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EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR MEDIA LUNA (NEIVA), CON BASE EN EL TÍTULO D DE LA NORMA

RAS-2000, USANDO EL SOFTWARE EPA SWMM 5E

CINDY LORENA OTÁLORA DIEGO FERNANDO LOSADA LOSADA

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL NEIVA 2017

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EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL SECTOR MEDIA LUNA (NEIVA), CON BASE EN EL TÍTULO D DE LA NORMA

RAS-2000, USANDO EL SOFTWARE EPA SWMM 5E

CINDY LORENA OTÁLORA DIEGO FERNANDO LOSADA LOSADA

Informe final de seminario de profundización presentado como requisito para optar al título de

INGENIERO CIVIL

Asesor Ing. JULIO CESAR GARZÓN

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL NEIVA 2017

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Nota de aceptación

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Firma del presidente del jurado

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Firma del jurado

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Firma del jurado

Neiva, 14 de Abril de 2017

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CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 8 1. JUSTIFICACIÓN .................................................................................................. 9 2. OBJETIVOS ....................................................................................................... 10

2.1 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................... 10 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................ 10

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................ 11 3.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ................................................................... 11

3.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................. 12

4. MARCO DE REFERENCIA................................................................................ 13 4.1 MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 13

4.2 MARCO JURÍDICO .......................................................................................... 13

5. METODOLOGÍA ................................................................................................ 15 5.1 FORMULACIÓN DE LAS ACTIVIDADES ........................................................ 15

5.2 CRONOGRAMA .............................................................................................. 17 6. MODELAMIENTO HIDRÁULICO DEL ALCANTARILLADO EXISTENTE EN EL

SECTOR DE MEDIA LUNA DEL BARRIO LAS PALMAS ............................... 18

6.1 PRESENTACIÓN DE PLANOS Y DOCUMENTOS ......................................... 18 6.2 PLAN DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO ....................................................... 18

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6.3 DATOS DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA ............................................ 20

6.3.1 Caudal de aguas residuales domésticas (QD). ............................................. 20

6.3.2 Diámetro interno mínimo. .............................................................................. 22

6.3.3 Velocidad mínima en las tuberías. ................................................................ 23

6.3.4 Velocidad máxima en las tuberías. ............................................................... 23

6.3.5 Anclajes en tuberías de alcantarillado. ......................................................... 24

7. CONCLUSIONES .............................................................................................. 26 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 27 ANEXOS ................................................................................................................ 29

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LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Cronograma de actividades ..................................................................... 17 Tabla 2. Sector de intervención ............................................................................. 20 Tabla 3. Cálculo de caudales residuales domésticos ............................................ 21

Tabla 4. Datos para el cálculo de los caudales ...................................................... 22

Tabla 5. Resultados de la evaluación .................................................................... 29 Tabla 6. Tabla de niveles ....................................................................................... 29

Tabla 7. Tabla de aportes I .................................................................................... 30

Tabla 8. Tabla de aportes II .................................................................................. 31 Tabla 9. Tabla de altura de pozos .......................................................................... 31 Tabla 10. Tabla de longitudes de tubería ............................................................... 32

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LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Diámetro mínimo de tuberías .................................................................. 23 Figura 2. Imagen de velocidades ........................................................................... 24 Figura 3. Imagen de pendientes. ........................................................................... 25

Figura 4. Perfil de lámina de agua nudo 1-20 ........................................................ 32

Figura 5. Perfil de lámina de agua nudo 19-4 ........................................................ 33 Figura 6. Perfil de lámina de agua nudo 6 -20 ....................................................... 33

Figura 7. Perfil de lámina de agua nudo 6- 20 ....................................................... 33

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INTRODUCCIÓN

En la presente propuesta se plantea realizar la modelación y posterior evaluación de diseño para un tramo del alcantarillado sanitario del sector de Media Luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva, empleando el software libre Epa Swmm 5e, el cual además arroje como resultado el chequeo hidráulico y una comparación del presupuesto, que permita contemplar posibles mejoras del sistema y así optimizar los recursos del proyecto. El trabajo se encuentra dividido en tres partes: en la primera de ellas se encuentran establecidos los elementos de diseño de investigación (objetivos, marcos de referencia y justificación. Dentro del segundo capítulo se realizará el análisis del sector del sistema de alcantarillado en mención por medio de EPA SWMM 5E, para que, en el tercer capítulo del trabajo cerrar indicando los cambios y mejoras pertinentes sugeridas por el ejercicio del análisis del sector por medio del software mencionado.

