejo y beneficio de las aguas del nacedero en forma mancomunada. Igualmente construir
e implementar las unidades diseñadas y faltantes en el sistema con el fin de obtener un agua
de buena calidad para el uso doméstico.
• Se recomienda a la asociación de usuarios que se tramite la concesión de aguas ante
la autoridad ambiental.
• Se recomienda a la comunidad o la asociación beneficiada, colocar equipos sanitarios
o hidráulicos ahorradores en los hogares.
• Se debe considerar que, a pesar del tratamiento que se le va a dar al recurso hídrico,
este puede contaminarse en la red de distribución y principalmente en los depósitos de
almacenamiento, por lo que estos deben permanecer cubiertos y contar con mantenimiento
periódico (al menos 1 vez semestral), que permita remover partículas aun suspendidas que
pudiera estar en paredes y superficies.
• Se recomienda a los propietarios reubicar los tanques de almacenamiento de cada
predio, acorde con las necesidades que permita cumplir con las presiones en los sistemas
sanitarios.
• Se debe tener en cuenta la migración de partículas con el retro lavado. Monitoreando
el nivel de lecho filtrante de forma periódica.
• No se debe impactar de forma directa el nacedero; ni aumentando la profundidad del
estanque, ni realizando obras directas al brote de estas aguas.
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• Se recomienda colocar una geomalla sobre el nacedero evitando procesos de
descomposición de materia orgánica; y realizar limpieza periódica en la zona.
• La asociación debe fijar, las retribuciones económicas de los usuarios acorde con su
demanda hídrica siendo de mayor costo el que necesite mayor cantidad de agua tratada para
consumo humano
Bibliografía
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TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DE 2 LTS/S PARA UNA POBLACION DE 750
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• E.S.P., E. R. (23 de abril de 2015). ERAT la Mesa - Anapoima. Obtenido de
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PORMENORIZADO DEL ESTADO DE CONTROL INTERNO 2017 EMPRESA
REGIONAL AGUAS DEL TEQUENDAMA S.A. E.S.P. La Mesa – Anapoima. . Obtenido de
http://www.aguasdeltequendama.com/: http://www.aguasdeltequendama.com/wp-
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
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content/uploads/2017/07/INFORME-PORMENORIZADO-PRIMER-SEMESTRE-
2017.pdf
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PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DEL MUNICIPIO DE CHOCONTÁ,
CUNDINAMARCA. Obtenido de
http://repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/4836/3/BenitoVel%C3%A1squezAndrea
CatalinaAnexo-2.pdf
• OS.020 PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO,
Decreto Supremo N° 011-2006-VIVIENDA del 8/05/2006 (Diario Oficial El Peruano
(http://www.ingenieriasanitaria.com/2plantas.pdf) 8 de Mayo de 2006).
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http://www.bdigital.unal.edu.co/1080/1/nidiavictoriacastillogonzalez.2004.pdf
• CORANTIOQUIA. (s.f.). MANUAL MEDICION CAUDAL. Obtenido de
http://piragua.corantioquia.gov.co/piragua/publicaciones/3.Manual_Medici%C3%B3n_de_
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https://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/4286?mode=full
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COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
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ANEXOS 1. Manual de Operación
GRUPO ASOCIADO DE COMUNIDAD BENEFICIADA.
SISTEMA DE POTABILIZACION Y RED DE
DISTRIBUCION, VEREDA EL HOSPICIO – LA MESA. (CUNDINAMARCA)
MANUAL DE OPERACIÓN Y FUNCIONES DEL OPERARIO.
FECHA: ENERO DE 20018
PRESENTACION DEL MANUAL
El presente documento tiene como finalidad facilitar a cada uno de los procesos en el sistema desde la captación hasta los tanques de distribución, mostrando de forma simple las definiciones y responsabilidades en la operación y mantenimiento preventivo y correctivo.
OBJETIVO Identificar las actividades que involucran la operación y mantenimiento del sistema de potabilización.
ALCANCE Este manual aplica desde la captación hasta el tanque de distribución de agua potable del grupo asociado - Hospicio.
TERMINOS Y DEFINICIONES Filtración: Proceso para eliminar partículas del agua que no han quedado retenidas en el proceso de sedimentación, pasando esta por un lechoso poroso de material granular. (Gray, 1994) Mantenimiento: se refiere a las acciones que se deben realizar en las estructuras y equipos con el fin de prevenir o reparar daños. (UNATSABAR, 2005) Mantenimiento Correctivo: Acciones que se realizan para reparar daños que se producen por efectos del deterioro o mal funcionamiento de un sistema y que no ha sido posible evitar con el mantenimiento preventivo. (UNATSABAR, 2005) Mantenimiento Preventivo: Serie de acciones que se realizan para la conservación de las instalaciones y equipos para evitar fallas en su funcionamiento. (UNATSABAR, 2005) Operación: es la acción de hacer funcionar correctamente las obras del sistema de abastecimiento de agua. (UNATSABAR, 2005) Operador: Persona calificada y responsable de la operación y el mantenimiento de las instalaciones del sistema. (UNATSABAR, 2005) Sedimentación: proceso para eliminar los sólidos sedimentables de un tanque bajo condiciones de semireposo. (Gray, 1994)
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Diagrama 1.- ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL, de la comunidad en la Vereda el Hospicio.
