Aduccion

ASPECTOS GENERALES

*Optimizar las obras de la aducción y del sistema de pre tratamiento, el conducto de aducción y el desarenador dentro del marco de la rehabilitación de las estructuras que hacen parte del acueducto de Villavicencio.

* El estudio incluye un diagnóstico de la situación actual de las obras en sus aspectos físicos y operativos y el diseño de las estructuras propuestas, junto con las medidas y acciones tendientes a optimizar el conducto de aducción y el desarenador existente.

Objetivo de estudios y diseños

Diagnóstico del estado actual de las obras del sistema de pre tratamiento incluyendo las características de su funcionamiento y componente físico.

Mejoramiento en las condiciones físicas y funcionales. No se busca una ampliación de su capacidad hidráulica

original de diseño que es de 1.6m3/s dado que el caudal de la quebrada es insuficiente.

Para el desarenador mejorar el funcionamiento del mismo(abrasión en la tubería de conducción)

ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN

En la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Villavicencio E.S.P. existe un número considerable de planos pertenecientes al sistema de acueducto de Quebrada Honda y dentro de ellos se encuentran los diseños originales de la aducción y del sistema de pretratamiento.

Los planos disponibles del conducto de aducción y el desarenador se aprovecharon considerablemente y permitieron conocer las características generales de las obras construidas y detectar las diferencias respecto a su situación actual.

DIAGNÓSTICO DE LA ADUCCIÓN Aspectos físicos: Se trata de una estructura longitudinal y consiste en un

conducto cerrado o cajón en concreto reforzado de sección transversal rectangular con un ancho de 1,2 m, una altura de 1,60 m y una longitud de 70 m. Este conducto se desprende directamente de la caja longitudinal de concreto que hace parte de la toma lateral. El conducto es de concreto reforzado y, a pesar de que posee unos diez años de servicio, se encuentra en buenas condiciones físicas, por lo cual no se proponen reparaciones a su estructura propiamente dicha.

Línea de aducción

Condiciones de funcionamiento

De acuerdo con las inspecciones realizadas en campo, la estructura del conducto no representa ningún riesgo y, la capacidad hidráulica es suficiente para transportar el caudal requerido en el diseño original (1,6 m3/s).

La capacidad hidráulica del canal de aducción al desarenador se establece con la ecuación de Chèzy-Manning:

Q - es el caudal de diseño: 1,60 m3/s A - es el área de la sección transversal, (1,2 x 1,2 = 1,44

m2) R – radio hidráulico, m S - es la pendiente longitudinal del conducto, S= 0,001683 n - es el coeficiente de rugosidad de Manning, n= 0,016

Al solucionar la anterior ecuación se determina que el conducto puede transportar un caudal de 2,0 m3/s cuando ocupa la altura total de 1,20 m y un caudal de 1,6 m3/s, con una altura de 1,0 m para la lámina, con un borde libre de 0,20 m.

En estas condiciones el conducto posee la capacidad hidráulica suficiente y acorde con el diseño original.

DESARENADOR

El desarenador cumple con la finalidad de retener las partículas del flujo con diámetros iguales y superiores a las arenas, de tal manera que a la planta de tratamiento no ingresen sedimentos en cantidades considerables, por lo cual se considera como parte fundamental del pretratamiento de las aguas para consumo humano.

Aspectos físicos

se trata de un tanque rectangular de dos cámaras, para facilitar la limpieza de sedimentos, dado que mientras se evacuan los depósitos en una de ellas, se continúa operando con la otra cámara. Los principales componentes de la obra son la transición de entrada, el tanque desarenador, la estructura de control y caja de repartición y el conducto de evacuación y limpieza de sedimentos.

Vista general del desarenador, mirado hacia aguas arriba

Se trata de un tramo divergente de 6,3 m de longitud, formado por un canal rectangular que aumenta el ancho de la sección transversal de manera uniforme y simétrica.

