especificacion diseÑo hidraulico

ESTUDIOS Y DISEÑOS DEFINITIVOS Y FORMULACIÓN DEL PLAN MAESTRO DE

ACUEDUCTO CASCO URBANO MUNICIPIO DE PUERTO BOYACÁ - BOYACÁ

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO HIDRAULICO

TOMO IV

1

Agosto de 2011

CONTENIDO

1. GENERALIDADES

4

1.1 Nivel de complejidad

4

2. ACUEDUCTOS GENERALIDADES 4

2.1 Métodos de cálculo de la población 4

2.1.1 Primer escenario 4

2.1.2 Segundo escenario 6

2.1.3 Tercer escenario 9

2.2 Población flotante 11

2.3 Dotación neta 11

2.4 Corrección máxima a dotación neta 11

2.5 Variaciones a dotación neta por clima cálido (%) 11

2.6 Variaciones a dotación neta por clima templado (%) 11

2.7 Variaciones a dotación neta por clima (%) 11

2.8 Pérdidas en impulsión

11

2.9 Consumo en PTAP

11

2.10 Pérdidas en conducción de agua tratada

12

2.11 Total de pérdidas técnicas admisibles

12

2.12 Dotación bruta

12

2

2.13 Demanda

12

2.13.1 Caudal medio diario (Qmd)

12

2.13.2 Caudal máximo diario (QMD)

12

2.13.3 Caudal máximo horario (Qmh)

13

2.14 Coeficiente de consumo máximo diario (k1)

13

2.15 Coeficiente de consumo máximo horario (k2)- red matriz

13

2.16 Coeficiente de consumo máximo horario (k1)- red secundaria

13

2.17 Coeficiente de consumo máximo horario (k2)-red menor

13

2.18 Presentación curva de demanda

13

2.19 Número y capacidad de cada hidratante

19

3. Anexos

26

LISTA DE TABLAS

TABLA 1. Proyección de población de Puerto Boyacá

10

3

TABLA 2. Datos de la curva integral de consumo

14

TABLA 3. Datos de suministro por gravedad

15

LISTA DE GRAFICAS

GRAFICA 1. Curva integral de consumo –sector urbano del

municipio de 16

Puerto Boyacá

GRAFICA 2. Curva de distribución de consumo analizada para el

municipio 17

de Puerto Boyacá.

GRAFICA 3. Curva de distribución horaria del municipio de Boyacá

18

4

DOCUMENTO DE VERIFICACION FRENTE AL RAS 2000.

En este capítulo se presentan los ANALISIS DE LOS CALCULOS

HIDRAULICOS, elaborados durante el desarrollo de la consultoría,

los cuales brindan la información necesaria para el desarrollo del

presente proyecto y su respectiva verificación ante el Reglamento de

Agua Potable y Saneamiento – RAS 2000 y la Resolución MAVDT

2320 de Noviembre 27 de 2009.

1. GENERALES

1.1 NIVEL DE COMPLEJIDAD. La población urbana con

población flotante al periodo de diseño de 25 años (2036) del

Municipio de Puerto Boyacá, es de 48237 hab. y una capacidad

económica MEDIA, lo cual nos permite concluir que el nivel de

complejidad es MEDIO ALTO, (Población entre 12501 y 60000

hbts), según RAS 2000 Titulo A Pag A.9.

2. ACUEDUCTO - GENERALES.

2.1 Método de cálculo de la población

2.1.1 Primer escenario: Se tomaron los censos de población de los

años 1964, 1973 y 1985, lo cual dió una tasa de crecimiento de

1.87%.

Primer escenario – Datos proyección DANE Cabecera Municipal

5

POBLACION TOTAL (URBANO +RURAL)

22364 197333173 1993

ARITMETICO

Para censo 1964 1973


Geométrico


r= 0,018056988 r (%)=1,81

Pf= 39520,07

7

Ka=211,56

Puc 19012Tuc 1985Psi 10895

Tci 1964Tf 2036Pf 26127

Pf=26127

Ka= 386,52Promedio 1,14Porcentaje de crecimiento

anual 1,48

Puc 12799Tuc 1973Psi 10895

Tci 1964Tf 2036Pf 39520

Para censo 1951 1964 1985

r = 0,026867273r (%)= 2,69

Promedio= 2,25Pf= 73495

2.1.2 Segundo escenario: Se tomaron los censos de población de los

años 1985, 1993 y 2005, lo cual dio una tasa de crecimiento de

2.20%.

