Producto Final Anexo No. 2 Estructuras de Entrada · la entrega de los dos (2) interceptores al...

CAR ESTRUCTURAS DE ENTRADA HAZEN AND SAWYER, P.C. │ NIPPON KOEI

Producto Final – Anexo No. 2

Estructuras de Entrada

Producto Final Julio 2011 Anexo No. 2


TABLA DE CONTENIDO

ESCTRUCTURAS DE ENTRADA

Introducción……………………………………………………………………………………. ........ 1

1. Criterios de Diseño……………………………………………………………………. ......... 1

2. Planos Relacionados………………………………………………………………….. ........ 1

3. Condición Existente…………………………………………………………………… ........ 3

4. Diseño Propuesto……………………………………………………………………… ........ 4

5. Descripción…………………………………………………………………………….. ......... 5

5.1. Entrega de los Interceptores Manija Cortijo, ENCOR, IRB y Tibabuyes Occidental al

Nuevo Interceptor 1A……………………………………………………………………... 5

5.2. Estructura de By-Pass……………………………………………………………………. 5

5.3. Trampa de Rocas…………………………………………………………………………. 7

5.4. Primera Cámara de Ecualización……………………………………………………….. 8

5.5. Segunda Cámara de Ecualización……………………………………………………… 10

5.6. Canal de Derivación de Caudales de Exceso (Canal de Derivación 1)…………….. 11

5.7. Sistema de Distribución Hacia el Tratamiento Existente……………………………... 13

5.8. Sistema de Distribución Hacia el Canal de Amortiguación…………………………… 14

5.9. Sistema de Conducción Compuesto por el Canal de Amortiguación y las Tuberías de

Conducción Hacía la PTAR Existente………………………………………………….. 15

6. Estrategias de Operación…………………………………………………………….. ...... 18

6.1. Fase 1: Caudal Afluente mayor a 14 m3/s……………………………………………… 18

6.2. Fase 2: Caudal Afluente entre 14 m3/s y 20,5 m3/s………………………………….. 19

6.3. Fase 3: Caudales Mayores a 20,5 m3/s………………………………………………... 20



6.4. Fase 4: Finalización del Evento de Lluvia……………………………………………… 21

6.5. Fase 5: Disminución de Nivel en el Canal de Amortiguación)……………………….. 22

7. Referencias Bibliográficas…………………………………………………………….. ..... 26



LISTA DE TABLAS

Tabla No. 1 Criterios de Diseño para las Estructuras de Entrada a la PTAR ........................................ 1

Tabla No. 2 Planos Relacionados con las Estructuras de Entrada a la PTAR ...................................... 3

Tabla No. 3 Niveles Hidráulicos en Estructuras de Entrada Para Caudales de Exceso ..................... 15

Tabla No. 4 Cálculo del Volumen Disponible para Almacenamiento en el Canal de Amortiguación . 17

Tabla No. 5 Necesidades de Almacenamiento de Caudal de Exceso ................................................. 17

Tabla No. 6 Tiempo de Vaciado del Canal de Aguas Negras para Diferentes Configuraciones de

Bombeo ......................................................................................................................................... 26



LISTA DE FIGURAS

Figura No. 1 Curva de duración de niveles en la descarga del Río Juan Amarillo ................................ 2

Figura No. 2 Sección Transversal del Box Coulvert que Alimenta el Canal de Aguas Negras ............. 3

Figura No. 3 Sección Transversal del Canal Existente de Aguas Negras ............................................. 4

Figura No. 4 Sección Transversal de la Estructura de By-pass ............................................................. 6

Figura No. 5 Vista Superior del Interceptor 1A ....................................................................................... 7

Figura No. 6 Geometría de la Trampa de Rocas ................................................................................... 8

Figura No. 7 Primera Cámara de Ecualización con Compuertas Deslizantes ................................... 10

Figura No. 8 Segunda Cámara de Ecualización con Compuertas Deslizantes ................................... 11

Figura No. 9 Canal de Derivación de Caudales de Exceso ................................................................. 12

Figura No. 10 Corte Transversal de una Compuerta Radial del Sistema de Alimentación Hacia la

PTAR Existente ............................................................................................................................. 13

Figura No. 11 Corte Transversal de una Compuerta Radial del Sistema de Alimentación Hacia el

