MEJORAMIENTO SISTEMA DE ACUEDUCTO CARRERA 36 ENTRE CALLES 18 Y 20 BARRIO PALERMO – COMUNA 9 MUNICIPIO DE PASTO

MEMORIAS DE DISEÑO

INFORMACIÓN GENERAL. El sistema de acueducto existente en la carrera 36 entre calles 18 y 20, del Barrio Palermo, corresponden a una red de distribución de diámetro 12 pulgadas en material Asbesto Cemento y a con una edad constructiva mayor a 25 años. EMPOPASTO S.A. E.S.P., determina que la vida remante o residual de la infraestructura de acueducto está comprendida en su mayoría entre los 5 a 10 años. Algunos tramos han cumplido su vida útil, por lo tanto, se requiere adelantar los correspondientes estudios de pre-inversión que determine el tipo de intervención a realizar (reposición, rehabilitación o expansión). LOCALIZACIÓN GENERAL DEL PROYECTO. El Barrio Palermo se encuentra ubicado hacia el Norte de la Ciudad de Pasto, limitado por los barrios Paraná, Universidad Mariana, Av. Los Estudiantes y El Centro Comercial Valle de Atriz. Tramos de acueducto evaluados: se localiza en la Carrera 36 entre calles 18 y 20, actualmente pasa una red de distribución de acueducto en material AC de diámetro 12”, en el que se requiere se realice su reposición.

Gráfico N°1. Localización Sistema de Acueducto Carrera 36 Palermo.

JUSTIFICACION. Este sistema de acueducto existente en la zona, ha cumplido su periodo de vida útil y ha alcanzado su horizonte de diseño en su funcionamiento hidráulico, presentándose la necesidad de su rehabilitación, con el fin de garantizar una adecuada funcionalidad técnica en su periodo de diseño y que se acople fácilmente a las necesidades de mejoramiento urbanístico futuro. Las obras complementarias de acueducto, se justifica teniendo en cuenta los siguientes aspectos.

• Tiempo de operación y servicio comprendido entre 25 y 50 años y mayor tomando como base la información suministrada por la comunidad del sector y por el Sistema de Información Geográfica (S.I.G.) de EMPOPASTO S.A. E.S.P.

• Deficiente condición de los materiales constitutivos de las redes de acueducto, entre los

cuales encontramos Asbesto Cemento (AC). OBJETIVO Y ALCANCE. Realizar el análisis y diseño para la reposición de la red de acueducto del sector, con el fin de mejorar el funcionamiento de todos los sistemas, al disminuir las perdidas físicas de agua tratada, eliminar puntos críticos, interferencias y adelantar programas de sectorización, de acuerdo con las nuevas tendencias técnicas y modelos hidráulicos adoptados por EMPOPASTO S.A. E.S.P., de tal manera que dichas redes se encuentren acorde con el desarrollo futuro urbanístico de la ciudad. La presente memoria incluye el diseño, especificaciones y presupuesto del proyecto de mejoramiento del sistema de acueducto ubicado en la carrera 36 entre calles 18 y 20 del Barrio Palermo. El proyecto comprende las siguientes actividades: Sistema de Acueducto:

• Realizar la reposición de la tubería AC Ø12” existente, que se encuentra localizada en el costado izquierdo sentido oriente – occidente de la carrera 36 entre calles 18 y 20, por tubería PVC RDE 21 y diámetro Ø6” (con base en modelación hidráulica).

• Reposición de 26 acometidas de acueducto, para ser conectadas a la nueva red de acueducto

de 6”.

• Proceder a la optimización de las redes de acueducto de la zona, por medio de la implementación de un programa de sectorización (válvulas) acorde con las necesidades.

• Estas actividades deben ser realizadas en simultáneo con las actividades de

mejoramiento del sistema de alcantarillado del sector objeto de estudio. MARCO INSTITUCIONAL. El Municipio de Pasto y en su representación la Empresa de Obras Sanitarias de Pasto – EMPOPASTO S.A. E.S.P., como Entidad prestadora de los servicios públicos domiciliarios de acueducto y alcantarillado de la Ciudad de Pasto, son los organismos responsables del diseño, revisión, ajuste y aprobación del diseño, como también de la ejecución e interventoría de las obras proyectadas.

