ANÁLISIS TÉCNICO DE LA RED DE CONDUCCIÓN...

ANÁLISIS TÉCNICO DE LA RED DE CONDUCCIÓN ABASTECEDORA DEL ACUEDUCTO

DEL MUNICIPIO DE GUATAVITA, (BOCATOMA CORALES).

ANÁLISIS TÉCNICO DE LA RED DE CONDUCCIÓN ABASTECEDORA DEL

ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE GUATAVITA, (BOCATOMA CORALES).

LADY MAYERLY CONTRERAS FORERO

EDWIN GREGORY PEÑA

MIGUEL ALEXANDER MELO RODRÍGUEZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

PROYECTO CURRICULAR DE TECNOLOGÍA EN TOPOGRAFÍA

BOGOTÁ – CUNDINAMARCA

2015



1

AGRADECIMIENTOS

Dedicamos este trabajo de Grado primero que todo

A nuestros Padres y Hermanos, que nos han dado la sabiduría y

Apoyo para trabajar muy fuerte por este título.

A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Por abrirnos sus puertas y contribuir en nuestra formación

Académica y profesional.

A nuestro Director el Ing. Edilberto Niño

Por su enseñanza y acompañamiento en toda esta etapa

De formación profesional

Al señor Fontanero Daniel Gonzales

Por su colaboración, dedicación en su trabajo y

Entrega de 33 años al servicio del municipio de Guatavita.



2

NOTA DE ACEPTACIÓN

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

Firma del Director del Proyecto

____________________________

Firma del Jurado

____________________________

Firma del Jurado

Bogotá D.C., Día ____ Mes ____ Año ________.



3

Art. 117

“Ni la Universidad ni el Jurado de grado serán responsables de las

Ideas expuestas por los graduados en el trabajo”.



4

RESUMEN

En busca de soluciones técnicas se plantea, diseña y construye proyectos que cuenten con las

exigencias de calidad óptimas para satisfacer las necesidades de la sociedad; contribuyendo así al

mejoramiento de la calidad de vida y que no afecte negativamente el desarrollo de los recursos

naturales teniendo así un control del ambiente.

Todo sistema de abastecimiento de agua se proyecta de modo que pueda atender las necesidades

de una población durante un periodo determinado. Cuando dichos sistemas no satisfacen los

objetivos específicos que están sujetos a impedimentos y restricciones que afectan de algún

modo al funcionamiento ya sea por el deterioro de sus estructuras o crecimiento de la población,

se hace necesario evaluar y diseñar nuevas alternativas que puedan corregir dichos problemas y

dar soluciones al sistema.

Por esta razón se enfocó el trabajo de grado como un proyecto que buscó suplir la necesidad de

suministrar un volumen suficiente de agua al municipio en épocas de intenso verano. En

consecuencia de ello se evaluó la ubicación y naturaleza de las fuentes de abastecimiento así

como de la topografía de la región por medio de cartografías obtenidas del IGAC escala

1:10.000, para establecer criterios que sirvieron para una buena valoración del sistema.

Por lo tanto este proyecto se centra en el análisis técnico de la estructura según los parámetros

establecidos por el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS

2000, georeferenciación sobre cartografías digitales del municipio de Guatavita y proyección de

población, con el fin de aportar información actual y futura sobre el mejoramiento e

implementación de la red para suplir las necesidades en el año 2036 del municipio.



5

ABSTRACT

Finding technical solutions in the planet, design and construct projects that achieve quality to

achieve society´s necessities in order to improve life quality and do not affect natural resources

and making environment control. All the water supply system is focus on support all community

necessities where system not satisfied with the specific objectives subject. It has restrictions that

can affect the operation either by the deterioration of their structures and population growth, it is

necessary to evaluate and design new alternatives that can correct problems and provide

solutions system.

The reason for this thesis during this project was to cover the necessity to cover sufficient

volume of water to the municipality in sunny weather. As a consequence, the location and nature

of the sources of supply as well as the topography of the region through the IGAC maps obtained

was evaluated. Based on IGAC scale of 1: 10,000, which served to establish criterias for a good

evaluation system. Therefore, this project focuses on the technical analysis of the structure

according to the parameters established in the “Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable

y Saneamiento Básico” RAS 2000, georeferencing of digital maps of the town of Guatavita and

population projection, with the purpose to provide information on current and future

improvement and implementation of the network to meet the needs for 2036 in the municipality.



6

TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN ..................................................................................................................................... 4

ABSTRACT .................................................................................................................................... 5

LISTA DE IMÁGENES ............................................................................................................... 10

LISTA DE TABLAS .................................................................................................................... 13

GLOSARIO .................................................................................................................................. 16

1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 20

2. GENERALIDADES .............................................................................................................. 21

2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 21

2.2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ............................................................................ 22

2.3. OBJETIVOS................................................................................................................... 23

2.3.1. OBJETIVO GENERAL .......................................................................................... 23

2.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................. 23

3. MARCO TEÓRICO .............................................................................................................. 24

3.1. ESQUEMA DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL .................................................. 24

3.1.1. DIMENSIÓN AMBIENTAL.................................................................................. 24

3.1.2. FUENTES HÍDRICAS ........................................................................................... 25

3.1.3. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL Y AGOTAMIENTO DEL RECURSO

HÍDRICO............................................................................................................................... 26

3.1.4. DIMENSIÓN SOCIAL ........................................................................................... 27

3.1.5. UBICACIÓN GEOGRÁFICA................................................................................ 29

3.2. GEOREFERENCIACIÓN ............................................................................................. 31

3.2.1. ¿QUÉ ES EL GPS? ................................................................................................. 31



7

3.2.2. DEFINICIÓN DEL SISTEMA DE REFERENCIA GEOCÉNTRICO PARA LAS

AMÉRICAS........................................................................................................................... 32

3.2.3. COORDENADAS ELIPSOIDALES...................................................................... 32

3.2.4. COORDENADAS PLANAS .................................................................................. 34

3.2.5. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SOFTWARE MAGNA SIRGAS 3 PRO ........ 34

3.3. RAS 2000 REGLAMENTO TÉCNICO ........................................................................ 36

3.3.1. REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y

SANEAMIENTO BÁSICO TÉCNICO ............................................................................ 36

3.3.2. ¿POR QUÉ SE IMPLEMENTA? ........................................................................... 36

3.3.3. CONSIDERACIONES PARA EL ABASTECIMIENTO DE LOS SISTEMAS .. 37

3.3.4. FUENTES SUPERFICIALES ................................................................................ 37

3.3.5. ESTUDIOS PREVIOS............................................................................................ 38

3.3.5.1. CONCEPCIÓN DEL PROYECTO ........................................................................ 38

3.3.5.2. ESTUDIO DE LA DEMANDA ............................................................................. 38

3.3.5.3. ASPECTOS GENERALES DE LA ZONA DE LA FUENTE .............................. 38

3.3.6. ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS ................................................................................. 39

3.3.7. CONDICIONES GEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS ............................................. 39

3.3.8. ESTRUCTURAS ....................................................................................................... 39

3.3.9. REFERENCIACIÓN ................................................................................................. 40

3.4. MODELOS DIGITALES DE TERRENO ..................................................................... 40

3.4.1. GENERACIÓN DEL MDE .................................................................................... 41

3.5. CONSTRUCCIÓN DEL MODELO DIGITAL DE TERRENO ................................... 41

3.5.1. MÉTODOS DIRECTOS MEDIANTE SENSORES REMOTOS .......................... 41

3.5.2. MÉTODOS DIRECTOS SOBRE EL TERRENO ................................................. 42

3.5.3. MÉTODOS INDIRECTOS .................................................................................... 42



8

4. DESARROLLO METODOLÓGICO ................................................................................... 43

4.1. GEOREFERENCIACIÓN DE LA RED DE CONDUCCIÓN ..................................... 43

4.2. CONVERSIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE COORDENADAS ELIPSOIDALES A

GAUSS KRÜGER CON EL SISTEMA DE REFERENCIA MAGNA CENTRAL ............... 45

4.3. IMPLANTACIÓN DE PUNTOS EN COORDENADAS ELIPSOIDALES ................ 47

EN GOOGLE EARTH .............................................................................................................. 47

4.4. DIGITALIZACIÓN CARTOGRAFÍA DE GUATAVITA ........................................... 49

4.5. EXPORTACIÓN DE CURVAS DE NIVEL DE ArcMap a AutoCAD ........................ 53

4.6. MODELO DIGITAL ELEVADO DE TERRENO ........................................................ 55

5. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE ACUEDUCTO........................................... 58

5.1. NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA .............................................................. 58

5.1.1. ALCANCE .............................................................................................................. 59

5.1.2. ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN ................................................................... 59

5.2. MARCO NORMATIVO ................................................................................................ 60

5.3. MÉTODOS DE PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN ............................................... 61

5.3.1. EL MÉTODO ARITMÉTICO ................................................................................ 62

5.3.2. EL MÉTODO GEOMÉTRICO .............................................................................. 62

5.3.3. EL MÉTODO EXPONENCIAL............................................................................. 63

6. METODOLOGÍA CALCULO DE POBLACIÓN ............................................................... 63

6.1. MÉTODO LINEAL ....................................................................................................... 64

6.2. MÉTODO GEOMÉTRICO............................................................................................ 64

6.3. MÉTODO LOGARÍTMICO .......................................................................................... 65

6.4. CAUDALES DE DISEÑO............................................................................................. 66

6.5. BOCATOMA ................................................................................................................. 66

6.6. TUBERÍA DE ADUCCIÓN .......................................................................................... 66



9

6.7. DESARENADOR .......................................................................................................... 66

7. DISEÑO BOCATOMA QUEBRADA “CORALES” ........................................................... 67

7.1. DISEÑO DE LA PRESA ............................................................................................... 67

7.2. DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCIÓN ............................................. 68

7.3. NIVELES DEL CANAL DE ADUCCIÓN .................................................................. 71

7.4. DISEÑO DE DESARENADOR .................................................................................... 83

7.5. CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DEL DESARENADOR ...................................... 90

8. ANÁLISIS ESTRUCTURA ACTUAL BOCATOMA ......................................................... 95

8.1. BOCATOMA ................................................................................................................... 95

8.2. DESARENADOR ............................................................................................................ 97

8.3. RED DE CONDUCCIÓN ................................................................................................ 98

9. EVALUACIÓN TÉCNICA DE LAS UNIDADES EXISTENTES ................................... 100

9.1. PRESA ........................................................................................................................... 100

9.2. BOCATOMA ................................................................................................................ 100

9.3. CÁLCULOS ELEMENTOS DE LA BOCATOMA .................................................... 101

9.4. CÁLCULOS LÍNEA DE ADUCCIÓN DE BOCATOMA A DESARENADOR ...... 104

9.5. ANÁLISIS DE DESARENADOR................................................................................. 106

9.6. EVALUACIÓN DE OPERACIÓN DEL DESARENADOR ...................................... 106

CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 112

REFERENCIAS .......................................................................................................................... 113

ANEXO ...................................................................................................................................... 115



10

LISTA DE IMÁGENES

Imagen 1. Embalse de Tominé, (Fuente propia). .......................................................................... 25

Imagen 2. Quebrada Carbonera Alta, (Fuente propia). ................................................................. 26

Imagen 3. Ubicación geográfica del municipio de Guatavita, (Fuente sitio oficial web Guatavita

en Cundinamarca, Colombia). ...................................................................................................... 30

Imagen 4. Ubicación Bocatoma Corales, (Fuente Image©2015 DigitalGlobe, Google Earth). ... 31

Imagen 5. Coordenadas cartesianas tridimensionales [X, Y, Z] y elipsoidales [φ, λ, h], (Fuente

©Instituto Geográfico Agustín Codazzi - 2004). .......................................................................... 33

Imagen 6. Ubicación general Planta de Tratamiento y Línea de Conducción, (Fuente Image ©

2015 DigitalGlobe, Google earth, y fuente propia imágenes modificas). .................................... 43

Imagen 7. Ubicación general Bocatoma, Desarenador, Válvula de Purga, Cruce de tubería de

conducción, Válvula de ventosa y tubería de conducción (Fuente Image © 2015 DigitalGlobe,

Google earth, y fuente propia imágenes modificas). .................................................................... 44

Imagen 8. Coordenadas Elipsoidales de la Bocatoma, (Fuente propia). ...................................... 45

Imagen 9. Inicio de trabajo de conversión y trasformación de coordenadas con el Software

Magna Sirgas 3 Pro, (Fuente propia). ........................................................................................... 45

Imagen 10. Información de Referencia de las Planchas, (Fuente Cartografía, ©Instituto

geográfico Agustín Codazzi - 2002). ............................................................................................ 46

Imagen 11. Conversión de coordenadas elipsoidales a Gauss Krüger con el software Magna

Sirgas 3 Pro, (Fuente propia). ....................................................................................................... 47

Imagen 12. Georefenciación coordenadas elipsoidales en Google earth, (Fuente Image © 2015

DigitalGlobe, Google earth, y fuente propia imágenes modificas). ............................................. 48



11

Imagen 13. Perfil del Terreno en Google earth, (Fuente Image © 2015 DigitalGlobe, Google

earth, y fuente propia imágenes modificas). ................................................................................. 48

Imagen 14. Creación Feature Dataset, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes

modificas). .................................................................................................................................... 49

Imagen 15. Creación Feature Dataset, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes

modificas). .................................................................................................................................... 49

Imagen 16. Creación Feature Class, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes

modificas). .................................................................................................................................... 50

Imagen 17. Add Data en ArcMap, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes

modificas). .................................................................................................................................... 51

Imagen 18. Georeferenciación de la plancha en ArcMap, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente

propia imágenes modificas). ......................................................................................................... 51

Imagen 19. Digitalización de la plancha en ArcMap, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia

imágenes modificas). .................................................................................................................... 52

Imagen 20. Digitalización de la plancha en ArcMap, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia

imágenes modificas). .................................................................................................................... 52

Imagen 21. Propiedades curvas de nivel en AutoCAD, (Fuente AutoCAD 2010, y fuente propia

imágenes modificadas).................................................................................................................. 53

Imagen 22. Curvas de nivel, grilla y norte en AutoCAD, (Fuente AutoCAD 2010, y fuente propia

imágenes modificadas).................................................................................................................. 54

Imagen 23. Vista rápida en 3D de las curvas de nivel en AutoCAD, (Fuente AutoCAD 2010, y

fuente propia imágenes modificadas). .......................................................................................... 54

Imagen 24. Tabla de coordenadas de las curvas de nivel, (Fuente Microsoft Excel 2010, y fuente

propia imágenes modificadas). ..................................................................................................... 55



12

Imagen 25. Reporte de triangulación de coordenadas para generación de modelo en SURFER.10,

(Fuente Microsoft Word 2010, y fuente propia imágenes modificadas). ..................................... 56

Imagen 26. Generación de curvas de nivel, (Fuente SURFER.10, y fuente propia imágenes

modificadas). ................................................................................................................................. 57

Imagen 27. Generación de modelo digital elevado de terreno sin capas, (Fuente SURFER.10, y

fuente propia imágenes modificadas). .......................................................................................... 57

Imagen 28. Generación de modelo digital elevado de terreno, (Fuente SURFER.10, y fuente

propia imágenes modificadas). ..................................................................................................... 58

Imagen 29. Elementos de la rejilla, (Fuente López, elementos de diseño para acueductos y

alcantarillados). ............................................................................................................................. 68

Imagen 30. Cámara de inicio de flujo por gravedad, (Fuente propia). ......................................... 95

Imagen 31. Bocatoma Corales, (Fuente propia). .......................................................................... 96

Imagen 32. Cámara Bocatoma Corales, (Fuente propia). ............................................................. 97

Imagen 33. Desarenador Bocatoma Corales, (Fuente propia). ..................................................... 98

Imagen 34. Red de conducción Corales, (Fuente propia). ............................................................ 99

Imagen 35. Red de conducción Corales, (Fuente propia). ............................................................ 99

Imagen 36. Red de conducción Corales, (Fuente propia). .......................................................... 100



13

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Asignación del nivel de complejidad, (Fuente RAS 2000). ........................................... 59

Tabla 2. Recopilación de censos de la población del Municipio de Guatavita, (Fuente DANE). 61

Tabla 3. Calculo cotas de la Bocatoma, (Fuente propia). ............................................................ 77

Tabla 4. Cotas tubería de excesos, (Fuente propia). .................................................................... 78

Tabla 5. Relaciones hidráulicas, (Fuente López, elementos de diseño para acueductos y


Tabla 6. Esfuerzos cortantes, (Fuente López, elementos de diseño para acueductos y


Tabla 7. Cálculo vertedero rectangular, (Fuente propia). .......................................................... 101

Tabla 8. Cálculo de la presa, (Fuente propia). ........................................................................... 101

Tabla 9. Cálculo de la rejilla y canal de aducción, (Fuente propia). .......................................... 102

Tabla 10. Cálculo longitud de la rejilla y numero de orificios, (Fuente propia). ....................... 102

Tabla 11. Cálculo niveles de agua en canal de aducción, (Fuente propia). ............................... 103

Tabla 12. Cálculo cámara de recolección, (Fuente propia). ...................................................... 103

Tabla 13. Cálculo altura muros de contención, (Fuente propia). ............................................... 103

Tabla 14. Cálculo condiciones vertederos de excesos, (Fuente propia). ................................... 104

Tabla 15. Diseño línea de aducción, (Fuente propia). ................................................................ 105

Tabla 16. Cálculos condiciones de la tubería de entrada desarenador, (Fuente propia). .......... 107

Tabla 17. Cálculos condiciones de diseño desarenador, (Fuente propia). ................................ 107



14

Tabla 18. Cálculos parámetros de sedimentación desarenador, (Fuente propia). .................... 108

Tabla 19. Cálculos elementos del desarenador, (Fuente propia). ............................................ 109

Tabla 20. Cálculos almacenamiento de lodos desarenador, (Fuente propia). ........................... 109

Tabla 21. Cálculos cámara de aquietamiento desarenador, (Fuente propia). ........................... 109

Tabla 22. Cálculos rebose de la cámara de aquietamiento desarenador, (Fuente propia). ....... 110

Tabla 23. Cálculos pérdidas a la entrada de la cámara de aquietamiento desarenador, (Fuente

propia). ........................................................................................................................................ 110

Tabla 24. Cálculos pérdidas a la entrada de la zona de sedimentación desarenador, (Fuente

propia). ........................................................................................................................................ 110

Tabla 25. Cálculos pérdidas por las pantallas inicial y final desarenador, (Fuente propia). ... 111

Tabla 26. Cálculos pérdidas por las pantallas inicial y final desarenador, (Fuente propia). ... 111



15

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1. Tabla método crecimiento lineal……………………………………………………..116

Anexo 2. Tabla método crecimiento geométrico……………………………………………….117

Anexo 3. Tabla método crecimiento logarítmico…………………………………..…………..118

Anexo 4. Tabla diseño de caudal método lineal………………………………………………..119

Anexo 5. Tabla diseño de caudal método geométrico………………………………………….120

Anexo 6. Tabla diseño de caudal método logarítmico……………………………………….....121

Anexo 7. Tabla de dotación y caudal………………………………………………………...…122

Anexo 8. Plano 1 de 3 curvas del nivel, Surfer.10…………………………………….………..123

Anexo 9. Plano 2 de 3 MDE B&W, Surfer.10…………………………………….……………124

Anexo 10. Plano 3 de MDE, Surfer.10…………………………………………………………125

Anexo 11. Plancha cartográfica Guatavita 228-II-A-3…………………………………………126

Anexo 12. Plancha cartográfica Guatavita 228-II-B-2…………………………………………127

Anexo 13. Plancha cartográfica Guatavita 228-I-B-4…………………………………………..128

Anexo 14. Plano planta perfil curvas de nivel Guatavita……………………………………….129



16

GLOSARIO

ABASTECIMIENTO Suministro o fuente de agua por medio de una fuente natural o artificial

que puede ser captada para diferentes fines.

