memorias de calculo

EMPRESA DE OBRAS SANITARIAS DE CALDASEMPRESA DE OBRAS SANITARIAS DE CALDASEMPRESA DE OBRAS SANITARIAS DE CALDASEMPRESA DE OBRAS SANITARIAS DE CALDAS

EMPOCALDAS S.A. E.S.PEMPOCALDAS S.A. E.S.PEMPOCALDAS S.A. E.S.PEMPOCALDAS S.A. E.S.P

MEMORIAS DE CÁLCULOMEMORIAS DE CÁLCULOMEMORIAS DE CÁLCULOMEMORIAS DE CÁLCULO

OPTIMIZACIÓN DE LA ADUCCIÓN SAN JUANOPTIMIZACIÓN DE LA ADUCCIÓN SAN JUANOPTIMIZACIÓN DE LA ADUCCIÓN SAN JUANOPTIMIZACIÓN DE LA ADUCCIÓN SAN JUAN

MUNICIPIO DE MUNICIPIO DE MUNICIPIO DE MUNICIPIO DE NEIRANEIRANEIRANEIRA

MEMORIAS DE CÁLCULO

DISEÑO SISTEMA DE ALCANTARILLADO

COMBINADO MUNICIPIO DE NEIRA

Memorias de Cálculo. Optimización Sistema Alcantar illado. Municipio de Neira

2

TABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDO

TABLA DE COTABLA DE COTABLA DE COTABLA DE CONTENIDONTENIDONTENIDONTENIDO................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 2222

LISTA DE TABLASLISTA DE TABLASLISTA DE TABLASLISTA DE TABLAS ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 4444

LISTA DE ILUSTRACIONESLISTA DE ILUSTRACIONESLISTA DE ILUSTRACIONESLISTA DE ILUSTRACIONES ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 5555

INTRODUCCIÓINTRODUCCIÓINTRODUCCIÓINTRODUCCIÓNNNN ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 6666

MEMORIAS DE DISEÑO DE L SISTEMA DE ALCANTARILLADO COMBINADO DEL MEMORIAS DE DISEÑO DE L SISTEMA DE ALCANTARILLADO COMBINADO DEL MEMORIAS DE DISEÑO DE L SISTEMA DE ALCANTARILLADO COMBINADO DEL MEMORIAS DE DISEÑO DE L SISTEMA DE ALCANTARILLADO COMBINADO DEL

MUNICIPIO DE NEIRAMUNICIPIO DE NEIRAMUNICIPIO DE NEIRAMUNICIPIO DE NEIRA ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 7777

Planta de Tratamiento de Aguas ResidualPlanta de Tratamiento de Aguas ResidualPlanta de Tratamiento de Aguas ResidualPlanta de Tratamiento de Aguas Residualeseseses ........................................................10

3.3.3.3. ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA ........................................................................................................................................................................................ 21212121

3.13.13.13.1 JustificaciónJustificaciónJustificaciónJustificación..............................................................................................21

3.23.23.23.2 IntroducciónIntroducciónIntroducciónIntroducción .............................................................................................21

3.33.33.33.3 Crecimiento poblacional en ColombiaCrecimiento poblacional en ColombiaCrecimiento poblacional en ColombiaCrecimiento poblacional en Colombia.......................................................22

3.43.43.43.4 Métodos Matemáticos Para la Estimación de la Población FutMétodos Matemáticos Para la Estimación de la Población FutMétodos Matemáticos Para la Estimación de la Población FutMétodos Matemáticos Para la Estimación de la Población Futuraurauraura...............25

4.4.4.4. PARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO COMBINADOPARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO COMBINADOPARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO COMBINADOPARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO COMBINADO

33333333

4.14.14.14.1 Nivel de ComplejidadNivel de ComplejidadNivel de ComplejidadNivel de Complejidad................................................................................33

4.24.24.24.2 Período de DiseñoPeríodo de DiseñoPeríodo de DiseñoPeríodo de Diseño ....................................................................................33

4.34.34.34.3 Dotación NetaDotación NetaDotación NetaDotación Neta...........................................................................................34

4.44.44.44.4 Caudal medio de aguas residualesCaudal medio de aguas residualesCaudal medio de aguas residualesCaudal medio de aguas residuales............................................................35

4.54.54.54.5 Factor de Mayoración de HarmonFactor de Mayoración de HarmonFactor de Mayoración de HarmonFactor de Mayoración de Harmon .............................................................35

4.64.64.64.6 Caudal máximo horario de aguas residualesCaudal máximo horario de aguas residualesCaudal máximo horario de aguas residualesCaudal máximo horario de aguas residuales.............................................36

4.74.74.74.7 Densidad PoblacionalDensidad PoblacionalDensidad PoblacionalDensidad Poblacional ...............................................................................36

4.84.84.84.8 Aportes por infiltraciónAportes por infiltraciónAportes por infiltraciónAportes por infiltración.............................................................................37

4.94.94.94.9 Caudal de Diseño de Aguas ResidualesCaudal de Diseño de Aguas ResidualesCaudal de Diseño de Aguas ResidualesCaudal de Diseño de Aguas Residuales.....................................................38

4.104.104.104.10 Método RacionalMétodo RacionalMétodo RacionalMétodo Racional.......................................................................................38

5.125.125.125.12 Periodo de retornoPeriodo de retornoPeriodo de retornoPeriodo de retorno....................................................................................39

7.137.137.137.13 Curvas IDF (ICurvas IDF (ICurvas IDF (ICurvas IDF (Intensidad Duración Frecuencia)ntensidad Duración Frecuencia)ntensidad Duración Frecuencia)ntensidad Duración Frecuencia).............................................40

5.145.145.145.14 Coeficiente de impermeabilidadCoeficiente de impermeabilidadCoeficiente de impermeabilidadCoeficiente de impermeabilidad ...............................................................41

5.155.155.155.15 Áreas de drenajeÁreas de drenajeÁreas de drenajeÁreas de drenaje ......................................................................................42

5.165.165.165.16 Tiempo de concentraciónTiempo de concentraciónTiempo de concentraciónTiempo de concentración .........................................................................42

5.175.175.175.17 Tiempo de entradaTiempo de entradaTiempo de entradaTiempo de entrada ...................................................................................43

5.185.185.185.18 Tiempo de recorrido (Tt)Tiempo de recorrido (Tt)Tiempo de recorrido (Tt)Tiempo de recorrido (Tt)...........................................................................43


3

5.195.195.195.19 Cálculo de Áreas AferentesCálculo de Áreas AferentesCálculo de Áreas AferentesCálculo de Áreas Aferentes .......................................................................45

5.205.205.205.20 Caudal de Diseño totalCaudal de Diseño totalCaudal de Diseño totalCaudal de Diseño total .............................................................................48

5555.21.21.21.21 Diámetro interno real mínimoDiámetro interno real mínimoDiámetro interno real mínimoDiámetro interno real mínimo...................................................................49

5.225.225.225.22 Velocidad mínimaVelocidad mínimaVelocidad mínimaVelocidad mínima.....................................................................................50

5.235.235.235.23 Velocidad máximaVelocidad máximaVelocidad máximaVelocidad máxima ....................................................................................50

5.245.245.245.24 Pendiente mínima y máximaPendiente mínima y máximaPendiente mínima y máximaPendiente mínima y máxima.....................................................................50

5.255.255.255.25 Profundidad hidráulica máximaProfundidad hidráulica máximaProfundidad hidráulica máximaProfundidad hidráulica máxima ................................................................51

5.265.265.265.26 Profundidad mínima a la cota Profundidad mínima a la cota Profundidad mínima a la cota Profundidad mínima a la cota claveclaveclaveclave...........................................................52

5.275.275.275.27 Profundidad máxima a la cota claveProfundidad máxima a la cota claveProfundidad máxima a la cota claveProfundidad máxima a la cota clave..........................................................52

5.285.285.285.28 Coeficiente de RugosidadCoeficiente de RugosidadCoeficiente de RugosidadCoeficiente de Rugosidad .........................................................................52

6.6.6.6. ANÁLISIS DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO PROYECTADASANÁLISIS DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO PROYECTADASANÁLISIS DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO PROYECTADASANÁLISIS DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO PROYECTADAS............................................................ 53535353

ANEXO No. 1. CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ANEXO No. 1. CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ANEXO No. 1. CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ANEXO No. 1. CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DEL SISTEMA DE

ALCANTARILLADOALCANTARILLADOALCANTARILLADOALCANTARILLADO ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ 60606060


4

LILILILISTA DE TABLASSTA DE TABLASSTA DE TABLASSTA DE TABLAS

TABLA 1: REDES DE RECOLECCIÓN ...............................................................................................8

TABLA 2: UBICACIÓN DE VERTIMIENTOS MUNICIPIO DE NEIRA...................................................10

TABLA 3: CHEQUEO RED DE ALCANTARILLADO COMBINADO – SECTOR: CRA 9 ENTRE CLLE 5 -

11 ......................................................................................................................................20

TABLA 4. CENSOS DANE ..........................................................................................................30

TABLA 5. PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN MUNICIPIO DE NEIRA .............................................31

TABLA 6. PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN MUNICIPIO DE NEIRA .............................................32

TABLA 7. NIVELES DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA .....................................................................33

TABLA 8. PERIODO DE PLANEAMIENTO DE REDES DE RECOLECCIÓN Y EVACUACIÓN DE AGUAS

RESIDUALES Y LLUVIAS.........................................................................................................34

TABLA 9. CÁLCULO DE LA DOTACIÓN NETA...............................................................................34

TABLA 10. COEFICIENTE DE RETORNO ......................................................................................35

TABLA 11. APORTES POR INFILTRACIÓN ....................................................................................37

TABLA 12. PERIODO DE RETORNO .............................................................................................40

TABLA 13. COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA. ...............................................................................42

TABLA 14. ÁREAS TRIBUTARIAS DE CADA TRAMO DE TUBERÍA ...................................................48

TABLA 15. PENDIENTE MÍNIMA VS. DIÁMETROS.........................................................................51

TABLA 16. PROFUNDIDAD A COTA CLAVE DEL COLECTOR ........................................................52

TABLA 17. TUBERÍAS DEL SISTEMA ACTUAL QUE NO CUMPLEN CON EL CHEQUEO HIDRÁULICO..55

TABLA 18. TUBERÍAS A OPTIMIZAR EN EL PRESENTE PROYECTO .................................................58


5

LISTA DE LISTA DE LISTA DE LISTA DE ILUSTRACIONESILUSTRACIONESILUSTRACIONESILUSTRACIONES

ILUSTRACIÓN 1: TRAZADO DEL COLECTOR EN SU PARTE INICIAL................................................12

ILUSTRACIÓN 2: TRAZADO DEL COLECTOR EN SU PARTE INICIAL................................................12

ILUSTRACIÓN 3: ALINEAMIENTO DEL COLECTOR SOBRE LA VARIANTE ........................................13

ILUSTRACIÓN 4: LUGAR POR DONDE CRUZA EL COLECTOR DEBAJO DEL CEMENTERIO ................14

ILUSTRACIÓN 5: VÍA EN DONDE INICIA EL COLECTOR LA CASTELLANA.......................................15

ILUSTRACIÓN 6: PASTIZAL POR DONDE SE CONDUCE EL COLECTOR ANTES DE HACER EL CRUCE

EN VIADUCTO .....................................................................................................................16