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1. JUSTIFICACIÓN

De manera general, el presente trabajo permite hacer más viable un proyecto que, como todo sistema de alcantarillado, evita múltiples situaciones de salubridad: epidemias, emergencias sanitarias y enfermedades causadas por un mal servicio o ausencia de un sistema de alcantarillado. Específicamente, con el trabajo, se permite a la comunidad gozar de un servicio de alcantarillado óptimo, en un menor tiempo de ejecución y con unos costes de operación más bajos. Un óptimo diseño de las redes de alcantarillado, permite la provisión de calidad para uno de los servicios de saneamiento básico; el alcantarillado, sin importar las condiciones económicas o estrato social de una comunidad, resulta ser una necesidad y prioridad para cualquier cultura. Por lo tanto, el presente trabajo permitirá mejorar la calidad de vida de los habitantes de la población que será beneficiaria del servicio que se simulará. Actividades como el chequeo hidráulico y la presupuestal del proyecto a analizar y simular, permiten generar mejoras en su estructura, y contemplar imprevistos y problemas.

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2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL Presentar alternativas de diseño conformes al título D de la norma RAS 2000, para el proyecto de alcantarillado del sector media luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva, empleando el simulador EPA SWMM 5e.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Caracterizar la red de alcantarillado ubicada entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva, empleando el software EPA SWMM 5e.

Realizar una simulación del sistema de alcantarillado del sector Media Luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva, empleando el software EPA SWMM 5e.

Construir, una opción optimizada, a partir de los elementos del título D de la norma RAS 2000, para el proyecto de sistema de alcantarillado del sector de Media Luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva, por medio del Software EPA SWMM 5e.

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3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA El sector de Media Luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva, es un lugar donde el servicio de alcantarillado no tiene un funcionamiento eficiente; en este lugar se encuentra en marcha un proyecto de restitución de la red de alcantarillado sanitario, el cual se planteó con el fin de mejorar las condiciones de vida de la población, pero, dadas las limitaciones presupuestales para su realización, su elaboración se ha pospuesto en repetidas oportunidades. Por otra parte, gracias al continuo aplazamiento del proyecto, los costes del mismo han ido des actualizándose, por lo que resulta importante acomodarlos para el momento en que la obra pueda ser ejecutada. De igual manera, pensando en los costes de realización del proyecto, pueden analizarse factores de mejoramiento de los componentes del proyecto, y modificaciones que permitan optimizar el proyecto para hacerlo más viable, permitiendo a la comunidad gozar de un servicio de alcantarillado óptimo, en un menor tiempo de ejecución y bajo unos costes de operación más bajos, contemplando posibles mejoras del sistema y las actividades, recursos y cambios en el diseño inicial, necesarios para optimizar los recursos del proyecto. Uno de los aspectos que puede permitir el mejoramiento del proyecto a analizar es el chequeo hidráulico en el mismo, del mismo modo que sería posible realizar una comparación del presupuesto. En este sentido, es necesario garantizar la aptitud del proyecto de sistema de alcantarillado en mención, a la norma técnica Nacional (RAS-2000), en tanto dichas normas permiten tener en cuenta parámetros y bases para brindar un servicio de calidad, al tiempo que se protege el ágil desarrollo del proyecto, contemplando respuestas en eventos de revisión por parte de autoridades nacionales y ejercicios de auditoría. Se propone entonces hacer uso del conocimiento acumulado dentro de algunos contenidos relacionados con el módulo de Alcantarillado, específicamente aquellos que tienen que ver con el manejo del simulador Epa Swmm 5e, debido a que dicho simulador puede arrojar datos importantes sobre costos, caracterizar el desempeño del sistema, y sobre todo, establecer diferentes posibilidades de diseño, para poder elegir la que resulta más acorde con el presupuesto destinado a su construcción.

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3.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Por lo tanto, la pregunta de investigación que guiará el desarrollo del presente trabajo es: ¿De qué manera el software libre EPA SWMM 5E puede optimizar, con base en elementos del título D de la norma RAS 2000, el desempeño en el diseño del sistema de alcantarillado, para el caso del proyecto del sector Media Luna del municipio de Neiva?