Fuente: Autores.
El acueducto comunal, deberá tener una estructura organizacional con la finalidad de establecer las funciones y responsabilidades que han de desarrollar los miembros de la organización, para ejecutar sus actividades laborales de forma eficiente y eficaz, de este modo alcanzando los objetivos y metas propuestas por el acueducto Veredal. REQUISITOS Conocimientos básicos
1. Plomería. 2. Fontanería. 3. Operación de sistemas de tratamiento de agua potable.
Educación: técnico en operación de sistemas de tratamiento de agua potable o capacitación certificada relacionada con las funciones a delegar y poseer la experiencia requerida.
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
CAPTACIÓN Es el conjunto de obras o estructuras necesarias para obtener o “captar” el agua de una fuente de abastecimiento de agua. De acuerdo con el tipo de fuente, pueden existir captaciones superficiales o subterráneas; también puede captarse el agua de lluvia.
Presidente de la Asociación
Acueducto veredal.
Fiscal encargado. Administrador del sistema
de potabilización de agua.
Encargado (Técnico) de la
operación del sistema.
Comunidad Beneficiada con el proyecto de
potabilización de la Vereda el Hospicio.
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• Objetivo: Captar la cantidad de agua necesaria del nacedero San Roque para ser tratada.
• Descripción: El ingreso del agua se hace a través de la bocatoma de tipo lateral, para ser transportada por la línea de aducción hasta el sistema de potabilización.
Inspección preliminar
• Verificar el estado de la fuente de abastecimiento o nacedero.
• Revisión de la bocatoma.
• Limpieza de la bocatoma y verificar que exista suficiente lámina de agua sobre esta, para que se capte el caudal necesario para el funcionamiento del sistema de tratamiento de agua potable.
Operación
• Identificar el caudal que tratara el sistema de tratamiento de agua potable.
• Determinar los parámetros fisicoquímicos del agua, como: pH y Cloro.
• Abrir lentamente la válvula de entrada y mantener el caudal constante para que ingrese al sistema, cumpliendo con la demanda de los habitantes beneficiados de la Vereda él Hospicio.
• En caso de tener que suspender la entrada de agua repentinamente, se debe dar aviso a la comunidad del corte del servicio estimando el tiempo necesario antes para alguna modificación o algún caso.
• El servicio solo se debe suspender en caso: 1. Cuando se efectúen labores de lavado, mantenimiento o reparaciones. 2. Daños en la conducción de agua cruda. 3. Por elevada turbiedad en el agua.
• Cuando se efectué la suspensión del servicio, se debe evitar causar grandes molestias al consumidor y dar aviso con anterioridad.
Operación diaria
• Cada día revisar la presión del funcionamiento de los tanques.
• Tomar los parámetros de pH y Cloro, anotando estos valores en la bitácora del sistema de tratamiento.
• Informar al encargado de operaciones cualquier anormalidad y registrarla. Monitoreo El monitoreo debe ser realizado por el encargado de operaciones del sistema, validando que las siguientes actividades se están ejecutando adecuadamente:
• Comprobar que el operador de la PTAP, realiza la lectura del caudal de entrada cada día.
• Inspeccionar el sistema y su funcionamiento.
• Tener en cuenta las recomendaciones por parte del encargado sobre la línea de aducción y de ser necesario, reparar o solucionar cualquier anormalidad.
• Programar actividades de limpieza o mantenimiento periódicamente. Actividades de mantenimiento
• Limpiar las rejillas retirando hojas, troncos o cualquier residuo presente en la bocatoma programando ciertos intervalos de tiempo para esto.
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• Abrir o cerrar los registros, regulando el caudal de agua que necesite sin salirse del estipulado por medio del estudio y en la concesión.
• Verificar el funcionamiento de las válvulas y lubricarlas, de ser necesario.
• Mantener despejada el área adyacente a la tubería. Para facilitar la inspección.
• Hacer recorridos frecuentes a lo largo de las tuberías para verificar su estado y detectar riesgos de inestabilidad del terreno.
• Detectar fugas, filtraciones y roturas y repararlas de inmediato. Recuerde que las fugas producen exceso de humedad en el suelo, lo que a su vez puede provocar derrumbes o asentamientos del terreno alrededor de las tuberías, con el consecuente daño de la tubería o de otro tipo de infraestructura / instalación como calles, carreteras, muros, casas, etc.
• Detectar y eliminar conexiones no autorizadas. FILTRACIÓN La filtración del agua consiste en hacerla pasar por sustancias porosas que puedan retener o remover algunas de sus impurezas. Por lo general, se utiliza como medio poroso la arena soportada por capas de piedras, debajo de las cuales existe un sistema de drenaje. (Ambiente, 2002) Objetivo: Remover las impurezas y microorganismos, mediante dos filtros. Descripción: Se filtra el agua para eliminar el material micro particulado, estos filtros son conformados el primero por una sección de gravilla, arena y carbón activado; y el segundo por gravilla, arena sílice y antracita. Luego se realiza una limpieza de flujo ascendente (retro lavado). El sistema cuenta con una tubería de 1 pulgadas para el sistema de tratamiento del agua y de ¾” pulgada para el sistema de retro lavado, Y 2 tanques para filtración
Imagen N° 1. - SISTEMA DE FILTRACION DEL EQUIPO A Y EQUIPO B (Prototipo)
Fuente: Autores.