ILUSTRACIÓN 7: SITIO PROPUESTO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LA PTAR ................................18

ILUSTRACIÓN 8: SECTOR DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO EVALUADO INICIALMENTE............19

ILUSTRACIÓN 9. ÁREAS AFERENTES DE CADA UNO DE LOS DESCOLES EVALUADOS EN EL DISEÑO...........................................................................................................................................45

ILUSTRACIÓN 10. ESTADO ACTUAL DE LAS TUBERÍAS EVALUADAS EN EL DISEÑO.......................53

ILUSTRACIÓN 11. TUBERÍAS A OPTIMIZAR EN EL PRESENTE PROYECTO .......................................56


6

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

La Gobernación de Caldas en su afán por mejorar la calidad de vida de la comunidad

que habita en el departamento, solicito a la Empresa de Obras Sanitarias de Caldas

EMPOCALDAS S.A. E.S.P. la realización de diseños de redes de acueducto y

alcantarillado de varios municipios del departamento de Caldas con el fin de ser

presentados y aprobados por el MAVDT y así obtener las diferentes partidas

económicas para su ejecución; dentro de este proceso los diseños son previamente

entregados al Plan Departamental de Aguas de Caldas, entidad encargada de realizar

la revisión y viabilidad de los mismos.

En el presente informe se encuentran contenidos los parámetros para el diseño

concerniente a un tramo del sistema de alcantarillado del Municipio de Neira,

específicamente en el sector comprendido entre la Carrera 9 entre Calles 4 y 11. Los

lineamientos a los que se rige cada uno de los parámetros de diseño se encuentran

contenidos y establecidos por el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y

Saneamiento Básico, RAS 2000, emitido por el ministerio de Desarrollo Económico.

Igualmente se presentan las memorias de diseño hidráulico de los componentes

relacionados con el sistema de alcantarillado, incluyendo las tablas que contienen

los resultados de la aplicación de diferentes fórmulas de cálculo estipuladas por el

RAS 2000 para el diseño de sistemas de recolección de agua residuales.


7

MEMORIAS DE DISEÑOMEMORIAS DE DISEÑOMEMORIAS DE DISEÑOMEMORIAS DE DISEÑO DE L SISTEMA DE L SISTEMA DE L SISTEMA DE L SISTEMA DE ALCANTARILLADO DE ALCANTARILLADO DE ALCANTARILLADO DE ALCANTARILLADO COMBINADO COMBINADO COMBINADO COMBINADO DEL DEL DEL DEL

MUNICIPIO DEMUNICIPIO DEMUNICIPIO DEMUNICIPIO DE NNNNEIRAEIRAEIRAEIRA

1111 DIAGNOSTICO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE NEIRADIAGNOSTICO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE NEIRADIAGNOSTICO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE NEIRADIAGNOSTICO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE NEIRA

Descripción del Sistema de AlcantarilladoDescripción del Sistema de AlcantarilladoDescripción del Sistema de AlcantarilladoDescripción del Sistema de Alcantarillado

El casco urbano del municipio de Neira se encuentra construido en laderas con

pendientes que varían de medias a fuertes, el sistema de alcantarillado es de tipo

convencional y funciona por gravedad en una retícula que vierte sus aguas

perpendicularmente a la quebrada Matadero, la cual se encuentra canalizada por

medio de un box Coulvert, y sobre la cual se realizó un lleno con el fin de construir

el terminal de transporte del municipio. Este box Coulvert en el inicio, ubicado en la

salida hacia Manizales, se encuentra a una profundidad de 10 metros, su dirección

es de oriente occidente y recibe los vertimientos de 90 % del perímetro sanitario

El 10% de la población restante se encuentra ubicada al otro extremo de la quebrada,

constituido por los barrios Los Robles, Carlos Parra, la Castellana, los vertimiento se

dividen en dos ramales, uno que toma la dirección de la variante que lleva a

Aránzazu, y que entrega sus aguas al Box Coulvert, en su parte inicial, y el segundo

vierte sus aguas en la parte baja del barrio La Castellana, y es conducido a el cauce

de la quebrada el Matadero.

La red de alcantarillado tiene una extensión de 15.197 metros lineales, de los cuales

el 90% lo constituye tubería de concreto simple y un 10% en tubería de PVC, en

diámetros comprendidos entre 6” y 36”. Tiene 553 cámaras de inspección y 9

puntos de vertimiento de aguas residuales.

El sistema de alcantarillado no cuenta con planta de tratamiento de aguas residuales.

Se tiene el Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos para el municipio de Neira

aprobado según resolución número 250 de septiembre 19 de 2008 por la

Corporación Autónoma Regional CORPOCALDAS.


8

Redes de recolección Redes de recolección Redes de recolección Redes de recolección

El alcantarillado urbano de la cabecera del municipio está construido de la siguiente

manera:

LongitudLongitudLongitudLongitud DiámetroDiámetroDiámetroDiámetro MaterialMaterialMaterialMaterial

mmmm

6” AC 39

8” AC 6.472

10” PVC 799

10” AC 3.846

12” PVC 231

12” AC 1.443

14” PVC 54

14” AC 210

15” AC 208

16" AC 79

18" PVC 248

18" AC 548

20" AC 90

24" AC 86

28" AC 77

30" PVC 96

36" PVC 75

36" AC 86

Box

Coulvert

Concreto reforzado

(0.8x0.8) 510

LongiLongiLongiLongitud Total Red tud Total Red tud Total Red tud Total Red 15.19715.19715.19715.197

Tabla 1: Redes de recolección

El sistema se encuentra en general en regular estado, debido a el tiempo de

funcionamiento de las mismas, lo que ha causado algunas fugas del sistema, por

ello se están realizando labores de mantenimiento de las redes de todo el municipio

con el fin de mejorar la capacidad del sistema de alcantarillado.


9

Conexiones DomiciliariasConexiones DomiciliariasConexiones DomiciliariasConexiones Domiciliarias

En Neira se tienen 2.794 conexiones domiciliarias de alcantarillado y cuenta con una

cobertura del 100% de la población.

Emisario FinalEmisario FinalEmisario FinalEmisario Final

La población cuenta con 11 vertimientos colectivos, de los cuales 9 de ellos están

canalizados en la quebrada el Matadero por medio de un box Coulvert, el cual cruza

a lo largo de la población, paralelo a la variante que conduce al municipio de

Aránzazu, los restantes dos vierten sus aguas a la quebrada en una zona donde la

quebrada se encuentra a cielo abierto. En la tabla que se presenta a continuación se

especifica su ubicación:

NUMERO DE NUMERO DE NUMERO DE NUMERO DE

VERTIMIENTOVERTIMIENTOVERTIMIENTOVERTIMIENTO UBICACIÓNUBICACIÓNUBICACIÓNUBICACIÓN FUENTEFUENTEFUENTEFUENTE RECEPTORA RECEPTORA RECEPTORA RECEPTORA

1 Variante con Calle 6A Quebrada El Matadero

2 Instituto Neira Quebrada El Matadero

3 Variante con Calle 6 Quebrada El Matadero





8 Barrio Las Ferias Quebrada El Matadero

9 Cementerio Quebrada El Matadero

10 Cantadelicia Quebrada El Matadero


10

NUMERO DE NUMERO DE NUMERO DE NUMERO DE

VERTIMIENTOVERTIMIENTOVERTIMIENTOVERTIMIENTO UBICACIÓNUBICACIÓNUBICACIÓNUBICACIÓN FUENTEFUENTEFUENTEFUENTE RECEPTORA RECEPTORA RECEPTORA RECEPTORA

11 La Castellana Quebrada El Matadero

Tabla 2: Ubicación de vertimientos Municipio de Neira

Planta de Tratamiento de Aguas ResidualePlanta de Tratamiento de Aguas ResidualePlanta de Tratamiento de Aguas ResidualePlanta de Tratamiento de Aguas Residuales s s s

El sistema de tratamiento del Alcantarillado Sanitario del municipio de Neira carece

de planta de tratamiento de aguas residuales.

PSMVPSMVPSMVPSMV

Actualmente el municipio cuenta con el PSMV, el cual tiene como objetivos

propuestos:

• Avanzar en forma realista y concreta en el saneamiento y tratamiento de los

vertimientos de las aguas residuales domesticas e industriales; contribuyendo

así a la descontaminación de las fuentes de agua receptoras, de manera que

cumplan con los objetivos de calidad definidos por la autoridad ambiental.

• Establecer las acciones necesarias para avanzar en el saneamiento y

tratamiento de los vertimientos para prevenir, mitigar, controlar, compensar y

corregir los posibles efectos o impactos ambientales negativos generados por

los materiales descargados al sistema público de alcantarillado en el

municipio de Neira – Caldas.

• Construir y poner en marcha los elementos complementarios para la

recolección, concentración y transporte de las aguas servidas.

Para el logro de los objetivos propuestos se definen dos programas:


11

PROGRAMA 1:PROGRAMA 1:PROGRAMA 1:PROGRAMA 1:

Construcción de colectores – interceptores de aguas residuales: Los colectores de

aguas residuales se proyectan con el objeto de captar las aguas servidas antes de su

entrega a las fuentes superficiales. Una vez captadas estas aguas, el colector las

transporta hasta el sistema de tratamiento de aguas residuales.

La población realiza la totalidad de vertimientos de la aguas residuales a la quebrada

el Matadero, la cual se encuentra canalizada en un box Coulvert a una profundidad

De 10 metros sobre el cual se construyo un gran terraplén para la adecuación de la

nueva terminal de transporte del municipio, por ello la dificultad de interceptarlos

cerca a su vertimiento, por ellos se hizo necesario recibir los vertimientos a la altura

de la variante que conduce al municipio de Aránzazu y los colectores son

conducidos en dirección de la misma ya que hacia esta zona drenas las aguas del

casco urbano.

Colector La Variante

Este colector inicia recibiendo los vertimientos de el barrio Carlos Parra, cuyo

alcantarillado es conducido por la variante que viene de Manizales y conduce al

Municipio de Aránzazu, la cámara de inicio del Colector se ubica la frente del

Instituto Neira, se segundo vertimiento lo recibe a 74 metros de su inicio, en la

intercepción de la vía que conduce al barrio la Castellana, el tercer descole es

recibido en la intercepción de la calle 6ª con la variante, donde el colector pasa del

lado derecho, al izquierdo de la variante.