Canal de Amortiguación ................................................................................................................ 14

Figura No. 12 Corte Transversal del Sistema Compuesto por el Canal y las Tuberías ...................... 16

Figura No. 13 Fase 1: Caudal Afluente Mayor a 14 m3/s ..................................................................... 19

Figura No. 14 Fase 3: Caudal Afluente entre 14 m3/s y 20,5 m

3/s ....................................................... 20

Figura No. 15 Fase 3: Caudal Afluente Mayor a 20,5 m3/s .................................................................. 21

Figura No. 16 Fase 4: Finalización del Evento de Lluvia ..................................................................... 22

Figura No. 17 Fase 5: Primer Mecanismo ............................................................................................ 23

Figura No. 18 Fase 5: Segundo Mecanismo ........................................................................................ 24

Figura No. 19 Fase 5: Tercer Mecanismo ............................................................................................ 25


CAR Página 2-1 ESTRUCTURAS DE ENTRADA HAZEN AND SAWYER, P.C. │ NIPPON KOEI

Introducción

La configuración del sistema de captación para la ampliación (Fase II) de la PTAR El

Salitre, corresponde a una modificación del sistema de captación que actualmente se

encuentra en funcionamiento (Fase I). Dicha adaptación consiste en construir una nueva

estructura de conducción en la cabecera del canal actual de alimentación, tal estructura

servirá para conducir el caudal entrante hacia la Fase II de la PTAR. Mediante este

procedimiento, el canal pasaría de ser un sistema de conducción a ser uno de

amortiguación para los caudales que excedan la capacidad de tratamiento tanto de la etapa

futura, como de la actual.

El presente Anexo explica el funcionamiento de la PTAR El Salitre una vez implantadas las

obras futuras que alimentarían tanto la nueva etapa de la planta, como la etapa actual y el

canal de amortiguación.

1. Criterios de Diseño

La Tabla No. 1 resume los principales criterios de diseño empleados para las estructuras

de entrada del afluente, para la etapa de ampliación de la PTAR El Salitre:

Tabla No. 1

Criterios de Diseño para las Estructuras de Entrada a la PTAR

Parámetro Valor

Caudal pico en temporada de lluvias 26 m3/s

Qmax de bombeo hacía instalaciones nuevas 14 m3/s

Qmax de bombeo hacia instalaciones existentes 7,5 m3/s

Q excedente para ser almacenado ±4,5 m3/s

Adicionalmente, se utilizaron como criterios de diseño los resultados de los estudios realizados por la CAR, con respecto a los niveles esperados en el río Bogotá (con y sin adecuación hidráulica, ver Figura No. 1). Para profundizar en este tema se recomienda revisar el Producto No. 2 – Informe de Estudios Básicos y Diagnóstico Físico y Operativo de la Planta Actual (página 3-19).



Figura No. 1

Curva de duración de niveles en la descarga del Río Juan Amarillo

Fuente: Datos tomados de los perfiles del Estudio hidráulico para el diseño de las obras de protección, CAR (2008), extendidos en sus extremos por El Consultor

2. Planos Relacionados

La Tabla No. 2 muestra los planos de referencia relacionados con las estructuras de

entrada del afluente, para la etapa de ampliación de la PTAR El Salitre:

2539.0

2539.5

2540.0

2540.5

2541.0

2541.5

2542.0

2542.5

2543.0

2543.5

2544.0

2544.5

2545.0

2545.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

NIV

EL

(m

sn

m)

PORCENTAJE DE EXCEDENCIA (%)

Curva de duración a partir de los perfiles

hidráulicos CAR (2008).

Curva de duración esperada con obras de

adecuación propuesta CAR.