ACUEDUCTO Sistema de abastecimiento de agua para una población.

ADUCCIÓN Componente a través del cual se transporta agua cruda, ya sea a flujo libre o a

presión.

AGUA POTABLE Agua que por reunir los requisitos organolépticos, físicos, químicos y

microbiológicos es apta y aceptable para el consumo humano y cumple con las normas de

calidad de agua.

ALMACENAMIENTO Acción destinada a almacenar un determinado volumen de agua para

cubrir los picos horarios y la demanda contra incendios.

ALTIMETRÍA Determina las alturas de los diferentes puntos del terreno con respecto a una

superficie de referencia, generalmente correspondiente al nivel medio del mar.

BOCATOMA Estructura hidráulica que capta el agua desde una fuente superficial y la

conduce al sistema de acueducto.

CAPTACIÓN Conjunto de estructuras necesarias para obtener el agua de una fuente de

abastecimiento.

CAUDAL DE DISEÑO Caudal estimado con el cual se diseñan los equipos, dispositivos y

estructuras de un sistema determinado.

CAUDAL MÁXIMO DIARIO Consumo máximo durante veinticuatro horas, observado en

un período de un año, sin tener en cuenta las demandas contra incendio que se hayan presentado.

CAUDAL MÁXIMO HORARIO Consumo máximo durante una hora, observado en un



17

período de un año, sin tener en cuenta las demandas contra incendio que se hayan presentado.

CAUDAL MEDIO DIARIO Consumo medio durante veinticuatro horas, obtenido como el

promedio de los consumos diarios en un período de un año.

CONDUCCIÓN Componente a través del cual se transporta agua potable, ya sea a flujo libre

o a presión.

COORDENADA Cualquiera de los “n” números de una serie que designa la posición de un

punto en un espacio n-dimensional.

COTA Elevación o altura de un punto determinado de la superficie terrestre a la distancia

vertical que existe desde el plano de comparación dicho punto.

CUENCA HIDROGRÁFICA Superficie geográfica que drena hacia un punto determinado.

DATUM Punto de la superficie terrestre donde geoide y elipsoide coinciden; se considera el

datum como aquel conjunto de parámetros que sirven de referencia o base para el cálculo de

otros parámetros, entre ellos la posición del origen, la escala y la orientación de los ejes de un

sistema de coordenadas

DESARENADOR Componente destinado a la remoción de las arenas y sólidos que están en

suspensión en el agua, mediante un proceso de sedimentación mecánica.

DIÁMETRO NOMINAL Es el número con el cual se conoce comúnmente el diámetro de una

tubería, aunque su valor no coincida con el diámetro real interno.

ELIPSOIDE Superficie cerrada y simétrica respecto de tres ejes perpendiculares entre sí; sus

secciones planas son elipses o círculos.

GEOREFERENCIACIÓN Posicionamiento en la que se define la localización de un objeto

espacial, representado en formato raster, o formato vector (punto, línea, polígono) en un sistema

de coordenadas especifico.

LONGITUD del arco o porción del ecuador de la tierra entre el meridiano de un lugar dado y



18

el primer meridiano expresado en grados este u oeste de primer meridiano, hasta un máximo de

180°.

MAGNA Marco Geocéntrico Nacional de Referencia.

MODELO DIGITAL DE TERRENO (MDT) Técnica de análisis estereoscópico mediante la

cual una computadora recibe información a partir de un par estereoscópico digital y produce un

mapa digital corregido geométricamente con mediciones de elevación correlacionadas DEM. 1.

Una superficie topográfica ordenada en un archivo de datos como un conjunto de localizaciones

X, Y, Z espaciadas regularmente, donde “Z” representa la elevación. 2. Representación del

relieve en forma de matriz. Cada elemento del DEM es considerado un nodo de una malla (grid)

imaginaria. La malla se define identificando una de sus esquinas (habitualmente la SW), la

distancia entre nodos en las direcciones X e Y, el número de nodos en ambas direcciones y la

orientación de la red. DEM.

PLANIMETRÍA La planimetría estudia los instrumentos y métodos para proyectar sobre una

superficie plana horizontal, la exacta posición de los puntos más importantes del terreno y

construir de esa manera una figura similar al mismo.

PERÍODO DE DISEÑO Tiempo para el cual se diseña un sistema o los componentes de éste,

en el cual su(s) capacidad(es) permite(n) atender la demanda proyectada para este tiempo.

POBLACIÓN DE DISEÑO Población que se espera atender por el proyecto, considerando el

índice de cubrimiento, crecimiento y proyección de la demanda para el período de diseño.

RED DE DISTRIBUCIÓN Conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el

agua desde el tanque de almacenamiento o planta de tratamiento hasta los puntos de consumo.

SEDIMENTACIÓN Proceso en el cual los sólidos suspendidos en el agua se decantan por

gravedad.

SIRGAS Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas.

TÉ se emplea como accesorio para derivaciones y/o cambios de diámetro de la línea de



19

tubería.

VÁLVULA DE PURGA O DESAGÜE se debe ubicar en los puntos bajos de la línea de

tubería.

VÁLVULA DE VENTOSA O DE AIRE se debe colocar en los puntos altos de la línea de

tubería para facilitar la salida del aire que se acumula durante el funcionamiento o en su llenado.

También para la entrada del aire, en las descargas de la tubería o por rotura.



20

1. INTRODUCCIÓN

El estado actual de los acueductos, tanto urbano como algunos rurales, cuentan con los

acueductos por sistema de gravedad y conformados por bocatoma de fondo, desarenador, tanques

de almacenamiento, redes de conducción, inducción y distribución en tuberías de Hierro

Galvanizado y PVC; Carbonera Alta es el acueducto principal que cumple con especificaciones

para abastecer la zona de forma óptima de dos bocatomas que abastecen a casco urbano.

La Bocatoma Corales se construyó hace 7 años para suplir las necesidades del municipio en

épocas de sequía, con una longitud de 8Km de 4” y un caudal de 5 L.p.s a la planta de

tratamiento.

Debido a la mala ejecución del diseño inicial de esta bocatoma la comunidad está siendo

afectaba por el volumen de agua recibida, ya que tenía que ser la tubería de 4Km en 6” y los

otros 4Km en 4” y un caudal de 10 L.p.s.

A partir de esto se planteó como objetivo realizar el análisis técnico de la red, para la reconocer

calidad de las principales estructuras del sistema de acueducto y a partir de la información

recolectada en campo, plantear la optimización del sistema de conducción, georeferenciación y

proyección de población. Se prevé que el sistema de abastecimiento en el futuro no satisfaga el

suministro del servicio, provocando así el bloqueo de muchas actividades de sus pobladores.

El trabajo se realizó a partir de los datos suministrados por el Fontanero encargado del

mantenimiento de la red y la recolección de información tomada en campo además de las

cartografías de la zona obtenidas por el IGAC.



21

2. GENERALIDADES

2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Actualmente el municipio de Guatavita no cuenta con un servicio eficiente de abastecimiento de

agua que satisfaga totalmente a los pobladores en épocas de verano intenso, ya que este pueblo

se encuentra al lado de una reserva de agua significativa, el pueblo fue trasladado debido a la

construcción del embalse de Tominé, destinado para abastecer la demanda hídrica de la ciudad

de Bogotá.

Guatavita cuenta con dos fuentes de abastecimiento llamadas Carbonera Alta y Corales,

Carbonera Alta que es la fuente principal de abastecimiento cumple casi con el 100% de la

demanda del municipio, pero en épocas de verano y sequia se apoya en la Fuente de Corales, la

cual actualmente no cumple con su servicio para suplir las necesidades de apoyar la otra fuente.

La infraestructura de la Bocatoma Corales según el diseño inicial validado por el Acueducto y la

Alcaldía del Municipio no se cumplió en su ejecución de diseño hidráulico alrededor del año

2007, modificando en esta el diámetro de la tubería de conducción en un tramo de 4Km, esto

género que el caudal disminuyera a la mitad de lo cual estaba proyectado.

Debido a esta mala ejecución el municipio se ha visto obligado en épocas de veranos muy fuertes

efectuar cortes y racionamientos de agua en el Municipio. Este proyecto da la solución para las

necesidades que presenta la comunidad, en cuanto se mejore adecuadamente la estructura y se

haga una proyección de población para el año 2036 para poder dar un buen servicio en el futuro a

toda la comunidad del municipio de Guatavita.



22

2.2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

Un acueducto es construido para prestar de una manera eficiente el servicio de abastecimiento de

agua potable, ya que en cualquier comunidad es un derecho de suma importancia disponer de un

sistema de aprovisionamiento de agua que satisfaga sus necesidades vitales.

El contar con este recurso para poder desarrollar sus actividades cotidianas sin ningún tipo de

problema que pueda obstaculizar el progreso económico y social del municipio. Además el

sistema de abastecimiento de agua es proyectado para atender las necesidades de una comunidad

durante un determinado periodo, por lo tanto es necesario evaluar cada una de las variables que

intervienen en el funcionamiento del sistema en el momento en el que se presenten fallas en la

prestación de servicio. Las siguientes son las razones por las cual se realizó este proyecto:

Δ Crecimiento de la población asociado con el desarrollo económico y turístico del

municipio.

Δ Obtener un comportamiento satisfactorio de la fuente de abastecimiento.

Δ Evaluar la vida útil de algunas estructuras, el correspondiente mantenimiento y

cuidado por parte de los pobladores y visitantes.

Δ Por el corte de agua que se ha venido efectuando, con el fin de lograr una equidad

en el suministro del agua potable optimo y eficiente a la comunidad.

Δ Para realizar a un futuro un buen diseño que supla las necesidades de la población

en el año 2036.



23

2.3. OBJETIVOS

2.3.1. OBJETIVO GENERAL

Δ Efectuar análisis técnico de la red conductora, aspectos de funcionalidad,

calidad y sostenibilidad de las principales estructuras para la proyección de

población al año 2036 y su óptimo funcionamiento para suplir las

necesidades del municipio actual y posible población futura, según norma

RAS 2000.

2.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Δ Georeferenciar bocatoma, desarenador y línea de conducción,.

Δ Digitalizar cartografía del municipio.

Δ Realizar plano planta perfil de la zona.

Δ Elaborar modelo digital de elevación del terreno.

Δ Proyectar la población para el año 2036.

Δ Cálculo de bocatoma y desarenador para el año 2036

Δ Plantear la optimización de las estructuras de la red de conducción con

base a la información recopilada en campo para la futura población.

Δ Diagnosticar las condiciones de funcionamiento del sistema de

abastecimiento.



24

3. MARCO TEÓRICO

3.1. ESQUEMA DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL

3.1.1. DIMENSIÓN AMBIENTAL

En la ley 99 de 1993 en aras de la protección del medio ambiente y en busca del desarrollo

sostenible, asume todo lo concerniente al ejercicio de las competencias ambientales que

trascienden los limites político administrativos, es evidente que la problemática ambiental se

convierte cada vez más en uno de los grandes conflictos que enfrenta la humanidad a final del

siglo y que enfrentara en el siglo XXI. La situación ambiental ya no es problema de algunos

países o de algunas regiones del mundo sino que se ha convertido en una circunstancia global,

que expresa las situaciones que afecta el planeta como:

Δ El deterioro de la capa de ozono.

Δ El calentamiento global.

Δ La lluvia ácida.

Δ La deforestación.

Δ La pérdida de biodiversidad.

Δ El grado de congestión y contaminación de las ciudades.

Δ El manejo inadecuado de los ecosistemas estratégicos.

Δ La ocupación de zonas de riesgo y la contaminación y el agotamiento de las

corrientes de agua.

El objetivo del desarrollo sostenible y el carácter integrado de las tareas de los municipios que

implica el medio ambiente y el desarrollo, es reducir la inequidad y aumentar la capacidad de

todos los segmentos de la sociedad para participar y tomas dediciones por ellos mismo en un

objetivo que se debe priorizar, la calidad de vida, limitar la distribución desigual del poder,

recursos y beneficios a límites que no permitan la monopolización y a explotación de los

recursos naturales. (Sitio oficial de Guatavita en Cundinamarca, Colombia).



25

3.1.2. FUENTES HÍDRICAS

Las principales son las del embalse Tominé, los ríos Aves, Corales y Monquentiva, fuentes

usadas para acueductos; en jurisdicción del municipio de Guatavita se encuentra la mayor parte

del embalse Tominé, cuya capacidad de almacenamiento de aguas es 690m³, su uso es turístico y

de regulación del rio Bogotá.

Imagen 1. Embalse de Tominé, (Fuente propia).

La quebrada San Francisco o Chuscales es el a fuente hídrica que alimenta el acueducto urbano

municipal y a las veredas Carbonera Baja y Carbonera Alta; de su existencia no solo dependen

sus habitantes sino también ecosistemas naturales que se están ubicadas desde el nacimiento de

la quebrada (Feliciano, 1997).



26

Imagen 2. Quebrada Carbonera Alta, (Fuente propia).

3.1.3. PROBLEMÁTICA AMBIENTAL Y AGOTAMIENTO DEL RECURSO

HÍDRICO

En la zona media (veredas Hatillo, Carbonera Baja, Carbonera Alta, Corales, Potrero Largo y

Guandita) las fuentes hídricas se encuentran en un proceso de deterioro y disminución de recurso

hídrico fomentado por el crecimiento incontrolado en los cultivos especialmente de papa, los

cuales ya se viene presentando desde la década de los ochenta y que en los últimos años ha

aumentado sustancialmente, destruyendo las zonas de nacimiento y recarga de acuíferos

mediante la deforestación del bosque nativo vital todo el ecosistema.



27

Los cultivos de papa principalmente llegan hasta el borde de las fuentes hídricas sin respetar un

área de ronda de protección, lo cual está provocando alta contaminación por fungicidas,

igualmente la ganadería contribuye con el impacto ambiental, las áreas más críticas se ubican en

las zonas altas.

En Guatavita no se cuenta con el estudio técnico que defina el balance hídrico que consiste en

comparar la demanda de agua con la disponibilidad de agua tanto en la actualidad como en el

futuro.

Los habitantes del municipio tienen la concepción errónea de poseer fuentes ilimitadas que no

requiere la protección y recuperación para mantener la cantidad y calidad del recurso hídrico.

En la vereda Corales se viene constituyendo el aprovechamiento de algunas quebradas y ríos

para la producción piscícola con el cultivo de trucha.

Teniendo en cuenta el programa de protección de cuencas abastecedoras de los acueductos del

municipio en el Artículo 11 de 1993 que hace referencia al deber de los municipios y

departamentos para porcentaje anual no inferior al 1% de sus ingresos para la adquisición de

áreas de importancia estratégica para conservación del recurso hídrico que surten de agua a los

acueductos municipales (Sitio oficial de Guatavita en Cundinamarca, Colombia)

3.1.4. DIMENSIÓN SOCIAL

En Guatavita se presentó una disminución en el crecimiento de la población a partir del año de

1962, años previos a la inundación; este decrecimiento se debió a la emigración en los últimos

años a la ciudad de Bogotá y municipios aledaños.

El crecimiento poblacional del municipio ha sido lento, según se puede inferir al revisar las cifras

de los últimos censos, elaborados por el DANE.



28

En el año de 1985Guatavita tenía 5.845 habitantes de los cuales el 70% se concentró en la zona

rural y el 30% en la urbana. (Hospital San Antonio, 1997). Para los siguientes años se puede ver

el comportamiento en la población como lo muestra la Tabla 1.

Tabla 1. Censo poblacional nacional formal del municipio de Guatavita, (Fuente DANE).

En efecto de 5.845 habitantes en 1985, hoy en día se calcula una población cercana a los 6.819

habitantes según proyección dada por el DANE para el año 2011 (www.dane.gov.co),

concentrándose el 80% en la zona rural y el 20% en la zona urbana, de continuar la lentitud del

crecimiento, para el 2025, aun no se alcanzarían a los 8.000 habitantes (Sitio oficial de Guatavita

en Cundinamarca, Colombia).