El trazado continua una cuadra mas donde recibe los vertimientos que provienen de

la calle 7ª, continua el colector por la variante hasta la calle 8ª, donde recibe los

vertimiento de aproximadamente 2 manzanas, después recibe el descole 7, que

trasporta los vertimientos de las manzanas aledañas a la calle 9ª, continua el

recorrido el colector una cuadra más adelante donde se reciben las aguas residuales

del alcantarillado en tubería en concreto de 12”, que es conducido por la calle 10ª.


12

En cada uno de los sitios de recolección de agua residual, se hace necesaria la

construcción de aliviaderos.

Ilustración 1: Trazado del colector en su parte inicial

Ilustración 2: Trazado del colector en su parte inicial


13

Sitios de intercepción de alcantarillado existente por parte del colector sobre la

variante.

El colector continua por la margen izquierda de la variante hasta llegar a la

intercepción con la carrera 8ª, donde recibe el alcantarillado que viene del

cementerio, de la carrera 9ª y 8ª, el punto de recepción de estos vertimientos se

encuentra en la parte inferior de una obra de estabilidad con gaviones revestidos en

la ladera donde se encuentra el cementerio de la población.

Ilustración 3: Alineamiento del colector sobre la variante


14

Ilustración 4: Lugar por donde cruza el colector debajo del Cementerio

Este colector después de recibir el descole 9, continua hasta llegar a una curva

donde se encuentra una estatua de una virgen, al costado derecho de esta el

colector cruza la vía y se conduce por un pastizal donde se intercepta con el colector

proveniente del barrio la Castellana, y continúan en una sola tubería hasta el sitio de

la planta. El colector en la abscisa K1+280, debe cruzar un nacimiento, por ello se

hace necesario construir un viaducto de 30 metros.

El colector pasa por la parte inferior de una finca de recreación, continua por unos

pastizales, pasa cerca a una pista de bicicrós, en el tramo final cruza una cancha de

futbol y se encamina al lote escogido para la construcción de la planta de

tratamiento.

Colector La Castellana

Inicia en la calle 12 con Carrera 4, al final del barrio la Castellana, donde recibe el

vertimiento de las viviendas de los barrios la Castellana y la mitad de la urbanización

los Robles. Sigue en dirección de la carrera, por una vía sin pavimentar, al lado de la


15

cual se encuentran viviendas que no cuentan con alcantarillado, continúa al final de

las mismas, a un predio empleado para el pastoreo, donde desciende por una ladera

de pendiente alta. Posteriormente cruza la quebrada el Matadero, por medio de un

viaducto de 75 metros de longitud, hacia una obra de estabilización de una ladera

por medio de gradería y canaletas, cruza esta obra, por una de las graderías,

continua a media ladera y cruza un canal con pantallas deflectoras por donde se

conducen las aguas del descole numero 2, rodea el filo de una cuchilla que forma el

suelo en búsqueda del Colector la Variante que proviene de la vía que está en la

parte superior.

En este sitio se unen ambos colectores para continuar hacia el predio para la

construcción de la PTAR.

Ilustración 5: Vía en donde inicia el colector la Castellana


16

Ilustración 6: Pastizal por donde se conduce el colector antes de hacer el cruce en Viaducto

Dentro del casco urbano de Neira el único gran vertimiento de agua residual es el

Matadero, el cual se encuentra ubicado hacia la parte norte del municipio, en la calle

13 hacia la salida a Aránzazu, en el barrio Las Ferias, es una gran fuente

contaminante de residuos líquidos y malos olores, tiene un consumo de 450

m3/mes, realiza sacrificios tres veces por semana, con una duración diaria de 6

horas. En el proyecto de colectores este vertimiento es interceptado en el descole No

8 y conducido al sistema de tratamiento de aguas residuales.

PROGRAMA 2:PROGRAMA 2:PROGRAMA 2:PROGRAMA 2:

Construcción de sistemas de tratamiento de aguas residuales: Para el tratamiento de

aguas residuales en el municipio de Neira se plantean dos alternativas, la primera

un filtro percolador y la segunda tratamiento primario avanzado.


17

Para ambas se plantea un pre tratamiento ya que las aguas residuales arrastran

sólidos grandes que se deben remover antes de su entrada a cualquier tipo de

tratamiento posterior. Esto se logra con estaciones de cribado.

El agua residual se conduce a un canal donde está instalada una rejilla donde se

retienen estas partículas más grandes. Esta rejilla es del tipo autolimpiante

(mecánica) que remueve de manera constante y continua los sólidos retenidos.

Como elemento de segundad se proyecta una rejilla simple a través de la cual se

desvía el flujo cuando la rejilla autolimpiante esta en mantenimiento.

Posteriormente el agua residual pasa a un desarenador donde se retiran las arenas y

otros sólidos rápidamente sedimentables que vienen en el agua.

ANÁLISIS DE UBICACIÓN

El aérea suburbana del municipio de Neira, cuenta con una topografía muy quebrada

con numerosas laderas de fuerte pendiente y grandes problemas de estabilidad. No

fue fácil encontrar un predio donde sea posible recoger casi en su totalidad el agua

residual generada por el casco urbano y que tenga unas condiciones topográficas y

geotécnicas adecuadas. El lote identificado se encuentra ubicado a media ladera en

un sitio cercano a la urbanización Cantadelicia, ubicada hacia la salida a Aránzazu. El

predio está ubicado en la ladera sobre la cual se construyo una cancha de futbol.

Fue necesario escoger este lote, ya que no existe otro predio con mejores

características topográficas, y al cual fuese factible llegar con el colector por

gravedad. El lote cuenta con vía de acceso y en la pata de la ladera corre la quebrada

El Matadero, la cual se puede emplear como fuente receptoras del efluente de la

PTAR.


18

Ilustración 7: Sitio propuesto para la construcción de la PTAR

2222 EVALUACION DEEVALUACION DEEVALUACION DEEVALUACION DEL L L L SISTEMA DE SISTEMA DE SISTEMA DE SISTEMA DE ALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE NEIRALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE NEIRALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE NEIRALCANTARILLADO DEL MUNICIPIO DE NEIRAAAA

Con el fin de definir los sectores a evaluar para el mejoramiento del sistema de

alcantarillado del municipio de Neira , la empresa EMPOCALDAS S.A. ESP, suministro

la información recopilada por ellos, de los lugares que en la actualidad se tienen

identificados con problemas en el buen funcionamiento del sistema de

alcantarillado. Con dicha información se realizo una valoración inicial de los tramos

comprendidos entre la Carrera 9 entre Calles 5 y 11 (sector Parque Principal),

encontrándose algunos sectores con problemas de colmatación, tuberías de inicio

que no cumplen con el diámetro mínimo establecido por el RAS 2000 para

alcantarillados tipo combinados y daños de redes debido al mal estado de las

tuberías, entre otros.


19

Ilustración 8: Sector del Sistema de Alcantarillado evaluado inicialmente

La tabla que se presentan a continuación contienen los resultados de dicha

evaluación:


20

Tabla 3: Chequeo Red de Alcantarillado Combinado – Sector: Cra 9 entre Clle 5 -11

Ingresados los datos de diámetros, pendientes, longitudes a la tabla de evaluación y

diseño se concluyo que estas tuberías no cumplen principalmente con los siguientes

criterios:

a. El diámetro de los tramos de colectores evaluados son menores al valor

mínimo actualmente estipulado por el RAS 2000 en el punto D. 4.3.8.

b. La relación Q/QII en los colectores evaluados está por encima de lo

permitido (0,75).

Unido a lo anterior el material de estos tramos es concreto simple con un tiempo de

operación que se encuentra próximo a cumplir su vida útil, ocasionando un mal

desempeño de estas redes de recolección en el transporte y evacuación de las aguas

residuales.


21

Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente y después de analizar los

resultados de la tabla de cálculo expuesta anteriormente, se concluyó que el colector

en estudio no cuenta con la capacidad hidráulica para transportar el caudal

requerido para el periodo de diseño establecido, por lo que se propone su

mejoramiento. Con el fin de realizar un diseño integral, la modelación hidráulico del

sistema se hizo teniendo en cuenta todos los tramos de tuberías posteriores a este

sector inicialmente evaluado.

3333.... ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA

3333....1111 JustificaciónJustificaciónJustificaciónJustificación

La determinación de la población beneficiada es el punto base para la realización de

cualquier tipo de diseño. Específicamente para proyectos de acueducto y

alcantarillado, es el dato de población el que permite establecer el caudal de diseño,

parámetro base para el desarrollo de los diferentes componentes del diseño.

Toda población constituye un ente dinámico, esto significa que presenta una

variación poblacional conforme al paso del tiempo, determinado por el crecimiento

natural o vegetativo y por los efectos migratorios: el número de pobladores asciende

por nacimientos e inmigraciones y desciende por muertes y emigraciones.

Debido a que cada comunidad presenta un comportamiento particular, se tiene la

necesidad de recurrir a métodos matemáticos que permitan proyectar el crecimiento

de la población con base en el conocimiento histórico de su crecimiento, esto es en

otras palabras, recurrir a modelos estadísticos.

3333....2222 IIIIntroducciónntroducciónntroducciónntroducción

Como bien se mencionó anteriormente, la variación de la población se ve

influenciada principalmente por dos factores. En primer lugar está determinada por

el crecimiento natural o vegetativo, el cual depende directamente de las tasas de

natalidad y mortalidad propias de cada comunidad. Este comportamiento es

ascendente en condiciones normales, ya que los nacimientos superan


22

ostensiblemente a las muertes, en términos cuantitativos. Tanto la tasa de natalidad

como la de mortalidad dependen a su vez de factores intrínsecos a cada grupo

estudiado; factores como ubicación, cultura, educación, recursos económicos,

juegan un papel fundamental en el número de nacimientos por mujer en edad fértil,

observándose mayores tasas de natalidad en grupos sociales de menores recursos

económicos, en aquellos donde el nivel de escolaridad es bajo y aun en aquellos

grupos humanos establecidos en zonas rurales. Por otra parte, la tasa de mortalidad

depende directamente de factores como el acceso de la población al agua potable,

evacuación de excretas y saneamiento básico, cubrimiento hospitalario y del sistema

de salud, entre otros.

De forma paralela, el efecto de las migraciones es uno de los elementos que

determinan la distribución espacial de la población de un país. El destino de los

flujos migratorios está ampliamente relacionado con las características de las

ciudades y de los centros urbanos, con las condiciones de seguridad existentes en el

territorio, y con las expectativas económicas de la población. Un claro ejemplo de lo

anteriormente enunciado, es lo ocurrido en algunas regiones del país durante

épocas de violencia, en las que los habitantes principalmente de zonas rurales

fueron obligados a dejar sus predios y desplazarse a centros poblados mayores.