B A
1 2
3 4
1 2
3 4
Cerrado Abierto
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Para que el sistema ejecute el trabajo de filtración debe estar abierta la válvula superior izquierda (1)
y la inferior derecha (4) y deben estar cerradas las válvulas superior derecha (2) y la inferior izquierda
(3), Si se cierra la válvula superior izquierda (1) en estado de filtración deja de ingresar agua al tanque
del equipo A. Si se cierra la válvula inferior izquierda (3) en estado de filtración ingresa agua al tanque
del equipo A pero no al tanque del equipo B.
Imagen N° 2. - SISTEMA DE RETROLAVADO DEL EQUIPO A Y EQUIPO B
(Prototipo).
Fuente: Autores.
Inspección preliminar
• Disposición del volumen de agua necesario para el lavado de los filtros
• Verificar el estado de las capas que hacen parte de los filtros
• Inspección visual sobre posibles escombros sobre el lecho filtrante
• Verificar que la línea de conducción hacia el tanque de distribución se encuentra libre de obstáculos.
Operación diaria
• Monitorear la calidad del agua
• Mantener el nivel de agua en la caja del filtro, abriendo lentamente la válvula de salida a medida que se lleve a cabo la filtración.
• Lavado de filtros cada 24 horas o cuando sea necesario
• Registrar, la fecha y hora cuando se realiza el lavado del filtro (bitácora de operación).
B A
2 1
4 3
2 1
4 3
Abierto Cerrado
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Lavado de filtros Para lavar los filtros se invierte la corriente (el agua se introduce de abajo hacia arriba). A este proceso se le denomina de retro lavado. En el lavado, la arena que constituye el lecho filtrante se debe expandir en el agua. (Ambiente, 2002) Se debe lavar de la siguiente manera: •Para que el sistema ejecute el trabajo de retro lavado se debe abrir la válvula inferior izquierda (3) y se cierra la superior izquierda (1), se cierra la válvula inferior derecha (4) y se abre suavemente la superior derecha (2) ya que se puede generar un golpe de presión en la tubería la cual podría estallar. •Este procedimiento se requiere realizar una vez por semana y en época de sequía dos veces por semana. •Se deja en este proceso aproximadamente 10 minutos o hasta que se observe que el agua ya se considera incolora. Tiempo de lavado Este se cuenta desde el instante en que se pone en funcionamiento el retro lavado
• El tiempo de lavado de un filtro depende de varios factores y puede variar de cuatro a siete minutos.
• El tiempo en el que un filtro queda fuera de funcionamiento durante las operaciones de lavado oscila entre 5 a 8 minutos.
• En una instalación debidamente proyectada y operada, el volumen que se gasta con el lavado de los filtros debe ir de 2 a 2,5% del volumen de agua filtrada en la instalación. (Ambiente, 2002)
TANQUES DE DISTRIBUCION Estructura para almacenar agua, que puede ser construida con Hormigón, ferro cemento, acero vitrificado o plástico de alta resistencia. Pueden tener forma cuadrada, rectangular o redonda y siempre debe ser cubierto. Objetivo: garantizar la cantidad de agua requerida por la población en las horas de mayor consumo. Descripción: este almacena el agua durante la noche y en las horas de menor consumo, por lo cual su volumen depende del tamaño de la población, el tanque de almacenamiento es útil para compensar las variaciones de consumo en el día, mantener y compensar las presiones en la red, así como para almacenar cierta cantidad de agua que permita atender situaciones de emergencia o interrupciones provocadas por daños del acueducto, el Sistema de Potabilización cuenta con 2 tanques de distribución de diferentes capacidades. Inspección preliminar
• Medidores de volumen de salida de agua a la red de distribución.
• Verificar el estado y funcionamiento de los tanques de distribución. Operación diaria
• Verificar que no existan escapes
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
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• Verificar el funcionamiento de los macro medidores de salida.
• Inspección visual para identificar que no exista presencial de material extraño, fugas o daños en los tanques de almacenamiento.
• Revisar el funcionamiento de las válvulas. DESINFECCIÓN Cuando el cloro se utiliza sin cuidado, es peligroso para las personas y puede destruir materiales. Por ello, se necesitan cuidados constantes de parte de los operadores del sistema de tratamiento de agua. El sistema de desinfección, implementado cuenta con un clorador tipo piscina con HTH, para efectuar este tratamiento. Se deben seguir las siguientes indicaciones:
• El cloro puede ser utilizado solamente por una persona preparada y de confianza.
• Se deben evitar los residuos. También se debe garantizar que el sistema no se golpee, pues se puede quebrar el tubo y se pueden dañar las válvulas.
• Los recipientes se deben almacenar a temperaturas medias, lejos del calor.