Las tasas utilizadas en la proyección fueron las exponenciales del DANE que a continuación se

establecen en la Tabla 2.

CENSO POBLACIONAL (DANE)

AÑO POBLACIÓN

1985 5845 Habitantes.





29

Tabla 2. Tasa de proyección exponencial del municipio de Guatavita, (Fuente DANE).

PROYECCIÓN EXPONENCIAL POBLACIONAL

AÑOS TASA

DESDE HASTA PORCENTAJE

1973 1985 1.433298

1985 1990 0.746665

1990 1995 0.618986

1995 2025 0.529791

3.1.5. UBICACIÓN GEOGRÁFICA

Descripción Física: Ubicación de Guatavita La Nueva.

Hacia el nor-oriente de Santafé de Bogotá a 75 kilómetros, por la Autopista Norte, se encuentra

el municipio de Guatavita, con una altura de 2680 m.s.n.m, a 4 grados 56 minutos de latitud

norte y 73 grados 51 minutos de longitud occidental del meridiano de Greenwich, con una

extensión de 23.800 hectáreas, área urbana 238 kilómetros cuadrados. (Sitio oficial de Guatavita

en Cundinamarca, Colombia).

Límites del municipio: Limita por el norte con los municipio de Sesquilé y Machetá; por el

oriente con Gachetá y Junín; por el sur Guasca y Sopó y por el occidente con Tocancipá y

Gachancipá.



30

Imagen 3. Ubicación geográfica del municipio de Guatavita, (Fuente sitio oficial web Guatavita en

Cundinamarca, Colombia).

Extensión total: 247,3 Km2

Extensión área urbana: 6,84 Km2

Extensión área rural: 240,46 Km2

Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar): 2680m

Temperatura media: 14º C



Imagen 4. Ubicación Bocatoma Corales, (Fuente Image©2015 DigitalGlobe, Google Earth).

3.2. GEOREFERENCIACIÓN

3.2.1. ¿QUÉ ES EL GPS?

El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un servicio propiedad de los EE.UU. que

proporciona a los usuarios información sobre posicionamiento, navegación y cronometría. Este

sistema está constituido por tres segmentos: el segmento espacial, el segmento de control y el

segmento del usuario. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos desarrolla, mantiene y opera los

segmentos espacial y de control (La información oficial del Gobierno de Estados Unidos sobre el

Sistema de Posicionamiento Global (GPS) ).



32

3.2.2. DEFINICIÓN DEL SISTEMA DE REFERENCIA GEOCÉNTRICO PARA

LAS AMÉRICAS

SIRGAS como sistema de referencia se define idéntico al Sistema Internacional de Referencia

Terrestre ITRS (International Terrestrial Reference System) y su realización es la

densificación regional del marco global de referencia terrestre ITRF (International Terrestrial

Reference Frame) en América Latina y El Caribe. Las coordenadas SIRGAS están asociadas a

una época específica de referencia y su variación con el tiempo es tomada en cuenta ya sea por

las velocidades individuales de las estaciones SIRGAS o mediante un modelo continuo de

velocidades que cubre todo el continente. Las realizaciones o densificaciones de SIRGAS

asociadas a diferentes épocas y referidas a diferentes soluciones del ITRF materializan el mismo

sistema de referencia y sus coordenadas, reducidas a la misma época y al mismo marco de

referencia (ITRF), son compatibles en el nivel milimétrico.

La conversión de coordenadas geocéntricas a coordenadas geográficas se adelanta utilizando los

parámetros del elipsoide GRS80. La extensión del marco de referencia SIRGAS está dada a

través de densificaciones nacionales, las cuales a su vez sirven de marcos de referencia local

(Sirgas).

3.2.3. COORDENADAS ELIPSOIDALES

También conocidas como geográficas o curvilíneas, corresponden con las cantidades latitud y

longitud, las cuales se expresan en el sistema sexagesimal de grados, minutos y segundos. La

latitud (φ) se define como el ángulo entre el plano ecuatorial y la normal (N) el elipsoide que

pasa por el punto de interés (Imagen 5); es positiva hacia el norte de la línea ecuatorial y negativa

hacia el sur. Su rango está dado por -90° ≤ φ ≤ + 90° o 90°S ≤ φ ≤ 90°N.

http://www.iers.org/IERS/EN/DataProducts/ITRS/itrs.html

http://www.iers.org/IERS/EN/DataProducts/ITRF/itrf.html

http://www.iers.org/IERS/EN/DataProducts/ITRF/itrf.html

http://www.sirgas.org/index.php?id=54





33

Imagen 5. Coordenadas cartesianas tridimensionales [X, Y, Z] y elipsoidales [φ, λ, h], (Fuente ©Instituto

Geográfico Agustín Codazzi - 2004).

La longitud (λ) es el ángulo, medido sobre el plano ecuatorial, entre el meridiano de referencia

(normalmente Greenwich) y el meridiano de punto de interés (Imagen 5); es positiva al este de

Greenwich y negativa hacia el oeste. Su rango se define mediante -180° ≤ λ ≤ +180° o 180°W ≤

λ ≤ 180°E, lo que también equivale a 0° ≤ λ ≤ 360°.

Los valores de la latitud y la longitud están en función del tamaño, forma y ubicación del

elipsoide de referencia seleccionado, es decir, que depende completamente del datum geodésico,

pero una vez esta se ha definido, sus valores son unívocos, la tercera dimensión en este tipo de

coordenadas está dada por la altura elipsoidal que pasa por el punto de interés, entre la superficie

del elipsoide y dicho punto (Imagen 5); esta se expresa en metros. (Aspectos prácticos de la

adopción del marco geocéntrico nacional de referencia Magna-Sirgas como datum oficial de

Colombia, 2004).



34

3.2.4. COORDENADAS PLANAS

Amén de las coordenadas de las redes nacionales (o marcos) de referencia son representadas en

términos de sistemas cartesianos tridimensionales [X, Y, Z] o sistemas elipsoidales [φ, λ, h],

dichos valores resultan inconvenientes para el desarrollo de aplicaciones prácticas, ya que, por

ejemplo, la extensión de un segundo de arco en longitud (λ), y en menor medida la de un

segundo en latitud (φ), sobre la superficie terrestre varia de una latitud a otra o, en el caso de las

coordenadas tridimensionales, sus diferencias en áreas pequeñas de trabajo se reflejan en las

últimas cifras significativas de las cantidades. En este sentido, se acostumbra la representación

de la superficie terrestre sobre un plano, mediante un sistema bidimensional de coordenadas

rectangulares, llamado Sistema de Proyección Cartográfica, el cual muestra la correspondencia

biunívoca entre los puntos de la superficie terrestre (φ, λ) y sus equivalentes sobre un plano de

proyección (N, E).

El tipo de proyección utilizada obedece al objeto de la cartografía. Normalmente para pequeñas

escalas (menores que 1:10.000) se utilizan proyecciones (Gauss-Krüger, Lambert, UTM, etc.),

cuyo plano de proyección se hace al elipsoide de referencia, mientras que para escalas grandes

(1:500… 1:5000) este plano se define a la altura media de la comarca a proyectar. Las primeras

se utilizan para obtener cartografía de conjunto de áreas amplias como por ejemplo países,

departamentos o áreas metropolitanas, las ultimas para la representación d zonas urbanas, siendo

de especial importancia para el desarrollo de trabajos catastrales, topográficos y de todas aquellas

disciplinas que pueden asumir la superficie terrestre plana sin mayor pérdida de la presión

requerida en el desarrollo de sus labores. En Colombia se utiliza, para el primer caso, la

proyección cartográfica de Gauss-Krüger y, para el segundo, la proyección cartesiana.

3.2.5. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SOFTWARE MAGNA SIRGAS 3 PRO

Este aplicativo ha sido desarrollado en el Grupo Interno de Trabajo Geodesia de la Subdirección

de Geografía y Cartografía del Instituto Geográfico Agustín Codazzi y tiene como propósito

ofrecer al usuario una herramienta de cobertura nacional para el manejo de coordenadas. La



35

versión Magna Sirgas Pro 3.0 ha corregido errores en los procesos de conversión y

transformación de coordenadas, se han re-diseña dado las interfaces de todos los módulos. Como

novedad se incorpora el origen Gauss Insular permitiendo la conversión y transformación de

coordenadas en esta zona. Por último el software dará la posibilidad de visualizar

geográficamente los puntos calculados en el módulo de conversión y transformación de puntos

individuales permitiendo exportar estos a formato Shp.

Los tipos de coordenadas manejados por la herramienta son: Elipsoidales, también conocidas

como geográficas, geodésicas o curvilíneas: (latitud, longitud y altura elipsoidal). Planas Gauss-

Krüger, también conocidas como Transverse Mercator -TM (Norte, Este) utilizadas para la

generación de cartografía a escalas pequeñas (1: 10 000... 1: 3 000 000). Planas cartesianas,

desarrolladas para proyectos cartográficos a escalas grandes, como 1:1000 o 1:2000 (Norte,

Este). Geocéntricas, también conocidas como cartesianas tridimensionales (X, Y, Z). Con el

propósito de unificar el lenguaje, se entiende como conversión de coordenadas el proceso de

migración de ´estas sin implicar el paso de un datum a otro; por ejemplo, la migración de planas

cartesianas a elipsoidales o a geocéntricas dentro del Datum Bogotá. De otra parte, se entiende

como transformación el proceso de migración de un sistema de referencia a otro; por ejemplo, la

migración de coordenadas elipsoidales en Datum Bogotá a geocéntricas en Datum MAGNA-

SIRGAS. Por último el software maneja el tipo de transformación tridimensional; en caso de no

ingresar un valor de altura el software tomara este como cero. (Aspectos prácticos de la adopción

del marco geocéntrico nacional de referencia Magna-Sirgas como datum oficial de Colombia,

2004).



36

3.3. RAS 2000 REGLAMENTO TÉCNICO

3.3.1. REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y

SANEAMIENTO BÁSICO TÉCNICO

De acuerdo con la resolución 1096 DE 2000. Se adopta el Reglamento para el Sector de Agua

Potable y Saneamiento Básico – RAS El ministerio de desarrollo económico, en ejercicio de las

facultades que le confiere la Ley 142 de 1994 y en especial las consagradas por el artículo 3º. Y

17 del Decreto 219 de 2000. (Resolucion 1096 de 2000, 2009)

La Comisión de Regulación de Agua Potable y Saneamiento Básico-RAS, solicitó al Ministerio

de Desarrollo Económico, el señalamiento mediante acto administrativo de los requisitos

técnicos que deben cumplir las obras, equipos y procedimientos que utilicen las Empresas de

Servicios Públicos del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, con el fin de promover el

mejoramiento de la calidad de estos servicios.

La Dirección General de Agua Potable y Saneamiento Básico del Ministerio de Desarrollo

Económico entrega al país esta primera actualización de los títulos B Sistemas de Acueducto, C

Sistemas de Potabilización, D Sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales

domésticas y pluviales, E Tratamiento de aguas residuales, F Aseo Urbano y G Aspectos

complementarios; fruto del análisis de un grupo de profesionales que participaron en los comités

de la Junta Técnica Asesora del Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento

Básico RAS.

3.3.2. ¿POR QUÉ SE IMPLEMENTA?

Cada uno de estos títulos es un Manual de prácticas de buena Ingeniería que recoge el interés

general del sector por lograr un acercamiento a las condiciones reales del país, estableciendo los

criterios y recomendaciones para el diseño, construcción, supervisión técnica, interventoría,

operación y mantenimiento propios de los sistemas de Agua potable y Saneamiento básico.



37

Se presenta un listado con el código y la descripción breve del contenido de las Normas Técnicas

Colombianas e Internacionales de los productos terminados, de los ensayos de control de calidad

y en general de los procedimientos propios de la ingeniería sectorial relacionada con los temas

allí tratados.

3.3.3. CONSIDERACIONES PARA EL ABASTECIMIENTO DE LOS SISTEMAS

Se consideran fuentes de abastecimiento todas las aguas provenientes de curso o cuerpos

superficiales o subterráneos. También pueden considerarse como fuentes, en casos

excepcionales, las aguas lluvias y el agua de mar. Para la selección de la fuente se ha de atender

a estudios con alternativas técnicoeconómicos factibles, siguiendo criterios establecidos en la

norma RAS (Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, 2000)

3.3.4. FUENTES SUPERFICIALES

Las fuentes de abastecimiento de agua pueden ser superficiales, como en caso de los ríos, lagos,

embalses, o incluso aguas lluvias, o de aguas subterráneas superficiales o profundas. La elección

de tipo de abastecimiento depende de factores tales como localización, calidad y cantidad.

Δ Sistemas Primarios: Por su bajo costo, sencillez de construcción y manejo, estos

sistemas son más adecuados para comunidades muy pequeñas o soluciones individuales

de agua. (López R. A., 2003)



38

3.3.5. ESTUDIOS PREVIOS

Para la selección y el desarrollo de una fuente superficial de agua, el diseñador debe llevar a cabo

o recolectar los siguientes estudios previos:

3.3.5.1. CONCEPCIÓN DEL PROYECTO

El diseñador debe presentar todas las alternativas técnico-económicas factibles, de tal manera

que pueda aplicarse el criterio de costo mínimo. Para la selección de la fuente superficial debe

tenerse en cuenta la calidad del agua en la fuente, tanto química como bacteriológica y la

facilidad de construcción, de manera que se tenga una obra de costo mínimo. Además, deben

efectuarse los estudios de impacto ambiental con el fin de minimizar los efectos sobre el medio

ambiente y el ecosistema, siguiendo los criterios establecidos por el Ministerio del Medio

Ambiente.

3.3.5.2. ESTUDIO DE LA DEMANDA

Para determinar la confiabilidad de una fuente superficial, el diseñador debe realizar los estudios

de demanda a que se hace referencia en el capítulo B.2 población, dotación y demanda del título

B del RAS 2000. Las fuentes deben suministrar el consumo de la población estimada para el

sistema más las pérdidas en la aducción y las necesidades de agua en la planta de tratamiento.

3.3.5.3. ASPECTOS GENERALES DE LA ZONA DE LA FUENTE

Con el fin de establecer los aspectos generales de la fuente de abastecimiento, el diseñador debe

localizar las obras públicas y privadas existentes en las zonas aledañas a la fuente que puedan

afectar o ser afectadas por el proyecto de acueducto, debe conocer el tipo de cultivos, haciendo

énfasis en los posibles usos de agroquímicos, debe localizar las posibles fuentes de



39

contaminación, sitios de descarga o arrastre de materias orgánicas, aguas residuales domésticas o

aguas residuales industriales.

3.3.6. ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS

El diseñador debe contar con toda la información topográfica del área de la fuente. Entre otros

aspectos, esta información debe incluir los planos del Instituto Geográfico Agustín Codazzi en

escala 1:20.000, 1:5.000 o 1:2.000, las placas de referencia con cotas y coordenadas para los

levantamientos, las fotografías aéreas de la zona aledaña a la fuente, los planos aéreo-

fotogramétricos de la región y los planos de catastro de instalaciones de sistemas de

infraestructura, como carreteras, líneas de transmisión, oleoductos, industrias, etc. (Reglamento

Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, 2000)

3.3.7. CONDICIONES GEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS

El diseñador debe tener en cuenta la siguiente información: nivel de amenaza sísmica en la zona

de la fuente, cortes transversales geológicos, fallas geológicas en las áreas circundantes al

proyecto y estudios geotécnicos en el área de la fuente. Con respecto a la geotecnia, el diseñador

debe tener en cuenta o realizar los siguientes estudios: mecánica de suelos, permeabilidad del

suelo y del subsuelo y características químicas del suelo y de las capas de agua para establecer la

agresividad de éstos sobre los materiales que se emplearán en las obras civiles de la captación.

3.3.8. ESTRUCTURAS

Las obras de captación deben localizarse en zonas donde el suelo sea estable y resistente a la

erosión procurando que la captación se haga en un sector recto del cauce.



40

Δ Bocatoma: Estructura hidráulica destinada a derivar de un curso de agua parte de ésta

para ser utilizada en un fin específico.

Δ Desarenador: Es una estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas

servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen, al canal de aducción, a la

central hidroeléctrica o al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios

problemas. (www.prezi.com, 2014).

Δ Captación: Es el inicio del sistema, puede utilizarse diferentes tipos de captación como

toma lateral, toma sumergida, tomas flotantes, tomas de rejilla, etc. Sin embargo, estas

captaciones deben asegurar las dotaciones mínimas correspondientes al nivel de

complejidad del sistema para el sistema de acueducto objeto del diseño o la

construcción.

3.3.9. REFERENCIACIÓN

Las redes de acueducto deben referenciarse por medio de tecnología GPS, referenciando el punto

inicial de la red y el punto final de la red de tuberías accesorios y estructuras.

3.4. MODELOS DIGITALES DE TERRENO

Uno de los elementos básicos de cualquier representación digital de la superficie terrestre son los

modelos digitales de terreno (MDT). Constituyen la base para un gran número de aplicaciones en

ciencias de la Tierra, ambientales e ingenierías de diverso tipo. Se denomina MDT al conjunto de

capas que representan distintas características de la superficie terrestre derivadas de una capa de

elevaciones a la que se denomina Modelo Digital de Elevaciones (MDE). El trabajo con un MDT

incluye las siguientes fases que no son necesariamente consecutivas en el tiempo.



41

3.4.1. GENERACIÓN DEL MDE

El modelo digital de elevación (MDE), es un conjunto de cotas que describe la altimetría de una

zona, definiendo las características morfológicas (pendiente, orientación, relieve, curvatura, etc.).

la cual nos permite la visualización por medios de varios software ver en dos dimensiones

mediante el levantamiento en 3D. (Felicisimo)

3.5. CONSTRUCCIÓN DEL MODELO DIGITAL DE TERRENO

3.5.1. MÉTODOS DIRECTOS MEDIANTE SENSORES REMOTOS

Δ Altimetría: Altímetros transportados por aviones o satélites que permiten

determinar las diferencias de altitud entre la superficie terrestre y el vehículo que

transporta el altímetro (que se supone constante). El inconveniente es la baja

resolución (celdillas muy grandes) de los datos y que se ve muy afectado por la

rugosidad del terreno, por ello se limita al seguimiento de hielos polares. (Alonso,

2006).