Como conclusión, áreas y periodos en los que se observa que la población aumenta

corresponden a áreas y periodos de progreso en cuanto a la capacidad de ofrecer

calidad de vida a la población, e inversamente, áreas y periodos en los que la

población disminuye deberían estar relacionados con una pérdida relativa con

respecto a la capacidad para proporcionar calidad de vida y seguridad a los

habitantes. De esta forma, la movilidad de la población entre diferentes puntos

geográficos ha contribuido en un alto porcentaje al crecimiento demográfico en las

áreas urbanas de gran parte de los países en desarrollo.

3333....3333 Crecimiento poblacional en ColombiaCrecimiento poblacional en ColombiaCrecimiento poblacional en ColombiaCrecimiento poblacional en Colombia

Pueden señalarse dos etapas en el crecimiento de la población colombiana: una de

fuerte ritmo, que dura hasta mediados de los años sesenta (cuando alcanza el 3%


23

anual), y otra referida al continuo descenso de tal crecimiento desde entonces (se

estima que en 1990 el crecimiento anual no alcanzaba al 2%).

Este cambio en el crecimiento poblacional se manifestó en todos los grupos etários y

en ambos sexos. Cuando dicho crecimiento comenzó a descender (a mediados de

los sesenta), esa caída se reflejó mucho más en los grupos etarios jóvenes que en

los adultos y mayores. Ello se traduce en un cambio en la composición etaria y da

cuenta del avance de la transición demográfica que sufre el país.

El momento de cambio más brusco tuvo lugar en la segunda mitad de los años

sesenta, cuando la caída de la fecundidad provocó a continuación, en la primera

mitad de los setenta, un crecimiento negativo en los menores de cinco años. Estas

oscilaciones se han producido tanto en hombres como en mujeres, con diferencias

poco pronunciadas

Por otra parte, las características geográficas y físicas de Colombia han generado

una gran diferenciación entre las diversas zonas o regiones establecidas, lo que

propicia que todas las zonas tengan comportamientos diferentes en cuanto a

crecimiento de población se refiere, diferencias que existen y se hacen notables

incluso dentro de una misma región, a pesar de que se espera que si se tienen

características similares, esa similitud se vea reflejada en el crecimiento poblacional.

Según Nardinelli y Simón (1996), entre las explicaciones frecuentes para el

crecimiento de las ciudades se encuentran factores como la localización, la

composición de la producción, la existencia de economías internas a escala y de

economías externas, las mejoras en el transporte, entre otras:

• Localización: El crecimiento de un centro urbano depende directamente del

crecimiento de las localidades relacionadas con éste. Por ejemplo, los centros

ubicados en cercanías a otros que son productivos y tienen importantes redes

de comercio, tenderán a crecer relativamente más rápido que aquellos que no

tengan dicha ubicación. Igualmente, aquellos ubicados en cercanías a

grandes fuentes de trabajo o a zonas de gran incidencia económica tenderán

a albergar migraciones que buscan mejorar su capacidad adquisitiva.


24

Igualmente tienden a crecer más las poblaciones cercanas a recursos hídricos

que favorezcan su abastecimiento.

• Composición de la producción: El efecto del comercio y de la producción

influye definitivamente sobre las migraciones. Centros productivos, puertos,

grandes industrias convocan capital humano. Terrenos aptos para la

agricultura, la ganadería y la urbanización favorecerán el sedentarismo de los

individuos.

• Mejoras en el transporte: Con las mejoras en medios y vías de transporte, los

costos de traslación tanto de personas, como de bienes y consumos se

reducen. Aquellos centros urbanos constituidos en los puertos, o que son

atravesados por importantes carreteras o vías férreas tienden a crecer con

más rapidez que aquellas que se no cuentan con buenas vías de

comunicación.

• Calidad de los servicios públicos: Se espera que entre mejor sea la calidad de

los servicios públicos (suministro de agua, saneamiento básico que ofrezca un

ente poblado o asentamiento, mayor será la tasa de crecimiento poblacional

que allí se desarrolle, en cuando a que los individuos se establecerán donde

puedan conseguir mejor calidad de vida.

Mediante estudios realizados entre los años 1951 y 1993, se encontró una serie de

incidencias sobre el crecimiento poblacional en los municipios de Colombia, que se

nombrarán a continuación:

• A lo largo del siglo pasado se presentó un descenso del 68,7% al 56% de la

población Colombiana que vive en municipios por encima de 1.000 m.s.n.m.

• La distancia de los diversos centros urbanos a los principales ríos como a las

principales ciudades, tenía una incidencia significativa en el crecimiento de la

población.

• La proporción de la población que sabe leer y escribir incide directamente en

el crecimiento demográfico. Los municipios con una desviación estándar

mayor en la proporción que sabe leer y escribir (0,15 puntos porcentuales)

tienen una tasa de crecimiento 0,136 puntos porcentuales mayor.


25

• La cobertura en servicios públicos es altamente significativa, los estudios

demuestran que municipios con una desviación estándar mayor en la

proporción de las viviendas sin energía eléctrica (0.16 puntos porcentuales)

presentan una tasa de crecimiento 0,169 puntos porcentuales menor.

Como se puede observar, existe un sinnúmero de factores propios de cada

población que inciden de manera diferente en el crecimiento que esta tenga, razón

por la cual sería aunque práctico, ineficiente e impreciso, manejar tasas promedio de

todo un departamento para generalizar el comportamiento demográfico de sus

municipios, tomando las partes como un todo. Se recomienda entonces realizar una

proyección de población para cada uno de los casos a estudiar, tomando como base

datos históricos oficiales suministrados por el Departamento Administrativo

Nacional de Estadística.

3333....4444 Métodos Matemáticos Para la Estimación de la Población FuturaMétodos Matemáticos Para la Estimación de la Población FuturaMétodos Matemáticos Para la Estimación de la Población FuturaMétodos Matemáticos Para la Estimación de la Población Futura

En Colombia el ente de realizar los censos de población es el Departamento

Administrativo Nacional de Estadística DANE, el cual cuenta con información para los

años 1938, 1951, 1964, 1973, 1985, 1993 y finalmente, 2005.

El comportamiento demográfico de una región además de depender de una serie de

variables mencionadas anteriormente, también cambia a lo largo del tiempo, según

el modelo de establecimiento y consolidación del municipio en sí mismo. De esta

manera, la aceleración de crecimiento en las primeras décadas de un centro urbano,

tiempo en que se instauran sus instituciones, su jerarquía no sólo social, sino

también política y económica; se diferencia significativamente (en gran parte de los

casos) de la presentada en la madurez del centro estudiado, donde existe

desaceleración de la expansión demográfica. Vale aclarar que pueden existir

efectos externos que modifiquen este comportamiento y causen un crecimiento

inesperado de la población.

Teniendo en cuenta lo anteriormente anunciado, se decidió hacer uso de la

información más actualizada, esto es, los censos de 2007 y 2005, y eventualmente

1993.


26

Existen varias metodologías ampliamente utilizadas para estimar poblaciones

futuras, entre ellas tenemos:

• Método Aritmético

• Método Geométrico

• Método Exponencial

3333....1111....1111 MMMMétodo étodo étodo étodo AAAAritméticoritméticoritméticoritmético

El método aritmético supone un crecimiento vegetativo de la población, balanceado

por la mortalidad y la emigración. Se rige por la siguiente fórmula:

En donde:

Pf = Población en habitantes correspondiente al año para el que se

quiere proyectar la población.

Puc= Es la población en habitantes correspondiente al último año censado

con información.

Pci= Es la población en habitantes correspondiente al censo inicial con

información.

Tuc= Es el año correspondiente al último año censado con información.

Tci.= Es el año correspondiente al censo inicial con información

Tf= Es el año al cual se quiere proyectar la información.

(Tf,Pf)

TfTucTci

Pci

Puc

Pf


27

Como se puede observar, la formula descrita hace uso de una constante

determinada por los dos últimos censos o fuentes de información, desde donde

realiza una proyección lineal hasta el año buscado. El segundo término de la

ecuación corresponde al valor de la pendiente de la recta trazada entre los dos

puntos base [sea (x1,y1)=(año del censo inicial, población censo inicial); y

(x2,y2)=(año del censo final, población censo final)]

3333....1111....2222 MMMMétodo étodo étodo étodo GGGGeométricoeométricoeométricoeométrico

Este método de cálculo es útil en poblaciones que muestran una importante

actividad económica, que generan un apreciable desarrollo y que poseen

importantes áreas de expansión las cuales pueden ser dotadas de servicios públicos

sin mayores dificultades. La ecuación que se emplea es:

De donde se obtiene para el cálculo de la tasa de crecimiento de tipo geométrico, la

siguiente expresión:

Donde:

Pf = Población en habitantes correspondiente al año para el que se

quiere proyectar la población.

Puc= Es la población en habitantes correspondiente al último año censado

con información.

Pci= Es la población en habitantes correspondiente al censo inicial con

información.

Tuc= Es el año correspondiente al último año censado con información.

Tci.= Es el año correspondiente al censo inicial con información


28

Tf= Es el año al cual se quiere proyectar la información.

r= Es la tasa de crecimiento anual en forma decimal.

En este caso vemos que el crecimiento de la población es variable. Esto significa que

aunque se tenga una tasa de crecimiento constante, la pendiente de la curva es

diferente en todo momento, aumentando con el tiempo, y por ende generando

mayores resultados por lo general que el cálculo desarrollado por medio del método

aritmético. Este comportamiento se asemeja al del interés compuesto en términos

financieros.

3333....1111....3333 MMMMétodo étodo étodo étodo EEEExponencialxponencialxponencialxponencial

La utilización de este método requiere conocer por lo menos tres censos para poder

determinar el promedio de la tasa de crecimiento de la población. Se recomienda su

aplicación a poblaciones que muestren apreciable desarrollo y posean abundantes

áreas de expansión. La ecuación empleada por este método es la siguiente:

Donde k es la tasa de crecimiento de la población, la cual se calcula como el

promedio de las tasas calculadas para cada par de censos, así:

(Tf,Pf)

TfTuc

Puc

Pf


29

En donde:

K= Es la tasa de crecimiento de la población la cual se calcula como el

promedio de las tasas calculadas para cada par de censos.

Pcp= Es la población del censo posterior

Pca= Es la población del censo anterior.

Tcp= Es el año correspondiente al censo posterior.

Tca= Es el año correspondiente al censo anterior.

Ln = El logaritmo natural.

En este caso también se puede observar la variabilidad en el incremento de la

población. Esto significa que aunque se tenga una tasa de crecimiento constante, la

pendiente de la curva es diferente en todo momento, aumentando con el tiempo, y

por ende generando mayores resultados por lo general que el cálculo desarrollado

por medio del método aritmético; igualmente al presentar una mayor velocidad de

crecimiento, arroja resultados mayores a los de la proyección geométrica.

Para la estimación de la población de diseño se hizo uso de los censos de los años

1993 y los valores del CENSO DANE 2005 y oficial DANE 2007, actualizados y

reportados hasta el mes de marzo del año 2009:

(Tf,Pf)

TfTuc

Puc

Pf


30

AÑOAÑOAÑOAÑO POBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓN

2005 13.967

2006 14.226

2007 14.458

Tabla 4. Censos DANE

La proyección se realizó mediante los métodos aritmético, geométrico y exponencial.