Aritmético

Para censo: 1985 2005

Porcentaje de crecimiento anual = 1,30

8

Puc 19012Tuc 1985Psi 10895

Tci 1964Tf 2036Pf 73495

Población Total (Urbana+Rural)

Rural Urbana

22364 9565 1279933173 12506 2066750301 16495 33806

Censo

Población urbana

Fuente

1964 10985 DANE1973 12799 DANE1985 19012 DANE

Pf= 56737

Ka= 739,70

Promedio= 1,207



Geométrico


r= 0,029196496

r (%)= 2,92

Pf= 82498

9

Promedio = 1,207

Ka= 206,88

Pf=29563

Porcentaje de crecimiento anual = 0,70

Puc 33806Tuc 2005Pci 20667

Tci 1993Tf 2036Pf 67748

Pf=66748

Ka=1094,92

Porcentaje de crecimiento anual= 1,62

Puc 33806Tuc 2005Pci 19012

Tci 1985Tf 2036Pf 45940


r= 0,010488102

r(%)=1,05

Pf=32368

Para proyección 1993 2005

r= 0,041860794

r(%)=4,19

Pf=120529,78

Exponencial


k= 0,028778397

r (%)=2,88

Pf =82497,55

10

Puc 20667Tuc 1993Pci 19012

Tci 1985Tf 2036Pf 32368 Promedio=

2,72

Puc 33806Tuc 2005Pci 20667

Tci 1993Tf 2036Pf 45940

Puc 33806Tuc 2005Pci 19012

Tci 1985Tf 2036Pf 45940


Pf= 32368,25

k=0,010433483

k (%)=1,04

Para censo= 1993 2005

k= 0,04100834

k(%)=4,10

Pf=120530

PROMEDIOSAritmético 1,21Geométrico

2,72

Exponencial

2,67

Promedio total

2,20

2.1.3 Tercer escenario: Se toman los datos oficiales de proyección

del DANE, según el Censo de población de 2005, el cual da una

tasa de crecimiento para el área urbana, en promedio de

1.01%.

11

Puc 20667Tuc 1993Pci 19012

Tci 1985Tf 2036Pf 45940 Promedio=

2,67

Puc 33806Tuc 2005Pci 20667

Tci 1993Tf 2036Pf 45940

TABLA 1. Proyección de población de Puerto BoyacáPROYECCION DE POBLACION PUERTO BOYACA 2011-2050