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4. MARCO DE REFERENCIA

4.1 MARCO TEÓRICO Se establecen las condiciones requeridas para la concepción y el desarrollo de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales y lluvias, considerados como convencionales. Así mismo se orientan la planificación, el diseño, la construcción, la supervisión técnica, la operación, el mantenimiento y el seguimiento de la operación de estos sistemas y sus componentes. Las disposiciones dadas en el título de la norma Ras 2000 como prácticas de buena ingeniería desde las etapas de conceptualización, diseño, construcción, puesta en marcha, operación, mantenimiento y seguimiento de todas y cada una de las obras, tienen como objetivo garantizar su efectividad, seguridad, estabilidad, durabilidad, operación adecuada, sostenibilidad y redundancia a lo largo de la vida útil del sistema de alcantarillado. Se presenta la clasificación de los sistemas de recolección y transporte de aguas residuales y/o lluvias establecida para este Título y además se indican los criterios de selección para escoger cada uno de los mismos. Los nuevos sistemas de recolección y transporte de aguas residuales y/o lluvias deben ser de tipo convencional y separado. La implementación de un sistema diferente a los convencionales separados debe contar con los estudios económicos suficientes que permitan concluir sobre la bondad de los sistemas alternativos propuestos. Los sistemas de recolección y transporte de aguas residuales y/o lluvias se clasifican de acuerdo con su naturaleza en los siguientes tipos: sistemas convencionales de alcantarillado, sistemas no convencionales de alcantarillado y sistemas in situ. Se deben adoptar en aquellos casos en que en el municipio o localidad no exista ningún sistema de recolección y/o evacuación de aguas residuales. Su adopción requiere una justificación técnica, económica, financiera y ambiental, que incluya consideraciones de tratamiento y disposición de las aguas residuales, para lo cual es recomendable hacer estudios de modelación de la calidad de agua del cuerpo receptor en donde se demuestre que los impactos generados por las descargas del alcantarillado de aguas residuales, permiten cumplir con los usos asignados a dicho cuerpo. 4.2 MARCO JURÍDICO De conformidad con el título D de la norma RAS 2000, el caudal de aguas residuales industriales, comerciales e institucionales debe separarse en el caudal de aguas residuales domésticas y el caudal de aguas residuales no domésticas.

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Estas últimas deben clasificarse y tratarse según las disposiciones de la mencionada resolución para ser entregadas a la persona prestadora del servicio de alcantarillado. En cada caso, la persona prestadora del servicio de alcantarillado debe considerar la naturaleza de los residuos industriales, y su aceptación al sistema de alcantarillado estará condicionada por la legislación vigente con respecto a vertimientos industriales, de acuerdo con lo establecido en el Decreto 3930 de 2010 o aquel que lo modifique o sustituya. Las tuberías y los accesorios de los sistemas de alcantarillado de aguas residuales deben cumplir con el Reglamento Técnico de Tuberías (Resoluciones 1166 de 2006 y 1127 de 2007 expedidas por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial o las normas que las modifiquen o sustituyan), en particular lo referente a la resistencia química que deben tener estos componentes del sistema de alcantarillado. Los valores de emisión deben estar acordes con la normativa aplicable al respecto, Resolución 601 de 2006 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial o la norma que la modifique o sustituya.

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5. METODOLOGÍA Para el desarrollo del programa es necesario recopilar toda la información que posea Empresas Publicas de Neiva “LAS CEIBAS”, esto con el fin de abastecer con datos el programa que se manejara para la evaluación de este proyecto. Una vez adquirida la información necesaria, procederemos a ingresar los parámetros necesarios en EPA SWMM 5E, teniendo en cuenta las normas RAS 2000 título D. Es necesario evaluar o modular el sistema actual de alcantarillado, para conocer las falencias o defectos que posee actualmente el diseño, Una vez hecha la evaluación inicial, se realiza la optimización de la red con los parámetros de chequeo que nos obliga al RAS 2000 de la siguiente manera:

Caudal de aguas residuales domésticas (QD).

Diámetro interno mínimo.

Velocidades de la tubería.