Δ Radargrametría o Interferometría De Imágenes radar: Un sensor radar emite

un impulso electromagnético y lo recoge tras reflejarse en la superficie terrestre,

conociendo el tiempo de retardo del pulso y su velocidad puede estimarse la

distancia entre satélite y terreno. (Alonso, 2006).

Δ Levantamiento topográfico: estaciones con salida digital.



42

3.5.2. MÉTODOS DIRECTOS SOBRE EL TERRENO

Δ Topografía Convencional: Estaciones topográficas realizadas en el campo

mediante dispositivos que permiten la grabación de datos puntuales que se

interpolan posteriormente.

Δ Sistemas de Posicionamiento GPS: Sistema global de localización mediante

satélites, que permite estimaciones suficientemente precisas de latitud, longitud y

altitud de un punto, posteriormente deben interpolarse los datos.

3.5.3. MÉTODOS INDIRECTOS

Δ Restitución Fotogramétrica: A partir de fuentes analógicas (fotografía aérea) o

digitales (imágenes de satélite). El paralaje1 de un punto en una fotografía aérea o

imagen de satélite es proporcional a la distancia del objeto respecto al fondo de la

misma. Digitalización de curvas de nivel de un mapa (Alonso, 2006).



43

4. DESARROLLO METODOLÓGICO

4.1. GEOREFERENCIACIÓN DE LA RED DE CONDUCCIÓN

Se realizó una visita de campo, la cual comprendió un recorrido por la zona influencia del

proyecto, el recorrido permitió Georeferenciar la planta de tratamiento la cual se encuentra a

500 m del casco urbano de Guatavita, la línea de conducción que asciende hacia sur oriental

de la cordillera con una longitud de 8 km aproximadamente en tubería de PVC de 4”, con 4

válvulas de ventosa y 4 purgas, desarenador y bocatoma.

Imagen 6. Ubicación general Planta de Tratamiento y Línea de Conducción, (Fuente Image © 2015

DigitalGlobe, Google earth, y fuente propia imágenes modificas).

A lo largo de la red de los 8 km que tiene la tubería de conducción se georeferenció

aproximadamente cada quiebre o cambio de nivel siendo aproximadamente 300m, junto con

los accesorios visibles y asequibles por los campistas ya que la topografía del terreno en

algunos puntos es difícil el paso por los grandes cambios de nivel y poca estabilidad de

algunos terrenos, añadido a esto el paso prohíbo por predios privados.



44

Imagen 7. Ubicación general Bocatoma, Desarenador, Válvula de Purga, Cruce de tubería de conducción,

Válvula de ventosa y tubería de conducción (Fuente Image © 2015 DigitalGlobe, Google earth, y fuente

propia imágenes modificas).

La georeferenciación se realizó con un navegador de mano Garmín, con una precisión óptima

entre 3 m y 5 m de tolerancia, en regiones difíciles tanto topográfica como naturalmente hasta

una precisión de 10 m máximo.

Para poder contar con una buena información el equipo mínimo debe tener recepción de 4

satélites, como sucedió en el punto de la bocatoma que es un lugar con gran cantidad de

vegetación.



45

Imagen 8. Coordenadas Elipsoidales de la Bocatoma, (Fuente propia).

4.2. CONVERSIÓN Y TRANSFORMACIÓN DE COORDENADAS ELIPSOIDALES

A GAUSS KRÜGER CON EL SISTEMA DE REFERENCIA MAGNA CENTRAL

Para la trasformación que coordenadas se utilizó el software Magna Sirgas 3 Pro, se configura el

tipo de trabajo a realizar el cual en este caso es conversión y transformación, seguido punto

individual:

Imagen 9. Inicio de trabajo de conversión y trasformación de coordenadas con el Software Magna Sirgas 3

Pro, (Fuente propia).



46

En la ventana de conversión se introducen las coordenadas obtenidas con el navegador que son

longitud, latitud y altura elipsoidal, para obtener el resultado en coordenadas Gauss Krüger, el

sistema de referencia con el que se digitalizo lo levantado con el navegador en la cartografía es

Magna Central (Plancha; 1:10000 228-II-A-3 / 228-I-B-2 / 228-I-B-4), obtenida en el IGAC para

georeferenciación del acueducto del municipio de Guatavita.

INFORMACIÓN DE REFERENCIA

PROYECTO CUNDINAMARCA

ELIPSOIDE Internacional

PROYECCIÓN Conforme de Guass

ORIGEN DE LA ZONA: Central

COORDENADAS GEOGRÁFICAS 4° 35' 56.57' ' Latitud Norte

74° 04'51.30' ' Latitud Oeste

COORDENADAS PLANAS 1'000.000 Metros Norte

1'000.000 Metros Este

FOTOGRAFÍAS ÁREAS 1993

CLASIFICACIÓN DE CAMPO 1995

RESTITUCIÓN 1995

DISPONIBLE EN FORMATO DIGITAL

Imagen 10. Información de Referencia de las Planchas, (Fuente Cartografía, ©Instituto geográfico Agustín

Codazzi - 2002).



47

Imagen 11. Conversión de coordenadas elipsoidales a Gauss Krüger con el software Magna Sirgas 3 Pro,

(Fuente propia).

4.3. IMPLANTACIÓN DE PUNTOS EN COORDENADAS ELIPSOIDALES

EN GOOGLE EARTH

Google es una herramienta que permite visualizar a millones de usuarios cartografías con base en

fotografías satelitales, esta permite insertar puntos por medio de coordenadas elipsoidales y

marcar lugares. Líneas y polígonos, tal cual se hizo para poder implantar la red en el mapa. Se

puede observar la localización de la red desde su salida en la bocatoma hasta la planta de

tratamiento.



48

Imagen 12. Georefenciación coordenadas elipsoidales en Google earth, (Fuente Image © 2015 DigitalGlobe,

Google earth, y fuente propia imágenes modificas).

Para los trabajos en campo y verificación de zonas Google facilita y nos da una mejor visión de

los terrenos en los que trabajamos, siendo esta una herramienta vital para la ubicación de

cualquier persona, se inserta las coordenadas elipsoidales punto a punto, descripción del punto,

edición de tamaño de texto y color y después se dibuja la línea mostrándonos de igual forma un

perfil del terreno por donde pasa la línea:

Imagen 13. Perfil del Terreno en Google earth, (Fuente Image © 2015 DigitalGlobe, Google earth, y fuente

propia imágenes modificas).



49

4.4. DIGITALIZACIÓN CARTOGRAFÍA DE GUATAVITA

Para la georeferenciación de la cartografia y la definición del sistema de referencicia con el que

se trabajo para la digitalización de plancha se realizo en programa ArcCatalog 10.1 para toda la

creación de dominios y referencias, se utilizo Magna Central y proyección Gauss Krüger.

Imagen 14. Creación Feature Dataset, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes modificas).

Imagen 15. Creación Feature Dataset, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes modificas).



50

Para la creacion de los layers se crea un Feature Class, definiendo el tipo de layer, el tipo de linea

o poligono, definiendo el dominio para la digitalización de curvas de nivel, en donde podemos

insertar y visualizar la altura de la curva.

Imagen 16. Creación Feature Class, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes modificas).

Para la digitalización de las curvas se abre el archivo de ArcCatalog el GeoDatabase, y los

Future Class y las planchas en Arc Map, para visualizar los layer y cartografía en el archivo de

trabajo, se realiza la georeferenciación de la cartografía, tomando las coordenadas de las

esquinas de la misma.



51

Imagen 17. Add Data en ArcMap, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes modificas).

Imagen 18. Georeferenciación de la plancha en ArcMap, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes

modificas).



52

Se realiza la digitalización de todas las curvas que comprende el cruce del tramo de la línea de

conducción de la tubería de la red de acueducto desde la vereda corales hasta la planta de

tratamiento en Guatavita.

Imagen 19. Digitalización de la plancha en ArcMap, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes

modificas).

Imagen 20. Digitalización de la plancha en ArcMap, (Fuente ArcGIS de esri®, y fuente propia imágenes

modificas).



53

4.5. EXPORTACIÓN DE CURVAS DE NIVEL DE ArcMap a AutoCAD

Por medio del interfaz del software ArcMap, se exportan las curvas de nivel digitalizadas a

AutoCAD, donde quedan implantadas con las coordendas con las que se trabajó, y su

correspondiente elevación para cada curva.

Imagen 21. Propiedades curvas de nivel en AutoCAD, (Fuente AutoCAD 2010, y fuente propia imágenes

modificadas).

Se dibuja la grilla cada 500m y se le coloca a cada una las coordenadas de la misma, se verifica

elevación de las curvas y se les coloca las cotas a cada curva cerrada cada 50m, ubicamos la

Norte, y se genera la plantilla para elaborar rótulo y organizar el plano en un pliego (1000mm X

700mm).



54

Imagen 22. Curvas de nivel, grilla y norte en AutoCAD, (Fuente AutoCAD 2010, y fuente propia imágenes

modificadas).

Imagen 23. Vista rápida en 3D de las curvas de nivel en AutoCAD, (Fuente AutoCAD 2010, y fuente propia

imágenes modificadas).



55

4.6. MODELO DIGITAL ELEVADO DE TERRENO

A partir de las coordenadas extraídos en AutoCAD de las curvas de niveles, se genera en

SURFER.10 el modelo digital elevado del terreno. Se extraen 55.721 coordenadas del trabajo

para generar el proyecto de elevación. (Ver tabla en la hoja de cálculo de Excel anexado en

carpeta de trabajo “MDT GUATAVITA_”)

Imagen 24. Tabla de coordenadas de las curvas de nivel, (Fuente Microsoft Excel 2010, y fuente propia




56

Se inicia el trabajo en SURFER .10 exportando la tabla de coordenadas para la generación del

modelo digital elevado, obteniendo un crudo de la trasformación de las coordenadas en el

programa y triangulación de estos datos para realizar el modelo. (Ver reporte en la hoja de Word

anexado en carpeta de trabajo “GridDataReport-MDT GUATAVITA_”)

Imagen 25. Reporte de triangulación de coordenadas para generación de modelo en SURFER.10, (Fuente

Microsoft Word 2010, y fuente propia imágenes modificadas).

Tras el reporte de triangulación de coordenadas el programa primero nos muestra el modelo de

las curvas de nivel, con grilla al costado mostrando las coordenadas de la zona y algunas cotas de

terreno, en la parte izquierda se pueden visualizar algunas propiedades del modelo.



57

Imagen 26. Generación de curvas de nivel, (Fuente SURFER.10, y fuente propia imágenes modificadas).

Imagen 27. Generación de modelo digital elevado de terreno sin capas, (Fuente SURFER.10, y fuente propia




58

Imagen 28. Generación de modelo digital elevado de terreno, (Fuente SURFER.10, y fuente propia imágenes

modificadas).

5. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE ACUEDUCTO

5.1. NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA

La clasificación del proyecto en uno de estos niveles depende del número de habitantes en la

zona urbana del municipio, su capacidad económica y el grado de exigencia técnica que se

requiere para adelantar el proyecto, de acuerdo con lo establecido en la tabla, (Reglamento

Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, 2000).



59

Tabla 1. Asignación del nivel de complejidad, (Fuente RAS 2000).

5.1.1. ALCANCE

El procedimiento que debe seguirse para la evaluación de la población, la dotación bruta y la

demanda de agua de un sistema de acueducto con el fin de determinar la capacidad real que un

componente en particular o que todo el sistema debe tener a lo largo de un periodo de diseño

determinado. (Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, 2000).

5.1.2. ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN

Deben recolectarse los datos demográficos de la población, en especial los censos de población

del DANE, La determinación del número de habitantes para los cuales ha de diseñarse el

acueducto es un parámetro básico en el cálculo del caudal de diseño para la comunidad. (López,

2003).



60

5.2. MARCO NORMATIVO

La normatividad contemplada para la elaboración del diseño del Sistema de Acueducto se basó

en las Normas Técnicas Colombianas (NTC) y Reglamento técnico del Sector de Agua Potable

y Saneamiento Básico (RAS 2000).

FASE 1 DIAGNOSTICO DE LA ESTRUCTURA:

Δ Características físicas y operativas del sistema.

Δ Sistema de tratamiento.

FASE 2 ESTUDIO DE LA DEMANDA:

Δ Recopilación de censos.

Δ Estimación de la población.

Δ Periodo de diseño.

Δ Obtención del consumo neto.

Δ Pérdidas de agua.

Δ Consumo total.

Δ Determinación caudal de diseño.

Δ Obtención caudal medio diario.

Δ Obtención coeficientes de mayorización.

Δ Obtención caudal máximo diario.

Δ Obtención caudal máximo horario.

FASE 3 DISEÑOS:

Δ Diseños de las estructuras de captación.

Δ Análisis estructura actual.



61

Dentro del desarrollo del presente proceso investigativo, se determinó una secuencia de fases con

la finalidad de realizar un estudio cuantitativo de datos recopilados, analizándolos con ayuda de

los instrumentos presentados a continuación:

Δ Reglamento del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000).

Δ Planos de la zona.

Δ Método de Crecimiento Geométrico para Estudio de la Demanda.

Tabla 2. Recopilación de censos de la población del Municipio de Guatavita, (Fuente DANE).

5.3. MÉTODOS DE PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN

La determinación del número de habitantes para los cuales ha de diseñarse el acueducto es un

parámetro básico en el cálculo del caudal de diseño para una comunidad. Es necesario

determinar las demandas futuras de una población para prever en el diseño las exigencias, de las

fuentes de abastecimiento, líneas de conducción, redes de distribución, equipo de bombeo, planta

de potabilización y futura extensiones del servicio. Por lo tanto, es necesario predecir la

población futura para un número de años, que será fijada por los períodos económicos del

diseño.

AÑO POBLACIÓN

1993 5752

2005 5715

2010 6789

2011 6819



62

5.3.1. EL MÉTODO ARITMÉTICO

Supone un crecimiento vegetativo balanceado por la mortalidad y la emigración. La ecuación

para calcular la población proyectada es la siguiente:

Pf = Puc + Puc - Pci x (Tf - Tuc)

Tuc - Tci

Donde, Pf es la población (hab) correspondiente al año para el que se quiere proyectar la

población, Puc es la población (hab) correspondiente al último año censado con información, Pci

es la población (hab) 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 y Tf es el año al cual se quiere proyectar la información.

5.3.2. EL MÉTODO GEOMÉTRICO

Es útil en poblaciones que muestren una importante actividad económica, que genera 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:

Pf = Puc (1 + r)T

f - T

uc

Donde r es la tasa de crecimiento anual en forma decimal y las demás variables se definen igual

que para el método anterior. La tasa de crecimiento anual se calcula de la siguiente manera:

___ 1____

r = Puc_ (T

uc – T

ci)

-1

Pci



63

5.3.3. EL MÉTODO EXPONENCIAL

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 poseen abundantes áreas de expansión. La ecuación

empleada por este método es la siguiente:

Pf = Pci x ℮ k x

(T

f – T

ci)

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:

k = LnPcp – LnPca

Tcp - Tca

Donde 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 y Ln el

logaritmo natural o neperiano.

6. METODOLOGÍA CALCULO DE POBLACIÓN

Los modelos matemáticos existentes en relación con la estimación de la población futura de una

comunidad son muy numerosos y de complejidad muy variada. En ellos se cuentan como datos

las poblaciones actuales y pasadas y en ocasiones otras variables tales como la disponibilidad de

suelo, posibilidades industriales, situación con respecto a las líneas de transporte, etc. En este

apartado se expondrán, tan sólo, algunos de los más simples y de más frecuente aplicación.

(Idarraga)



64

6.1. MÉTODO LINEAL

La metodología que se utiliza en este método podemos explicarla en varios pasos:

Δ Se toma la información de los censos con que cuenta la población donde se va a construir

el sistema, (tantos datos como censos existan).

Δ Como en el método lineal, el dato que nunca cambia en los cálculos es el que

corresponde al último censo entonces este dato siempre será el mismo y dependiendo de

la cantidad de datos de censos con los que se cuente, se organizan parejas de datos pero

con el último siempre igual. (VER ANEXO 1).

Δ Una vez se han determinado las parejas de los datos, aplicamos la ecuación la cual nos da

la proyección estimada para la cantidad de años futuros necesaria y que cumpla con los

parámetros y las especificaciones del RAS 2000 y la resolución 2320.

Δ Este paso lo repetimos para cada uno de los casos que resulten de la determinación de las

parejas que se armaron al comienzo del ejercicio.

Δ Como tuvimos tres parejas de datos; tomamos todos los datos finales de cada caso, los

sumamos entre si y obtenemos un promedio. Ese promedio será el cálculo de la

proyección de población por el método lineal para cada uno de los años que se desee

diseñar el sistema, pero no es el dato definitivo, harán falta los datos de otros métodos.

6.2. MÉTODO GEOMÉTRICO

Para el método geométrico, se procede inicialmente de la misma manera que en método anterior

ya que en este caso también se conserva el dato del último censo como base para todos los

cálculos.

La diferencia con el otro método es que aquí es necesario el cálculo adicional de una constante

“r” con la cual se puede ejecutar el método.

Δ Se tomaron una vez más las parejas que se hicieron en el método anterior.

Δ Con las parejas se calcula el “r” correspondiente.



65

Δ Calculado el “r” podemos aplicar la ecuación la cual nos da la proyección estimada para

la cantidad de años futuros necesaria y que cumpla con los parámetros y las

especificaciones del RAS 2000 y la resolución 2320.

Δ Como se obtuvieron tres datos “r”. se tomó todos los datos finales de cada “r”, los cuales

se sumaron entre si y se obtuvo un promedio. Ese promedio será el cálculo de la

proyección de población por el método lineal para cada uno de los años que se desee

diseñar el sistema, pero no es el dato definitivo, harán falta los datos de otros métodos.