AÑO

CABECERA RURAL TOTALPRUEB

ATASA POBLACION

TASA POBLACION

TASA POBLACION

2005

33.806 16.495 50.301 50.301

2006

1,014%

34.268 1,008%

16.634 1,012%

50.902 50.902

2007

1,013%

34.715 1,007%

16.747 1,011%

51.462 51.462

2008

1,012%

35.145 1,006%

16.855 1,010%

52.000 52.000

2009

1,012%

35.560 1,005%

16.947 1,010%

52.507 52.507

2010

1,011%

35.959 1,005%

17.033 1,009%

52.992 52.992

2011

1,011%

36.341 1,006%

17.141 1,009%

53.482 53.482

2012

1,010%

36.709 1,005%

17.226 1,008%

53.935 53.935

2013

1,010%

37.060 1,006%

17.331 1,008%

54.391 54.391

2014

1,009%

37.399 1,006%

17.439 1,008%

54.838 54.838

2015

1,009%

37.722 1,007%

17.564 1,008%

55.286 55.286

2016

1,008%

38.032 1,006%

17.662 1,007%

55.694 55.694

2017

1,008%

38.324 1,006%

17.772 1,007%

56.096 56.096

2018

1,007%

38.603 1,008%

17.914 1,008%

56.517 56.517

2019

1,007%

38.869 1,008%

18.061 1,007%

56.930 56.930

2020

1,006%

39.117 1,009%

18.231 1,007%

57.348 57.348

2021

1,010%

39.511 1,010%

18.415 1,010%

57.926 57.926

2022

1,010%

39.910 1,010%

18.601 1,010%

58.511 58.511

12

2023

1,010%

40.313 1,010%

18.789 1,010%

59.102 59.102

2024

1,010%

40.720 1,010%

18.979 1,010%

59.699 59.699

2025

1,010%

41.131 1,010%

19.170 1,010%

60.302 60.301

2026

1,010%

41.547 1,010%

19.364 1,010%

60.911 60.911

2027

1,010%

41.967 1,010%

19.560 1,010%

61.526 61.527

2028

1,010%

42.390 1,010%

19.757 1,010%

62.148 62.147

2029

1,010%

42.819 1,010%

19.957 1,010%

62.775 62.776

2030

1,010%

43.251 1,010%

20.158 1,010%

63.410 63.409

2031

1,010%

43.688 1,010%

20.362 1,010%

64.050 64.050

2032

1,010%

44.129 1,010%

20.568 1,010%

64.697 64.697

2033

1,010%

44.575 1,010%

20.775 1,010%

65.350 65.350

2034

1,010%

45.025 1,010%

20.985 1,010%

66.011 66.010

2035

1,010%

45.480 1,010%

21.197 1,010%

66.677 66.677

2036

1,010%

45.940 1,010%

21.411 1,010%

67.351 67.351

2037

1,010%

46.404 1,010%

21.628 1,010%

68.031 68.032

2038

1,010%

46.872 1,010%

21.846 1,010%

68.718 68.718

2039

1,010%

47.346 1,010%

22.067 1,010%

69.412 69.413

2040

1,010%

47.824 1,010%

22.290 1,010%

70.114 70.114

2041

1,010%

48.307 1,010%

22.515 1,010%

70.822 70.822

2042

1,010%

48.795 1,010%

22.742 1,010%

71.537 71.537

2043

1,010%

49.288 1,010%

22.972 1,010%

72.260 72.260

2044

1,010%

49.786 1,010%

23.204 1,010%

72.990 72.990

2045

1,010%

50.289 1,010%

23.438 1,010%

73.727 73.727

2046

1,010%

50.797 1,010%

23.675 1,010%

74.472 74.472

2047

1,010%

51.310 1,010%

23.914 1,010%

75.224 75.224

13

2048

1,010%

51.828 1,010%

24.156 1,010%

75.984 75.984

2049

1,010%

52.351 1,010%

24.400 1,010%

76.751 76.751

2050

1,010%

52.880 1,010%

24.646 1,010%

77.527 77.526

2.2 Población flotante: Se define la tasa de crecimiento anual de

1.01%, la oficial del

DANE, según el censo de 2005.

La población flotante del municipio, se considera en 5.0%, dada la

bonanza en la explotación petrolera que se presenta actualmente

en el municipio

2.3 Dotación neta: Según la Resolución del MAVDT 2320 de 2009,

corresponde a 135 lts-hb-dia, para clima cálido, como es el de

Puerto Boyacá, que se encuentra a 150 msnm.

2.4 Corrección máxima a dotación neta: Para el Nivel de

Complejidad MEDIO ALTO, se considera una corrección de 25%

de la dotación neta, según Tabla B.2.4. RAS 2000,

2.5 Variaciones a dotación neta por clima cálido (%):

modificado por resolución 2320 de 2009.

2.6 Variaciones a dotación neta por clima templado (%):


2.7 Variaciones a dotación neta por clima frio (%) :


14

2.8 Pérdidas en impulsión: Se asume un 4%, debe ser menor de

5%, según RAS 2000 B.2.5.1

2.9 Consumo en PTAP: Se asume 4% de Caudal Medio Diario,

según B.2.5.2 RAS 2000. o sea 4.02 lps.