• Conservar las tapas sobre los recipientes cuando estos estén en uso y cuando estén vacíos.
• Cerrar la válvula del recipiente cuando este vacío o para realizar la preparación o dilución (si es necesario) para continuar con el tratamiento.
• No aplicar fuego o soplete para calentar el recipiente MONITOREO El operador del sistema de tratamiento debe:
• Tomar la altura del agua en los tanques.
• Verificar la concentración de cloro residual.
• Informar al encargado de operaciones fugas o daños presentes. Actividades de mantenimiento:
• Limpie el área circundante y elimine cualquier foco de suciedad o contaminación.
• Revise si existen fugas o grietas en el tanque y repárelas.
• Limpie periódicamente el interior de los tanques. La frecuencia depende de las condiciones del ambiente. Esta limpieza debe efectuarse con cepillo, eliminando con cuidado toda suciedad de las paredes; hay que lavar el interior del tanque sin usar jabón.
• Revise si el tanque tiene sedimentos, en caso de ser así, realice la respectiva limpieza.
DESCRIPCION DE FUNCIONES Y RESPONSABILIDADES
1. Responder por la operación, mantenimiento y conservación del sistema de tratamiento de agua potable.
2. Hacer el mantenimiento de la zona de captación, estructuras de la planta de tratamiento tales como Canal de Conducción, Rejilla, sedimentador, filtros, tanques de distribución y de zona de contacto de cloro.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
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3. Hacer vigilancia diaria del cloro residual, coliformes y pH en el tanque de almacenamiento con las normas técnicas.
4. Vigilar la fuente de suministro para evitar los riesgos de contaminación, informando inmediatamente a la asociación cualquier anomalía al respecto.
5. Realizar las conexiones, reconexiones e instalaciones de plomería en los casos que determine la asociación.
6. Informar a la asociación cualquier irregularidad en el funcionamiento del sistema, al igual que el uso indebido del servicio.
7. Informar sobre las fallas, fugas y conexiones ilegales detectadas en las redes de los servicios. 8. Velar por el buen uso y mantenimiento de las herramientas, elementos, equipos y materiales
asignados para sus labores diarias. 9. Operar los equipos mecánicos de la planta de tratamiento. 10. Tomar las muestras de agua de control de calidad en los puntos determinados por la
asociación. 11. Elaborar con la debida anticipación, las solicitudes de compra de los materiales y productos
químicos que se necesiten para la operación del sistema de tratamiento de agua potable. 12. Llevar un registro diario del control del consumo de productos químicos y materiales utilizados
en el tratamiento de agua potable. 13. Mantener el nivel y reservas adecuadas en los tanques de distribución de agua potable. 14. Establecer cuotas, por parte de la asociación y destinar este presupuesto para el
mantenimiento y operación del sistema de potabilización. Recomendaciones:
1. Se recomienda a la comunidad beneficiada realizar una limpieza periódica (como mínimo dos veces al año), a sus tanques de almacenamiento, para evitar contaminación del recurso hídrico.
2. Se recomienda que en las viviendas se cambie el inodoro, por unidades de ahorro y de esta forma cuidar un poco su demanda hídrica.
Fuente: Autores.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
99
ANEXOS 2. Formato Cadena de Custodia.
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria
FORMATO DE REGISTRO DE CADENA DE CUSTODIA – MUESTREO DE AGUAS.
“primer muestreo”
PARAMETRO
UNIDAD
TECNICA ANALITICA
FECHA
PUNTO 1
HORA Hora militar Observación a un reloj 14:00
COORDENADAS
ALTURA m 1209 m.s.n.m.
NORTE ° ´ ´´
OESTE ° ´ ´´
TEMP, AMBIENTE °C 23°c
TEMP, MUESTRA °C 21,8°c
pH 7
CONDUCTIVIDAD Us/cm 1,35
SOLIDOS DISUELTOS mg/L 0,68
SOLIDOS SEDEMIENTABLES
ml/L
0,1
CAUDAL Lps 1,23
COLOR Pt-Co 38
LLOVIO EL DIA ANTERIOR AL MUESTREO: SI Si
CLIMA: Templado
DE DONDE PROVIENE EL AGUA DE LA MUESTRA: Nacedero San Roque
PRESENTA COLOR: No
PRESENTA OLOR: Si
SE OBSERVA IRIDISCENCIA:
EXISTEN ANIMALES EN EL AREA: Si
EXISTEN CULTIVOS EN LOS ALREDEDORES: No
TOMADA POR: YESSICA JULIANA TORRES PACHECO Y DANIEL FELIPE TRUJILLO. ORGANIZACIÓN: Vereda el Hospicio – La Mesa Cundinamarca.
FECHA: Domingo 3 de diciembre de 2017. Hora: 14 horas
RECIBIDO POR: CENTRO TECNOLOGICO UNIVERSIDAD DE LA SALLE
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100
FECHA: Lunes 4 de diciembre de 2017.
ANEXOS 3. Formato Cadena de Custodia 2
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria
FORMATO DE REGISTRO DE CADENA DE CUSTODIA – MUESTREO DE AGUAS.