Anclajes de tubería de alcantarillado. Se presentará un comparativo entre el proyecto inicial y la optimización, generando así un nuevo presupuesto apuntando u orientando a una disminución de costos de la obra. 5.1 FORMULACIÓN DE LAS ACTIVIDADES Se deberán analizar los posibles escenarios de ejecución de actividades conducentes al uso de la herramienta EPA SWMM 5E, para lo cual se tendrán en cuenta los siguientes elementos básicos de análisis:

Recopilación de información del proyecto:

Planos Topográficos

Carteras topográficas

Presupuesto inicial

Evaluación del proyecto inicial: Se realizará el modelamiento hidráulico del alcantarillado existente en el sector de Media Luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva en condiciones dinámicas usando el software libre EPA SWMM 5E, evaluando las siguientes condiciones:

Caudal de aguas residuales domésticas (QD).

Diámetro interno mínimo.

Velocidades de la tubería.

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Anclajes de tubería de alcantarillado.

Optimización del sistema: Una vez evaluado el proyecto inicial se verificará de posibles mejoras al sistema, generando cambios para evaluar las condiciones hidráulicas y así poder realizar un comparativo presupuestal. En la figura se muestra el cronograma de desarrollo del proyecto

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5.2 CRONOGRAMA Tabla 1. Cronograma de actividades

ETAPAS CLAVE. RESPONSABLE

DURACIÓN ACTIVIDADES (Semana)

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

Identificación del problema Diego Losada Cindy Otalora

Realizar simulación del proyecto de alcantarillado Diego Losada Cindy Otalora

Determinar aspectos especiales para tener en cuenta dentro de la comunidad

Diego Losada Cindy Otalora

Ajustar los requerimientos y factores económicos y físicos del proyecto de alcantarillado

Diego Losada Cindy Otalora

Cumplimiento de objetivos Diego Losada Cindy Otalora

Elaboración informe final Diego Losada Cindy Otalora

Fuente: Autor

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6. MODELAMIENTO HIDRÁULICO DEL ALCANTARILLADO EXISTENTE EN EL SECTOR DE MEDIA LUNA DEL BARRIO LAS PALMAS

6.1 PRESENTACIÓN DE PLANOS Y DOCUMENTOS Ya realizado el modelamiento hidráulico del alcantarillado existente en el sector de Media Luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva, se entregará los perfiles longitudinales de la tubería incluyendo los pozos con sus respectivas cotas, además de todas las tablas de los cálculos hidráulicos que arroja el software libre EPA SWMM 5E. 6.2 PLAN DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO Se elaborará el planeamiento de la ejecución de las actividades del modelamiento hidráulico del alcantarillado existente en el sector de Media Luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva, con el fin de determinar la proyección óptima del sistema. Se hará un diagrama de barras que indique la duración de cada actividad y la interrelación entre cada una de ellas en el horizonte de planificación del modelamiento hidráulico del alcantarillado existente en el sector mencionado, dando como resultado una evaluación de las condiciones iniciales del proyecto y las posibles mejoras que se puedan realizar para optimizar recursos y calidad en el servicio. Para el modelamiento hidráulico del alcantarillado existente en el sector de Media Luna, ubicado entre las Calles 22 a 24 y carreras 55ª a 63 del barrio las palmas II del municipio de Neiva se tendrá el siguiente alcance:

Recopilación de información del sistema, planos topográficos, carteras de topografía y presupuesto inicial.

Evaluación del sistema inicial mediante el software libre EPA SWMM 5E.

Optimización del sistema mejorando las condiciones hidráulicas y cumpliendo con la normatividad RAS 2000.

Entrega de cuadro comparativo presupuestal entre modelo inicial y modelo optimizado