Tabla No. 2

Planos Relacionados con las Estructuras de Entrada a la PTAR

Número Título

C-14 Localización y Capacidad de Caudal de las Conducciones de Gran Tamaño

C-15 Interceptor 1A - Planta, Perfil y Sección

C-16 Interceptor 1B - Canal de Aguas Negras - Hoja 1

C-17 Estructura de By-pass de Caudal e Interceptor 1B - Canal de Aguas Negras –

Sección Típica - Hoja 2

C-18 Interceptor 1B - Canal de Aguas Negras - Hoja 3

C-19 Compuerta Radial No. 1 – Planta y Sección

C-20 Compuerta Radial No. 2 – Planta y Sección

M-07 Trabajos de Cabecera – Planta de Localización

M-09 Estructura de By-pass, Cribado y Área de Cribado – Planta

M-10 Estructura de By-pass, Cribado y Área de Cribado – Planta – El +40,00

M-11 Estructura de By-pass, Cribado y Área de Cribado – Sección

3. Condición Existente

La condición actual de conducción de aguas negras hacia la PTAR El Salitre consiste en un

canal trapezoidal que recibe el caudal proveniente del Interceptor Izquierdo del Canal

Salitre, por medio de un Box Coulvert de tres celdas que presenta la siguiente sección

transversal (ver Figura No. 2):

Figura No. 2

Sección Transversal del Box Coulvert que Alimenta el Canal de Aguas Negras

Nota: Para mayor detalle ver Plano C-15

El canal trapezoidal conduce las aguas negras a lo largo de aproximadamente 530,15 m

hasta llegar a la PTAR existente, su sección transversal es la siguiente (ver Figura No. 3):



Figura No. 3

Sección Transversal del Canal Existente de Aguas Negras

Nota: Para mayor detalle ver Plano C-17

El Producto No. 2 “Informe de Estudios Básicos y Diagnóstico Físico y Operativo de la

Planta Actual”, del presente estudio, ofrece una explicación detallada del sistema actual de

alimentación de la PTAR.

4. Diseño Propuesto

La nueva estructura de conducción propuesta para la ampliación de la PTAR El Salitre,

consiste en una prolongación del Box Coulvert existente hasta la entrada del sistema de

pretratamiento (denominada Interceptor 1A). De esta manera, el canal de aguas negras

permanecerá vacío mientras la planta opere con caudales de hasta 14 m3/s, y será utilizado

para conducir caudales de exceso en temporada de lluvias. Los Planos C-15 a C-18

permiten comprender mejor la disposición del canal existente y la nueva estructura de

captación.

Según lo estipulado en el Producto No. 2 “Informe de Estudios Básicos y Diagnóstico Físico

y Operativo de la Planta Actual”, del presente estudio, se tomó para el diseño un caudal

pico en temporada de lluvias de 26 m3/s. En consecuencia con la condición anteriormente

expuesta, caudales entre 14 m3/s y 21,5 m3/s serán desviados hacia las instalaciones

existentes de tratamiento primario, que poseen una capacidad de bombeo de 7,5 m3/s

(cabe resaltar que esta capacidad de bombeo se consigue operando tres de las cuatro

bombas de tornillo existentes en la planta, sin embargo, existe la posibilidad física de operar

las 4 bombas en caso de requerirse). Por otro lado, caudales por encima de 21,5 m3/s

serán derivados hacia el canal existente para su almacenamiento. En concordancia con lo



anterior, el caudal máximo de exceso que podría ser desviado sería de aproximadamente

12 m3/s (7,5 m3/s hacia la planta actual y 4,5 m3/s hacia el canal de amortiguación).

5. Descripción

A continuación se describe cada uno de los sistemas que componen el conjunto de

estructuras de entrada de afluente de la PTAR.

5.1. Entrega de los Interceptores Manija Cortijo, ENCOR, IRB y Tibabuyes Occidental

al Nuevo Interceptor 1A

El Interceptor Engativá Cortijo (ENCOR) será conectado al Interceptor Manija Cortijo, de allí

la entrega de los dos (2) interceptores al Interceptor 1A será realizada por medio de un Box

Culvert de 2 x 2 m. El Interceptor Tibabuyes debe ser conducido paralelamente al Canal de

Aguas Negras para ser conectado a la estructura de descarga del IRB, a través de una

tubería de 1,1 m de diámetro y aproximadamente 530 m de longitud. La entrega del IRB al

Interceptor 1A se realizará por medio de la estructura de descarga existente compuesta por

cuatro (4) tuberías embebidas en concreto de 1,6 m de diámetro.

Es importante aclarar que las tuberías remanentes de las entregas existentes, deben ser

taponadas con un sello sanitario y de seguridad de concreto. El Plano C-15 muestra en

detalle el sistema descrito anteriormente.