Obteniendo los siguientes resultados para la cabecera municipal de NEIRA:


M. ARITMÉTICOM. ARITMÉTICOM. ARITMÉTICOM. ARITMÉTICO M. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICO M. EXPONENCIALM. EXPONENCIALM. EXPONENCIALM. EXPONENCIAL

AÑOAÑOAÑOAÑO POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN

TASA DE TASA DE TASA DE TASA DE

CREC.CREC.CREC.CREC. POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN

TASA TASA TASA TASA

DE DE DE DE

CREC.CREC.CREC.CREC.

POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN TASA DE TASA DE TASA DE TASA DE


2005200520052005 13.967 1.30% 13.967 1.56% 13.967 1.58%

2007200720072007 14.458 1.30% 14.458 1.56% 14.458 1.58%

2010201020102010 15.154 1.30% 15.144 1.56% 15.155 1.58%

2011201120112011 15.386 1.30% 15.379 1.56% 15.396 1.58%

2012201220122012 15.618 1.30% 15.619 1.56% 15.642 1.58%

2013201320132013 15.850 1.30% 15.862 1.56% 15.891 1.58%

2014201420142014 16.082 1.30% 16.108 1.56% 16.144 1.58%

2015201520152015 16.314 1.30% 16.359 1.56% 16.401 1.58%

2016201620162016 16.546 1.30% 16.614 1.56% 16.663 1.58%

2017201720172017 16.778 1.30% 16.872 1.56% 16.928 1.58%

2018201820182018 17.010 1.30% 17.135 1.56% 17.198 1.58%

2019201920192019 17.242 1.30% 17.402 1.56% 17.472 1.58%

2020202020202020 17.474 1.30% 17.672 1.56% 17.750 1.58%

2021202120212021 17.706 1.30% 17.947 1.56% 18.033 1.58%

2022202220222022 17.938 1.30% 18.227 1.56% 18.321 1.58%

2023202320232023 18.170 1.30% 18.510 1.56% 18.613 1.58%

2024202420242024 18.402 1.30% 18.798 1.56% 18.909 1.58%

2025202520252025 18.634 1.30% 19.091 1.56% 19.210 1.58%


31


M. ARITMÉTICOM. ARITMÉTICOM. ARITMÉTICOM. ARITMÉTICO M. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICO M. EXPONENCIALM. EXPONENCIALM. EXPONENCIALM. EXPONENCIAL



CREC.CREC.CREC.CREC. POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN

TASA TASA TASA TASA

DE DE DE DE


POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN POBLACIÓN TASA DE TASA DE TASA DE TASA DE


2026202620262026 18.866 1.30% 19.388 1.56% 19.517 1.58%

2027202720272027 19.098 1.30% 19.690 1.56% 19.828 1.58%

2028202820282028 19.330 1.30% 19.996 1.56% 20.143 1.58%

2029202920292029 19.562 1.30% 20.307 1.56% 20.464 1.58%

2030203020302030 19.794 1.30% 20.623 1.56% 20.791 1.58%

2031203120312031 20.026 1.30% 20.944 1.56% 21.122 1.58%

2032203220322032 20.258 1.30% 21.270 1.56% 21.458 1.58%

2033203320332033 20.490 1.30% 21.601 1.56% 21.800 1.58%

2034203420342034 20.722 1.30% 21.937 1.56% 22.148 1.58%

2035203520352035 20.97420.97420.97420.974 1.30%1.30%1.30%1.30% 22.27922.27922.27922.279 1.56%1.56%1.56%1.56% 22.50122.50122.50122.501 1.58%1.58%1.58%1.58%

Tabla 5. Proyección de la Población Municipio de NEIRA

Después de realizar la proyección de la población hasta el año horizonte del

proyecto para el Municipio de Neira utilizando las tasas de crecimiento establecidas

por el DANE 2005 según los métodos Aritmético, Geométrico y Exponencial, se opto

por seguir las recomendaciones del MAVDT, el cual indica que el resultado del

comportamiento en el crecimiento poblacional más ajustado es el Método

Geométrico.

Por lo tanto se trabajó con los datos arrojados por la proyección correspondiente al

método geométrico, con una tasa de crecimiento de 1,56% para el periodo de

diseño.


32


M. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICOM. GEOMÉTRICO




2007200720072007 14.458 1.56%

2009200920092009 14.912 1.56%

2010201020102010 15.144 1.56%

2011201120112011 15.379 1.56%

2012201220122012 15.619 1.56%

2013201320132013 15.862 1.56%

2222014014014014 16.108 1.56%

2015201520152015 16.359 1.56%

2016201620162016 16.614 1.56%

2017201720172017 16.872 1.56%

2018201820182018 17.135 1.56%

2019201920192019 17.402 1.56%

2020202020202020 17.672 1.56%

2021202120212021 17.947 1.56%

2022202220222022 18.227 1.56%

2023202320232023 18.510 1.56%

2024202420242024 18.798 1.56%

2025202520252025 19.091 1.56%

2026202620262026 19.388 1.56%

2027202720272027 19.690 1.56%

2028202820282028 19.996 1.56%

2029202920292029 20.307 1.56%

2030203020302030 20.623 1.56%

2031203120312031 20.944 1.56%

2032203220322032 21.270 1.56%

2033203320332033 21.601 1.56%

2034203420342034 21.937 1.56%

2035203520352035 22.27922.27922.27922.279 1.56%1.56%1.56%1.56%

Tabla 6. Proyección de la Población Municipio de NEIRA


33

Como la población proyectada se encuentra en un rango comprendido entre los

12.500 habitantes y los 60.000 habitantes, al municipio de Neira le corresponde el

nivel de complejidad Medio Alto.

4444.... PARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE PARÁMETROS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO COMBINADOCOMBINADOCOMBINADOCOMBINADO

4444....1111 Nivel de Com Nivel de Com Nivel de Com Nivel de Complejidad plejidad plejidad plejidad

De acuerdo al RAS, Numeral A.3.1, Niveles de Complejidad del Sistema, se

establece que según con la población proyectada, el municipio de NEIRA se ubica

en el Nivel de Complejidad Medio Alto.

Nivel de Nivel de Nivel de Nivel de

ComplejidadComplejidadComplejidadComplejidad

Población en la Población en la Población en la Población en la

zona urbanazona urbanazona urbanazona urbana

CaCaCaCapacidad económica pacidad económica pacidad económica pacidad económica

de los usuariosde los usuariosde los usuariosde los usuarios

Bajo < 2500 Baja

Medio 2501 a 12500 Baja

Medio AltoMedio AltoMedio AltoMedio Alto 12501 a 6000012501 a 6000012501 a 6000012501 a 60000 MediaMediaMediaMedia

Alto > 60000 Alta

Tabla 7. Niveles de complejidad del sistema

4444....2222 Período de Diseño Período de Diseño Período de Diseño Período de Diseño

El sistema de alcantarillado del Municipio de NEIRA, de acuerdo a sus

características económicas y demográficas futuras, se encuentra clasificado en el

nivel Medio Alto de Complejidad, por lo cual el periodo de diseño de la red

matriz es de 20 años según lo establecido en los numerales D.2.2.3. de la Norma

RAS 2000, sin embargo, el diseño contempla la reposición de un colector

principal por lo que según la misma Norma el periodo de diseño debe ser de 25

años para cualquier nivel de complejidad. Teniendo en cuenta lo anterior, se


34

trabajó con este último dato para el cálculo de los caudales y el respectivo

diseño.

Nivel de complejidad del sistemaNivel de complejidad del sistemaNivel de complejidad del sistemaNivel de complejidad del sistema Periodo de DiseñoPeriodo de DiseñoPeriodo de DiseñoPeriodo de Diseño

Bajo, Medio 15

Medio Alto Medio Alto Medio Alto Medio Alto 20202020

Alto 25

Tabla 8. Periodo de planeamiento de redes de recolección y evacuación de aguas residuales

y lluvias

Nota: Para colectores principales o emisarios finales el periodo de diseño mínimo

debe ser 25 años, para cualquier nivel de complejidad.para cualquier nivel de complejidad.para cualquier nivel de complejidad.para cualquier nivel de complejidad.

4444....3333 Dotación Neta Dotación Neta Dotación Neta Dotación Neta

Se calcula un valor para la dotación neta de 125 lts/hab./día, lo anterior teniendo

en cuenta que el municipio de Neira y su zona rural se encuentra sobre los 1000

msnm por lo tanto es considerado con clima frio o templado.


ComplejidadComplejidadComplejidadComplejidad

Dotación neta Dotación neta Dotación neta Dotación neta

máximamáximamáximamáxima

Clima Frio o Clima Frio o Clima Frio o Clima Frio o

Templado Templado Templado Templado

(lts/hab/día)(lts/hab/día)(lts/hab/día)(lts/hab/día)

Dotación netDotación netDotación netDotación neta a a a

máxima Clima máxima Clima máxima Clima máxima Clima

Cálido Cálido Cálido Cálido

(lts/hab/día)(lts/hab/día)(lts/hab/día)(lts/hab/día)

Bajo 90 100

Medio 115 125

Medio AltoMedio AltoMedio AltoMedio Alto 125125125125 135

Alto 140 150

Tabla 9. Cálculo de la dotación neta

Obteniendo, para el periodo de diseño establecido:


35

Dotación neta =Dotación neta =Dotación neta =Dotación neta = l/hab/día 125

4444....4444 Caudal medio de aguas residuales Caudal medio de aguas residuales Caudal medio de aguas residuales Caudal medio de aguas residuales

Con base en lo afirmado en el RAS, numeral D.3.2.2.1., se calculó el caudal

medio de aguas residuales con la siguiente fórmula, para los habitantes de

diseño:

86400

RPCQD

⋅⋅=

Siendo,

C= dotación neta corregida

P=población

R=coeficiente de retorno, 0,8 el cual se determinó de la siguiente tabla


ComplejidadComplejidadComplejidadComplejidad Coeficiente de retornoCoeficiente de retornoCoeficiente de retornoCoeficiente de retorno

Bajo y medio 0,7-0,8

Medio Alto y altoMedio Alto y altoMedio Alto y altoMedio Alto y alto 0,80,80,80,8----0,850,850,850,85

Tabla 10. Coeficiente de retorno

Obteniendo para el periodo de diseño:

l/s 41,2786400

85,022279125

86400=⋅⋅=⋅⋅= RPC

QD

En el Anexo No.1 se presenta el cálculo de caudales para cada año durante el

periodo de diseño.