Planeación Municipal es la entidad territorial competente que deberá velar por la correcta orientación del proyecto y su inclusión dentro del marco de las políticas del Plan de Desarrollo y de Ordenamiento Territorial, supervisando además el cumplimiento de las normas de tipo urbanístico, la definición de los paramentos viales y el establecimiento del perímetro urbano de la Ciudad. Los Organismos encargados de supervisar el cumplimiento de los requerimientos de orden ambiental serán la Corporación Autónoma Regional de Nariño – CORPONARIÑO y la Secretaría Municipal de Medio ambiente. Con este propósito EMPOPASTO, con la colaboración de la comunidad interesada en el proyecto, deberá tramitar oportunamente las correspondientes licencias y autorizaciones para la ejecución de las obras LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. El diseño del acueducto se ha realizado con base en el levantamiento topográfico realizado con equipo de precisión electrónico de topografía (estación total), con el cual se ha amarrado el proyecto al sistema de coordenadas planas del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) y al sistema de cotas (BM) de EMPOPASTO S.A. E.S.P. La topografía se ha digitalizado, con base en las coordenadas del proyecto, en un programa de dibujo asistido por computador. DISEÑO. El presente diseño contempla la reposición de la red de acueducto optimizando el funcionamiento hidráulico por cambio de material en el sector comprendido en la carrera 36 entre calles 18 y 20 del barrio Palermo, ajustado al reglamento técnico vigente del sector de agua potable y saneamiento básico RAS 2000, emitidas por el Ministerio de Desarrollo Económico, cumpliendo de esa manera con los parámetros técnicos establecidos por la Empresa prestadora de servicios públicos domiciliarios de Acueducto y Alcantarillado del Municipio de Pasto, EMPOPASTO S.A. E.S.P. Evaluación de la Capacidad Hidráulica. El objetivo de la evaluación hidráulica, es desarrollar una metodología que genere el sistema costo – eficiente más efectivo en mantenimiento, reparación y optimización de las redes de acueducto, que son objeto de estudio para el presente proyecto. Metodología de Estudios hidráulicos. Para evaluar el funcionamiento del sistema acueducto y determinar la solución de optimización más apropiada, se procede a la aplicación de una metodología que apunte a dar información sobre la medición del funcionamiento del sistema, sobre los tramos de posible afectación, desde el punto de vista: estructural, hidráulico y ambiental, sobre la evaluación y priorización de la necesidad de reposición y establecer un procedimiento sugerido de análisis de costos y beneficios para la selección de la técnica más apropiada de reposición. Para el sistema de acueducto se llevó a cabo el levantamiento de información sobre las redes de acueducto existentes mediante la comparación de la información digitalizada por EMPOPASTO S.A. E.S.P. con las inspecciones de campo y los registros de daños y requerimientos por fallas del servicio en los sectores de estudio, también se tuvo en cuenta las bases de datos de usuarios y consumos. Con lo anterior se realiza el análisis, si se encuentra deficiencia en presiones, diámetros, e insuficiencia del flujo de agua o se especifica la necesidad de ampliación de redes, se precede a realizar el análisis mediante la modelación hidráulica del sistema de acueducto con apoyo de la Oficina

de Diseños de EMPOPASTO S.A. E.S.P., como chequeo de la alternativa propuesta, de lo contrario se analizara la edad de las tuberías en servicio y el material, con el fin de proponer redes de acueducto que cumplan con las especificaciones dadas en las normas RAS en cuanto a los aspectos mencionados para sistemas de acueducto. Evaluación Hidráulica de las Redes de Agua Potable. Con el fin de conocer el funcionamiento de las redes objeto de estudio, se utilizó el Sistema de Información Geográfica – SIG de EMPOPASTO S.A. E.S.P. complementado con la inspección en campo. Esta información fue utilizada para la toma de decisiones con respecto a los tramos de posible reposición o cambio definitivo, dependiendo de la vida útil, demanda, importancia y afectación. METODOLOGIA DE DISEÑO. Área de Actividad residencial de alta intensidad.