5.2. Estructura de By-Pass

Para una eventual puesta fuera de servicio de toda la PTAR, los últimos 40 m del

Interceptor 1A (desde la El 37,46 hasta la El 37,00) se adecuarán de manera que sirvan

como vertedero de rebose hacia el canal de aguas negras. Dicha porción del canal se

encontrará a cielo abierto, presentando la sección transversal mostrada en la Figura No. 4.



Figura No. 4

Sección Transversal de la Estructura de By-pass

La altura de la cabeza sobre el vertedero se calcula mediante la ecuación de Bazin, como

se muestra a continuación:

(1)

Donde:

Q = Caudal (m3/s ; pies3/s) (26 m3/s = 918,18 pies3/s)

h = Altura de la cabeza sobre el vertedero (m ; pies)

p = Altura del vertedero (m ; pies) (5,77 m = 18,93 pies)

L = Longitud del vertedero (m ; pies) (47,8 m = 156,82 pies)

g = Aceleración gravitacional (m/s2 ; pie/s2) (9,81 m/s2 = 32,17 pies/s2)

De acuerdo con lo anterior, la cabeza hidráulica sobre el vertedero es de 0,45 m (1,46 pies).

La Figura No. 5 muestra una vista superior del Interceptor 1A, con la mencionada

estructura de rebose.



Figura No. 5

Vista Superior del Interceptor 1A

Nota: Las flechas rojas señalan la dirección del flujo en el evento de una puesta fuera de servicio de la PTAR.

El Plano C-17 muestra en detalle la configuración de la estructura de by-pass para la PTAR

El Salitre.

5.3. Trampa de Rocas

La primera estructura de pretratamiento corresponde a una trampa de rocas ubicada a la

salida del Box Coulvert, dicha estructura recibe las aguas perpendicularmente y presenta

una geometría trapezoidal. La Figura No. 6 muestra una gráfica conceptual de la trampa de

rocas.



Figura No. 6

Geometría de la Trampa de Rocas

La trampa de rocas tiene como fin colectar sólidos de gran tamaño y con un peso específico

alto, comprende la instalación de una grúa para la captura y descarga de los sólidos

retenidos en una zona de descarga adyacente, adecuada para tal fin. Los Planos M-09 a

M-11 muestran en detalle la configuración de la trampa de rocas y la respectiva zona de

descarga.

5.4. Primera Cámara de Ecualización

Después de la trampa de rocas, el diseño propone una cámara de ecualización que

antecede al cribado, dicha cámara comprende dos compuertas deslizantes de 2,4 m x 2,4

m que sirven eventualmente como aliviaderos de caudal, en eventos de lluvias en los que

se superen los 14 m3/s.



Dichas compuertas dejan pasar el caudal hacia un canal de derivación (Canal de

Derivación 1) con dos grupos de compuertas radiales (que serán descritos más adelante en

el presente Anexo), en donde el caudal y nivel de agua determinan la apertura de dichas

compuertas, y por consiguiente el sentido del flujo (ya sea hacia la planta existente o hacia

el Canal de Amortiguación, este nuevo uso del canal de aguas negras será descrito más

adelante en el presente Anexo). La máxima pérdida hidráulica calculada en este sistema de

compuertas (para una condición de apertura total de estas), con un caudal de 12 m3/s, es

de 0,082 m de acuerdo con la siguiente ecuación:

hv = K(v2 / 2g) (2)

Donde:

hv = pérdida de carga localizada (m)

K = coeficiente empírico (asumido como 1,5)

v = velocidad del flujo (1, 04 m/s) (obtenida de la ecuación Q = v x A)

g = aceleración gravitacional (9,81 m/s2)

La cámara de ecualización y las compuertas deslizantes se pueden observar en la Figura

No. 7 (para mayor detalle ver Planos M-09 y M-10).



Figura No. 7

Primera Cámara de Ecualización con Compuertas Deslizantes

Nota: La elipse roja señala las compuertas deslizantes de 2,4 m x 2,4 m.

En seguida de esta cámara de ecualización, se encuentra el sistema de cribado, compuesto

por 10 canales que comprenden rejillas gruesas y finas, así como transportadores y

lavadores/compactadores de residuos. Este sistema de cribado es descrito en el Anexo No.

3. Luego de pasar por el sistema de cribado, el caudal continúa hacia una segunda cámara

de ecualización.