2.10 Pérdidas en conducción de agua tratada: Según el literal

B.2.5.3, para el nivel MEDIO ALTO, debe ser inferior del 5%

del Qmd, se asume el 4% y nos da 4.02 lps.

2.11 Total pérdidas técnicas admisibles: El Municipio no cuenta

con un Registro sobre las pérdidas de agua en el sistema de

acueducto, por eso para el nivel de Complejidad MEDIO ALTO

y según la Tabla B.2.4, se toma un 25%, para el cálculo de la

dotación Bruta.

2.12 Dotación bruta: Según el literal B.2.6, se debe establecer

mediante la ecuación:

dbruta = dneta / (1-%p)

Al determinar un 25% en las perdidas técnicas admisibles,

se encuentra una dotación bruta de 180 lts/hb/dia.

2.13 DEMANDA:

15

2.13.1 Caudal medio diario (Qmd): Es el caudal medio calculado

para la población proyectada, teniendo en cuenta la dotación bruta

asignada, se calcula mediante la ecuación:

Qmd=p* dbruta /86400

Para nuestro proyecto, el Caudal medio diario es de 100.49

lps.

2.13.2 Caudal máximo diario (QMD): Corresponde al consumo

máximo registrado durante 24 horas en un periodo de un año. Se

calcula multiplicando el caudal medio diario por el coeficiente de

consumo máximo diario, k1. Según la Tabla B.2.5

Para el nivel de Complejidad MEDIO ALTO, el coeficiente, k1, es de

1.20.

2.13.3 Caudal máximo horario (QMH): Corresponde al consumo

máximo registrado durante una hora en un periodo de un año sin

tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula como el caudal

máximo diario multiplicado por el coeficiente máximo horario, k2,

Para el nivel de Complejidad MEDIO ALTO, y RED MATRIZ, el

coeficiente k2, es de 1.40, según la Tabla B.2.6, RAS 2000.

2.14 Coeficiente de consumo máximo diario (K1): Según la

Tabla B.2.5, para el N.

16

Complejidad Medio Alto es de 1.20

2.15 Coeficiente de consumo máximo horario (k2) – red

matriz: Según la Tabla B.2.6,para el N. Complejidad Medio

Alto es de 1.40


secundaria: Según la Tabla

B.2.6, para el N. Complejidad Medio Alto es de 1.45


menor: Según la Tabla

B.2.6, para el N. Complejidad Medio Alto es de 1.50

2.18 Presentación curva de demanda: Se establece la curva de

demanda que define la variación del consumo a lo largo del día,

con el fin de establecer la necesidad y magnitud del

almacenamiento. Según el RAS 2000 B.2.7.7

Para el Nivel de Complejidad MEDIO ALTO, se presentan los datos

y las curvas siguientes, dando un porcentaje de Regulación de 23%:

17

Tabla 2. Datos de la curva integral de consumo

18

Tabla 3: Datos de suministro por gravedad

19

Gráfica 1. Curva integral de consumo – sector urbano del municipio de

Puerto Boyacá

20

Gráfica 2. Curva de distribución horaria de consumo analizada para el

municipio de Puerto Boyacá

Gráfica 3.

Curva de

distribución horaria de consumo- municipio de Puerto Boyacá

21

2.19 Número y capacidad de cada hidrante:

En la actualidad se encuentran instalados hidrantes, en la red de

distribución, los cuales el consultor considera, que pueden ser

reinstalados en la red nueva proyectada. Dichos hidrantes se

encuentran en buenas condiciones y su localización entre ellos no

sobrepasa los 300 mts. El caudal de 5 lps ha sido tenido en cuenta en

el caudal máximo diario, en los cálculos hidráulicos.