(VER ANEXO 2).

6.3. MÉTODO LOGARÍTMICO

Para el método logarítmico cambia ligeramente el procedimiento pues si en los dos casos

anteriores se toma el último censo existente; en este método es el 1°censo el que se usa como

base. Para conseguir realizar el cálculo procedemos así:

Δ Se organizaron los datos de los censos por parejas.

Δ Una vez calculados todos los “Kg”, se sumaron entre si y se obtuvo un promedio. Ese

promedio será el Kg con el que se calculó la proyección de población por el método

logarítmico para cada uno de los años que se desee diseñar el sistema, pero no es el dato

definitivo, harán falta los datos de otros métodos. (VER ANEXO 3).

Δ Por último; se toman los datos finales de los tres métodos y se promedian para obtener así

la proyección de la población para cada año que se necesite y con este dato poder

determinar el nivel de complejidad del sistema que se está planteando.

Δ Aquí es indispensable recordar que el nivel de complejidad está determinado por la tabla

de crecimiento de la población que entrega el RAS 2000.

Δ Con el nivel de complejidad definido, se puede calcular los caudales de diseño para el

sistema así:

Δ Primero se toma la “dotación neta” en donde no se tienen en cuenta las pérdidas del

sistema para cada habitante/día; con este dato podemos calcular la “dotación bruta” que



66

es la cantidad mínima de agua /habitante día incluidas las perdidas en el sistema para

determinar así los caudales de diseño. (VER ANEXO 3).

6.4. CAUDALES DE DISEÑO

El caudal de diseño del sistema de acueducto se calculó utilizando la población del año 2036

como se puede (VER EN LOS ANEXOS 4, 5,6 Y 7).

6.5. BOCATOMA

(QMD) = 27.66 L/s porque si bien es cierto que tendremos un nivel de complejidad medio;

trabajaremos con el dato mayor a fin de garantizar el abastecimiento en todo momento futuro

para toda la población futura.

6.6. TUBERÍA DE ADUCCIÓN

(QMH) = 27.66 L/s a fin de garantizar que en todo momento tendremos agua suficiente.

6.7. DESARENADOR

(QMH) = 27.66 L/s o se utilizara el máximo horario del año proyectado.



67

7. DISEÑO BOCATOMA QUEBRADA “CORALES”

Caudal de diseño: El caudal a utilizar ser el máximo horario proyectado para el año 2036

es de 27.66 L/s

Aforo de la quebrada: El caudal de la quebrada Corales según el fontanero

encargado es de 0.30 m³/s, en tiempo seco.

El caudal medio es de quebrada es de 0.6 m³/s. Y el caudal máximo es de 3.0 m³/s.

Ancho de la quebrada: en el lugar de captación el ancho de la quebrada es de 4m.

7.1. DISEÑO DE LA PRESA

Se tomó un ancho de la presa inicial de 2.5 m., la altura de la lámina de agua se calculó con la

siguiente ecuación:

Δ H: Altura de la lámina de agua

2

H = ___Q___ 3 → donde:

1.84 L

Q= caudal de diseño (0.02766 m³/s)

L= longitud del vertedero (2.5 m)

Remplazando cada valor se obtuvo:

H= (0.02766/(1.84*2.5)) 2/3

= 0,033067109m

Δ Longitud de la presa:

Al estar diseñando una bocatoma de fondo se tuvo en cuenta las contracciones laterales, las

cuales se calcularon utilizando la siguiente formula:

L´= L - 0.2 * H → donde:

L= Longitud de la presa



68

H= Altura lámina de agua.

Remplazando valores:

L’= (2.5 - 0.2)*0.033= 2,493386578m

Se calcula la velocidad de la quebrada sobre la presa:

Vquebrada= Q / (L´* H) → donde:

Q= Caudal de diseño (0.02766 m³/s)

L’= Longitud de la presa corregida. (2,493386578m)

Remplazando valores:

Vquebrada= 0.0027/(2.49*0.033)= 0,335479764 m/s

0.3 m/s < 0.33 m/s < 3.0 m/s

7.2. DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCIÓN

Imagen 29. Elementos de la rejilla, (Fuente López, elementos de diseño para acueductos y alcantarillados).



69

Δ El ancho de canal de aducción se calculó con la ecuación de alcance de chorro:

Xs: (0,36*Vquebrada 2/3

) + (0,60*H4/7

) → donde:

Xs: alcance del filo superior de la presa.

Vquebrada: velocidad de la quebrada.(0.33m/s)

H: profundidad de la lámina de agua sobre la presa. (0.033m)

Remplazando valores la fórmula:

Xs= (0.36*(0.332/3

)) + (0.60*0.0334/7

))= 0,259336896m

Xi= (0.18*(Vquebrada4/7

) + (0.74*(H3/4

)), remplazando

Xi= (0.18*(0.334/7

) + (0.74*(0.0333/4

)= 0,153815206m

Δ Ancho del Canal de aducción:

B= Xs + 0.10, donde B es el ancho del canal de aducción.

B= 0.2593 + 0.10= 0,359336896m

Para aproxima a un valor comercial se adoptó 0.40m como ancho del canal.

Δ Longitud de rejilla y número de orificios:

Para el diseño de la rejilla se escogieron barras de ¾” equivalentes a 0.0191 m con una

separación entre ellas de 5 cm. Suponiendo una velocidad de 0.2 m/s. Entre ellas.

-Área neta de la rejilla: An

An= Q / 0.9*Vb → donde:

Q= caudal de diseño. (0.02766 m³/s)

Vbarrotes= Velocidad entre los barrotes (0.2m/s)



70

Remplazando valores en la fórmula:

An= 002766/(0.9*0.2)= 0,153666667 m²

An = (a/a*b)*BL, despejando la formula se obtiene la longitud de la rejilla. Dónde:

a = Separación entre barrotes (0.05m)

Lrejilla = Longitud de la rejilla

b = Diámetro de cada barrote (0.0191m)

An = Área neta de la rejilla (0.1536m²)

B = Ancho del canal de aducción (0.3593m)

Despejando L tenemos:

Lrejilla= ((0.1536)*(0.05+0.0191)) / (0.05*0.40)= 0,530918333m

Recalculando se tomó como ancho de rejilla 0.60m

An= (0.05/(0.05*0.0191))*(0.40*0.60)= 0,17366136m²

El número de orificios se calculó con la siguiente formula:

N= (An/a*B)

N= 0.17336 / (0.05*0.4)= 8.68 orificios. Adoptamos 9 orificios para diseño. Se procede a

calcular el área de la rejilla.

An= 0.05*0.04*0.09= 0.18 m²

Vbarrotes= Q / (0.9*0.18)= 0.02766/(0.9*0.18)= 0.1962 m/s

Lrejilla= (0.180*(0.05 + 0.0191)) / (0.05*0.4)= 0,6219m como longitud de rejilla.



71

7.3. NIVELES DEL CANAL DE ADUCCIÓN

Calculada la rejilla se procedió a calcular los niveles de agua en el canal de aducción:

Δ Aguas abajo:

1

he = hc ___Q2__

3 → donde:

g * B2

he: profundidad aguas abajo.

hc: Profundidad crítica.

g: aceleración de la gravedad (9.81m/s²)

Q= caudal de diseño. (0.02766 m³/s)

B= ancho del canal de aducción. (0.3593m)


hc= ((0.027662) / (9.81*0.4

2))

1/3 = 0,078699466m

Δ Aguas arriba:

Longitud de la rejilla 0.6219m

Lcanal= Lrejilla+ espesor del muro

Longitud del canal = 0.6219 + 0.30= 0.9219m

1

ho= 2he2 + he - _iLc

2 2 - 2 iLc

3 3 → donde:

ho = Profundidad aguas arriba

i = Pendiente del fondo del canal (4%)



72

Lc= Longitud del canal (0.9219 m)

he= Profundidad aguas abajo (0.078 m)


ho= (2*(0.0782) + (0.078- ((0.04*0.9219/3)

2))

1/2) - ((2/3)*0.04*0.9219)= 0,105019872m

Δ Teniendo los valores obtenidos se procedió a calcular la altura de los muros de

contención:

Ho= ho + BL → donde:

ho = profundidad aguas arriba 0.105m

BL = Profundidad del canal de aducción (0.15 m)

Ho= 0.105 + 0.15= 0.2550 m

He= Ho + i*Lc → donde:

Ho= Profundidad aguas arriba del canal de aducción más lámina de agua (0.2550 m)

He= Profundidad aguas abajo del canal de aducción más lámina de agua

I = Pendiente del fondo del canal (4%)

Lc= Longitud del canal (0.9219 m)

Remplazando el resultado fue:

He= 0.2550 + (0.04*0.9219)= 0,291895872m

Δ Para la velocidad al final del canal se utilizó la siguiente formula:

Ve= Q / B*he → donde:

Ve= Velocidad del canal al final del canal



73

B = Ancho de canal (0.40 m)

he= Profundidad aguas abajo (0.078m)

Q = Caudal de diseño (0.02766m³/s)

Remplazando:

Ve= 0.02766 / (0.4*0.078)= 0,878659072m/s

0.87m/s < 3.0 m/s

Δ Diseño de cámara de recolección

Xs = (0.36*(Ve2/3

) + (0.60*(he4/7

)) → donde:

Xs= Alcance filo superior

Ve= Velocidad del canal al final del canal (0.87 m/s)

he= Profundidad aguas abajo (0.078m)

Remplazando en la fórmula:

Xs= (0.36*(0.872/3

) + (0.60*(0.0784/7

) = 0,470626215m

Xi= (0.18*(Ve4/7

) + (0.74*(he3/4

) = 0.28957m

Xi= Alcance filo inferior

Ve= Velocidad del canal al final del canal (0.87 m/s)

he= Profundidad aguas abajo (0.078 m)

Remplazando valores en la formula.

Xi= (0.18*(0.874/7

) + (0.74*(0.0783/4

)) = 0,277128319m



74

Δ Ancho de cámara

Bcámara= Xs + 0.30 → donde:

Xs = Alcance filo superior (0.470 m)

Bcámara = Ancho de la cámara

Bcámara= 0.470 + 0.30= 0.770m

Nota: Para facilidad en mantenimiento se adopta un tamaño de cámara de 1.20m como B x

1.50m de lado.

El fondo de la cámara estará a 55cm por debajo de la cota de canal de aducción a la entrega, con

una cabeza de 0.40m para verificar durante el diseño de aducción hacia el desarenador.

Δ Cálculo de altura de muros de contención:

Siendo de 3 m³/s. El caudal máximo de la quebrada Corales, se calculó la lámina de agua en la

garganta de la bocatoma así:

H= ((Q / (1.84*L)2/3

)) → donde:

Q = Caudal máximo de la quebrada (3.0 m³/s)

L = Longitud del vertedero (2.5 m)

H = Carga sobre la cresta del vertedero


H= ((3.0 / (1.84*2.52/3)

= 0,752042323 m

Δ Cálculo del caudal de excesos:

Utilizando el caudal medio de la quebrada Corales el cual es de 0.6m³ /s. Se calculó la altura de

la lámina de agua en el caudal de excesos utilizando a formula:



75

H= (Q / (1.84*L)2/3)

→ donde:

Q = Caudal medio de la quebrada (0.6 m³/s)

L = Longitud del vertedero (2.5 m)

H= Carga sobre la cresta del vertedero

H= ((0.6 / (1.84*2.5))2/3

)= 0,257194857m

Δ Capacidad de captación de rejilla:

La capacidad máxima de agua que capta la rejilla se puede aproximar al calcular a través de uno

de los orificios siendo así:

Qcaptado= Cd Aneta √ 2 g H → dónde:

Qcaptado= Caudal a través de la rejilla

Cd = Coeficiente de descarga (0.3)

Aneta = Área neta de la rejilla (0.18 m)

H = Altura de la lámina de agua sobre la rejilla (0.2571 m)


Qcaptado= (0.3*0.18 √ (2*9.81*0.2571)= 0.03767m³/s

El caudal de excesos se obtuvo por la diferencia entre el caudal captado a través de la rejilla y el

caudal de diseño, por medio de la ecuación:

Qexcesos = Qcaptado – Qdiseñado

Qexcesos = 0.03767m³/s – 0.02766m³/s= 0,010011987 m³/s



76

Δ Vertedero de excesos:

Las condiciones en el vertedero de excesos se calcularon utilizando la fórmula:

Hexc= (Q / (1.84*Bcámara))2/3

altura de vertedero

Hexc = Altura del vertedero de excesos

Q = Caudal de excesos (0.0100 m³/s)

Bcámara = Ancho de la cámara (1.20m)

Hexc= (0.0100 / (1.84*(1.202/3

)= 0,0273956m

Δ Velocidad de excesos:

Vexc= (Qexc / (Hexc*Bcámara)) → donde:

Vexc= Velocidad de excesos

Hexc= Altura del vertedero de excesos (0.027 m)

Qexc = Caudal de excesos (0.0100m³ /s)

Bcámara = Ancho de la cámara (1.2 m)

Vexc= 0.0100 / (0.027*1.20) = 0,304549736 m3/s

Xs= 0.36*(Vexc 2/3

) + (0.60*Hexc4/7

)

Remplazando el resultado fue:

Xs = 0.36*(0.30452/3

) + (0.60*(0.0274/7

) = 0,239764015m



77

Tabla 3. Calculo cotas de la Bocatoma, (Fuente propia).

C/RASANTE ALT/DISEÑO C/DISEÑO

Fondo de la quebrada en la captación 2847

LÁMINA SOBRE LA PRESA:

Diseño 2847 0,033 2847,033

Máxima 2847 0,752 2847,752

Promedio 100 0,371 100,371

Corona de los muros de contención 2847 0,752 2847,752

CANAL DE ADUCCIÓN:

Fondo aguas arriba 2847 0,255 2846,745

Fondo aguas abajo 2847 0,291 2846,709

Lámina aguas arriba 2846,745 0,105 2846,85

Lámina aguas abajo 2846,709 0,078 2846,787

CÁMARA DE RECOLECCIÓN:

Lámina de agua 2846,709 0,2 2846,509

Cresta del vertedero de excesos 2846,509 0,027 2846,482

Fondo 2846,482 0,4 2846,082

Al terminar el diseño de la bocatoma se propone una pérdida de 40 cm en la aducción de la

bocatoma a desarenador, valor a corregir con el diseño de la conducción correspondiente el

tramo en mención.



78

Tabla 4. Cotas tubería de excesos, (Fuente propia).

TUBERÍA DE EXCESOS COTA

Cota de entrada 2846,082

Cota de la quebrada de entrega 2844,612

Cota de salida 2844,912

La cota máxima de la quebrada es de 25 metros debajo de la captación es la misma cota de

descarga.

Diseño de la línea de aducción bocatoma a desarenador.

Para realizar el diseño de la aducción Bocatoma- desarenador se tuvieron en cuenta los

siguientes datos:

Caudal de diseño: 0.02766m³/s

Periodo de diseño: 25 años.

Cota de la lámina de agua a la salida de la bocatoma: 2846.082

Cota de descarga en el desarenador: 2842.015

Cota para cálculo de las pérdidas en el punto de descarga: 2846.082 + 5.00 = 2851.082

Coeficiente de rugosidad de Manning: 0.009

Longitud de la conducción: 60 m

Para el cálculo de esta parte de la estructura se utilizó la siguiente ecuación:



79

S= ((2846.082 - 2842.015)/60)*100 = 6,78%

Δ Cálculo de diámetro:

Teniendo la pendiente se procedió a calcular el diámetro de la tubería:

D= (1.548(0.009*0.02766) / (0.06781/2

))3/8 =

0,114148686 m = 4.49”

Δ Condiciones a flujo lleno:

Se tomó el diámetro comercial de 6” (0.1524m) y se procedió a establecer las condiciones a

flujo lleno:

Qo= 0.312 (((D8/3

) * (S1/2

)/n)

Remplazando valores

Qo= 0.312 (((0.15248/3

) * (0.06781/2

)/0.009)= 0,059809034 m³/s

Δ Cálculo de velocidad a tubo lleno:

Vo= Qo / Ao, → donde:

Qo = Caudal a tubo lleno (0.0598 m³/s)

Vo= Velocidad a tubo lleno

Ao= Área del tubo (0.1524 m²)


Vo= ((0.0598*4)) / (π (0.1524)2)= 3,278732307 m/s



80

Δ Radio hidráulico a tubo lleno:

Calculo de radio hidráulico a tubo lleno:

R0= ∏ X D2 = D

4 X ∏D 4 → donde:

Remplazando: 0.1524 / 4= 0,0381m

Q / Qo= 0.02766 / 0.0.059= 0,462471937

Con el resultado obtenido se busca en la tabla de relaciones hidráulicas.

d= 0.536*D = 0.536*0.152= 0,0816864 m

R= 1.05*R0= 1.05*0.0381= 0,040005 m

τ= yRS= 9.81*0.04*0.0678= 26,60150477/10 = 2.60 N/m2

Permitiendo un esfuerzo cortante entre arcillas muy finas y suelo arcillosos, adecuado para el

terreno.

Obteniendo los siguientes valores:

V / Vo= 0,830

d / Dº= 0,536

R/Ro= 1,05

Vr= 0.83*Vo = 0.83* 3.278 = 2,721347815 m/s



81

Tabla 5. Relaciones hidráulicas, (Fuente López, elementos de diseño para acueductos y alcantarillados).