5.5. Segunda Cámara de Ecualización

El sistema de rejillas descarga hacia una nueva cámara de ecualización que precede la

estación de bombeo. Esta cámara cuenta con dos nuevas compuertas deslizantes que

cumplen la misma función que las compuertas ubicadas en la primera cámara de

ecualización (alimentar el Canal de Derivación 1 que a su vez alimenta, tanto la planta

existente de tratamiento primario, como el Canal de Amortiguación). Estas dos nuevas

compuertas tienen 2,5 m de altura por 2,5 m de ancho con una pérdida hidráulica máxima

Primera Cámara de Ecualización



(para una condición de apertura total de estas) de 0,07 m, calculada mediante la ecuación

(2) para 12 m3/s.

Esta nueva cámara de ecualización consiste a su vez en dos sub-cámaras comunicadas

por medio de 3 compuertas deslizantes de 1,9 m de ancho por 5 m de altura. Dichas

compuertas permiten aislar cualquiera de las dos sub-cámaras para diversos fines, tales

como operaciones de mantenimiento, control de la elevación y la velocidad, etc.

Adicionalmente, las dos sub-cámaras están provistas tanto de bombas tipo jet para mezcla,

como de bombas sumergibles para vaciado. La segunda cámara de ecualización puede

observarse en la Figura No. 8 (para mayor detalle ver Planos M-09 y M-10).

Figura No. 8

Segunda Cámara de Ecualización con Compuertas Deslizantes

Nota: La elipse roja señala las 2 compuertas deslizantes de 2,5 m x 2,5 m. La elipse azul señala las 3

compuertas deslizantes de 1,9 m x 5 m.

5.6. Canal de Derivación de Caudales de Exceso (Canal de Derivación 1)

Como se ha visto anteriormente, el Canal de Derivación 1 con compuertas radiales puede

alimentarse con el caudal de exceso tanto desde la Primera Cámara de Ecualización, como

Segunda Cámara de Ecualización



desde la segunda. Este canal de derivación está provisto de dos sistemas de compuertas

radiales, el primero cuenta con tres de estas y está diseñado para derivar un caudal de

hasta 7,5 m3/s hacia la PTAR existente con tratamiento primario, el segundo está

compuesto de 2 compuertas para desviar un caudal máximo de 4,5 m3/s hacia el Canal de

Amortiguación. La Figura No. 9 muestra la configuración del Canal de Derivación 1 (para

mayor detalle ver Planos M-09 y M-10).

Figura No. 9

Canal de Derivación de Caudales de Exceso

Nota: La elipse azul muestra el primer sistema de compuertas (hacia la planta existente). La elipse naranja

muestra el segundo sistema de compuertas (hacia el canal de amortiguación). Las dos elipses rojas muestran

los dos sistemas de alimentación del canal de derivación (desde la primera y la segunda cámara de

ecualización).



5.7. Sistema de Distribución Hacia el Tratamiento Existente

Como se mencionó anteriormente, el sistema de derivación hacia la planta existente cuenta

con 3 compuertas radiales, tales compuertas tienen un ancho de 5 m cada una y están

provistas de vertederos de 2,5 m de altura. La Figura No. 10 muestra un corte transversal

de una compuerta (para mayor detalle ver Plano C-19).

Figura No. 10

Corte Transversal de una Compuerta Radial del Sistema de Alimentación Hacia la PTAR

Existente

A través de estas compuertas se alimenta un nuevo canal, denominado “Canal de

Derivación 2”, que a su vez alimenta una estructura de derivación que conduce un caudal

máximo de 7,5 m3/s a través del Interceptor 1B. El Interceptor 1B consiste en una cámara

de inspección de la cual se desprenden dos tuberías de concreto de 420 m de longitud y

2,44 m de diámetro interior, hacia la PTAR existente para tratamiento primario. Dichas

tuberías discurren a lo largo del fondo del canal de aguas negras, manteniendo su

contenido aislado del contenido del canal. Cabe resaltar, que la cámara de inspección del

Interceptor 1B está provista tanto de una bomba sumergible, como de una compuerta



deslizante de 1,2 m x 1,2 m, para permitir eventualmente el ingreso del contenido del canal

de amortiguación.

De acuerdo con la ecuación de Bazin (1), la cabeza hidráulica sobre los vertederos (con un

caudal de 7,5 m3/s) es de 0,42 m (1,37 pies). Tanto el Canal de Derivación 2 como el

Interceptor 1B, se detallan en los Planos C-16 a C-19.