“segundo muestreo”
PARAMETRO
UNIDAD
TECNICA ANALITICA
FECHA
PUNTO 1
HORA Hora militar 11:00 am
COORDENADAS
ALTURA M 1209 m.s.n.m
NORTE ° ´ ´´
OESTE ° ´ ´´
TEMP, AMBIENTE °C 24,5
TEMP, MUESTRA °C 21,7
pH Unidades de pH 7,48
CONDUCTIVIDAD Us/cm 1,45
SOLIDOS DISUELTOS mg/L 0,74
SOLIDOS SEDEMIENTABLES
ml/L
0,1
CAUDAL Lps 0,57
COLOR Pt-Co 7
LLOVIO EL DIA ANTERIOR AL MUESTREO: SI No
CLIMA: Templado
DE DONDE PROVIENE EL AGUA DE LA MUESTRA: Nacedero San Roque
PRESENTA COLOR: No
PRESENTA OLOR: No
SE OBSERVA IRIDISCENCIA:
EXISTEN ANIMALES EN EL AREA: Si
EXISTEN CULTIVOS EN LOS ALREDEDORES: No
TOMADA POR: YESSICA JULIANA TORRES PACHECO Y DANIEL FELIPE TRUJILLO. ORGANIZACIÓN: Vereda el Hospicio – La Mesa Cundinamarca.
FECHA: Domingo 28 de Enero de 2018 . Hora: 11 am
RECIBIDO POR: CENTRO TECNOLOGICO UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FECHA: Lunes 29 de Enero de 2018.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTABILIZACIÓN Y LA RED DE DISTRIBUCIÓN PARA UNA
COMUNIDAD EN LA VEREDA EL HOSPICIO-LA MESA (CUNDINAMARCA).
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MARCO CONCEPTUAL
• Agua potable: Agua que por reunir los requisitos organolépticos, físicos, químicos y microbiológicos.
• Agua dura: Agua que contiene cationes divalentes y sales disueltas en concentraciones tales que interfieren con la formación de la espuma del jabón.
• Alcalinidad: Capacidad del agua para neutralizar los ácidos. Esta capacidad se origina en el contenido de carbonatos (CO3
-), bicarbonatos (HCO3-), hidróxidos (OH-) y ocasionalmente
boratos, silicatos y fosfatos. La alcalinidad se expresa en miligramos por litro de equivalente de carbonato de calcio (CaCO3).
• Almacenamiento: Es un sistema de reserva de agua que se utiliza para mantener un volumen de agua con el fin de utilizarlo cuando se presente una necesidad o para actividades futuras
• Análisis fisicoquímico del agua: Pruebas de laboratorio que se efectúan a una muestra para determinar sus características físicas, químicas o ambas.
• Análisis microbiológico del agua: Pruebas de laboratorio que se efectúan a una muestra para determinar la presencia o ausencia, tipo y cantidad de microorganismos.
• Captación: Es el proceso de recolección, acumulación y almacenamiento del agua precipitada con el fin de ser utilizada para cualquier actividad antropogénica.
• Caudal de diseño: Caudal estimado con el cual se diseñan los equipos, dispositivos y estructuras de un sistema determinado.
• Carbón activado: Forma de carbón altamente adsorbente, usada para remover material orgánico disuelto causante del mal sabor, color y olor del agua.
• Cloro residual libre: El cloro residual libre en el agua de consumo humano se encuentra como una combinación de hipoclorito y ácido hipocloroso, en una proporción que varía en función del pH. El cloro residual combinado es el resultado de la combinación del cloro con el amonio (cloraminas), y su poder desinfectante es menor que el libre. La suma de los dos constituye el cloro residual total. Es fundamental mantener en las redes de distribución pequeñas concentraciones de cloro libre residual, desde las potabilizadoras hasta las acometidas de los consumidores, para asegurar que el agua ha sido convenientemente desinfectada.
• Coliformes Totales: Bacterias gram negativas, no esporo formadoras, oxidasa negativa, con capacidad de crecimiento aeróbico y facultativamente anaeróbico en presencia de sales biliares, que a temperatura especificada de 35ºC +/- 2ºC causan fermentación de lactosa con producción de gas. Poseen la enzima B-galactosidasa.
• Color aparente: engloba no sólo el color debido a sustancias disueltas sino también a las materias en suspensión y se determina en la muestra original sin filtrarla o centrifugarla.
• Dosificación: Acción mediante la cual se suministra una sustancia química al agua.
• Dureza total: El término dureza se refiere al contenido total de iones alcalinotérreos (Grupo 2) que hay en el agua. Como la concentración de Ca2+ y Mg2+ es, normalmente, mucho mayor que la del resto de iones alcalinotérreos, la dureza es prácticamente igual a la suma de las concentraciones de estos dos iones.
• EscherichiaColi (E-Coli): Bacilo aerobio gram-negativo que no produce esporas, pertenece a la familia de los enterobacteriáceas y se caracteriza por poseer las enzimas Galactosidasa y Glucoroanidasa.
• Filtración: Proceso mediante el cual se remueven las partículas suspendidas y coloidales del agua al hacerlas pasar a través de un medio poroso.