Q/Q2 Rel. 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

0.0 V/V 0.000 0.292 0.362 0.400 0.428 0.453 0.473 0.492 0.505 0.520

d/D° 0.000 0.092 0.124 0.148 0.165 0.182 0.196 0.210 0.220 0.232

R/R 0.000 0.239 0.315 0.370 0.410 0.449 0.481 0.510 0.530 0.554

H/D° 0.000 0.041 0.067 0.086 0.102 0.116 0.128 0.140 0.151 0.161

0.1 V/V 0.540 0.553 0.570 0.580 0.590 0.600 1.613 0.624 0.634 0.645

d/D° 0.248 0.258 0.270 0.280 0.289 0.289 0.308 0.315 0.323 0.334

R/R 0.586 0.606 0.630 0.650 0.668 0.668 0.704 0.716 0.729 0.748

H/D° 0.170 0.179 0.188 0.197 0.205 0.205 0.221 0.229 0.236 0.244

0.2 V/V 0.656 0.664 0.672 0.680 0.687 0.695 0.700 0.706 0.713 0.720

d/D° 0.346 0.353 0.362 0.370 0.379 0.386 0.393 0.400 0.409 0.417

R/R 0.768 0.780 0.795 0.809 0.824 0.836 0.848 0.860 0.874 0.886

H/D° 0.251 0.258 0.266 0.273 0.280 0.287 0.294 0.300 0.307 0.314

0.3 V/V 0.729 0.732 0.740 0.750 0.755 0.760 0.768 0.776 0.781 0.787

d/D° 0.424 0.431 0.439 0.447 0.452 0.460 0.468 0.476 0.482 0.488

R/R 0.896 0.807 0.919 0.931 0.938 0.950 0.962 0.974 0.983 0.992

H/D° 0.321 0.328 0.334 0.341 0.348 0.354 0.361 0.368 0.374 0.381

0.4 V/V 0.796 0.802 0.806 0.810 0.816 0.822 0.830 0.834 0.840 0.845

d/D° 0.498 0.504 0.510 0.516 0.523 0.530 0.536 0.542 0.550 0.557

R/R 1.007 1.014 1.021 1.028 1.035 1.043 1.050 1.056 1.065 1.073

H/D° 0.388 0.395 0.402 0.408 0.415 0.422 0.429 0.436 0.443 0.450

0.5 V/V 0.850 0.855 0.860 0.865 0.870 0.875 0.880 0.885 0.890 0.895

d/D° 0.563 0.570 0.576 0.582 0.588 0.594 0.601 0.608 0.615 0.620

R/R 1.079 1.087 1.094 1.100 1.107 1.113 1.121 1.125 1.129 1.132

H/D° 0.458 0.465 0.472 0.479 0.487 0.494 0.502 0.510 0.518 0.526

0.6 V/V 0.900 0.903 0.908 0.913 0.918 0.922 0.927 0.931 0.936 0.941

d/D° 0.626 0.632 0.639 0.645 0.651 0.658 0.666 0.672 0.678 0.686

R/R 0.136 1.139 1.143 1.147 1.151 1.155 1.160 1.163 1.167 1.172

H/D° 0.534 0.542 0.550 0.559 0.568 0.576 0.585 0.595 0.604 0.614

0.7 V/V 0.945 0.951 0.955 0.958 0.961 0.965 0.969 0.972 0.975 0.980

d/D° 0.692 0.699 0.705 0.710 0.719 0.724 0.732 0.738 0.743 0.750

R/R 1.175 1.179 1.182 1,,184 1.188 1.190 1.193 1.195 1.197 1.200

H/D° 0.623 0.633 0.644 0.654 0.665 0.677 0.688 0.700 0.713 0.725

0.8 V/V 0.984 0.987 0.990 0.993 0.997 1.001 1.005 0.007 1.011 1.015

d/D° 0.756 0.763 0.770 0.778 0.785 0.791 0.798 0.804 0.813 0.820

R/R 1.202 1.205 1.208 1.211 1.214 1.216 1.219 1.219 1.215 1.214

H/D° 0.739 0.753 0.767 0.783 0.798 0.815 0.833 0.852 0.871 0.892

0.9 V/V 1.018 1.021 1.024 1.027 1.030 1.033 1.036 1.038 1.039 1.040

d/D° 0.826 0.835 0.843 0.852 0.860 0.868 0.876 0.884 0.892 0.900

R/R 1.212 1.210 1.207 1.204 1.202 1.200 1.197 1.195 1.192 1.190

H/D° 0.915 0.940 0.966 0.995 1.027 1.063 1.103 1.149 1.202 1.265

1.0 V/V 1.041 1.042 1.042

d/D° 0.914 0.820 0.931

R/R 1.172 1.164 1.150

H/D° 1.344 1.445 1.584



82

Tabla 6. Esfuerzos cortantes, (Fuente López, elementos de diseño para acueductos y alcantarillados).

Esfuerzos cortantes críticos para suelos cohesivos en N/m²

Material cohesivo del

lecho

Naturaleza del hecho

Muy poco

compactado en

relación con vacíos

de 2,0 a 1,2

Poco compactado en


de 1,2 a 1,6

Compactado en


de 0,6 a0,3

Muy compactado en


de 0,3 a 0,2

Arcillas arenosas

(% de arena inferior a

50%)

0.20 0.77 1.6 3.08

Suelos con grandes

cantidades de arcilla 0.15 0.69 1.49 2.75

Arcillas 1.2 0.61 1.37 2.59

Arcillas muy finas 0.1 0.47 1.04 1.73

Δ Caudal máximo de excesos

El caudal máximo de excesos previsto será:

Qexc= Qlleno – Q diseño = 0,059809034-0.02766 = 0,032149034 m³/s

El cual se tuvo en cuenta para diseñar de la estructura de excesos del desarenador.



83

7.4. DISEÑO DE DESARENADOR

Para realizar el diseño del desarenador, se tomaron los siguientes datos de entrada:

Condiciones de la tubería de entrada

Q = 0.02766 m³/s

Q0= 0,059809034 m³/s

V = 2.72 m/s

V0= 3.27 m/s

D = 6” (0.152 m)

d = 0, 0816864 m

Δ Condiciones de diseño del desarenador:

Periodo de diseño = 25 años

Numero de módulos = 2

Caudal medio diario (año 2036) = 17.28 L/s

Caudal máximo diario (año 2036) = 22.47 L/s

Caudal medio diario (año 2012) = 12.52

Caudal de diseño = 27.66 L/s

Remoción de partículas de diámetro: d = 0.05 mm

Porcentaje de remoción = 80%



84

Temperatura = 14 ºC

Viscosidad cinemática = 0.01059 cm2

Grado del desarenador: n= 1 (sin deflector).

Relación longitud: ancho = 4: 1

Cota de la lámina en la tubería a la entrada del desarenador = 2842,015

Cota de la batea en la tubería en la entrada del desarenador = 2841.885

Cota de la corona de los muros = 2842.315

Δ Cálculo de los parámetros de sedimentación

La velocidad de sedimentación de la partícula, se obtuvo teniendo como diámetro mínimo para la

realización de los cálculos ds= 0.05m, estos datos se obtuvieron con la siguiente ecuación:

Vs= g (Ps – P) d2

18 μ → donde:

Vs = Velocidad de sedimentación de la partícula (cm/s)

g = Aceleración de la gravedad (981 cm/s2)

ρs = Peso específico de la partícula (arenas = 2.65)

ρ = Peso específico del agua (1.00, densidad relativa)

Remplazando:

Vs= 981 / 18*((2.65-1) / 0.01059))*0.005²= 0.212cm/s

Utilizando la relación de θ/t según los datos el grado del desarenador n = 1 y la remoción del

80% y según la tabla para hallar el valor del número de Hazen (Vs/V0), el valor es 4.



85

Δ Calculo de tiempo de sedimentación:

Para hallar el valor del tiempo en que llega una partícula al fondo, se propuso una profundidad

útil de sedimentación H = 1.50 m, por medio de la siguiente formula:

t = H / Vs → donde:

t = Tiempo en que la partícula llega al fondo

H = Profundidad útil de sedimentación (1.50 m)

Vs= Velocidad de sedimentación (0.212 cm/s)

Remplazando

t = 1.50*(100) / 0.212= 707 s

Δ Periodo de retención:

El período de retención se obtuvo con la siguiente ecuación:

θ = 4 x t donde

θ = Período de retención

t = Tiempo en que la partícula llega al fondo (707s)

De lo cual se obtuvo:

θ= 4x 707= 2826.36 s, equivalentes a 0.785 horas

Δ Volumen de tanque:

El volumen del tanque se calculó utilizando la fórmula de continuidad:

V = θ *Q

V= 2826.36 * 0.017.28 = 48.839m³



86

Δ Calculo de área superficial del tanque:

Paso a seguir se procedió a calcular el área superficial del tanque.

As= V / H → donde:

As = Área superficial del tanque

V = Volumen del tanque (48.839m³)


Remplazando se obtuvo:

As= (1.50 / 48.839m³)= 32.56m²

Δ Calculo de volumen de tanque:

Al tener estos datos se calculó el volumen del tanque con la ecuación teniendo en cuenta las

dimensiones del tanque

L:B = 4:1 B= √ As / 4 → donde:

B= √(32.56m²/4)= 2.85 m

Por lo que el largo se obtuvo de la relación 4xB siendo así:

L= 4*2.85 = 11.41m

Δ Carga hidráulica

El valor de la carga hidráulica del tanque se calculó según la siguiente ecuación:

q= Q / As → donde:

q = Carga hidráulica del tanque

Q = Caudal medio diario en el 2036 (0.01728 m³/s)



87

As = Área superficial del tanque (33.19 m²)

Remplazando

q= 0.01728 / 32.56m = 0.000530719 m³/m²s

q= 45.85 m³/m²*día

Valor que se encuentra entre los 15 y 80 m³/m²*día

Δ Velocidad de sedimentación en condiciones teóricas:

La carga hidráulica superficial es igual a la velocidad de sedimentación de la partícula crítica en

condiciones teóricas, Vo, se halló el valor del diámetro para esta velocidad utilizando la

siguiente ecuación:

Vo = q = 0.000530719 / m/s = 0.0530 cm/s

Con este valor se procedió a calcular el diámetro así:

_________

d= √ Vo x 18 x μ

g x (ps – p) → donde:

d= √ ((0.053*18*0.01059) / (9.81*(2.65-1))= 0.0025 cm

En teoría se podrían remover partículas hasta de 0.03 mm, pero en condiciones reales el diámetro

máximo posible de las partículas para ser removidas, es de 0.05 mm.

Δ Velocidad horizontal:

Se obtuvo el valor de la velocidad horizontal por medio de la ecuación:

Vh = Q / W= Vo*L / H → donde:

Vh = Velocidad horizontal

Vo = Velocidad de sedimentación de la partícula crítica en condiciones teóricas (0.053 cm/s)



88

L = Largo del desarenador (8.64 m)


Remplazando:

Vh = 0.01728/1.5x2.85= (0.053x11.41)/1.5= 0.404 cm/s

La velocidad horizontal máxima se obtuvo utilizando la siguiente ecuación:

Vh máx.= 20 * Vs → donde:

Vh máx. = Velocidad horizontal máxima

Vs = Velocidad de sedimentación de la partícula


Vh máx.= 20x 0.212= 4.25 cm/s

Δ Velocidad de suspensión máxima:

La velocidad de suspensión máxima se obtuvo por medio de la ecuación:

Vr= √ 8k/f*g*( ρs - ρ)*d → donde

Vr = Velocidad de suspensión máxima

k = Constante (para sedimentación de arenas es igual a 0.04)

f = Constante (para sedimentación por simple acción de la gravedad, cuando no hay

coagulación, es igual a 0.03)

g = Gravedad (981 cm/s2)

ρs = Peso específico de la partícula (arena = 2.65)

ρ = Peso específico del agua (1.00, densidad relativa)



89

d = Diámetro mínimo de las partículas a remover (0.005 m)

Remplazando en la ecuación:

((8*0.04 / 0.03)*981*1.65*0.005) / 10= 2.938162691 cm/s

Δ Condiciones de operación del módulo:

Operación inicial en el año 2012

Se tomó el caudal de operación como el caudal medio diario de 2005, o sea

12.52 L/s

Δ Tiempo de retención:

Se obtuvo el valor del tiempo de retención según la ecuación

θ= V / Q= 48.839 / 0.01252= 1.08 horas

Δ Caudal de operación:

Se obtuvo el caudal de operación según la siguiente formula, pero reemplazando el valor del

caudal por el medio diario para el año 2012:

q= Qmd 2012 /As

q= (0.01252 / 32.56)* 86400= 33.223m3/m

2*día

Δ Tiempo de retención y caudal de operación:

Utilizando las mismas formulas pero con el caudal del año 2036 (0.02247m³) se calcularon el

tiempo de retención y el caudal de operación con los siguientes resultados:

Operación tiempo caudal inicial año 2036: θ= V / Q = 0.58 horas

Operación caudal inicial año 2036: q= Q / As = 59.626 m3/ m

2* día



90

7.5. CÁLCULO DE LOS ELEMENTOS DEL DESARENADOR

Δ Altura de lámina de agua sobre vertedero:

La altura de la lámina de agua sobre el vertedero se obtuvo con ayuda de la siguiente ecuación:

Vertedero de salida Hv= (Q / 1.84*B)2/3

→ donde:

Q = Caudal de diseño (0.01728m3/s)

B = Ancho del desarenador (2.85m)

H = Altura de la lámina de agua sobre el vertedero.


Hv= (0.01728 / 1.84*2.85)2/3

= 0.022 m

Δ Velocidad del agua sobre vertedero:

La velocidad del agua cuando pase por el vertedero se obtuvo con ayuda de la ecuación:

Vv= Q / B*Hv → donde:

Vv = Velocidad del agua al pasar por el vertedero

B = Ancho del desarenador (2.85m)

H = Altura de la lámina de agua sobre el vertedero (0.022 m)

Q = Caudal de diseño (0.01728 m3/s)


Vv= 0.01728 / (0.022*2.85)= 0.27 m/s



91

Δ Longitud de vertedero:

Se utilizó la ecuación del alcance horizontal de la vena vertiente para hallar el valor de la

longitud del vertedero así:

Xs= 0.36*(Vv)2/3

+ 0.60*(Hv)4/7

Remplazando en la formula el valor fue:

Xs= 0.36*(0.27)2/3

+ 0.60*(0.22)4/7

= 0.281 m

La longitud el vertedero se toma como el alcance horizontal más 10:

Lv= 0.281+0.10= 0.381 m

Δ Pantalla de salida:

La Pantalla de salida se calculó mediante dos ecuaciones:

Profundidad: H / 2 = 1.50/2 = 0.75 m

Δ Distancia al vertedero:

Distancia al vertedero de salida:

15 *Hv = (15) * (0.022) = 0.33m

Δ Profundidad de pantalla de entrada:

Pantalla de entrada, profundidad

H / 2= 1.50 / 2 = 0.75 m

Δ Distancia a la cámara de aquietamiento:

L / 4 = 11.41 / 4 = 2.85m

Almacenamiento de lodos:



92

Relación longitud: profundidad lodos= 10

Δ Profundidad máxima:

Pmáx= B/10 = 11.41/10 = 1.14m

Se adoptó una profundidad máxima de un metro (1m). Y como profundidad mínima adoptada de

0.80 m.

Δ Distancias cámara de aquietamiento:

Distancia Punto de salida a la cámara de aquietamiento:

L / 3 = 11.41/3= 3.80

Distancia punto de salida al vertedero salida.

2L / 3= 2*(11.41)= 7.61 m

Pendiente transversal: (1.0-0.8) / 3.16= 6.33%

Pendiente longitudinal (en L/3)= 5.3%

Pendiente longitudinal (en 2L/3)= 2.6%

Δ Cámara de aquietamiento:

Profundidad: H / 3 = 0.5m

Ancho: B / 3= 0.95m

Largo adoptado= 1m

Δ Rebose de la cámara de aquietamiento:

El valor del caudal de excesos se obtuvo por diferencia de caudales, y este valor es el que ya se

había calculado según la diferencia entre el caudal máximo diario y el caudal medio diario:



93

Qexceso =0.051 - 0.032= 0.019 m³s

Tomando k₁= 0,2 debido a la disminución de velocidad hm= k*Δ*v2/2

Δ Altura sobre vertedero de excesos:

Se obtuvo la altura sobre el vertedero de excesos de la cámara de aquietamiento, con la

siguiente ecuación.

He= (Qexcesos / 1.84*Le)2/3

remplazando en la fórmula:

He= (0.019 / 1.84*1,0)2/3

= 0.05m

Δ Velocidad de excesos:

La velocidad de excesos en la cámara de aquietamiento, se obtuvo utilizando la siguiente

ecuación:

Ve= Qexcesos / Hv*Le → donde:

Ve = Velocidad de excesos en la cámara de aquietamiento

Qexcesos= Caudal de excesos (0.019m3/

s)

Le = Largo adoptado (1.00m)

He = Altura sobre el vertedero de excesos de la cámara de aquietamiento (0.050 m)

Remplazando valores en la formula se obtuvo:

Ve= (0.019 / 0.050*1)= 0.40m/s

Alcance horizontal del chorro:

El alcance horizontal del chorro por medio se calculó teniendo en cuenta las con las

modificaciones para este caso, y la longitud del vertedero. Así:



94

Xs= 0.36*(Ve)2/3

+ 0.60*(He)4/7

→ donde:

Xs= (0.36* 0.40)2/3

+ 0.60*(0.050)4/7

= 0.38m

L=Xs+0.10= 0.48m

Δ Ancho óptimo cámara de aquietamiento:

Para diseñar un ancho óptimo se utilizó la siguiente ecuación:

B₂= B – ancho /2, dimensión tanque y cámara de aquietamiento

B.ancho = 2.85 - 0.95/2= 0.95m

Δ Perfil hidráulico:

Pérdidas a la entrada de la cámara de aquietamiento: y zona de sedimentación. Se obtuvieron con

la ecuación de pérdidas por aditamentos: tomando k₁= 0,2 debido a la disminución de velocidad:

hm= k*Δ*v2/2g → donde:

hm = Pérdidas a la entrada de la cámara

k = Constante por entrada (0.2 por pérdida de velocidad)

V = Velocidad en la entrada de la cámara

g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

Δ Velocidad de entrada a la cámara

El valor de la velocidad en la entrada de la cámara se obtuvo por continuidad, y el caudal que se

tomo es el máximo diario para el año 2026, es decir 0.02247 m3/s

V= Q / A= 0.02247 / 0.95*0.5= 0.047 m/s

hm= k*(V₁²-V₂²)/2*g = 0.000022763 m en zona de sedimentación



95

Tubería de excesos: Se tomó el diámetro mínimo para tal fin, que corresponde a 4 pulgadas.