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Las redes de alcantarillado se consideran uno de los servicios básicos e indispensables de toda sociedad, pero son muchos los territorios en el país que no cuentan con sistemas para la evacuación de sus aguas servidas. En el medio, la prioridad es la adecuación, construcción o repotenciación de la red de suministro de agua potable, dejando atrás la construcción de las redes de alcantarillado. 6.3 UBICACIÓN DEL TRAMO A ANALIZAR Denominada el barrio Las Palmas, Oriente Alto o Diez de la ciudad de Neiva. La Comuna 10 está localizada en oriente alto del área urbana haciendo parte de la zona alta o por encima de la cota de los 500 msnm, entre las cuencas de la Quebrada La Toma hasta su nacimiento en el reservorio El Curíbano 1 y la cuenca de la Quebrada Avichente, y el Río Las Ceibas. Limita al norte con el corregimiento de fortalecillas; al oriente con el corregimiento de Río de las Ceibas; al sur con la Comuna 7; y al occidente y sur con la Comuna 5. La Comuna 10 tiene 41.588 habitantes y hace parte de la UPZ la toma.2. Partiendo de la intersección del perímetro urbano a la altura de la Hacienda Casa Blanca sobre la vía a San Antonio (intersección de la calle 8 con carrera 52 en proyección), se sigue hacia el norte en línea recta pasando por el nacimiento de la quebrada La Toma (lago existente) hasta la calle 16, de ahí se sigue en sentido occidental hasta la carrera 49, urbanización Víctor Félix Díaz I y II etapa, se sigue por esta vía hasta la calle 19 vía las Palmas. Por esta vía se sigue en sentido occidental hasta la carrera 45 del barrio La Rioja, se sigue por esta vía en sentido norte hasta encontrar la hondonada de la quebrada Avichente y por esta quebrada aguas abajo hasta la proyección de la carrera 26 colindando con terrenos del Batallón Tenerife, de ahí en sentido norte y línea recta hasta encontrar el Río Las Ceibas, de ahí se continúa aguas arriba hasta encontrar la línea del perímetro urbano y continuar por este hasta encontrar el punto de partida.

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La comuna 10 las palmas además cuenta con 5 asentamientos en proceso de reconocimiento como barrio legal: Tabla 2. Sector de intervención

ASENTAMIENTO SECTORES

Las Palmas II Las Palmas II

Miraflores Las Palmas III

Miraflores

Neiva Ya

Neiva Ya

La Victoria

Álvaro Uribe

Camino Real

San Bernardo

San Bernardo

La Amistad

Oro Negro

Granjas de San Bernardo

Sector Barreiro

Sector Barreiro

San Bernardo del Viento

Las Camelias

Fuente: Autor 6.3 DATOS DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA Dentro del Anexo 1 se ubican los datos del sistema con los que se realiza la simulación que será descrita en el numeral 7 del presente trabajo. 6.3.1 Caudal de aguas residuales domésticas (QD). Con el fin de llevar a cabo el cálculo del caudal de diseño de aguas residuales domésticas para cada uno de los tramos que conforman la red de alcantarillados de aguas residuales, la demanda de agua potable es vital para calcular dicho caudal de diseño, a través de un coeficiente de retorno. La demanda de agua potable se puede calcular siguiendo la siguiente metodología:

(1)

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En caso de que no existan proyecciones de demanda de agua o proyecciones de suscriptores, el cálculo de caudal de diseño de aguas residuales domésticas se hace utilizando la proyección de población en la zona objeto del diseño. En caso de que se opte por esta última metodología, se debe utilizar la siguiente ecuación:

(2)

Como nota del diseñador, se encuentra que para efectos de la zona de estudio se aplicó la formula anterior, asumiendo 6 habitantes por vivienda y una dotación neta de 125 L/HAB-DIA, generando así los aportes de cada nodo del sistema. Tabla 3. Cálculo de caudales residuales domésticos

Nodo Número de

casas Cantidad de

personas Caudal de diseño

(LPS) Caudal de diseño

lluvias (LPS)

PZ1 16 96 0,33 5,20

PZ2 16 96 0,33 5,20

PZ3 10 60 0,21 3,25

PZ4 22 132 0,46 7,15

PZ5 5 30 0,10 1,63

PZ6 20 120 0,42 6,50

PZ7 22 132 0,46 7,15

PZ8 20 120 0,42 6,50

PZ9 8 48 0,17 2,60

PZ10 22 132 0,46 7,15

PZ11 8 48 0,17 2,60

PZ12 20 120 0,42 6,50

PZ13 10 60 0,21 3,25

PZ14 20 120 0,42 6,50

PZ15 10 60 0,21 3,25

PZ16 28 168 0,58 9,10

PZ17 10 60 0,21 3,25

PZ18 21 126 0,44 6,83

PZ19 8 48 0,17 2,60

Fuente: Autor

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Tabla 4. Datos para el cálculo de los caudales