ANEXOS 4. Marco Conceptual.
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• Hierro: la evaluación de hierro total determina la presencia del mismo en una muestra de agua, es común en aguas subterráneas porque oxígeno disuelto es típicamente bajo. Cuando aguas subterráneas con hierro disuelto es traída a la superficie en un pozo, el hierro reacciona con el oxígeno y es convertido en visibles partículas de herrumbre rojo. También es posible que el hierro entre al agua potable si éste es disuelto en tuberías de metal.
• Índice de la calidad de agua para consumo humano (IRCA): Es una metodología que se utiliza a nivel mundial para determinar el grado de riesgo que presenta tanto los cuerpos de agua, como sistemas de abastecimiento de agua potable.
• Partículas disueltas: Son aquellas partículas presentes en el agua como iones o átomos. Para su eliminación se utiliza el proceso de intercambio iónico, también osmosis inversa, o electrodiálisis entre otros. Su tamaño generalmente es menor a una milimicra.
• Partículas Coloidales: Los coloides son del tipo de sustancias que más se contienen en el agua cruda o sin tratamiento. En el agua forman dispersiones, y de acuerdo al tipo de dispersión existen ocho formas, según la fase dispersa y la fase dispersante. Para el tema del tratamiento de agua la dispersión que interesa es la de sólido en líquido, que es la que forma gran parte de la turbiedad y el color en el agua, y de acuerdo a la relación con el solvente, los coloides pueden ser liofílicos, si son afines con el agua o liofóbicos, que no tienen afinidad con el agua y por eso son bastante inestables.
• Partículas suspendidas: Son aquellas partículas de mayor tamaño (d>1µ) que están comúnmente asociadas con la turbiedad del agua. Una fracción de las mismas son removibles por sedimentación, pero otras requieren la adición de sustancias coagulantes para propiciar su aglutinamiento
• Período de diseño: Tiempo para el cual se diseña un sistema o los componentes de éste, en el cual su(s) capacidad(es) permite(n) atender la demanda proyectada para este tiempo.
• pH: Se trata de una unidad de medida de alcalinidad o acidez de una solución, más específicamente el pH mide la cantidad de iones de hidrógeno que contiene una solución determinada, los significados de sus siglas son, potencial de hidrogeniones.
• Punto de muestreo: Sitio específico destinado para tomar una muestra representativa del cuerpo de agua.
• Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico (RAS): Manual guía que señala los requisitos técnicos que deben tenerse en cuenta para los diseños, obras, procedimientos y actividades que se lleven a cabo en el sector de agua potable y saneamiento básico.
• Sistema de abastecimiento: Es el conjunto de instalaciones que permiten la conducción de las aguas requeridas para satisfacer las necesidades de una determinada población, ya sea desde el lugar natural o fuente hasta llegar a las viviendas donde habitan los habitantes.
• Temperatura: La temperatura es un factor abiótico que regula procesos vitales para los organismos vivos, así como también afecta las propiedades químicas y físicas de otros factores abióticos en un ecosistema.
• Turbidez: La turbidez es la dificultad del agua, para trasmitir la luz debido a materiales insolubles en suspensión, coloidales o muy finos, que se presentan principalmente en aguas superficiales. Son difíciles de decantar y filtrar, y pueden dar lugar a la formación de depósitos en las conducciones de agua. Además, interfiere con la mayoría de procesos a que se pueda destinar el agua. La turbidez nos da una noción de la apariencia del agua y sirve para tener una idea acerca de la eficiencia de su tratamiento.
• Desarenador: Componente destinado a la remoción de las arenas y sólidos que están en suspensión en el agua, mediante un proceso de sedimentación.
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• Número de Reynolds: Relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas de fricción.
• Pérdida de carga: Disminución de la energía de un fluido debido a la resistencia que encuentra a su paso.
• Período de diseño: Tiempo para el cual se diseña un sistema o los componentes de éste, en el cual su(s) capacidad(es) permite(n) atender la demanda proyectada para este tiempo.
• Sedimentación: Proceso en el cual los sólidos suspendidos en el agua se decantan por gravedad, previa adición de químicos coagulantes.
• Efluente: Líquido que sale de un proceso de tratamiento.
• Captación del agua: La forma más simple de captar el agua es a través de una tubería o un canal. Se debe considerar las posibles inundaciones, épocas de avenida y estiaje, evaluar la topografía del terreno para asegurar un buen nivel de entrada al filtro.
• Análisis de riesgo y vulnerabilidad: Las instalaciones de tratamiento tienen que ser diseñadas bajo un análisis de riesgo y vulnerabilidad ante situaciones de desastres naturales y/o condiciones del entorno local a fin de proteger la infraestructura y el servicio de agua a la población.