5.8. Sistema de Distribución Hacia el Canal de Amortiguación

Como se mencionó anteriormente, el canal actual de aguas negras será usado para recibir

un caudal de hasta 4,5 m3/s para su almacenamiento y posterior tratamiento. La

alimentación se llevará a cabo desde el Canal de Derivación 1 por medio del sistema de

dos compuertas radiales de 5 m de ancho con vertederos de 3 m de altura. De acuerdo con

la ecuación (1), la cabeza hidráulica sobre los vertederos es de 0,39 m. La Figura No. 11

muestra un corte transversal de una compuerta (para mayor detalle ver Plano C-20).

Figura No. 11

Corte Transversal de una Compuerta Radial del Sistema de Alimentación Hacia el Canal de

Amortiguación



A través de estas dos compuertas se alimentará el canal de amortiguación, de manera que

el caudal llene dicho canal por la parte exterior a las tuberías que conforman el Interceptor

1B, y que alimentarán la PTAR existente. En concordancia con lo anterior, tanto el caudal

que desembocará en la estación de bombeo de la PTAR actual con una capacidad máxima

de 7,5 m3/s, como el caudal máximo de 4,5 m3/s que se almacenará para posterior

tratamiento, discurrirán a lo largo del mismo canal sin mezclarse. Las estructuras que

componen este sistema de distribución pueden observarse en detalle en los Planos C-15 a

C-20.

De acuerdo con lo anteriormente expuesto (y teniendo en cuenta una pérdida hidráulica de

0,07 m, en las compuertas deslizantes que conducen de la Segunda Cámara de

Ecualización hacia el Canal de Derivación 1), en el momento de presentarse excesos de

caudal entrando a la PTAR, se tendrían los niveles hidráulicos en las estructuras de entrada

mostrados en la Tabla No. 3:

Tabla No. 3

Niveles Hidráulicos en Estructuras de Entrada Para Caudales de Exceso

Caudal Condición

Nivel en Canal de

Derivación 1

Nivel en Segunda Cámara de

Ecualización

21,5 m3/s

Compuertas

hacia PTAR

actual abiertas

40,92 m 40,99 m

26,0 m3/s

Compuertas

hacia PTAR

actual y hacia

canal de

amortiguación

abiertas

41,4 m 41,47 m

5.9. Sistema de Conducción Compuesto por el Canal de Amortiguación y las Tuberías

de Conducción Hacía la PTAR Existente

El canal trapezoidal tiene una altura de 6 m, sin embargo, para evitar reboses y otros

problemas operativos, se operará a una altura máxima de 5,57 m. A pesar de que en el

sistema de operación actual, el canal de amortiguación se desarrolla a lo largo de 530,15

m, los trabajos de adecuación futuros dispondrán una longitud para el sistema compuesto

por el Canal de Amortiguación y el Interceptor 1B, de 420 m.

El volumen útil para almacenamiento de agua dentro del canal es resultado de restar al

volumen del canal (teniendo en cuenta la altura de operación), el volumen ocupado por los



tubos que conducen agua hacia la PTAR existente, y el ocupado por el concreto para el

anclaje de la tubería. La Figura No. 12 muestra una sección transversal del canal, debido a

la pendiente de la tubería, debe suponerse que el corte transversal se hace justo en la

mitad de la tubería (a 210 m del inicio de la tubería).

Figura No. 12

Corte Transversal del Sistema Compuesto por el Canal y las Tuberías

Las tuberías propuestas para el Interceptor 1B, son de concreto reforzado para baja presión

con empaque de caucho en las uniones y espesor de pared de 0,23 m. Como alternativa se

podrían usar tuberías de GRP, sin embargo, el Contratista debe garantizar que el anclaje

de la tubería impida la flotación de esta.

La Tabla No. 4 muestra los volúmenes ocupados por los componentes del sistema de

conducción, así como el volumen disponible para transporte de agua dentro del canal (para

mayor detalle ver Planos C-16, C-17 y C-18). Cabe resaltar que para el cálculo del volumen

de concreto para anclaje, el área ocupada en la sección transversal se tomó como un

trapecio, despreciando el área que debería restarse a dicho trapecio, correspondiente al

anclaje de las tuberías (lo que implica que el volumen real aproximado para

almacenamiento sería un poco mayor al mostrado en la Tabla No. 4).