PERSONAS EN CASA 6 HAB

DN 125 L/HAB-DIA

DB 167 L/HAB-DIA

AREA CASA 90 M2

EVENTO LLUVIA 13 mm/hora

Fuente: Autor Nota diseñador: Para realizar este patrón temporal y ajustar la evaluación a las condiciones más reales posibles se toma evento de lluvia de 13 mm/hora 6.3.2 Diámetro interno mínimo. Para las redes de recolección y evacuación de las aguas residuales, la sección más utilizada para las tuberías y tramos, es la sección circular, especialmente en los tramos iniciales. El diámetro interno mínimo permitido en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado de aguas residuales convencional es de 170 mm (D=10”), con el fin de evitar las posibles obstrucciones que ocurran en los tramos, causadas por objetos relativamente grandes que puedan entrar al sistema. Para el caso de alcantarillados en municipios con sistemas con niveles de complejidad medio y bajo, el diámetro interno mínimo es de 145 mm (D=8”). Sin embargo, cuando se requiera evacuar las aguas residuales de un conjunto de más de 10 viviendas se recomienda que el diámetro interno mínimo sea de 170 mm para dichos niveles. Nota diseñador: Para este sector de evaluación el diámetro mínimo es de 8”, cumpliendo con los parámetros mínimos de funcionamiento, y en la descarga cuenta con tubería de diámetro de 10”. (Cumple con la normativa del RAS 2000 Titulo D).

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Figura 1. Diámetro mínimo de tuberías

Fuente: Autor 6.3.3 Velocidad mínima en las tuberías. La velocidad mínima real permitida para una tubería de diámetro menor a 450 mm en los sistemas de aguas residuales es de 0,45 m/s, probando dicha velocidad para las condiciones encontradas al inicio de operación del sistema para el caudal máximo horario inicial. 6.3.4 Velocidad máxima en las tuberías. En el diseño de las redes de alcantarillado de aguas residuales se debe establecer siempre un valor máximo de velocidad permisible. Estos valores máximos deben quedar plenamente justificados en los diseños, teniendo en cuenta las características de los materiales que conforman las tuberías, las características abrasivas de los materiales arrastrados por las aguas residuales y la turbulencia del flujo. Los valores de la velocidad máxima permisible deben justificarse, nuevamente en la etapa de diseño, teniendo en cuenta los manuales técnicos de los fabricantes de las tuberías, y deben ser aprobados por la persona prestadora del servicio público de alcantarillado. La información de soporte debe quedar disponible para la Superintendencia de Servicios Públicos Domiciliarios -SSPD.

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En general, se recomienda que la velocidad máxima sea de 5 m/s. Si el diseñador decide adoptar un mayor valor, dicho valor debe justificarse técnicamente y debe contar con la aprobación previa por la persona prestadora del servicio público de alcantarillado. En todo caso, cuando la velocidad máxima del flujo en una tubería sea mayor a 4 m/s, en el diseño se debe tener en cuenta el potencial desgaste por erosión de los tramos del sistema y de las estructuras de conexión y/o inspección. Figura 2. Imagen de velocidades

Fuente: Autor Para este sector de evaluación las velocidades se encuentran entre 0.45 m/s y 4 m/s en la hora critica del sistema, por lo tanto no hubo problemas de desgaste por erosión ni posibles daños en los pozos de inspección. (Cumple con el RAS 2000). Solo en la hora pico en la tubería 19 entre pozo 16-17 se presenta una velocidad de 4.23 m/s, aunque es mayor a la máxima permitida se puede solucionar cambiando alturas de pozos 6.3.5 Anclajes en tuberías de alcantarillado. Cuando la pendiente de la tubería sea superior al 15%, para tuberías de superficie exterior lisa, o al 25% para tuberías de superficie exterior rugosa, el diseñador debe incluir el diseño de los anclajes necesarios para garantizar la estabilidad de la tubería, frente al fenómeno de fuerzas de arrastre generadas por el flujo. El tipo y número de anclajes depende del material de la tubería, de la velocidad y profundidad de flujo, del diámetro de ésta, del número de uniones por unidad de

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longitud y del tipo de suelo. El diseñador también debe tener en cuenta lo establecido por los manuales técnicos de los fabricantes de las tuberías. Para este sector de evaluación las pendientes son menores del 15%, por lo tanto no es necesario realizar diseños de anclajes. Figura 3. Imagen de pendientes.