Abreviaturas • Af: Área del filtro de cada unidad (m2). • AL: área lateral de la tubería (m2). • Ao: área del orificio (m2) • As: Área superficial (m2) • At: Área total del filtro (m2). • b: Ancho de unidad (m). • dh: diámetro hidráulico (m) • H: altura (m). • hf: perdida de carga (m) • K: coeficiente mínimo costo. • L: longitud de unidad (m). • N: Número de filtros. • n: número de orificios • NTU: Nephelometric Turbidity Unit. Unidad de la turbiedad (carencia de la claridad) obtenida midiendo la dispersión de la luz en un líquido. • P: perímetro de dren (m) • Qd: caudal de diseño (m3/h). • Qf: caudal del filtro (m3/h). • Qmd: Caudal máximo diario (m3/s) • Qs: caudal disponible para lavado (m3/s) • Qt: caudal total (m3/h). • Vf: velocidad de filtración (m/h) • VR: Velocidad de filtración real (m/h) • Vs: velocidad superficial para lavado (m/s)
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ANEXOS 5. Diagrama de Moody
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ANEXOS 6. Diagnóstico de agua.
Lugar Finca San Roque Vereda el Hospicio
Día toma de la muestra
03 de diciembre del 2017 - 14:00 horas
28 de enero del 2018 - 11:00 horas
Día análisis laboratorio
04 de diciembre del 2017 - 8:00am
29 de enero del 2018 - 8:00 am
Responsables Yessica Juliana Torres Pacheco Daniel Felipe Trujillo Solano
Sumatoria total IRCA
PARAMETROS Resolución 2115/2017
Nacedero IRCA Nacedero Después del
Prototipo IRCA tratado con
prototipo Sumatoria total IRCA
6 Color aparente (UPC) 15 38 6 7 0 6
0 Olor y sabor Aceptable Aceptable 0 Aceptable 0 0
15 Turbiedad (NTU) 2 6,57 15 0,9 0 15
3 Nitritos (mg/l) 0,1 0,5 3 0,2 3 3
1 Nitratos (mg/l) 10 13 1 1,3 0 1
1 Alcalinidad total /mg/l) 200 44 0 44 0 1
1 Dureza total (mg/l) 300 249,83 0 249,83 0 1
1,5 Hierro total (mg/l) 0,3 0,39 1,5 0,28 0 1,5
1 Magnesio (mg/l) 0,1 1,12 1 0,4 1 1
3 Carbono orgánico total (mg/l) 5 7,9 3 4,48 0 3
15 Cloro libre residual (mg/l) 0,3 - 2 0 15 0 15 15
25 coliformes fecales Presencia Presencia 25 Presencia 25 25
15 Coliformes totales (UFC) 0 44 15 15 15 15
0 Temperatura (°C) - 21,8 0 21,7 0 0
0 Conductividad (µs/cm) 1000 1,35 0 1,14 0 0
0 Solidos disueltos totales (mg/l) - 0,68 0 0,74 0 0
1,5 pH 6,5 - 9 7 0 7,48 0 1,5
0 Solidos sedimentables (mg/l) - 0,1 0 0,1 0 0
89 PUNTAJE IRCA 85,5 59 89 IRCA (%) 96,7% 66,3%
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FILTRACION
La FiME puede estar conformada por dos o tres procesos de filtración, dependiendo del grado de
contaminación de las fuentes de agua. Integrada por tres procesos: Filtros Gruesos Dinámicos
(FGDi), Filtros Gruesos Ascendentes en Capas (FGAC) y Filtros Lentos de Arena (FLA). Los dos
primeros procesos constituyen la etapa de pretratamiento, que permite reducir la concentración de
sólidos suspendidos. Conforme circula el agua las partículas más pequeñas son eliminadas, hasta
llegar al filtro lento de arena, reconocido como una tecnología sencilla, confiable y eficiente, pues
puede producir agua de baja turbiedad, libre de impurezas suspendidas y virtualmente libre de
entero-bacterias, entero-virus y quistes de protozoarios.
Filtros
En algunas captaciones pueden tenerse filtros de toma. En el proyecto de este filtro debe definirse
lo siguiente:
1. El caudal que debe ser captado, según las necesidades del municipio al que se va a suministrar
agua.
2. La velocidad a través del filtro, la cual debe estar comprendida entre 0.10 m/s y 0.15 m/s, con el
fin de evitar, hasta donde sea posible, el arrastre de materiales flotantes y una fuerte succión sobre
los peces en las proximidades de la zona de la captación.
3. La apertura y el tipo de ranuras u orificios.
4. La superficie neta de captación.
La fuente: El agua que ingresa al sistema es de tipo superficial, proviene de un río o riachuelo de
montaña. Por lo tanto, se debe disponer de toda la información posible sobre la fuente: caudales,
variaciones por estación, niveles máximos y mínimos, calidad de agua cruda.
Tabla 1. Resumen de rangos de calidad de agua en fuentes superficiales para orientar la selección de
opciones de FiME.
Fuente: RAS - 2017
ANEXOS 7. consideraciones de la Organización Mundial de la Salud y RAS 2017.
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Captación del agua La forma más simple de captar el agua es a través de una tubería o un canal. Se
debe considerar las posibles inundaciones, épocas de avenida y estiaje, evaluar la topografía del
terreno para asegurar un buen nivel de entrada al filtro.