4444....5555 Factor de Mayoración de Harmon Factor de Mayoración de Harmon Factor de Mayoración de Harmon Factor de Mayoración de Harmon

Con base en lo afirmado en el RAS, numeral D.3.2.4., se calculó el caudal factor

de Harmon con la siguiente fórmula:


36

)4(

141

5,0PF

++=

F=Factor de Mayoración de Harmon

P=población/1000.

61,2)222794(

141

5,0=

++=F

Este valor corresponde al Factor de Mayoración para el periodo de diseño.

En el Anexo No.1 se presenta el cálculo para cada año, durante el periodo de

diseño.

4444....6666 Caudal máximo horario de aguas residuales Caudal máximo horario de aguas residuales Caudal máximo horario de aguas residuales Caudal máximo horario de aguas residuales

Con base en lo afirmado en el RAS, numeral D.3.2.3., se calculó el caudal

máximo horario, a partir del caudal final medio diario y el factor de Mayoración F.

MDMH QFQ .=

QMH = Caudal máximo horario.

F = Factor de Mayoración de Harmon

QMDf = Caudal medio de aguas residuales.

l/s 53,7161,241,27. =×== MDMH QFQ

En el Anexo No.1 se presenta el cálculo para cada año, durante el periodo de

diseño.

4444....7777 DensiDensiDensiDensidad Poblacionaldad Poblacionaldad Poblacionaldad Poblacional

Los sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales y pluviales deben

diseñarse para la máxima densidad de población futura o densidad de


37

saturación, la cual depende de la estratificación socioeconómica, el uso de la

tierra y el ordenamiento urbano

La densidad poblacional futura está determinada de acuerdo con la siguiente

ecuación:

El área total futura del municipio de Neira es de 58.5 Has.

Por lo tanto:

4444....8888 Aportes por infiltración Aportes por infiltración Aportes por infiltración Aportes por infiltración

Con base en lo afirmado en el RAS, numeral D.3.2.2.7. y tomando el nivel de

complejidad correspondiente a NEIRA, se obtiene un valor de 0,20 L/s-ha,

Nivel de ComplejidadNivel de ComplejidadNivel de ComplejidadNivel de Complejidad Infiltración Infiltración Infiltración Infiltración

alta (L/salta (L/salta (L/salta (L/s----ha)ha)ha)ha)

Infiltración Infiltración Infiltración Infiltración

media (L/smedia (L/smedia (L/smedia (L/s----ha)ha)ha)ha)

Infiltración Infiltración Infiltración Infiltración

baja (L/sbaja (L/sbaja (L/sbaja (L/s----ha)ha)ha)ha)

Bajo y medio 0,15-0,4 0,1-0,3 0,05-0,2

Medio Alto y altoMedio Alto y altoMedio Alto y altoMedio Alto y alto 0,15-0,4 0,10,10,10,1----0,30,30,30,3 0,05-0,2

Tabla 11. Aportes por infiltración

Para el periodo de diseño se tiene como caudal de infiltración:

l/s 11.70)2,05.58( =×=INFQ

En el Anexo No.1 se presenta el cálculo para cada año, durante el periodo de diseño.

Areatotal

teHabiD

tan=

HaHabHas

HabD /97.380

5.58

22287 ==


38

4444....9999 Caudal de DiseñoCaudal de DiseñoCaudal de DiseñoCaudal de Diseño de Aguas Residuales de Aguas Residuales de Aguas Residuales de Aguas Residuales

El caudal de diseño de cada tramo de la red de colectores se obtiene sumando al

caudal máximo horario del día máximo, QMH y los aportes por infiltraciones.

INFMHDT QQQ +=

Este caudal es el correspondiente a las contribuciones acumuladas que llegan al

tramo hasta el pozo de inspección inicial, cuando el caudal de diseño calculado en el

tramo sea inferior a 1,5 L/s, se toma este valor como caudal de diseño.

QMH= caudal máximo horario

QINF= caudal de infiltración

l/s 23,8370.1153,71 =+=DTQ

En el Anexo No.1 se presenta el cálculo para cada año, durante el periodo de diseño.

4444....10101010 Método RacionalMétodo RacionalMétodo RacionalMétodo Racional

Es un modelo empírico simple utilizado en el diseño de sistemas de drenaje urbano

con áreas relativamente pequeñas. Se calcula el caudal pico de aguas lluvias

utilizando la intensidad media del evento de precipitación, con una duración igual al

tiempo de concentración del área de drenaje y un coeficiente de impermeabilidad.

El caudal pico ocurre cuando toda el área de drenaje está contribuyendo, para lo cual

dicho caudal es una fracción de la precipitación media bajo las siguientes

suposiciones:

1. El caudal pico de escorrentía en cualquier punto es función directa del área

tributaria de drenaje y de la intensidad de precipitación promedio durante el tiempo

de concentración en ese punto.


39

2. El periodo de retorno del caudal pico es igual al periodo de retorno de la

intensidad promedio de precipitación o evento de precipitación.

3. La lluvia se distribuye uniformemente sobre el área de drenaje.

4. La intensidad de la lluvia permanece constante durante un periodo de tiempo

igual al tiempo de concentración.

5. El tiempo de concentración puede ocurrir en cualquier momento durante la lluvia,

en el comienzo, en la mitad o en el final de esta.

6. El método racional supone que la relación entre la lluvia y la escorrentía es lineal.

7. El coeficiente de impermeabilidad es constante para lluvias de cualquier duración

o frecuencia sobre el área de drenaje.

Para determinar el caudal pico se utiliza la siguiente ecuación:

QQQQallallallall= 2= 2= 2= 2,78,78,78,78* (C*I*A)* (C*I*A)* (C*I*A)* (C*I*A)

Donde:

Qall: Caudal Pico de aguas lluvias (l/s)

C: Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad (l/s)

I: Intensidad de la precipitación (l/s/Ha)

A: Área Tributaria (Ha)

5555....12121212 Periodo de retorno Periodo de retorno Periodo de retorno Periodo de retorno

El periodo de retorno de diseño debe determinarse de acuerdo con la importancia de

las áreas y con los daños, perjuicios o molestias que las inundaciones periódicas

puedan ocasionar a los habitantes, tráfico vehicular, comercio, industria, etc. La


40

selección del periodo de retorno está asociada entonces con las características de

protección e importancia del área de estudio y, por lo tanto, el valor adoptado debe

estar justificado. En la tabla D.4.2 se establecen valores de periodos de retorno o

grado de protección.RAS D.4.3.4

Tabla 12. Periodo de retorno

7777....13131313 Curvas IDF (Intensidad Duración Frecuencia)Curvas IDF (Intensidad Duración Frecuencia)Curvas IDF (Intensidad Duración Frecuencia)Curvas IDF (Intensidad Duración Frecuencia)

Las curvas IDF sintetizan las características de los eventos de precipitación externos

en una zona determinada y establecen la intensidad media de lluvia para diferentes

duraciones de eventos de precipitación con periodos de retorno específicos.

Las curvas de intensidad duración frecuencia se generan utilizando ecuaciones que

relacionan la intensidad de lluvia y su duración:

Para el municipio de Neira las curvas de intensidad duración frecuencia tienen la

siguiente forma matemática (Estudio Hidrológico de caldas: Juan Fernando pareja-

Jorge Iván Osorio. Universidad Nacional-Manizales 1997):

( ) 778.2*5

04.1

79.127*52.0

11538

67.0+

−

−−−+

=t

TLnLn

ir

Mínimo Aceptable Recomendado(años) (años) (años)

Periodos de retorno o grado de protección

5 10

25

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias entre 2 y 10 Has

5

2 3

Tramos iníciales en zonas residenciales con áreas tributarias menoresde 2 Ha

Tramos iníciales en zonas comerciales o industriales con áreastributarias menores de 2 Has

2 2 3

Características del área de drenaje

5

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias mayore s a 10 Has.

Canales abiertos en zonas planas y que drenan áreas mayores a 1000Has

2

10 25

3 5

25 5025Canales abiertos en zonas montañosas o a media ladera que drenanáreas mayores a 1000 Has.


41

Donde:

i= Intensidad de precipitación (l/s/Ha)

Tr= Periodo de retorno (Años)

t= Tiempo de concentración total (Minutos)

Para la intensidad de la precipitación se trabajó con la curva de Intensidad -

Frecuencia - Duración del municipio Neira obtenida del estudio hidrológico de

Caldas de los ingenieros Juan Fernando Pareja e Iván Osorio. Se tomo un periodo de

retorno de 10 años como lo indica el RAS. Con los parámetros anteriores se calcula

la intensidad por iteraciones sucesivas y posteriormente el caudal de diseño por

medio del método racional.

5555....14141414 Coeficiente de impermeabilidadCoeficiente de impermeabilidadCoeficiente de impermeabilidadCoeficiente de impermeabilidad

El coeficiente de escorrentía, C, es función del tipo de suelo, del grado de

permeabilidad de la zona, de la pendiente del terreno y otros factores que

determinan la fracción de la precipitación que se convierte en escorrentía. En su

determinación deben considerarse las pérdidas por infiltración en el suelo y otros

efectos retardadores de la escorrentía. De igual manera, debe incluir consideraciones

sobre el desarrollo urbano, los planes de ordenamiento territorial y las disposiciones

legales locales sobre uso del suelo. RAS D.4.3.6RAS D.4.3.6RAS D.4.3.6RAS D.4.3.6

Para áreas de drenaje que incluyen subáreas con coeficientes de escorrentía

diferentes, el valor de C representativo del área se calcula como el promedio

ponderado con las respectivas áreas.

El coeficiente de impermeabilidad para cada área de drenaje está establecido por la

siguiente ecuación:

∑∑=

A

ACC

ii )*(


42

Donde:

C= Coeficiente de impermeabilidad

Ci= Coeficiente de impermeabilidad de cada subarea

Ai= Subarea Has

A= Área total Has

El valor de Ci se calculo siguiendo los siguientes parámetros:

Tabla 13. Coeficiente de escorrentía.

5555....15151515 Áreas de drenaje Áreas de drenaje Áreas de drenaje Áreas de drenaje

El valor del Área tributaria es medido según los planos urbanísticos y de

levantamientos topográficos del terreno.

5555....16161616 Tiempo de concentraciónTiempo de concentraciónTiempo de concentraciónTiempo de concentración

El tiempo de concentración está compuesto por el tiempo de entrada y el tiempo de

recorrido en la tubería. El tiempo de entrada corresponde al tiempo requerido para

que la escorrentía llegue al sumidero del tubo, mientras que el tiempo de recorrido

se asocia con el tiempo de viaje o tránsito del agua dentro de la tubería. RAS D.4.4RAS D.4.4RAS D.4.4RAS D.4.4

C0,75-0,950,7-0,950,7-0,850,6-0,95

0,750,6-0,750,4-0,6

0,450,30,60,3

0,2-0,35

Residencial, con casas rodeadas de jardines o multifamiliares apreciablemente separados.

Coeficiente de escorrentía o impermeabilidad

Vías adoquinadas.

Parques recreacionales.