Tabla No. 4

Cálculo del Volumen Disponible para Almacenamiento en el

Canal de Amortiguación

Componente Volumen (m3)

Canal de Aguas Negras 35.413

Tuberías 4.703

Concreto para Anclaje 1.644

Volumen Disponible 29.066

En la Tabla No. 5 se muestran las diferentes necesidades de almacenamiento de caudal de

exceso, de acuerdo al Periodo de Retorno del evento de lluvia, y de el número de bombas

de tornillo existentes que se tengan en operación (como se mencionó anteriormente en el

presente documento, aunque se toma como condición extrema un caudal de bombeo de

7,5 m3/s hacia la planta de tratamiento primario existente, con tres bombas de tornillo en

operación; se encuentra latente la posibilidad de operar el sistema con las cuatro bombas

existentes, aumentando el caudal hacia tratamiento primario a ±10 m3/s, en caso de que la

intensidad del evento lo requiera). Las diferentes necesidades de almacenamiento se

obtienen de las Hidrógrafas de Creciente en la PTAR Salitre ajustadas por el Consorcio,

para diferentes Periodos de Retorno (ver Producto No. 2 – Página 3-80).

Tabla No. 5

Necesidades de Almacenamiento de Caudal de Exceso

Periodo de Retorno

(Años)

No. De Bombas Existentes

en Operación

Caudal de Bombeo

Máximo (m3/s)

Volumen Aproximado a

Almacenar (m3)

3 3 21,5 2.241

10 3 21,5 28.800

25 3 21,5 45.684

4 24 26.244

Como se puede observar de acuerdo a la Tabla No. 5, el Canal de Amortiguación podría

permitir el almacenamiento del caudal de exceso para un Periodo de Retorno de 10 años;

sin embargo, eventualmente podría almacenarse el caudal de exceso correspondiente a un

Periodo de Retorno de 25 años, siempre y cuando la estación de bombeo existente se

opere con cuatro bombas de tornillo.

El canal de amortiguación cuenta a su vez con 2 vertederos de rebose de 8 m de ancho y

5,7 m de altura (Elevación 43,4 m), cada uno (ver Plano C-18). En consecuencia y según lo

calculado mediante el empleo de la ecuación (1), la altura de la cabeza hidráulica sobre



dichos vertederos para un caudal de 4,5 m3/s, en caso de rebose, sería de 0,28 m para una

cota de 43,68 m. Al comparar dicha cota con en nivel esperado para el Río Bogotá

(2.542,64 m, para un periodo de retorno de 10 años) una vez efectuadas la obras de

adecuación de este (ver Producto No. 4, Versión 3, página 3-19), se encuentra un

diferencia de nivel hidráulico del canal de amortiguación con respecto al río de 1,04 m.

6. Estrategias de Operación

La condición normal de operación de las estructuras nuevas de alimentación de la PTAR El

Salitre, corresponde a una en la que el caudal máximo admisible para elevarse por medio

de la nueva estación de bombeo, es de 14 m3/s. Bajo esta condición mediante la cual se

proporciona tratamiento secundario a la totalidad del caudal ingresando a la PTAR, el pozo

húmedo de bombeo operaría en un rango entre 38,2 m y 40,2 m de nivel, con un nivel

óptimo de ± 39,2 m.

En caso de presentarse un evento en el que se deba sacar de servicio y la planta, y por

ende la totalidad del caudal entrante deba ser desviado hacia el Canal de Amortiguación

por medio del vertedero de rebose ubicado en el Interceptor 1A, simplemente deben

apagarse las bombas principales para que el estancamiento ocasione dicho rebose.