MODELACIÓN HIDRÁULICA DEL SECTOR OBJETO DE ESTUDIO.

Identificación del Problema

Descripción del asunto Reposición red de acueducto Carrera 36 entre calles 18 y 20 Barrio Palermo – Centenario Zona Baja – Sector Norte.

Consecuencia económica Optimización redes de distribución secundaria y menor por cambio de material de la tubería y sectorización.

Causas Solución Plazo Intervención de las vías por accionar del Municipio y estado físico de accesorios hidráulicos y tuberías.

Reposición redes de distribución de agua potable sector carrera 36 entre calles 18 y 20 Barrio Palermo, optimizando las condiciones hidráulicas existentes y cambiando el material de las tuberías.

2015

Medida preventiva N:A

Responsabilidad Subgerencia De Ingeniería

Clasificación

Tipo de actividad o Fase: Diseño

Tema: Reposición de tuberías

Objetivo: Determinar desde el modelo matemático las alternativas viables para la Reposición redes de distribución de agua potable sector Centenario bajo, Carrera 36 entre calles 18 y 20 Barrio Palermo.

Metas: Diseño de las redes de distribución de agua potable sector Centenario bajo, carrera 36 entre calles 18 y 20 Barrio Palermo.

Lugar : Centenario Zona baja.

Solicitado por: Subgerencia de Ingeniería

Introducción. Con el fin de apoyar la evaluación de la alternativa de reposición de las redes de distribución, se ha desarrollado y aplicado un modelo matemático hidráulico de la red de distribución de agua potable. El modelo ha sido construido teniendo en cuenta la información de topológica extraída del Sistema de Información Geográfica, información en campo levantada en el procedimiento de catastro de redes, sectorización hidráulica. Este modelo se ha calibrado con datos obtenidos del procedimiento de macro-medición; garantizando resultados confiables a nivel de planeamiento y evaluación de alternativas. Consideraciones para la modelación hidráulica. A continuación se presentan los elementos conceptuales que han orientado el desarrollo del modelo matemático hidráulico, se definen los objetivos, se resume la complejidad y los requerimientos y alcance del modelo en la evaluación de alternativas para el diseño de redes de distribución Objetivo de la modelación hidráulica. Apoyar la evaluación de alternativas en la planificación y operación del sistema de acueducto. El objetivo general es responder mediante un modelo matemático hidráulico apropiadamente calibrado preguntas sobre el comportamiento más probable del sistema de distribución bajo diferentes alternativas de intervención. Complejidad del sistema modelado El nivel de complejidad del sistema es alto, se intervendrán redes secundarias y menores del sector Centenario zona baja. Alcance de la modelación matemática El modelo matemático hidráulico simula eventos dinámicos, representando adecuadamente el comportamiento de las redes, permitiendo resolver preguntas relacionadas con efectos resultantes de intervenciones y cambios en las redes de distribución. Descripción general del modelo El sistema de distribución es simulado mediante el uso del modelo hidráulico. Este modelo permite simular diferentes estructuras hidráulicas en una red tales como embalses, aducciones, bombas y tanques de almacenamiento. El modelo interpreta la red de distribución como un conjunto de líneas conectadas entre sí por sus extremos, los que se denominan nudos. Las líneas y nudos se identifican con un número (ID). A continuación describimos el proceso de desarrollo del modelo.

Entrada de datos: fase donde se alimenta al modelo computarizado toda la información geográfica y física del sistema a ser modelado (SIG, Base de datos Comercial) Calibración: fase donde se mide el sistema que está modelándose para que las condiciones reales del sistemas sean simuladas en el modelo (Campañas de medición en red) Análisis: fase donde se utiliza el modelo calibrado para simular mejoras al sistema que cumplen con las metas de servicio establecidas para la situación futura. Las ecuaciones básicas que el modelo sigue son las de conservación de masa y conservación de energía. Simulación matemática de alternativas.

Información Preliminar.