Filtración Gruesa (FG) Los filtros gruesos de grava pueden ser de flujo horizontal o vertical. Consiste
en un compartimiento principal donde se ubica un lecho filtrante de grava. El tamaño de los granos
de grava disminuye con la dirección del flujo. Para el caso de un filtro de flujo ascendente se tiene
un sistema de tuberías, ubicado en el fondo de la estructura, permite distribuir el flujo de agua en
forma uniforme dentro del filtro. Conforme funciona el filtro, los espacios vacíos se van colmatando
con las partículas retenidas del agua, por lo cual se requiere una limpieza semanal controlada
mediante las válvulas de apertura a la salida de la unidad.
Esquema N° 1 – filtración gruesa de flujo vertical.
Fuente: OMS
Esquema N° 2 – filtración gruesa de flujo Horizontal.
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Fuente: OMS
Filtración Lenta en Arena (FLA) El tratamiento del agua en una unidad de FLA es el producto de un
conjunto de mecanismos de naturaleza biológica y física, los cuales interactúan de manera compleja
para mejorar la calidad microbiológica del agua. Consiste en un tanque con un lecho de arena fina,
colocado sobre una capa de grava que constituye el soporte de la arena la cual, a su vez, se
encuentra sobre un sistema de tuberías perforadas que recolectan el agua filtrada. El flujo es
descendente, con una velocidad de filtración muy baja que puede ser controlada preferiblemente
al ingreso del tanque.
Esquema N° 3 – Componentes básicos de una FLA con control a la entrada.
Fuente: OMS
COMPONENTES DE LA IMAGEN:
a. Válvula para controlar entrada de agua pretratada y regular velocidad de filtración
b. Dispositivo para drenar capa de agua sobrenadante, “cuello de ganso”.
c. Conexión para llenar lecho filtrante con agua limpia
d. Válvula para drenar lecho filtrante
e. Válvula para desechar agua tratada
f. Válvula para suministrar agua tratada al depósito de agua limpia
g. Vertedero de entrada h. Indicador calibrado de flujo
i. Vertedero de salida.
j. Vertedero de excesos
k. Cámara de entrada a FLA
l. Ventana de acceso a FLA
Análisis de riesgo y vulnerabilidad
Las instalaciones de tratamiento tienen que ser diseñadas bajo un análisis de riesgo y vulnerabilidad
ante situaciones de desastres naturales y/o condiciones del entorno local a fin de proteger la
infraestructura y el servicio de agua a la población.
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a) Análisis de riesgo: Los diseños deben contemplar los riesgos que conllevan las amenazas más
frecuentes de fenómenos naturales y otros predominantes en la zona: lluvias, sequías, sismos, etc.
b) Vulnerabilidad: De las estructuras e instalaciones a:
• Crecidas e inundaciones
• Períodos de sequía
• Contaminación de la fuente
• Intensidad y magnitud de sismos
Filtro grueso ascendente Un filtro grueso ascendente generalmente está compuesto de: a) cámaras
de filtración, b) lecho filtrante, c) estructuras de entrada y salida, d) sistema de drenaje y cámara de
lavado y e) accesorios de regulación y control.
• Cámaras de filtración: La altura total del filtro está determinada por la altura del lecho de
grava (incluyendo la capa de soporte), el nivel de agua sobrenadante, la altura de agua
adicional para facilitar y mejorar el lavado hidráulico y el borde libre. Está en el rango de 1.1
a 1.5 m.
• Lecho filtrante: Para el lecho filtrante se recomienda la siguiente granulometría y espesor
de capas.
Tabla 2. Lechos filtrantes, de acuerdo a tipo de filtro.
Fuente: OMS
En algunos casos la altura del lecho de soporte puede ser superior a lo indicado en la tabla,
dependiendo del tamaño de grava predominante en cada unidad, del tamaño de grava en contacto
con lecho de soporte y del diámetro de los orificios en el múltiple. Se recomienda una altura de agua
sobrenadante de 0.1 a 0.2 m.
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• Estructuras de entrada y salida: La estructura de entrada consiste de un canal pequeño que
conduce el agua previamente acondicionada hasta la cámara de entrada a los filtros
gruesos. En ella se reúnen 3 tuberías: Tubería de entrada de agua, tubería de rebose y
tubería de distribución hacia los el lecho filtrante. La salida es por recolección del
sobrenadante en tuberías que distribuyen el agua filtrada en una cámara que contiene una
tubería en la parte inferior para el efluente tratado.
• Sistema de drenaje y cámara de lavado: La descarga de la tubería de drenaje, debe ubicarse
entre 1.5 y 2.0 m por debajo de la losa de fondo del filtro grueso. La carga estática de agua
para lavado en contraflujo, que es la diferencia entre el nivel de agua máximo en el filtro
grueso ascendente durante el lavado y el nivel de descarga de la tubería de drenaje en la
cámara de lavado debe de estar entre los 2.5 y 3.0 m.
• Accesorios de regulación y control: Los accesorios utilizados en las unidades de Filtración
Gruesa incluyen válvulas para regulación de caudal, vertederos y reglillas de aforo,
dispositivos que se instalan en la estructura de entrada de cada etapa de tratamiento.
Tabla 3. Guías de diseño para filtros gruesos ascendente.
Fuente: OMS
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