Fuente: Autor

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7. CONCLUSIONES El sector analizado por el software al sistema de alcantarillado de Media Luna nos da como resultado que el diseño aplicado en cuanto a diámetro de tubería se encuentra bien, y lo proyectado corresponde a la mejor opción para dicha restitución. En la tubería 19 (diámetro de 8”) entre pozo 16-17 se presenta una velocidad de 4.23 m/s, aunque es mayor a la máxima permitida se puede solucionar cambiando alturas de pozos, para así disminuir la velocidad y cumple entre el rango entre 0.45 m/s y 4 m/s según RAS 2000 capitulo D. Las pendientes presentadas en el sector analizado son menores a 15%, por lo tanto no es necesario realizar anclajes a la tubería para garantizar la estabilidad de la tubería. El software aprendido en el módulo de alcantarillado (Epa Swmm 5e), es una herramienta de fácil uso y genera una modulación muy confiable, además de presentar gráficas y tablas que hacen de este programa un instrumento esencial para ingenieros diseñadores.

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ANEXOS Anexo A. Datos modelados Tabla 5. Resultados de la evaluación

Nudo Nivel Medio (m) Nivel Máximo (m) Altura Máxima

(m) Instante nivel Máx. hr:min

1 0,01 0,02 535,98 0 07:00

2 0,02 0,04 530,32 0 07:00

3 0,04 0,09 527,55 0 12:01

6 0,01 0,03 535,61 0 07:00

8 0,01 0,03 540,53 0 07:00

9 0,05 0,11 530,44 0 12:04

10 0,02 0,03 536,09 0 07:00

11 0,05 0,11 531,46 0 18:04

12 0,01 0,03 537,33 0 07:00

13 0,06 0,14 533,57 0 07:11

14 0,01 0,03 538,62 0 07:00

15 0,06 0,14 533,77 0 07:03

16 0,01 0,03 543,79 0 07:00

17 0,04 0,08 534,33 0 07:08

18 0,01 0,03 542,49 0 07:00

19 0,02 0,05 535,1 0 07:04

20 0,07 0,15 526,55 0 12:05

5 0,02 0,03 531,66 0 07:08

7 0,02 0,05 533,04 0 12:01

4 0,07 0,15 527,4 0 12:05

Fuente: Autor Tabla 6. Tabla de niveles

Aporte lateral

máximo nodo

Instante de LPS

Volumen aporte

lateral LPS

Volumen aporte

total días Aporte H r 10 -6 I.t.r

1 4,29 4,29 0 07:00 0,507 0,507

2 4,29 8,68 0 07:00 0,507 1,015

3 2,73 11,51 0 12:01 0,323 1,337

6 5,46 5,46 0 07:00 0,646 0,646

8 5,46 5,46 0 07:00 0,646 0,646

9 2,21 53,9 0 12:04 0,261 6,422

10 5,98 5,98 0 07:00 0,707 0,707

11 2,21 40,25 0 18:04 0,261 4,808

12 5,46 5,46 0 07:00 0,646 0,646

13 0,21 32,06 0 07:11 0,074 3,84

14 5,46 5,46 0 07:00 0,646 0,646

Fuente: Autor

30

Tabla 6. (Continuación) 15 2,73 26,39 0 07:03 0,323 3,12

16 7,54 7,54 0 07:00 0,892 0,892

17 2,73 18,2 0 07:08 0,323 2,152

18 5,72 5,72 0 07:00 0,676 0,676

19 2,21 7,93 0 07:04 0,261 0,938

20 0 77,97 0 12:05 0 9,264

5 1,3 6,76 0 07:08 0,154 0,799

7 5,98 11,44 0 12:01 0,707 1,353

4 5,98 77,98 0 12:05 0,707 9,265

Fuente: Autor Tabla 7. Tabla de aportes I

Caudal máximo

línea

Instante caudal

tipo

Velocidad máx.