Información Preliminar

Descripción de la Solicitud Reposición red de acueducto secundaria de Ø12” en el sector de la carrera 36 entre calles 18 y 20 del barrio Palermo – Centenario Zona Baja – Sector Norte.

Sector Hidráulico Centenario Zona baja. Sector S01. Uso de Suelos Residencial de alta intensidad. No de suscriptores sector 3120 No de suscriptores afectados 624 Nivel de complejidad Alto. Tanque de almacenamiento Tanque Centenario Bajo. Cota tanque de Almacenamiento 2574.00 m.s.n.m. Cota Promedio sector a intervenir 2502.00 m.s.n.m. Presión media de Servicio 7.2 bares Diámetro Tubería Secundaria Ø12” Material de tubería Secundaria AC Longitud del sector a intervenir 354 m.

Analisis

Situacion Actual Situacion Futura Alternativas

Calibracion

Modelo Preliminar Modelo Calibrado

Entrada de Datos

Topologia de las redesCondiciones hidraulicas de operacion

Demandas

Descripción del sistema.

Figura 3. Sector Centenario Zona Alta (SO3).

Escenarios Propuestos.

1. Reposición de las redes de distribución, optimizando los diámetros existentes, cambiando de material.

2. Optimización hidráulica mediante el aislamiento de la red por medio de válvulas de sectorización.

Escenario No 1: Reposición de las redes de distribución, optimizando los diámetros existentes y cambiando de material.

Este escenario contempla la reposición de las redes de distribución de la carrera 36 entre calles 18 y 20 Palermo, respetando los diámetros y cambiando el material de tuberías. Como resultado se obtiene un aumento mínimo en la presión en el sector, debido a que se reducen las pérdidas por fricción, lo cual puede traer consigo aumento en las fugas perceptibles e imperceptibles, las velocidades son bajas lo cual incrementa el tiempo de retención del agua, la red matriz no cumple su función (reparte agua en ruta), lo cual genera problemas operativos.

Escenario No 2: Optimización hidráulica mediante el aislamiento de la red secundaria por medio de válvulas de sectorización. Esencialmente en este escenario se busca optimizar las condiciones hidráulicas de operación, definiendo la red secundaria, encargadas de alimentar los puntos de consumo. De esta forma se repone una red secundaria de Ø12” en AC por una red en diámetro Ø6” PVC, con sus respectivas válvulas de sectorización, ubicada en el costado derecho de la calzada sentido oriente – occidente de la carrera 36 entre calles 18 y 20 del Barrio Palermo, la cual alimentará a los suscriptores y/o usuarios cercanos a la misma, con sus respectivas válvulas de sectorización el cual se conectara una parte de los puntos de consumo de dicha carrera. Con las anteriores acciones se garantiza condiciones óptimas de funcionamiento, presiones exigidas por norma y perdidas de carga admisibles. Mejorando las condiciones de operación y mantenimiento. Alternativa Recomendada

Se recomienda optimizar las condiciones hidráulicas de operación, definiendo la red secundaria por medio de válvulas de sectorización, mejorando además los materiales de esta. Recomendaciones generales La red secundaria de distribución que se va a reponer y construir debe cumplir con los siguientes requisitos generales:

• La tubería existente AC Ø 12" ubicada sobre el costado norte de la Cra. 36, según el S.I.G. de Empopasto tiene una edad aproximada de 30 años, por lo cual se recomienda reponer.

• Teniendo en cuenta que esta tubería antiguamente abastecía al sector de Pandiaco, Torobajo

y Briceño entre otros, pero a raíz de la construcción del puente de Las Banderas fue cortada a nivel de la carrera 40, ya no es necesario que se reponga en el mismo diámetro de 12 plg, considerando que el abastecimiento a los sectores mencionados se hace ahora por la carrera 42 a través de una tubería PVC Ø 10".

• Por lo anterior se recomienda su reposición a tubería PVC en un diámetro mayor o igual que

6 plg (Ø => 6"), con el cual el comportamiento hidráulico del sistema y las presiones de servicio se mantienen dentro de los rangos admisibles según la Norma RAS 2000, aún en el escenario de demanda futura (ver gráficas de presión adjuntas en nodo más alto, en escenario actual y futuro).