22

RESUMEN DE DATOS BASICOS

SISTEMA DE IMPULSION HASTA LA PTAP

DIMESIONES DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

1. Población dotación y demanda1.1 Población

Porcentaje de población cubierta 100%

QUINQUENO

Año Horizon

te

Población Proyectada

Población Proy+Flota

nte1 2016 38032 399342 2021 39511 414873 2026 41547 436344 2031 43688 458725 2036 45940 482376 2041 48307 507227 2046 48795 53337

Total población al periodo de diseño (horizonte)

2036 203648237

habitantes


PERIODO DE DISEÑO ACUED.NIVEL DE

COMPLEJIDADPERIODO DE DISEÑO

MAXIMOBajo-Medio y Medio

alto25 años

Alto 30 años

Número de habitantes Casco urbano a 25 años: 48237

Capacidad económica: Media

23

Año de proyección

Municipio de Puerto Boyacá (Hab) urbano y rural :

67351 hab. 2036

Población del municipio

48237 hab.

ZONA URBANA

6964821411 hab.

ZONA RURAL

Nivel de complejidad Medio alto

1.3 Consumo

24

ITEM Consumo

Aseo personal 50 Lts/hab/día

Sanitarios 40 Lts/hab/día

Lavado de ropa 25 Lts/hab/día

Cocina 15 Lts/hab/día

Lavado pisos 4,55 Lts/hab/día

Total 134,55 Lts/hab/día

Nivel de complejidad

Dotación neta max (lt/hab/día)

Clima frio o

templadoClima cálido

Bajo 90 100Medio 115 125Medio Alto 125 135Alto 140 150

Dotación

Dotación máxima en el clima cálido (Res.2320 de 2009

134,55 lt/hab/día

Pérdidas en impulsión 0,22 (0,167% del Qm)

Pérdidas en conducción 0,22 (0,167% del Qm)

Total Dotación neta 135,00 lt/hab/díaPérdidas técnicas Admisibles (%) 25%

0,25 lt/hab/día

Corrección máxima a Dotación neta 0%

0,00 %

Dotación bruta 180,00 lt/hab/día

1.4 Demanda

2 Almacenami

ento sistema por gravedad2.1Capacidad de regulación

Regulación de acuerdo con curva de demanda asumida

23%

Consumo máximo diario lts (m3)

10419145,00

10419145,46

10419,00 10419,15Capacidad mínima de regulación 2,396 2,396,403

25

Caudal medio diario 100,49 lts/segCaudal máximo diario 1,2 120,59 lts/segCaudal máximo horario 1,4 168,83 lts/segNecesidades para PTAP 4% Qmd 4,02 lts/segPérdidas en impulsión 4% 0,04 lts/segPérdidas en conducción (Agua tratada)

4%Qmd 4,02 lts/seg

Incendios (No se consideran en zonas rurales

RAS 2000 B2.8.1 pag 39

5 lts/seg

Q MAX DIARIO (Para impulsión por bombeo ) RAS B8,5,2

120,59 lts/seg

3. Componente del sistema de captación – impulsión3.1 Captación:

Caudal de captación subterránea: QMD 133,67 lps

481,22 m3/h

3.2 Impulsión o aducción

QMD RAS B 5,4,2

QMD120,59

lps

Necesidades de la

PTAP4,02 lps 4,00%

Pérdidas impulsión 0,04 lps 0,04%

Caudal para

incendio5,0 lps

Pérdidas en conducción (Agua tratada)

4.02

Total133,67

lps

481,22

m3/h

26

SISTEMA DE CONDUCCION DE AGUA HASTA LA RED DE DISTRIBUCION

DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

1. POBLACION, DOTACION Y DEMANDA

1.1 Población

Porcentaje de población cubierta: 100%

QUINQUENO

Año Horizon

te



nte1 2016 38032 399342 2021 39511 414873 2026 41547 436344 2031 43688 458725 2036 45940 482376 2041 48307 507227 2046 48795 53337

Total población al periodo de diseño (horizonte)

2036 203648237

habitantes





alto25 años

Alto 30 años

Número de habitantes Casco urbano a 25 años: 48237


27

Año de proyección


67351 hab. 2036


48237 hab.

ZONA URBANA

6964821411 hab.