En el momento de presentarse un evento de lluvia, existirían 5 fases de operación las

cuales se describen a continuación:

6.1. Fase 1: Caudal Afluente mayor a 14 m3/s

Durante esta fase la nueva estación de bombeo se encontrará trabajando bajo un caudal de

14 m3/s, con el pozo húmedo operando en un nivel entre 39,2 m y 40,2 m aproximadamente

(ver Anexo No. 4 – Estación de Bombeo). Para derivar el caudal por encima de 14m3/s que

no es bombeado hacia las nuevas instalaciones de tratamiento, se debe abrir alguna de las

baterías de compuertas deslizantes de 2,5 m x 2,5 m (ya sea la de la primera cámara de

ecualización, o la de la segunda; preferiblemente la de la segunda con el fin de que el agua

residual reciba cribado). El caudal de exceso comenzará a ingresar al Canal de Derivación

1 (ver Figura No. 13); dicho caudal de exceso debe ser clorado (ver Anexo No. 12 –

Sistema de Desinfección).



Figura No. 13

Fase 1: Caudal Afluente Mayor a 14 m3/s

6.2. Fase 2: Caudal Afluente entre 14 m3/s y 20,5 m3/s

El nivel del pozo húmedo continúa en aumento y se eleva sobre 40,5 m. Se abren las

compuertas radiales que alimentan el Interceptor 1B (ver Plano C–19 y Figura No. 14) y se

ponen en funcionamiento las bombas de la PTAR existente para tratamiento primario. En

esta fase las bombas nuevas se encontrarán trabajando bajo un caudal de 14 m3/s y las

bombas existentes bajo 7,5 m3/s, como máximo.



Figura No. 14

Fase 3: Caudal Afluente entre 14 m3/s y 20,5 m

3/s

6.3. Fase 3: Caudales Mayores a 20,5 m3/s

El nivel del pozo húmedo continuará en aumento sobre la elevación 41,0 m, razón por la

cual se abren las compuertas radiales que permiten el paso hacia el canal de amortiguación

(Canal de Aguas Negras) (ver Plano C-20 y Figura No. 15).



Figura No. 15

Fase 3: Caudal Afluente Mayor a 20,5 m3/s

6.4. Fase 4: Finalización del Evento de Lluvia

En el momento en que el caudal afluente decrezca hasta los 14 m3/s, se apagan las

bombas existentes y se cierran las compuertas deslizantes. El agua almacenada en los

canales de derivación se debe retornar hacia la primera cámara de igualación antes del

cribado por medio de las bombas sumergibles de drenaje adyacentes a este (ver Figura

No. 16).



Figura No. 16

Fase 4: Finalización del Evento de Lluvia

6.5. Fase 5: Disminución de Nivel en el Canal de Amortiguación)

Existen tres mecanismos para bajar el nivel del canal de amortiguación.

■ El primero consiste abrir la compuerta deslizante de 1,2 m x 1,2 m ubicada en la cámara

de inspección del Interceptor 1B, para permitir el paso del agua hacia las tuberías de

éste (ver Figura No. 17) y por consiguiente hacia la estación de bombeo existente.



Figura No. 17

Fase 5: Primer Mecanismo

■ El segundo consiste en activar la bomba sumergible localizada en la cámara de

inspección anteriormente mencionada, de esta manera el caudal se retorna hacia el

canal de derivación (ver Figura No. 18).



Figura No. 18

Fase 5: Segundo Mecanismo

■ El tercero consiste en activar la bomba sumergible adyacente a las bombas existentes,

de esta manera el agua residual será bombeada hacia el tanque primario existente (ver

Figura No. 19).



Figura No. 19

Fase 5: Tercer Mecanismo

El tiempo de vaciado del Canal una vez finalizado el evento de lluvia depende del uso que

se dé a los tres mecanismos descritos anteriormente (pueden utilizarse uno a la vez o

combinarse). La Tabla No. 6 muestra algunas alternativas de vaciado y el tiempo que

tomarían (el tiempo de vaciado resulta de la relación entre el volumen a bombear y la

capacidad de bombeo).



Tabla No. 6

Tiempo de Vaciado del Canal de Aguas Negras para Diferentes Configuraciones de Bombeo

Configuración de

Bombas

Capacidad de Bombeo (m3/s) Volumen a Bombear (m

3)

15.000 20.000 25.000

1 Bomba Sumergible 0,120 Tiempo de Vaciado

(h)

34,7 46,3 57,9

2 Bombas Sumergibles 0,240 17,4 23,14 28,9

1 Bomba de Tornillo 2,5 1,7 2,2 2,8

7. Referencias Bibliográficas

1. WILLIAMS, G. y HAZEN, A (1905). Hydraulic Tables. Hazen and Sawyer, USA.

Tercera Edición.

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