Caudal máx. días

Nivel max, hr:

min Max M/sec Lleno Lleno

1 CONDUIT 4,39 0 07:00 3,3 0,03 0,12

2 CONDUIT 8,78 0 12:01 2,35 0,08 0,19

3 CONDUIT 11,33 0 09:00 1,11 0,41 0,44

4 CONDUIT 53,93 0 12:05 3,65 0,46 0,48

5 CONDUIT 40,25 0 12:04 2,34 0,57 0,54

6 CONDUIT 32,06 0 18:04 2,93 0,31 0,38

7 CONDUIT 26,39 0 07:11 1,25 0,84 0,7

8 CONDUIT 18,2 0 07:03 1,66 0,33 0,39

9 CONDUIT 7,93 0 07:08 1,62 0,14 0,25

11 CONDUIT 5,46 0 07:08 3,11 0,05 0,15

12 CONDUIT 6,76 0 07:08 2,44 0,06 0,16

13 CONDUIT 0 0 00:00 0 0 0

14 CONDUIT 5,46 0 12:01 3,71 0,04 0,13

15 CONDUIT 11,44 0 07:08 2,36 0,13 0,25

16 CONDUIT 5,98 0 07:08 3,34 0,05 0,16

17 CONDUIT 5,46 0 07:08 3,11 0,05 0,15

18 CONDUIT 5,46 0 07:05 3,34 0,04 0,14

19 CONDUIT 7,54 0 07:08 4,23 0,05 0,16

20 CONDUIT 5,72 0 07:04 3,77 0,04 0,14

21 CONDUIT 77,97 0 12:05 2,54 0,68 0,6

Fuente: Autor

31

Tabla 8. Tabla de aportes II Nodos Cota del Fondo Prof. Máxima

1 535,96 1,45

2 530,28 1,45

3 527,46 1,45

6 535,58 1,2

8 540,5 1,2

9 530,33 1,2

10 536,06 1,2

11 531,35 1,2

12 537,3 1,2

13 533,43 1,2

14 538,59 1,25

15 533,63 1,2

16 543,76 1,2

17 534,25 1,2

18 542,46 1,2

19 535,05 1,2

Fuente: Autor Tabla 9. Tabla de altura de pozos

Nudos Nudo

entrada Nudo salida

Longitud Coef. N

Diámetro Manning

1 1 2 48,22 0,01 0,2

2 2 3 44,81 0,01 0,2

3 3 4 49,25 0,01 0,2

4 9 4 41,04 0,01 0,2

5 11 9 36,97 0,01 0,2

6 13 11 34,47 0,01 0,2

7 15 13 36,78 0,01 0,2

8 17 15 36,88 0,01 0,2

9 19 17 43,83 0,01 0,2

11 6 5 63,24 0,01 0,2

12 5 4 55,97 0,01 0,2

13 7 5 35,45 0,01 0,2

14 8 7 59,18 0,01 0,2

15 7 9 65,01 0,01 0,2

16 10 11 70,66 0,01 0,2

17 12 13 60,93 0,01 0,2

18 14 15 58,08 0,01 0,2

19 16 17 83,25 0,01 0,2

20 18 19 66,08 0,01 0,2

21 4 20 38,63 0,01 0,25

Fuente: Autor

32

Tabla 10. Tabla de longitudes de tubería

COORDENADAS TOPOGRAFICAS

NUDO Coordenada

X Coordenada

Y

1 870955,502 817630,14

2 870980,515 817671,365

3 871002,748 817710,273

6 870989,779 817621,339

8 871024,055 817606,98

9 871089,366 817712,589

10 871080,102 817630,603

11 871118,547 817689,893

12 871112,526 817615,318

13 871144,486 817667,196

14 871144,95 817599,106

15 871175,984 817648,205

16 871164,867 817556,492

17 871207,018 817628,287

18 871183,395 817573,63

19 871242,684 817602,812

20 871098,167 817768,636

5 871023,129 817675,07

7 871054,163 817657,932

4 871049,994 817724,169

Fuente: Autor Figura 4. Perfil de lámina de agua nudo 1-20

Fuente: Autor

33

Figura 5. Perfil de lámina de agua nudo 19-4

Fuente: Autor Figura 6. Perfil de lámina de agua nudo 6 -20

Fuente: Autor Figura 7. Perfil de lámina de agua nudo 6- 20

Fuente: Autor