Residencial, con casas contiguas, predominio de zonas duras.

Cubiertas

Laderas con vegetación.

Tipo de superficie C

Residencial multifamiliar, con bloques contiguos y zonas duras entre éstos.Residencial unifamiliar, con casas contiguas y predominio de jardines.

Residencial, con predominio de zonas verdes y parques-cementerios.Laderas sin vegetación.

Pavimentos asfálticos y superficies de concreto.

Zonas comerciales o industriales.


43

El tiempo de concentración está establecido mediante la siguiente ecuación:

Donde:

Tc= Tiempo de concentración (Minutos)

Te= Tiempo de entrada (Minutos)

Tt= Tiempo de recorrido (Minutos)

5555....17171717 Tiempo deTiempo deTiempo deTiempo de entrada entrada entrada entrada

Es el tiempo que toma el flujo superficial para viajar de la parte más alejada de la

subcuenca hasta el punto de entrada a la red. RAS D.4.4 RAS D.4.4 RAS D.4.4 RAS D.4.4

El tiempo de entrada se establece mediante la fórmula de la FAA de los estados

unidos:

Donde:

Te= Tiempo de entrada (Minutos)

C= Coeficiente de impermeabilidad (Minutos)

L= Longitud máxima de flujo de escorrentía superficial (m)

S= Pendiente promedio entre el punto más alejado y el punto de

entrada a la red (m/m)

5555....18181818 Tiempo de recorrido (Tt)Tiempo de recorrido (Tt)Tiempo de recorrido (Tt)Tiempo de recorrido (Tt)

Es el que tarda el agua en recorrer la red de tuberías desde el punto de entrada

hasta el punto de salida de la red. RAS D.4.3.7.2RAS D.4.3.7.2RAS D.4.3.7.2RAS D.4.3.7.2

tec TTT +=

3

1

)1.1(707.0

S

LCTe

−=


44

El tiempo de recorrido en un colector se puede calcular como:

RAS D.4.8RAS D.4.8RAS D.4.8RAS D.4.8

Donde:

Te= Tiempo de recorrido (Minutos)

Lc= Longitud del colector (m)

Vr= Velocidad real de flujo (m/s)

El tiempo de recorrido se calcula para cada tramo de colector.

Dado que Tt debe corresponder a la velocidad real del flujo en el colector, el tiempo

de concentración se determina mediante un proceso iterativo, tal como se describe a

continuación:

1. Se supone un valor de la velocidad real en el colector.

2. Se calcula Tt.

3. Se calcula Te.

4. Se Obtiene Tc.

5. Se obtiene i para este valor de Tc y el periodo de retorno adoptado.

6. Se estima Q con el método racional.

7. Con este valor de Q, se estima Tt real; si el valor de Tt estimado en el paso 2

difiere en más de 10% por defecto o exceso con respecto al valor calculado en el

paso 7, es necesario volver a repetir el proceso. En el presente diseño se calcula este

parámetro por medio de un cálculo iterativo en hoja de Excel.

Con los valores del tiempo de concentración y periodo de retorno se obtiene el valor

de i para cada tramo en las curvas de intensidad duración frecuencia.

r

ct

V

LT

*60=


45

5555....19191919 Cálculo de Áreas Aferentes Cálculo de Áreas Aferentes Cálculo de Áreas Aferentes Cálculo de Áreas Aferentes

Con el objeto de determinar el caudal propio de cada tubería se procedió a calcular

el área tributaria (At) a cada tramo de tubería utilizando el software Autocad.

La ilustración N°23 contiene las áreas aferentes de cada colector evaluado y las

tablas continúas a esta los datos de cada una:

Ilustración 9. Áreas Aferentes de cada uno de los descoles evaluados en el diseño


46

CAMARAS ÁREA TRIBUTARIA (Ha)

DE A Atrás Tramo Total

TRAMO 1 1 2 2,090 0,280 2,370

2 3 4,330 0,200 4,530

3 4 4,530 0,080 4,610

4 5 6,420 0,040 6,460

5 7 6,460 0,270 6,730

6 7 0,000 0,140 0,140

7 8 8,690 0,140 8,830

8 9 8,830 0,150 8,980

9 10 11,020 0,020 11,040

10 11 11,040 0,020 11,060

11 O-1 11,060 0,080 11,140

TRAMO 1-A 2 12 0,000 0,130 0,130

12 14 0,130 0,110 0,240

13 14 0,000 0,280 0,280

14 16 4,260 0,280 4,540

15 16 0,000 0,280 0,280

16 6 4,820 0,230 5,050

17 6 0,000 0,330 0,330

6 18 5,380 0,100 5,480

18 19 5,480 0,140 5,620

19 O-1 5,620 0,080 5,700

TRAMO 2 13 15 2,65 0,28 2,93

15 17 2,93 0,28 3,21

17 20 3,21 0,13 3,34

20 21 3,34 0,13 3,47

21 33 3,47 0,1 3,57

13 24 0 0,28 0,28


47



23 24 0 0,28 0,28

24 25 3,15 0,08 3,23

25 27 3,23 0,2 3,43

15 27 0 0,28 0,28

26 27 0 0,28 0,28

27 28 3,99 0,2 4,19

28 29 4,19 0,04 4,23

29 33 4,23 0,02 4,25

30 31 0 0,18 0,18

31 32 0,18 0,05 0,23

32 33 0,23 0,03 0,26

33 34 8,08 0,08 8,16

34 35 8,16 0,04 8,2

35 36 8,2 0,011 8,211

36 0-2 8,211 0,02 8,231

TRAMO 3

23 26 0,000 0,280 0,280

26 30 0,280 0,280 0,560

30 37 0,560 0,150 0,710

37 38 0,710 0,080 0,790

38 39 0,790 0,040 0,830

39 40 0,930 0,060 0,990

40 41 0,990 0,040 1,030

41 V5 1,030 0,040 1,070

V4a V5 0,000 0,040 0,040

V5 V6 1,110 0,130 1,240

V6 V7 1,240 0,08 1,320

V7 62 1,320 0,03 1,350

TRAMO 4

42 43 0,000 0,280 0,280

43 44 0,960 0,280 1,240

42 23 4,060 0,280 4,340

23 44 4,340 0,280 4,620


48



44 45 5,860 0,080 5,940

45 46 5,940 0,100 6,040

46 47 6,040 0,900 6,940

47 48 7,500 0,080 7,580

48 49 8,140 0,100 8,240

49 50 8,800 0,100 8,900

50 51 9,140 0,080 9,220

51 52 9,220 0,040 9,260

52 53 9,260 0,050 9,310

53 54 9,310 0,050 9,360

54 55 10,160 0,020 10,180

55 56 10,180 0,020 10,200

56 57 10,200 0,020 10,220

57 58 10,220 0,040 10,260

58 59 10,380 0,170 10,550

59 60 11,050 0,210 11,260

60 61 11,260 0,340 11,600

61 62 11,600 0,250 11,850

62 63 13,200 0,090 13,290

63 DESCOLE 13,290 0 13,29

Tabla 14. Áreas tributarias de cada tramo de tubería

5555....20202020 Caudal de Diseño totalCaudal de Diseño totalCaudal de Diseño totalCaudal de Diseño total

Una vez identificado el recorrido de las aguas y con los datos de las áreas aferentes

se realizó la asignación de las mismas a cada una de las cámaras en el sistema de

alcantarillado, terminado este proceso y con la información de altitudes, longitudes,

densidad poblacional, entre otras, se realizó el cálculo de los caudales de diseño

para cada área aferente y por consiguiente para cada tubería.


49

El caudal de diseño total para el alcantarillado combinado es igual a la suma de el

caudal mayorado de aguas residuales, el caudal debido a la infiltración y el caudal de

aguas lluvias. (La tabla de cálculo de Caudal de diseño se encuentra como tabla

adjunto al presente proyecto)

Como ya se sabe el caudal propio a cada tramo (Qt) está compuesto de tres valores

que representan el caudal total.

• El caudal máximo diario se asocia al área aferente calculada por medio de la

densidad poblacional, ya que a cada área calculada le corresponde un número

de habitantes determinado. De allí aplicando la dotación bruta y el coeficiente

de retorno se calcula un caudal domestico unitario para cada cámara de

inspección.

• El caudal por infiltración se asocia al área aferente calculada por medio del

factor de infiltración determinado, así para cada área aferente calculada se

aplica el factor de caudal por infiltración (l/s/Ha) y se determina un caudal por

infiltración unitario correspondiente a cada una de las cámaras de

inspección.

• El caudal por aguas lluvias se asocia al área aferente calculada por medio de

las curvas de intensidad duración frecuencia, así para cada área aferente

calculada se aplican los parámetros utilizados para el cálculo del caudal de

agua lluvia correspondiente.

La suma de estos tres caudales representa el caudal total para cada cámara de

inspección.

5555....21212121 Diámetro interno real mínimoDiámetro interno real mínimoDiámetro interno real mínimoDiámetro interno real mínimo

El RAS 2000 en su numeral D.3.2.6 establece que el diámetro interno real mínimo

para redes de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado

sanitario convencional debe ser 200 mm (8 plg) con el fin de evitar obstrucciones de

los conductos por objetos relativamente grandes introducidos al sistema.


50

Teniendo en cuenta lo expuesto en el párrafo anterior, se realizó el diseño de las

redes de recolección del Municipio de NEIRA con un diámetro mínimo de 8” que

cumpliera con los requisitos de esfuerzo cortante, pendiente y velocidad mínima del

tramo.

5555....22222222 Velocidad mínimaVelocidad mínimaVelocidad mínimaVelocidad mínima

El RAS 2000 en su numeral D.3.2.7., establece que debe cumplirse con una velocidad

suficiente para lavar los sólidos depositados durante períodos de caudal bajo,

estableciendo una velocidad mínima en los colectores de 0,45 m/s.

En aquellos casos en los cuales, por las condiciones topográficas presentes, no sea

posible alcanzar la velocidad mínima, debe verificarse que el esfuerzo cortante sea

mayor que 1,2 kg/m2 mediante la siguiente ecuación:

SR ⋅⋅= γτ

γ = peso específico del agua (1 ton /m3)

R= radio hidráulico de la tubería

S= pendiente de la tubería

5555....23232323 Velocidad máximaVelocidad máximaVelocidad máximaVelocidad máxima

El RAS 2000 en su numeral D.3.2.8., en general establece que la velocidad máxima

recomendada no sobrepase los 5 m/s. no obstante la velocidad media en los

colectores por gravedad depende del material, en su función de sensibilidad de

abrasión.

5555....24242424 Pendiente mínima y máximaPendiente mínima y máximaPendiente mínima y máximaPendiente mínima y máxima

Según lo establecido en el RAS en el numeral D.3.2.9 y D.3.2.10, el valor de las

pendientes en los colectores deben ser aquellas que permitan tener condiciones de

auto limpieza y de control de gases adecuados de acuerdo con los criterios tomados

para velocidad máxima y mínima.