8. ANÁLISIS ESTRUCTURA ACTUAL BOCATOMA

8.1. BOCATOMA

La estructura se encuentra en un deterioro de su integridad debido a los daños que presenta, lo

cuales son causados por la exposición permanente al agua y la intemperie, causando una erosión

y deterioro en la estructura de concreto en la bocatoma, la cual presenta un tubo PVC de

captación, con un diámetro de 6” sumergido de manera transversal al sentido de la dirección de

la corriente, tal y como lo dicta la norma RAS2000 en el titulo B 4.4.8.

Imagen 30. Cámara de inicio de flujo por gravedad, (Fuente propia).



96

En uno de los costados de la sección de la quebrada se encuentra una cámara de inicio de flujo

por gravedad, la cual está construida en concreto reforzado, donde no se ve estructuralmente

dañada, a pesar de que carece de una tapa, generando una vulnerabilidad en cuanto al acceso no

controlado de lodos, material vegetal y partículas sólidas en el evento de una creciente,

ocasionando de esta manera, posibles fallas que impiden el correcto funcionamiento del sistema

o incluso él puede generar el taponamiento de la tubería que sale subterráneamente al

desarenador.

Imagen 31. Bocatoma Corales, (Fuente propia).



97

Imagen 32. Cámara Bocatoma Corales, (Fuente propia).

8.2. DESARENADOR

La estructura de 1.50m de altura, está construida en concreto reforzado, con muros de 0.20m

compuesto por una cámara de aquietamiento de 1.60m ancho por 0.80m de largo y dos cámaras

de almacenamiento de lodos con un diámetro de 2.00m por 1.60m cada uno. El desarenador

cuenta con una tubería de 6” que alimenta la cámara de aquietamiento desde la bocatoma, y de

allí salen dos más; un tubo que comunica con las cámaras de lodos y uno que entrega los

excesos de agua a la quebrada nuevamente, y finalmente sale un tubo 4” que conduce a la planta

de tratamiento. La estructura no presenta daños, pero debido a las falencias de la bocatoma se

puede apreciar un exceso de material vegetal y otros agentes que pueden generar taponamientos

en las tuberías o un rebose del desarenador no controlado.



98

Imagen 33. Desarenador Bocatoma Corales, (Fuente propia).

8.3. RED DE CONDUCCIÓN

Desde del desarenador a la planta de tratamiento se encuentra un recorrido de 8.05Km de tubería

en hierro galvanizado con un diámetro de 4”, de los cuales se inicia a descender bajo tierra, la

tubería sobresale en algunos puntos debido a que las lluvias generan corrientes que socavan la

tubería y tiene un material de PVC de 4” (imagen 34) e incluso se encontró un sector en donde la

tubería es nuevamente en acero galvanizado de 4” y esta izada por unas piletas de concreto y

unas guayas de acero trenzado (imagen 36) y continua en acero galvanizado de 4” elevada por

unas piletas de concreto a 0.50m de altura por un tramo que es netamente rocoso, hasta la planta

de tratamiento.



99

Imagen 34. Red de conducción Corales, (Fuente propia).




100


9. EVALUACIÓN TÉCNICA DE LAS UNIDADES EXISTENTES

9.1. PRESA

Se encuentra que se construida una presa de captación, para garantizar la captación permanente

de agua, la cual consiste es una sobre excavación transversal en la dirección de la corriente de

agua para instalar el tubo que se encargara de dicho trabajo, a continuación una placa en concreto

que se encarga de mantener el nivel óptimo para la captación y evitar la sedimentación.

9.2. BOCATOMA

La bocatoma se encuentra estructuralmente completa, es decir cuenta con un tubo de PVC

perforado de 8” y sumergido que garantiza la captación del agua incluso en temporadas en que el

nivel de la quebrada es bajo, lo cual cumple con lo que dicta las normas RAS2000 en el titulo B



101

4.4.8. (Es necesario tener en cuenta que en este ítem, la norma recomienda que el material de la

tubería debería ser en hierro galvanizado)

En cuanto a la cámara de aquietamiento se evidencia que los muros están completos y en buen

estado pero carece de una tapa que en caso de crecientes evite el acceso de materiales vegetales,

elementos sólidos y lodos, agentes que pueden generar falencias y/o fallas en la tubería, tales

como taponamientos parciales o totales.

Los ajustes recomendados son utilizar una rejilla de 40cm por 70 cm, calculada según el caudal

promediado a 25 años a partir del año 2012. Técnicamente las dimensiones serían:

9.3. CÁLCULOS ELEMENTOS DE LA BOCATOMA

Tabla 7. Cálculo vertedero rectangular, (Fuente propia).

VERTEDERO RECTANGULAR RESULTADO UNI

Sin tanque intermedio

Caudal Máximo Horario → QMH 27.66 L/s

Caudal de la quebrada en tiempo seco 0.2 m³/s

Caudal medio de la quebrada 0.6 m

Caudal máximo de la quebrada en metros cúbicos 3 m3

Caudal medio diario de la quebrada en metros cúbicos 17.28 m3

Caudal de diseño → Q 27.66 L/s

Factor diseño de la presa 1,84, ancho de la presa 1.84 L

Tabla 8. Cálculo de la presa, (Fuente propia).

PRESA RESULTADO UNI

Lámina de agua → H 0.033067109 m

Corrección por contracciones laterales → L’ 2.493386578 m

Velocidad de la quebrada sobre la presa → V’ 0.335479764 m



102

Tabla 9. Cálculo de la rejilla y canal de aducción, (Fuente propia).

REJILLA Y CANAL DE ADUCCIÓN RESULTADO UNI

Ancho de barrotes 0.0191 m

Alcance del chorro Xs (0,36*V2/3

) + (0,60*H4/7

) 0.259336896 m

Xi= (0,18*V4/7

) + (0,74*H3/4

) 0.153815206 m

B= Xs + 0,10 ancho de la rejilla 0.359336896 L

Separación entre barrotes 0.05 m

Tabla 10. Cálculo longitud de la rejilla y numero de orificios, (Fuente propia).

LONGITUD DE LA REJILLA Y NUMERO DE

ORIFICIOS RESULTADO UNI

Área neta rejilla → An 0.153666667 m

Longitud de la rejilla → Lr 0.530918333 m

Adoptamos ancho rejilla 0.6 m

Recalculo del ancho de la rejilla → An 0.17366136 m

Numero de orificios = an/axb 8.683068017 L

Re calculando:

Área neta rejilla → An 0.18 m²

Velocidad entre los barrotes → Vb 0.170740741 m

Longitud rejilla → Lr 0.6219 m

Aproximación longitud rejilla→ Lr 0.6 m



103

Tabla 11. Cálculo niveles de agua en canal de aducción, (Fuente propia).

NIVELES DE AGUA EN CANAL DE ADUCCIÓN RESULTADO UNI

Aguas abajo → hc 0.078699466 m

Aguas arriba→ Lc 0.9219 m

Pendiente de 4 % I 0.04 m

Profundidad aguas arribas → ho 0.105019872 m

Profundidad aguas arriba del canal de aducción → Ho 0.255019872 m

Profundidad aguas abajo del canal de aducción → He 0.291895872 m

Velocidad de agua al final del canal → Ve 0.878659072 m/s

Tabla 12. Cálculo cámara de recolección, (Fuente propia).

CÁMARA DE RECOLECCIÓN RESULTADO UNI

Alcance filo superior → Xs 0.470626215 m

Alcance filo inferior → Xi 0.277128319 m

Ancho de la Cámara → Bcamara 0.770626215 m

por facilidad de acceso se adopta 1.20x1.50

Tabla 13. Cálculo altura muros de contención, (Fuente propia).

ALTURA DE MUROS DE CONTENCIÓN RESULTADO UNI

Carga sobre la cresta del vertedero → H 0.752042323 m

Borde libre 0.247957677 m

Calculo caudal de excesos:

Altura lámina de agua en garganta → H 0.75 m

Carga sobre la cresta del vertedero → H 0.257194857 m

Caudal captado → Qcaptado 0.121304 m

Caudal de excesos → Qexcesos 0.010011987 mᶟ/s



104

Tabla 14. Cálculo condiciones vertederos de excesos, (Fuente propia).

CONDICIONES VERTEDEROS DE EXCESOS RESULTADO UNI

Altura del vertedero de excesos → Hexc 0.0273956 m

Velocidad de excesos → Vexc 0.304549736 m

Alcance filo superior → Xs 0.239764015 m

9.4. CÁLCULOS LÍNEA DE ADUCCIÓN DE BOCATOMA A DESARENADOR

El canal de aducción de la bocatoma Corales presenta una pendiente baja, por lo que se

recomienda tomar la del diseño equivalente a 4% por recomendación de la norma RAS 2000. Se

debe recordar que la pendiente no debe ser muy alta ya que esto conlleva al arrate de residuos y

material sólido, aumentando el riesgo de abrasión y taponamiento del sistema como los son

cámara de recolección y desarenador. El diseño de la línea de aducción entre la bocatoma y el

desarenador se hizo siguiendo la norma RAS 2000 y las recomendaciones de las literaturas y

manuales de apoyo, esta tubería al ser interna se calculó con una pendiente del 6% con los

siguientes resultados:



105

Tabla 15. Diseño línea de aducción, (Fuente propia).

DISEÑO LÍNEA DE ADUCCIÓN RESULTADO UNI

Caudal de Diseño → Q 0.0290433 m³/s

Coeficiente de rugosidad → Manning 0.009 Plástico

Longitud de conducción 60 m

Gravedad 9.81 m/s²

Cota bocatoma 2846.082 m.s.n.m

Cota desarenador 2842.015 m.s.n.m

Pendiente → S 6.778333333 %

Diámetro 1.548(n*Q/S1/2

)3/8

6 Pulgadas

Caudal a tubo lleno → Qo 0.059809034 m³/s

Velocidad a tubo lleno → Vo 3.278732307 m/s

Radio Hidráulico a tubo lleno → R0 0.0381 m

Caudal de diseño / Caudal a tubo lleno

→ Q/Qo 0.462471937 m³/s

Tabla relaciones hidráulicas se obtiene:

Velocidad de diseño / Velocidad a tubo

lleno → V / Vo 0.83

m/s

Lámina de agua / Diámetro de la

tubería → d/D° 0.536 m

Radio hidráulico al caudal de diseño /

Radio hidráulico a tubo lleno → R/Ro 1.05 m

Vr 2.721347815 m/s

Diámetro → d 0.0816864 m

Radio → R 0.040005 m

٧=g*R*S 26.60150477 Nm²

*Mirar en tabla esfuerzo cortante 2.6 *Constante

Caudal de excesos → Qexcesos 0.032149034 m³/s



106

9.5. ANÁLISIS DE DESARENADOR

El desarenador existente no cumple con todas las características recomendadas en la norma RAS

2000. Si bien logra disminuir el exceso de energía y retener algunos sólidos, no garantiza una

distribución uniforme debido a la sedimentación acumulada a lo largo de la existencia del

acueducto.

La relación de largo y ancho del desarenador actual es de 4:1 lo cual está dentro de los

parámetros permitidos por la teoría que va de 3:1 hasta 5:1.

La profundidad de sedimentación es de 1.50 metros que es lo mínimo permitido, por lo tanto se

encuentra dentro del rango sugerido que oscila entre 1,5 a 4.5 metros como máximo.

El ángulo de inclinación del desarenador va de pared sur. Hasta el norte dando una pendiente de

3% lo cual está dentro de los rangos de 1% a 8% porciento permitidos para el caudal existente

en la obra de captación.

9.6. EVALUACIÓN DE OPERACIÓN DEL DESARENADOR

Esta unidad actualmente recibe un caudal de 8 litros por segundo, operando en condiciones

óptimas sin taponamientos, y devuelve al río 2 Litros por segundo, en épocas de invierno el

sistema trabaja a su mayor capacidad, presentando rebose por las paredes laterales. Las válvulas

de apertura de tubería el canal de excesos, presenta corrosión, algunas de las válvulas del

desarenador hacia el río se inundan en épocas de invierno, en verano el sistema de acueducto

presenta racionamientos de agua, debido a que el caudal diseñado no corresponde con el de

llegada a la planta.

Para mejorar esta falencias se diseñó un desarenador con las siguientes características proyectado

para el año 2036, siendo este una diseño a 25 años. Las características del desarenador

proyectado son las siguientes:



107

Tabla 16. Cálculos condiciones de la tubería de entrada desarenador, (Fuente propia).

CONDICIONES DE LA TUBERÍA DE ENTRADA RESULTADO UNI

Caudal → Q 0,032 m³/s

Caudal inicial → Qo 0,051 m³/s

Velocidad → V 1,430 m/s

Velocidad inicial → Vo 1,560 m/s

Diámetro 6" 0,203 m

Do 0,130 m

Tabla 17. Cálculos condiciones de diseño desarenador, (Fuente propia).

CONDICIONES DE DISEÑO DE DESARENADOR RESULTADO UNI

Periodo de diseño 20 años

Numero de módulos 2

Caudal medio diario (año 2036) 17,28 l/s

Caudal máximo diario (año 2036) 22,47 l/s

Caudal medio diario (año 2012) 12,52 l/s

Requerimiento de agua en la planta de purificación (desarenador) 1,1 l/s

Caudal de diseño de cada modulo 27,66 l/s

Remoción de partículas de diámetro: d 0,05 mm

Porcentaje de remoción 75

Temperatura 14 °C

Viscosidad cinemática (μ) 0,01059 cm²/s

Gravedad 981 cm/s2

(k) constante 0,04

(f) constante 0,03

(Ps - P) → (2.65 - 1) 1,65

Grado de desarenador: n 1

Relación longitud: ancho 04:01

Cota de la lámina en la tubería a la entrada del desarenador 2842,015 m.s.n.m

Cota de la batea en la tubería a la entrada del desarenador 2841,885 m.s.n.m

Cota de corona de muros 2842,315 m.s.n.m



108

Tabla 18. Cálculos parámetros de sedimentación desarenador, (Fuente propia).

PARÁMETROS DE SEDIMENTACIÓN RESULTADO UNI

Velocidad de sedimentación de la partícula, ds 0,05 mm

g/18*(Ps - P)/μ*d2 → Vs 0,212 cm/s

De la tabla 9.3 se obtiene para n=1 y remoción del 80%

θ/t 4

constante

según tabla

(Altura del tanque) → H 1,5 m

Tiempo que tarda la partícula en llegar al fondo → t=H/Vs 707 s

Periodo de retención hidráulico será de → θ=4.0 * t 2826,36 s

Volumen del tanque→ V= θ * Q 48,839 mm³

Área superficial del tanque → As= V/H 32,56 m²

Dimensiones del tanque para (L:B = 4:1) → B= √ As/4 2,853051569 m

Dimensiones del tanque para (L:B = 4:1) → L= 4*B 11,41 m

Carga hidráulica para el tanque → q= Q/As 0,000530719 m³/m²*s

q= 0.000530719m/s → Vo 0,053 cm/s

√ Vo*18*μ / g*(Ps-P) → d˳ 0,0025 cm

Relación de tiempos es igual a la relación de velocidades θ/t= Vs/Vo 4 cm/s

Velocidad horizontal → Vh= Q/W= Vo*L/H 0,404 cm/s

Velocidad horizontal máxima → Vh máx.= 20*Vs 4,25 cm/s

Velocidad de suspensión máxima → Vr= √ 8k/f*g*(Ps-P)*d 863,28 2,938162691

Operación caudal inicial año 2012 → θ= V/Q 1,08 horas

Operación caudal inicial año 2012 → q= Q/As 33,223 m³/m²*día

Operación caudal inicial año 2036 → θ= V/Q 0,58 horas

Operación caudal inicial año 2036 → q= Q/As 59,626 m³/m²*día



109

Tabla 19. Cálculos elementos del desarenador, (Fuente propia).

ELEMENTOS DEL DESARENADOR RESULTADO UNI

Vertedero de salida → Hv= (Q/ 1.84*B)2/3

0,022 m

Vertedero de salida → Vv= Q/B*Hv 0,27 m/s

Xs= 0.36*(Vv)2/3

+0.60*(Hv)4/7

0,281 m

Pantalla de salida, profundidad → H/2 0,75 m

Pantalla de salida, distancia al vertedero de salida → 15*Hv 0,33 m

Pantalla de entrada, profundidad → H/2 0,75 m

Pantalla de entrada, distancia a la cámara de aquietamiento → L/4 2,85 m

Tabla 20. Cálculos almacenamiento de lodos desarenador, (Fuente propia).

ALMACENAMIENTO DE LODOS RESULTADO UNI

Relación longitud: profundidad lodos → 10 10 m

Profundidad máxima → L/10 1,14 m

Profundidad mínima adoptada → 1.0m 1,0 m

Profundidad máxima adoptada → 0.80m 0,8 m

Dist. pto, de salida a la cámara de aquietamiento → L/3 3,80 m

Dist. pto, de salida al vertedero salida → 2L/3 7,61 m

Pendiente transversal → (1.0-0.8)/B 7,0 %

Pendiente longitudinal → (en L/3) 0,053 %

Pendiente longitudinal → (en 2L/3) 0,026 %

Tabla 21. Cálculos cámara de aquietamiento desarenador, (Fuente propia).

CÁMARA DE AQUIETAMIENTO RESULTADO UNI

Profundidad →H/3 0,5 m

Ancho → B/3 0,95 m

Largo (Adoptado) → 1.0m 1,0 m



110

Tabla 22. Cálculos rebose de la cámara de aquietamiento desarenador, (Fuente propia).