Los muros laterales son de concreto reforzado que forman un ángulo de 15º con el eje de la estructura y poseen una pared completamente vertical en la cara húmeda.

La corona de los muros tiene un espesor de 0,25 m. El ancho inicial del canal divergente es de 1,3 m y la losa de

piso tiene un espesor de 0,2 m. Además está conformado por dos canales rectangulares de

0,80 m de ancho, cada uno. En la parte central de esta transición se encuentra un muro

de forma trapezoidal en planta, en concreto macizo con forma de trapecio en planta.

CONDUCTO DE LIMPIEZA Y EVACUACION DE SEDIMENTOS

Para lavar los sedimentos se dispone de un orificio de fondo en el extremo final del tanque de sedimentación, operado con una compuerta de limpieza.Este orificio es la parte inicial de un conducto de evacuación que transporta el material depositado de nuevo a la Quebrada Honda, aguas abajo de la captación y de la presa de derivación. El conducto posee una sección transversal circular en tubería de 16” de diámetro.

Llegada del conducto de aducción al desarenador

Llegada del conducto de aducción al desarenador

CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO

TRANSICION DE ENTRADA

TANQUE DESARENADOR

ESTRUCTURA DE CONTROL Y CAJA DE REPARTICION

CONDUCTO DE LIMPIEZA Y

EVACUACION DE SEDIMENTOS

TRANSICION DE ENTRADA

Este tramo conecta el conducto de aducción con las cámaras principales del desarenador. Su función consiste en asegurar un cambio lento y gradual de la velocidad del flujo en la aducción, la cual es alta (v=1,33 m/s) hasta la velocidad de la corriente en el desarenador, igual a 0,21 m/s.

Transición de entrada al desarenador mostrando los chorros originados por los

canales laterales

TANQUE DESARENADOR

Actualmente, se encuentra funcionando en malas condiciones, dado que recibe dos chorros de agua a alta velocidad en la zona de la transición. Estos chorros aumentan considerablemente la turbulencia y el movimiento desordenado del flujo impide que las partículas sólidas se sedimenten, por lo cual el agua que ingresa a la conducción y llega a la planta de tratamiento adquiere una altaturbiedad y posee un número considerable de arenas.

Tanque principal del desarenador

ESTRUCTURA DE CONTROL Y CAJA DE REPARTICIÓN

El funcionamiento hidráulico de la caja de repartición y del vertedero de control esadecuado. El vertedero es de cresta delgada y entrega las aguas a la caja, que despuésde recibirlas las dirige a la tubería de conducción.

Conducto de limpieza y evacuación de sedimentos

La limpieza de sedimentos se realiza al final del desarenador pero de manera lateral. El hecho de estar en el extremo de aguas abajo facilita la limpieza por medio de un chorro creado en el inicio del tanque cuando se induce un flujo bajo compuerta cuando ésta se encuentra semiabierta.

OPTIMIZACIÓN DE LA ADUCCIÓN Y EL S ISTEMA DE

PRETRATAMIENTO DE LA QUEBRADA HONDA DENTRO DEL

MARCO DE LA REHABILITACIÓN DEL ACUEDUCTO DE LA CIUDAD

DE VILLAVICENCIO

IMPLEMENTA

CION DE

COMPUERTAS

CONSTR

UCCIÓN DE UN

VERTEDERO

LATERAL

OBRAS DE REHABILITACI

ON

¿CÓMO LOGRARLO?

OPTIMIZACIÓN DE LA ADUCCIÓN

OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE PRETRATAMIENTO

OPTIMIZACIÓN DE LA ADUCCIÓN

Sobre la toma lateral del sistema de captación en la unión del conducto de aducción aldesarenador se plantea la ubicación de una compuerta en guillotina con las siguientesdimensiones 1,20 x 1,60 (b x h). Esta compuerta permanecerá completamente abierta yse debe cerrar sólo en los momentos en que se necesite regular el nivel del agua en laentrada o para facilitar alguna reparación en el conducto de aducción y/o en eldesarenador. (Plano DOAP-05).