ZONA RURAL

Nivel de complejidad Medio alto RAS 2000 Título A pag A.9

1.3 Consumo

Item Consumo

Aseo personal 50 Lts/hab/

día

Sanitarios 40 Lts/hab/

día

Lavado de

ropa

25 Lts/hab/

día

Cocina 15 Lts/hab/

día

Lavado pisos 4,55 Lts/hab/

día

Total 134,55 Lts/hab/

día

28

Dotación


134,55 lt/hab/día




0,25 lt/hab/día


0,00 %


1.4 Demanda

29



Clima frio o




4%Qmd 4,02 lts/seg


RAS 2000 B2.8.1 pag 39

5lts/seg


120,59 lts/seg

2. Almacenamiento sistema por gravedad

2.1Capacidad de regulación

Regulación de acuerdo con curva de

demanda asumida

23%

Consumo máximo diario

10.419145

lts

10.419.14

5

10.419.0

m3

10.419.15

Capacidad mínima de regulación 2.396 2.396.

403

3. Componentes del sistema de captación – impulsión

3.1Captación

Caudal de captación (QMD) 133.67 lps

481.22 m3/h

3.2 Impulsión (QMD) RAS B, 5, 4,2

QMD 120,59

lps

Necesidades de la PTAP 4,02 lps 4.00%

Pérdidas de impulsión 0,04 lps 0,04%

Pérdidas en la conducción

(agua tratada)

4,02 lps 4.00%

Caudal para incendio 5,0 lps

Total 133,67

lps

481,22

m3/h

31

3.3Conducción desde la PTAP a distribución en las mallas para el

año 2036:

129.61 lps

466,60 m3/h

Se define un caudal de diseño:

129.61 lps

466,60 m3/h

3. ANEXOS

SISTEMA DE RED DE DISTRIBUCION

DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

1. Población dotación y demanda

1.1 Población

Porcentaje de población cubierta: 100%

QUINQUENO

Año Horizon

te



nte1 2016 38032 399342 2021 39511 414873 2026 41547 436344 2031 43688 458725 2036 45940 482376 2041 48307 507227 2046 48795 53337

Total población al periodo de diseño

2036 2036 48237 habitantes

32

(horizonte)





alto25 años

Alto 30 años

Número de habitantes casco urbano a 25 años: 48237


Año de proyección


67351 hab. 2036


48237 hab.

ZONA URBANA

6964821411 hab.

ZONA RURAL

Nivel de complejidad Medio alto RAS 2000 Título A pag A.9

1.3Consumo

Item Consumo

Aseo personal 50 Lts/hab/

día

Sanitarios 40 Lts/hab/

33

día

Lavado de

ropa

25 Lts/hab/

día

Cocina 15 Lts/hab/

día

Lavado pisos 4,55 Lts/hab/

día

Total 134,55 Lts/hab/

día

Dotación:


134,55 lt/hab/día




0,25 lt/hab/día


0,00 %


34



Clima frio o



1.4 Demanda

2. Almacenamiento sistema por gravedad

2.1 Capacidad de regulación

Regulación de acuerdo con curva de

demanda asumida

23%

Consumo máximo diario

10851145,0

0 lts

10851145,

46

10851,00

m3

10851,15

35


4%Qmd 4,02 lts/seg


RAS 2000 B2.8.1 pag 39

5lts/seg


125,59 lts/seg

Capacidad mínima de regulación 2.496 2.495.7

63

3. Captación

3.1 Captación

Caudal de captación (QMD) 125.59 lps

452.13 m3/h

3.2 Conducción (QMD) RAS B, 5, 4,2

QMD 125,59

lps

Necesidades de la PTAP 4,02 lps 4.00%

Pérdidas en la conducción

(agua tratada)

4,02 lps 4.00%

Pérdidas de impulsión 0,48 lps 0,48%

Caudal para incendio 5,0 lps

Total 129,61

lps

466,60

m3/h

Distribución en las mallas para el año 2036: 125,59 lps

452,13m3/h

Se define un caudal de diseño: 125,59 lps

452,13 m3/h

4. FUENTES

36

4.1 CONCESIONES PARA UTILIZAR EL AGUA:

Mediante la Resolución Nº 00790 de 01 de Octubre de 2009,

emanada de la Subdirección de Gestión Ambiental de la

CORPORACION AUTONOMA DE BOYACA.

37

especificacion diseÑo hidraulico

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