51

Diámetro en pulg.Diámetro en pulg.Diámetro en pulg.Diámetro en pulg. Pendiente mínima Pendiente mínima Pendiente mínima Pendiente mínima

%%%%

8 0,40

10 0,28

12 0,22

14 0,17

16 0,14

18 0,12

20 0,11

24 0,08

Tabla 15. Pendiente mínima vs. Diámetros

En el diseño de las redes de recolección del Municipio de NEIRA se evaluó

inicialmente la velocidad de cada uno de los tramos, especialmente los tramos

iniciales que deben cumplir con la condición de diámetro mínimo de 8”, sin embargo

en muchos de estos casos no se cumplía con el concepto de velocidad mínima,

dando paso al chequeo del Esfuerzo Cortante en el tramo implicado.

Paralelamente al los chequeos de esfuerzo cortante y velocidades mínimas, se aplicó

el concepto de pendiente mínima para cada uno de los diámetros, que permite

alcanzar la condición de auto limpieza en la red.

Los resultados de la simulación se pueden observar en las tablas anexas al

presente documento.

5555....25252525 Profundidad hidráulica máximaProfundidad hidráulica máximaProfundidad hidráulica máximaProfundidad hidráulica máxima

El RAS en su numeral D.3.2.12 establece:

Para permitir una aireación adecuada del flujo de aguas residuales, el valor máximo

permisible de la profundidad hidráulica máxima para el caudal de diseño de un

colector debe estar entre 70 y 85% del diámetro real de este; para el proyecto se para el proyecto se para el proyecto se para el proyecto se

estimará el 0.85 cumpliendo con este numeral.estimará el 0.85 cumpliendo con este numeral.estimará el 0.85 cumpliendo con este numeral.estimará el 0.85 cumpliendo con este numeral.


52

5555....26262626 Profundidad mínima a la cota clave Profundidad mínima a la cota clave Profundidad mínima a la cota clave Profundidad mínima a la cota clave

Las redes de recolección y evacuación de aguas residuales se encuentran a la

profundidad mínima establecida en el RAS en el numeral D.3.2.12, tanto para vías

peatonales como vehiculares, como se muestra en la siguiente tabla:

ServidumbreServidumbreServidumbreServidumbre Profundidad a la clave Profundidad a la clave Profundidad a la clave Profundidad a la clave

del colector (m)del colector (m)del colector (m)del colector (m)

Vías peatonales o zonas verdes 0,75

Vías vehiculares 1,2

Tabla 16. Profundidad a cota clave del colector

5555....27272727 Profundidad máxima a la cota claveProfundidad máxima a la cota claveProfundidad máxima a la cota claveProfundidad máxima a la cota clave

Según lo establecido en el RAS en el numeral D.3.2.13, la profundidad máxima para

redes de recolección y evacuación de aguas residuales debe ser de 5 metros, aunque

puede ser mayor siempre y cuando se garanticen los requerimientos geotécnicos de

las cimentaciones y estructurales de los materiales y colectores durante y después

de su construcción. En el proyecto se cuenta con dos cámaras con alturas mayores a

5 m. de profundidad las cuales hacen parte del colector principal.

5555....28282828 Coeficiente de RugosidadCoeficiente de RugosidadCoeficiente de RugosidadCoeficiente de Rugosidad

De acuerdo con el numeral D.2.3.3. del RAS 2000, el coeficiente de Manning que se

ha elegido en el diseño es 0.013, para tuberías existentes en materiales diferentes a

PVC y 0.010 para tuberías de PVC.


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6666.... ANÁLISIS DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO PROYECTADASANÁLISIS DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO PROYECTADASANÁLISIS DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO PROYECTADASANÁLISIS DE LAS REDES DE ALCANTARILLADO PROYECTADAS

Para la proyección de las redes que se deben mejorar, se tuvieron en cuenta las que

están ubicadas sobre las líneas colectoras de los descoles O-1, O-2, V8 y V9. Hacia

cada uno de estos descoles se dirigen las aguas de la gran mayoría de las aferentes

del municipio planteadas por el PSMV, y es por esto que se calculan diámetros

considerables, ya que son los descoles mas representativo del municipio.

El esquema que se presenta a continuación presenta el estado actual de las tuberías

del sistema de alcantarillado que fueron evaluadas, en él se identifican las que

presentaron algún problema en el chequeo realizado a través de la tabla de cálculo

dispuesta para dicho fin:

Ilustración 10. Estado Actual de las tuberías evaluadas en el diseño

La tabla que se presenta a continuación contiene las tuberías que no cumplieron con

los parámetros de chequeo:


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CÁMARACÁMARACÁMARACÁMARASSSS

DEDEDEDE AAAA DIRECCIONDIRECCIONDIRECCIONDIRECCION IDENTIFICACION EN EL DISEÑOIDENTIFICACION EN EL DISEÑOIDENTIFICACION EN EL DISEÑOIDENTIFICACION EN EL DISEÑO

42A 43 CRA 10 CLL 10-11 P-36

43 47 CLL 11 CRA 10-8 P-37, P-78, P-79, P-80

47 50 CRA 8 CLL 11-12 P-81, P-82, P-83

50 54 CLL12 CRA 8-7 P-84, P-85, P-86, P-87

54 58 CRA 7 CLL 12-13 P-88, P-89, P-90, P-91

58 59 CLL12A CRA 7-7B P-92

59 V8 CLL 13 CRA 7 - 5 P-93, P-94, P-95

26 V5 CLL 10 CRA 8-5 P-65, P-66, P-67, P-68, P-69, P-70, P-71

V4a O-4 CRA 5 CLL 10-13 P-77, P-72, P-73, P-74, P-75, P-76

42 23 CLL 10 CRA 9-10 P-35

23 24 CRA 9 CLL 9-10 P-25

13A 24 CRA 9 CLL 8-9 P-16

14 13 CRA 9 CLL 7-8 P-15

12 14 CRA 9 7-6 P-9

13 15 CLL 8 CRA 9-7 P-38

15 17 CLL 8 CRA 8-7 P-39

27 26 CRA 8 CLL 9-10 P-96

27 15 CRA 8 CLL 9-8 P-43

15 16 CRA 8 CLL 8-7 P-58


55

CÁMARACÁMARACÁMARACÁMARASSSS

DEDEDEDE AAAA DIRECCIONDIRECCIONDIRECCIONDIRECCION IDENTIFICACION EN EL DISEÑOIDENTIFICACION EN EL DISEÑOIDENTIFICACION EN EL DISEÑOIDENTIFICACION EN EL DISEÑO

31 32 CRA7 CLL 10-9 P-62

6 17 CRA 7 CLL 7-8 P-59

6 0-2 CLL 7 CRA 7-6 P-12, P-13, P-14

Tabla 17. Tuberías del sistema actual que no cumplen con el chequeo hidráulico

Conocidas las tuberías con problemas se procedió a realizar los ajustes necesarios

con el fin de mejorar el sistema de alcantarillado del Municipio de Neira, es preciso

aclarar que para la mayoría de los tramos diseñados se replantearon las pendientes

que actualmente tienen con el fin de obtener velocidades de flujo admisibles.

Para la optimización del colector principal de la red de alcantarillado del municipio

de Neira, se propone:

• Ampliación del diámetro de las tuberías de los tramos que presentan

diámetros de 8”; es de aclarar que en el chequeo realizado a la red actual

algunos tramos existentes en dicho diámetro cumplieron con el chequeo de la

tabla de cálculo, sin embargo se propone su cambio por tuberías de diámetro

10” para dar así cumplimiento a lo establecido en el RAS 2000 para el diseño

de alcantarillados combinados

• Aumento del diámetro de los colectores de los descoles V8 y V9 de la red de

alcantarillado, debido a que están transportando los residuos a tubo lleno y

por ende no cumplen con la relación Q/Qo.

• Optimización de tuberías que se encuentran en mal estado debido al desgaste

que ha sufrido el material con el pasar del tiempo y por ende están

provocando continuos problemas de represamiento que han generado el

rebose de las aguas negras por los sifones y sanitarios de los usuarios del


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sistema de alcantarillado del municipio de Neira, unido a lo anterior esta

situación ha provocado socavación en el material de base y sub-base de la vía

provocando hundimiento y deterioro en diferentes losas de pavimentos.

Para realizar el mejoramiento del sistema de alcantarillado del municipio de Neira se

propone la ejecución de una primera fase en la cual se incluirán las tuberías con alto

estado de deterioro y/o no tienen la capacidad para transportar los residuos:

Ilustración 11. Tuberías a optimizar en el presente proyecto

CÁMARA DE A

REQUERIMIENTO DIAMETRO A INSTALAR

LONG (mts)

2 12 Aumento de diámetro existente (8”) P-51 10” 44,85





42 43 Optimización de la tubería existente y

aumento de diámetro (8”) P-36 10” 74,00


57

CÁMARA DE A


LONG (mts)









41 V5 Aumento de diámetro existente (8”) P-71 12” 15,70

23 26 Aumento de diámetro existente (8”) P-64 y

mejoramiento de la tubería existente 10” 72,00


15 17

Optimización de la tubería existente y

Aumento de diámetro existente (8”) P- 39 12” 75,20









Aumento de diámetro existente (8”) P- 59 12” 73,75



19 O2 Aumento de diámetro existente (18”) P-14 24” 33,00









58

CÁMARA DE A


LONG (mts)











61 V8 Aumento de diámetro existente (12”) P-95 24” 35,60

Tabla 18. Tuberías a optimizar en el presente proyecto

• En el presupuesto se presenta la instalación de 1703 ml de tubería de 6” para

las domiciliarias ya que para las viviendas conectadas en los tramos de la

tabla N°18, es necesario construirles de nuevo las domiciliarias que entregan a

la red de alcantarillado. El número de domiciliarias a reconstruir es de 345.

Es de vital importancia construir estas domiciliarias porque de nada serviría

optimizar la tubería de la red principal y no conectar las viviendas

nuevamente a la red. FIRMAS RESPONSABLES:

EUGENIA ZULUAGA LARGOEUGENIA ZULUAGA LARGOEUGENIA ZULUAGA LARGOEUGENIA ZULUAGA LARGO SERGIO HUMBERTO LOPERA PROAÑOSSERGIO HUMBERTO LOPERA PROAÑOSSERGIO HUMBERTO LOPERA PROAÑOSSERGIO HUMBERTO LOPERA PROAÑOS

INGENIERA DE DISEÑO DIRECTOR PLANEACION Y PROYECTOS

MP.17202136072 CDS EMPOCALDAS S.A. ESP


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ANEANEANEANEXO No. 1. CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑOXO No. 1. CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑOXO No. 1. CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑOXO No. 1. CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DEL SISTEMA DE A DEL SISTEMA DE A DEL SISTEMA DE A DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADOLCANTARILLADOLCANTARILLADOLCANTARILLADO


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memorias de calculo

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