REBOSE DE LA CÁMARA DE AQUIETAMIENTO RESULTADO UNI

Caudal de excesos → Q excesos= Qo-Q 0,019 m³/s

Altura sobre el vertedero de excesosHe= (Qexcesos /1.84*Le)2/3

0,05 m

Velocidad de excesos → Ve= Qexcesos/Hv*Le 0,40 m/s

Xs= 0.36*(Ve)2/3

+0.60*(He)4/7

0,38 m

B₂= B-ancho/2 0,95 m

Tabla 23. Cálculos pérdidas a la entrada de la cámara de aquietamiento desarenador, (Fuente propia).

PERDIDAS A LA ENTRADA DE LA CÁMARA DE

AQUIETAMIENTO RESULTADO UNI

Tomando k₁= 0,2 debido a la disminución de velocidad hm=

k*Δ*v2/2g 0,2

Velocidad → V₁ 1,430 m/s

Caudal → Q´ 0,031 m/s

Velocidad → V₂= Q´(*Caudal igual a 31L/s)/B₂*profundidad 0,05 m/s

hm= k*(V₁²-V₂²)/2*g 0,02 m

Tabla 24. Cálculos pérdidas a la entrada de la zona de sedimentación desarenador, (Fuente propia).

PÉRDIDAS A LA ENTRADA DE LA ZONA DE

SEDIMENTACIÓN RESULTADO UNI

Tomando k₂= 0,1 0,1

V₃= V₂ 0,05 m/s

V₄= Vh= 0.01m/s 0,01 m/s

hm= k₂*(V₃²-V₄²)/2*g 0,000 m



111

Tabla 25. Cálculos pérdidas por las pantallas inicial y final desarenador, (Fuente propia).

PÉRDIDAS POR LAS PANTALLAS INICIAL Y FINAL RESULTADO UNI

Q= Cd*A₀* √ 2*g*H

A₀= B*H/2 2,14 m²

H= (largo/2*g)*(Q´/0.6*A₀)2 0,00 m²

Tabla 26. Cálculos pérdidas por las pantallas inicial y final desarenador, (Fuente propia).

DIÁMETROS DE LA TUBERÍA DE EXCESOS Y LAVADO RESULTADO UNI

Cota de entrega del desagüe de lavado 95,05 m.s.n.m

Cota de lámina de agua sobre la tubería -0.02 de perdidas 98,85 m.s.n.m

Diámetro 6" 0,168 m

Tubería PVC RDE-41, C 150 mm

Diámetro real 160 mm

Longitud de la conducción 70 m

Altura disponible 3,8 m

Perdidas en la conducción (en longitud equivalente):

Entrada normal 2,5 m

Válvula de compuerta 1,1 m

Codo radio corto 4,9 m

Te cambio dirección 10 m

Salida 5 m

Tubería PVC RDE-41, C 70 m

L.E. total= 93,5 m

J= H/L.E= 0,0406 m/m



112

CONCLUSIONES

Δ Se realizó el análisis técnico de la red de conducción de la bocatoma Corales del municipio de

Guatavita, teniendo en cuenta los parámetros establecidos por la norma RAS 2000.

Δ Se georeferenció la línea de conducción con navegador de mano, en las zonas donde la tubería se

encuentra expuesta, de igual manera los demás componentes de captación del acueducto Corales.

Δ Se digitalizo la zona de estudio en las cartografías del IGAC (228-II-A-3, 228-I-B-2, 228-I-B-4)

escala 1:10.000, con el Software ArcGIS 10.1.

Δ Se realizó el plano planta perfil de la zona exportando las curvas del software ArcGIS 10.1 al

Software AutoCAD 2010.

Δ Se elaboró el modelo digital de elevación del terreno a partir de las curvas obtenidas de las

cartografías, con el Software SURFER.10

Δ Se tomó los 3 últimos censos realizados por el DANE del municipio de Guatavita, para realizar la

proyección de población al año 2036.

Δ Se calculó los diferentes elementos según la norma RAS 2000 para las estructuras de bocatoma y

desarenador para el año 2036.

Δ Se ejecuta y plantea la optimización de las estructuras de captación del acueducto de Corales para

los próximos años.



113

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López, R. A. (2003). 3.1. Metodos de estimación de la población futura. En R. A. López,

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Sirgas. (s.f.). Recuperado el Abril de 2015, de www.sirgas.org:


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www.dane.gov.co. (s.f.). Recuperado el Abril de 2015, de Resultados Censo General 2005:

https://www.dane.gov.co/censo/files/consulta/2005_compensada.xls

www.dane.gov.co. (s.f.). Recuperado el 20 de Junio de 2015, de Resultados Censo General 2005:

https://www.dane.gov.co/censo/files/consulta/2005_compensada.xls

www.dane.gov.co. (s.f.). Recuperado el Abril de 2015, de Proyeccion Censos Municipios:

https://www.dane.gov.co/.../poblacion/.../ProyeccionMunicipios2005_2020...



115

ANEXO 1

MÉTODO CRECIMIENTO LINEAL

AÑO

POBLACIÓN

1993

5752

2005

5715

2010

6789

2011

6819

PROYECCIÓN PAREJA 1 NIVEL PAREJA 2 NIVEL PAREJA 3

2012 6878.278 medio 7003 medio 6849

2013 6937.556 medio 7187 medio 6879

2014 6996.833 medio 7371 medio 6909

2015 7056.111 medio 7555 medio 6939

2016 7115.389 medio 7739 medio 6969

2017 7174.667 medio 7923 medio 6999

2018 7233.944 medio 8107 medio 7029

2019 7293.222 medio 8291 medio 7059

2020 7352.500 medio 8475 medio 7089

2021 7411.778 medio 8659 medio 7119

2022 7471.056 medio 8843 medio 7149

2023 7530.333 medio 9027 medio 7179

2024 7589.611 medio 9211 medio 7209

2025 7648.889 medio 9395 medio 7239

2026 7708.167 medio 9579 medio 7269

2027 7767.444 medio 9763 medio 7299

2028 7826.722 medio 9947 medio 7329

2029 7886.000 medio 10131 medio 7359

2030 7945.278 medio 10315 medio 7389

2031 8004.556 medio 10499 medio 7419

2032 8063.833 medio 10683 medio 7449

2033 8123.111 medio 10867 medio 7479

2034 8182.389 medio 11051 medio 7509

2035 8241.667 medio 11235 medio 7539

2036 8300.944 medio 11419 medio 7569

POBLACIÓN AÑO 2036

9096.315 Habitantes



116

ANEXO 2

MÉTODO CRECIMIENTO GEOMÉTRICO

r

r

r

1.00950

1.02987

1.00442

1.00950

1.02987

1.00442

r

r

r

0.00950

0.02987

0.00442

PROYECCIÓN (1+R) EXP

(TF-TUC) PAREJA 1

(1+R) EXP

(TF-TUC) PAREJA 2

(1+R) EXP

(TF-TUC) PAREJA 3

2012 1.00950 6883.770 1.02987 7022.711 1.00442 6849.133

2013 1.01909 6949.155 1.06064 7232.507 1.00886 6879.398

2014 1.02877 7015.161 1.09233 7448.570 1.01332 6909.798

2015 1.03854 7081.794 1.12496 7671.089 1.01779 6940.332

2016 1.04840 7149.06 1.15856 7900.254 1.02229 6971.000

2017 1.05836 7216.965 1.19318 8136.266 1.02681 7001.805

2018 1.06841 7285.515 1.22882 8379.329 1.03135 7032.745

2019 1.07856 7354.717 1.26553 8629.652 1.03590 7063.822

2020 1.08881 7424.575 1.30334 8887.454 1.04048 7095.036

2021 1.09915 7495.097 1.34227 9152.958 1.04508 7126.389

2022 1.10959 7566.289 1.38237 9426.393 1.04970 7157.880

2023 1.12013 7638.157 1.42367 9707.996 1.05433 7189.510

2024 1.13077 7710.707 1.46620 9998.013 1.05899 7221.279

2025 1.14151 7783.947 1.51000 10296.693 1.06367 7253.190

2026 1.15235 7857.883 1.55511 10604.296 1.06837 7285.241

2027 1.16330 7932.520 1.60157 10921.088 1.07309 7317.434

2028 1.17435 8007.867 1.64941 11247.344 1.07784 7349.769

2029 1.18550 8083.929 1.69869 11583.347 1.08260 7382.247

2030 1.19676 8160.714 1.74943 11929.387 1.08738 7414.868

2031 1.20813 8238.228 1.80170 12285.765 1.09219 7447.634

2032 1.21960 8316.479 1.85552 12652.790 1.09701 7480.544

2033 1.23119 8395.472 1.91095 13030.778 1.10186 7513.600

2034 1.24288 8475.216 1.96804 13420.059 1.10673 7546.802

2035 1.25469 8555.718 2.02683 13820.970 1.11162 7580.151

2036 1.26661 8636.984 2.08738 14233.857 1.11653 7613.647


8392.7831 Habitantes



117

ANEXO 3

MÉTODO CRECIMIENTO LOGARÍTMICO

LN Pcp LN Pca LN Pcp LN Pca LN Pcp LN Pca

8.650849576 8.657302899 8.823058934 8.650849576 8.827468113 8.823058934

k1 -0.000537777

k2 0.034441872

k PROMEDIO 0.01277109

k3 0.004409178

PROYECCIÓN PAREJA 1 Euler

ELEVADO PAREJA 2

Euler

ELEVADO PAREJA 3

Euler

ELEVADO

2012 7331.634 1.27462 6249.440 1.09352 6964.639 1.02587

2013 7425.867 1.29101 6329.764 1.10757 7054.156 1.03906

2014 7521.312 1.30760 6411.121 1.12181 7144.823 1.05241

2015 7617.983 1.32441 6493.523 1.13622 7236.655 1.06594

2016 7715.897 1.34143 6576.984 1.15083 7329.668 1.07964

2017 7815.069 1.35867 6661.518 1.16562 7423.876 1.09352

2018 7915.516 1.37613 6747.138 1.18060 7519.295 1.10757

2019 8017.254 1.39382 6833.859 1.19578 7615.940 1.12181

2020 8120.300 1.41174 6921.695 1.21115 7713.828 1.13622

2021 8224.670 1.42988 7010.659 1.22671 7812.974 1.15083

2022 8330.382 1.44826 7100.767 1.24248 7913.394 1.16562

2023 8437.452 1.46687 7192.033 1.25845 8015.105 1.18060

2024 8545.898 1.48573 7284.472 1.27462 8118.123 1.19578

2025 8655.739 1.50482 7378.100 1.29101 8222.465 1.21115

2026 8766.991 1.52416 7472.930 1.30760 8328.148 1.22671

2027 8879.673 1.54375 7568.980 1.32441 8435.190 1.24248

2028 8993.803 1.56360 7666.264 1.34143 8543.607 1.25845

2029 9109.400 1.58369 7764.798 1.35867 8653.418 1.27462

2030 9226.483 1.60405 7864.599 1.37613 8764.640 1.29101

2031 9345.071 1.62466 7965.683 1.39382 8877.292 1.30760

2032 9465.183 1.64555 8068.066 1.41174 8991.392 1.32441

2033 9586.839 1.66670 8171.764 1.42988 9106.958 1.34143

2034 9710.059 1.68812 8276.796 1.44826 9224.010 1.35867

2035 9834.862 1.70982 8383.178 1.46687 9342.566 1.37613

2036 9961.270 1.73179 8490.926 1.48573 9462.646 1.39382


9324.673 Habitantes



118

ANEXO 4

DISEÑO DE CAUDAL MÉTODO LINEAL

PROYECCIÓN

1° CASO 2° CASO 3° CASO ∑ DE

LOS

TRES

CASOS

DATO

FINAL

AÑO POB. AÑO POB. AÑO POB.

1985 2104 1990 2218 1990 2218

2000 2315 2000 2315 2000 2315

2012 6878 7003 6849 20730 6910

2013 6938 7187 6879 21004 7001

2014 6997 7371 6909 21277 7092

2015 7056 7555 6939 21550 7183

2016 7115 7739 6969 21823 7274

2017 7175 7923 6999 22097 7366

2018 7234 8107 7029 22370 7457

2019 7293 8291 7059 22643 7548

2020 7353 8475 7089 22917 7639

2021 7412 8659 7119 23190 7730

2022 7471 8843 7149 23463 7821

2023 7530 9027 7179 23736 7912

2024 7590 9211 7209 24010 8003

2025 7649 9395 7239 24283 8094

2026 7708 9579 7269 24556 8185

2027 7767 9763 7299 24829 8276

2028 7827 9947 7329 25103 8368

2029 7886 10131 7359 25376 8459

2030 7945 10315 7389 25649 8550

2031 8005 10499 7419 25923 8641

2032 8064 10683 7449 26196 8732

2033 8123 10867 7479 26469 8823

2034 8182 11051 7509 26742 8914

2035 8242 11235 7539 27016 9005

2036 8301 11419 7569 27289 9096


9096 Habitantes



119

ANEXO 5

DISEÑO DE CAUDAL MÉTODO GEOMÉTRICO

PROYECCIÓN

1° CASO 2° CASO 3° CASO ∑ DE

LOS

TRES

CASOS

DATO

FINAL

AÑO POB. AÑO POB. AÑO POB.

1985 2104 1990 2218 1990 2218

2000 2315 2000 2315 2000 2315

2012 6884 7023 6849 20756 6918.667

2013 6949 7233 6879 21061 7020.333

2014 7015 7449 6910 21374 7124.667

2015 7082 7671 6940 21693 7231.000

2016 7149 7900 6971 22020 7340.000

2017 7217 8136 7002 22355 7451.667

2018 7286 8379 7033 22698 7566.000

2019 7355 8630 7064 23049 7683.000

2020 7425 8887 7095 23407 7802.333

2021 7495 9153 7126 23774 7924.667

2022 7566 9426 7158 24150 8050.000

2023 7638 9708 7190 24536 8178.667

2024 7711 9998 7221 24930 8310.000

2025 7784 10297 7253 25334 8444.667

2026 7858 10604 7285 25747 8582.333

2027 7933 10921 7317 26171 8723.667

2028 8008 11247 7350 26605 8868.333

2029 8084 11583 7382 27049 9016.333

2030 8161 11929 7415 27505 9168.333

2031 8238 12286 7448 27972 9324.000

2032 8316 12653 7481 28450 9483.333

2033 8395 13031 7514 28940 9646.667

2034 8475 13420 7547 29442 9814.000

2035 8556 13821 7580 29957 9985.667

2036 8637 14234 7614 30485 10161.667


10161.667 Habitantes



120

ANEXO 6

DISEÑO DE CAUDAL MÉTODO LOGARÍTMICO

PROYECCIÓN MÉTODO

LOGARÍTMICO

∑ DE LOS TRES

CASOS

POBLACIÓN

PROYECTADA

NIVEL DE

COMPLEJIDAD

2012 7332 21160 7053 MEDIO

2013 7426 21447 7149 MEDIO

2014 7521 21738 7246 MEDIO

2015 7618 22032 7344 MEDIO

2016 7716 22330 7443 MEDIO

2017 7815 22632 7544 MEDIO

2018 7916 22938 7646 MEDIO

2019 8017 23248 7749 MEDIO

2020 8120 23561 7854 MEDIO

2021 8225 23879 7960 MEDIO

2022 8330 24202 8067 MEDIO

2023 8437 24528 8176 MEDIO

2024 8546 24859 8286 MEDIO

2025 8656 25195 8398 MEDIO

2026 8767 25535 8512 MEDIO

2027 8880 25880 8627 MEDIO

2028 8994 26230 8743 MEDIO

2029 9109 26585 8862 MEDIO

2030 9226 26945 8982 MEDIO

2031 9345 27310 9103 MEDIO

2032 9465 27680 9227 MEDIO

2033 9587 28056 9352 MEDIO

2034 9710 28438 9479 MEDIO

2035 9835 28826 9609 MEDIO

2036 9961 29219 9740 MEDIO


9740 Habitantes



121

ANEXO 7

DOTACIÓN Y CAUDAL

PROYECCIÓN

DOTACIÓN

NETA

(L/hab./DÍA)

DOTACIÓN

BRUTA

(L/hab./DÍA)

CAUDAL

MEDIO

DIARIO

(Qmd)

CAUDAL

MÁXIMO

DIARIO (QMD)

CAUDAL

MÁXIMO

HORARIO

(QMH)

"L/s" K1 "L/s" K2 "L/s"

2012 115 153 12.52 1.30 16.27 1.60 20.03

2013 115 153 12.69 1.30 16.49 1.60 20.30

2014 115 153 12.86 1.30 16.72 1.60 20.58

2015 115 153 13.03 1.30 16.94 1.60 20.85

2016 115 153 13.21 1.30 17.17 1.60 21.14

2017 115 153 13.39 1.30 17.40 1.60 21.42

2018 115 153 13.57 1.30 17.64 1.60 21.71

2019 115 153 13.75 1.30 17.88 1.60 22.00

2020 115 153 13.94 1.30 18.12 1.60 22.30

2021 115 153 14.13 1.30 18.36 1.60 22.60

2022 115 153 14.32 1.30 18.61 1.60 22.91

2023 115 153 14.51 1.30 18.86 1.60 23.22

2024 115 153 14.71 1.30 19.12 1.60 23.53

2025 115 153 14.90 1.30 19.38 1.60 23.85

2026 115 153 15.11 1.30 19.64 1.60 24.17

2027 115 153 15.31 1.30 19.90 1.60 24.50

2028 115 153 15.52 1.30 20.17 1.60 24.83

2029 115 153 15.73 1.30 20.44 1.60 25.16

2030 115 153 15.94 1.30 20.72 1.60 25.50

2031 115 153 16.16 1.30 21.00 1.60 25.85

2032 115 153 16.37 1.30 21.29 1.60 26.20

2033 115 153 16.60 1.30 21.58 1.60 26.56

2034 115 153 16.82 1.30 21.87 1.60 26.92

2035 115 153 17.05 1.30 22.17 1.60 27.28

2036 115 153 17.28 1.30 22.47 1.60 27.66



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ANÁLISIS TÉCNICO DE LA RED DE CONDUCCIÓN...

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