• A esta nueva línea deberán empalmarse todas las derivaciones de tubería sobre las carreras

19B y 19, al igual que todas las acometidas domiciliarias del tramo en cuestión en su costado norte.

• En la cra. 36 con cll. 18 se deberá reponer la derivación al hidrante H0016 desde la nueva

línea que reemplace a la tubería actual de Ø 12", así como también el hidrante y su respectiva válvula VH5030. Se deberá reponer también la válvula ventosa VT9043, la cual se sugiere se retire para mantenimiento y posterior reutilización (edad 2007 - 8 años).

• Para los empalmes de la nueva tubería, sobre la calle 20 y la calle 18, se recomienda

conservar las tees existentes e instalar una reducción al diámetro de diseño de la nueva línea.

• Se deberán proyectar nuevas válvulas: en la nueva línea (cra. 36 con calle 20) y sobre las derivaciones (cra. 36 con calles 19 y 19B).

• Sobre el costado sur de la carrera 36 se encuentra una tubería PVC Ø 4" en buen estado, la

cual no tiene necesidad de reposición, salvo las conexiones domiciliarias provenientes del costado norte, que deberán reconectarse a la nueva línea (antigua tubería AC Ø 12").

• Cabe anotar que la tubería sobre el costado norte (AC Ø 12") se encuentra con presión

regulada, mientras que la tubería sobre el costado sur (PVC Ø 4") se encuentra con presión no regulada, por tanto estos dos sistemas NO se deben unir.

• Deben ser construidas totalmente en el mismo material. No deben usarse combinaciones de

materiales en una misma línea o red de distribución.

• La línea de distribución debe contar con los aditamentos necesarios para interconectar fácilmente las tuberías de refuerzo previstas para etapas de desarrollo futuras.

• Las líneas y redes deben contar con todos los aditamentos necesarios para su operación y

mantenimiento como válvulas de corte, válvulas de ventosa para expulsión y admisión de aire (de doble efecto), válvulas de purga, anclajes, entre otras.

• Los elementos de operación y control o accesorios de las líneas y redes matrices (válvulas,

purgas, ventosas, entre otras.) deben estar contenidos en cajas estas deberán tener las dimensiones adecuadas para las labores de operación y mantenimiento. Deben contar, además, con uniones y niples que permitan el desmontaje de las piezas especiales. Deben contar, siempre que sea posible, con drenajes directos a los sistemas de alcantarillado pluvial o en su defecto con sistemas que permitan su drenaje por bombeo (foso húmedo, foso de achique, entre otras). Las cajas deben contar con tapa - válvulas para tráfico pesado en Hierro Dúctil, que permitan la operación desde el exterior y con escotillas. Las cajas para ventosas, deben contar con todo el sistema necesario para garantizar la entrada y salida de aire (rejillas laterales, tuberías de ventilación, entre otras.).

• Analizar las redes menores existentes evaluando sus necesidades de refuerzo y ubicar en las

redes secundarias los nudos de caudal y presión necesarias y futuras interconexiones.

• Utilizar al máximo las áreas públicas evitando adquisiciones o expropiaciones de terrenos particulares.

• Evitar vías públicas con tráfico intenso y con dificultad del manejo del tráfico durante la

ejecución de las obras.

• Evitar rutas junto a canales o cañadas, en donde normalmente existe concentración de servicios de aguas lluvias y de alcantarillado, así como la ocurrencia de suelos aluviales y nivel freático elevado.

• Minimizar los desvíos e interrupciones de tráfico durante la ejecución de la obra.

• Debe hacerse un análisis de los servicios existentes en la zona y una consulta con las diferentes entidades, con el fin de localizar los servicios existentes o proyectados para reducir al mínimo las interferencias durante el período de construcción.

• Buscar mantener el eje de la línea alejada de edificaciones con cimentaciones superficiales.

• Mantener una profundidad mínima indispensable para la protección de la tubería y su aislamiento térmico.

• Hacer coincidir, siempre que sea posible, las deflexiones verticales con las horizontales.