1

En el conducto de aducción se plantea la ubicación de un vertedero de excesos que tiene como objetivo garantizar el caudal de diseño de 1,6 m3/s, con las dimensiones de la sección transversal del canal de aducción y la capacidad hidráulica del conducto para el caudal de diseño. Si, por algún motivo, ingresa un caudal superior al de diseño a la aducción, el exceso será evacuado por el vertedero lateral de nuevo a la quebrada Honda. Las dimensiones de dicho vertedero se determinan para las siguientescondiciones:

• El caudal máximo que ingresa al conducto sin que se presurice es de 2,0 m2/s, tal como se explicó anteriormente.

.

2

Modificacione

s propuestas

Revisión

de la condición

de limpieza

(duplicidad del serv

OPTIMIZACIÓN DEL

SISTEMA DE PRETRATAMIE

NTO(DESARENAD

OR)

Se debe eliminar el muro en concreto en la parte central del canal de transición en la entrada al tanque desarenador..

1

Modificaciones propuestas

Para garantizar una velocidad adecuada en el tanque del desarenador se propone la colocación de dos compuertas radiales de dimensiones iguales al ancho de las cámaras..

2

Con esta solución se pretende mejorar las condiciones del flujo en la entrada, dado que la zona de sedimentación debe estar exenta de perturbaciones del régimen del flujo para facilitar la sedimentación de los sólidos con diámetros iguales y superiores a las arenas finas.

Durante la limpieza de los sedimentos depositados en el desarenador se saca de servicio la cámara que se limpia y continúa en servicio el otro compartimiento. Así, la revisión de la condición de limpieza consiste en asegurar que durante el cierre de una cámara siga pasando el caudal de diseño por la cámara que permanece en funcionamiento.

Revisión de la condición de limpieza (duplicidad del servicio)

INFORME DE INGENIERÍA DE SUELOS DEL CONDUCTO DE ADUCCIÓN Y

DESARENADOR DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DE QUEBRADA HONDA

DESCRIPCIÓN Y CAUSA DEL PROBLEMA

La estructura del desarenador y canal de conducción muestran que la ladera natural donde se ubica tiene una estabilidad aceptable, principalmente por la orientación de los estratos y la competencia macizo rocoso. La cimentación de estas estructuras está directamente sobre areniscas grises a verdes muy duras.

PROCEDIMIENTO

El levantamiento de la información de campo constituyó el aspecto más importante para el conocimiento de los procesos morfo-dinámicos que afectan las laderas del área de la bocatoma. Esta información permitió diagnosticar el área de acuerdo a su grado de amenaza y riesgo, para profundizar las medidas de prevención, control y mitigación de riesgos por remoción en masa.

Se implemento:

Ficha técnica Levantamiento topográfico Caracterización geológica del sector Sistema semi-cuantitaivo de estabilidad

Con los resultados obtenidos y la evaluación de la vulnerabilidad asociada de los elementos expuestos, se plantearon las acciones y medidas de mitigación que serán seleccionadas según análisis de beneficio-costo, teniendo en cuenta el beneficio social a quien va dirigido el estudio.

RESULTADOS OBTENIDOS

GEOLOGÍA

Formación carpas rojas del GuatiquíaDa referencia a una secuencia de areniscas de grano fino de colores rojos, grises y verdes con intercalaciones de limolitas y lutitas de color rojizo, calizas y conglomerados en la parte superior de la secuencia.

GEOMORFOLOGÍA

En la zona de vertientes montañosa alta están asociados a las capas rojas de Guatiquía, donde las pendientes son alargadas y rectilíneas.

Donde esta ubicada parcialmente por depósitos de ladera muy inestables debido a las pendientes.

ANÁLISIS DE AMENAZA Y VULNERABILIDAD

Con los primeros cuatro parámetros (Material + relieve + densidad + cobertura del suelo), considerados como parámetros intrínsecos de la ladera, se obtuvo el mapa cuantitativo de zonas homogéneas de susceptibilidad, por procesos denudacionales.

La superposición de la evaluación de susceptibilidad de agentes detonantes (erosión + sismo + clima + acción antrópica), permitió establecer una zonificación de amenaza relativa, para la sumatoria ponderada, en seis niveles de condiciones de estabilidad critica con periodos de retorno diferente.

De acuerdo al análisis de amenaza por procesos denudacionales, la calificación de estabilidad en el desarenador y el canal de aducción, se encuentra entre CE < 205,5, presente en condiciones estables muy altas. Estas estructuras tienen y grado de amenaza muy baja y de vulnerabilidad baja visto como estructuras aisladas.

Alternativas de mitigación

En síntesis, el sector donde está ubicado el desarenador y el canal de aducción se caracteriza por la presencia de formaciones rocosas (areniscas grises a verdes muy duras), no tendrá mayor problema por capacidad portante, si no por las diferentes variables que inciden en la estabilidad de los taludes lindantes, fuentes de agua subterránea y superficiales, y los efectos con la actividad antrópicas.

Como medidas preventivas se proponen las siguientes acciones:

Control de Erosión. - Obras para el control de la escorrentía superficial. - Conducción de aguas de escorrentía superficial - Revegetalización.

Estabilización - Retiro de masas inestables. - Revestimiento del talud

Control de Erosión

Obras para el control de la escorrentía superficial: El agua que cae por lluvias, directamente sobre la superficie de talud, se debe evacuar lo más rápido posible, evitando que su paso cause daños considerables al talud, por erosión, almacenamientos e infiltraciones, lo cual se tratara el talud con un serie de medidas que favorezcan el drenaje. Entre las más utilizadas son sellados de grietas con arcilla y la empradización.

- Canales o zanjas de corona: Las zanjas en la corona o parte alta de un talud, son utilizadas para interceptar y conducir adecuadamente las aguas lluvias, evitando su paso por el talud.

Revegetalización. Este puede ser el método de protección más importante, en cuanto a la revegetalización, deberá colocarse en especies nativas, de acuerdo con el piso térmico correspondiente, algunas de rápido crecimiento aunque su profundidad radicular sea moderada, de tipo rastrojo; otras de raíces más profundas, ayudaran a fijar en mayor grado masas del terreno potencialmente inestables aunque su crecimiento tome un tiempo mayor.

Estabilización - Retiro de masas inestables: Se refiere a la remoción

de rocas, suelo, vegetación, troncos y escombros en una cantidad suficiente de material de la parte superior del deslizamiento que asegura la estabilidad.

- Revestimiento del Talud: En el talud donde se ubica el canal de aducción y el desarenador, la roca presenta fisuras, diaclasas abiertas e irregularidades que se deben sellar con mortero grouting de 3.000 psi. El sello deberá permitir la canalización del agua de escorrentía fuera de las grietas.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo con las inspecciones de campo y los análisis mostrados, se deduce que tanto el conducto de aducción como el desarenador poseen una capacidad hidráulica de 1,6 m3/s, acorde con el valor del diseño original. Esto indica que las obras mencionadas fueron construidas correctamente.

Debido a que el caudal mínimo de la quebrada Honda es del orden de 0,700 m3/s, no es conveniente proponer una ampliación de este sistema.

En el conducto de aducción resalta la ausencia de compuertas que regulen el paso de los caudales de entrada al desarenador. Por ese motivo, en lo que sigue, se propone implementar unas compuertas planas en la sección inicial de esa estructura.

En lo referente al desarenador, a pesar de que sus dimensiones corresponden bien al caudal de diseño y posee una eficiencia adecuada para sedimentar arenas finas y partículas mayores, su funcionamiento es deficiente debido a que el área en la transición de entrada está fuertemente restringida por un muro lateral, por lo cual se genera una velocidad del flujo muy alta en el momento en que ingresa al tanque.