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EMPRESA DE OBRAS SANITARIAS DE CALDAS
EMPOCALDAS S.A. E.S.P
MEMORIAS DE CÁLCULOMEMORIAS DE CÁLCULOMEMORIAS DE CÁLCULOMEMORIAS DE CÁLCULO
TANQUE DE ALMACENAMIENTOTANQUE DE ALMACENAMIENTOTANQUE DE ALMACENAMIENTOTANQUE DE ALMACENAMIENTO
MUNICIPIO DE MARMATOMUNICIPIO DE MARMATOMUNICIPIO DE MARMATOMUNICIPIO DE MARMATO
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 3
TABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDOTABLA DE CONTENIDO
TABLA DE CONTENIDO ................................................................................................... 3
LISTA DE TABLAS ............................................................................................................. 4
LISTA DE GRÁFICAS ........................................................................................................ 5
TANQUE DE ALMACENAMIENTO ................................................................................ 6
1. DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE MARMATO .......................................................................................................................... 7
2 JUSTIFICACION DEL PROYECTO ........................................................................ 13
3 ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA ....................................................... 14
4.1 NIVEL DE COMPLEJIDAD ............................................................................................... 27
4.2 PERÍODO DE DISEÑO ..................................................................................................... 28
4.3 DOTACIÓN NETA ........................................................................................................... 28
4.4 CORRECCIÓN POR CLIMA ............................................................................................... 29
4.5 PÉRDIDAS ...................................................................................................................... 29
4.6 DOTACIÓN BRUTA ........................................................................................................ 30
4.7 CAUDAL MEDIO DIARIO ............................................................................................... 30
4.8 DEMANDA MEDIA DE OTROS USOS ................................................................................ 31
4.9 COEFICIENTE DE CONSUMO MÁXIMO DIARIO (K1) ........................................................ 31
4.10 COEFICIENTE DE CONSUMO MÁXIMO HORARIO (K2) ................................................... 32
4.11 CAUDAL DE DISEÑO .................................................................................................... 33
3.1 CURVA HORARIA DE DEMANDA ..................................................................................... 34
5. DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO .................. 35
5.1 CURVA INTEGRAL DEL TANQUE REGULADOR ............................................... 35
5.2 VOLUMEN POR REGULACIÓN .............................................................................. 35
5.3 VOLUMEN PARA ATENDER UN INCENDIO ........................................................ 38
5.4 VOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTO ............................................. 38
5.5 VOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN ........... 38
5.6 CAPACIDAD DE REGULACIÓN RAS 2000 ............................................................ 38
5.7 VERIFICACIÓN Y CÁLCULO DE VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO MEDIANTE CREACIÓN DEL MODELO HIDRÁULICO ................................................ 40
5.7.1 TANQUE 1 EXISTENTE ................................................................................................ 40
5.7.2 TANQUE 2 EXISTENTE: ............................................................................................... 40
5.7.3 TANQUE 3 EXISTENTE: ............................................................................................... 40
5.7.4 TANQUE 4 EXISTENTE: ............................................................................................... 41
5.7.5 EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD EXITENTE MEDIANTE MODELO HIDRÁULICO ............ 41
5.7.5.1 CAPACIDAD CALCULADA MEDIANTE CURVA INTEGRAL ........................................ 42
5.8 DISEÑO DE LAS CONEXIONES HIDRÁULICAS DEL TANQUE ........................ 45
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 4
LISTA DE TABLASLISTA DE TABLASLISTA DE TABLASLISTA DE TABLAS
TABLA 1. CONDUCCIÓN PLANTA DE TRATAMIENTO – TANQUE CIRCULAR ........................... 11
TABLA 2. RED DE DISTRIBUCIÓN MARMATO VIEJO .............................................................. 11
TABLA 3. RED DE DISTRIBUCIÓN MARMATO NUEVO ............................................................ 12
TABLA 4. CENSOS DANE ..................................................................................................... 23
TABLA 5. PROYECCIÓN DE POBLACIÓN MUNICIPIO DE MARMATO ........................................ 24
TABLA 6. PROYECCIÓN DE POBLACIÓN DE DISEÑO ................................................................ 27
TABLA 7. NIVELES DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA ............................................................... 27
TABLA 8. PERIODOS DE DISEÑO PARA TANQUES ................................................................... 28
TABLA 9. CÁLCULO DE LA DOTACIÓN NETA .......................................................................... 28
TABLA 10. EFECTO DEL CLIMA EN LA DOTACIÓN NETA ......................................................... 29
TABLA 11. VALORES PARA K1 DE ACUERDO AL NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA ........ 32
TABLA 12. VALORES PARA K2 DE ACUERDO AL NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA ........ 32
TABLA 13. COEFICIENTES HORARIOS DE DEMANDA .............................................................. 34
TABLA 14. CAPACIDAD DE REGULACIÓN ............................................................................... 37
TABLA 15. DÉFICIT DE ALMACENAMIENTO ........................................................................... 44
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 5
LISTA DE GRÁFICASLISTA DE GRÁFICASLISTA DE GRÁFICASLISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 1. Sistema de Acueducto del Municipio de Marmato Curva horaria de
demanda ………….………………………………………………………………………………7
Gráfica 2. Curva Horaria de Demanda ………………………………………………..34
Gráfica 3. Curva Integral del Tanque Regulador………………………………………..36
Gráfica 4. Comportamiento Capacidad Actual “Watercad”……………………..…… 42
Gráfica 5. Comportamiento Curva Integral “Watercad”………………….…………….43
Gráfico 6. Comportamiento del Sistema Proyectado “Watercad”…………………….43
Gráfico 7. Comportamiento del Sistema Propuesto “Watercad”……………………..46
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 6
TANQUETANQUETANQUETANQUE DEDEDEDE ALMACENAMIENTOALMACENAMIENTOALMACENAMIENTOALMACENAMIENTO
En el presente informe se encuentran contenidos los parámetros adoptados para
el diseño y evaluación hidráulica de los tanques de almacenamiento de agua
potable del municipio de Marmato. Los lineamientos a los que se rige cada uno
de los parámetros de diseño adoptados se encuentran contenidos y establecidos
por el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, RAS
2000, emitido por el Ministerio de Desarrollo Económico.
Igualmente se presentan las memorias de diseño hidráulico de los componentes
relacionados con la evaluación hidráulica y de capacidad de los tanques de
almacenamiento, incluyendo las tablas y gráficos correspondientes.
El volumen útil de almacenamiento de los tanques se calculó con base en los
datos de consumo de la población y su distribución horaria, por medio del
método de la curva integral, teniendo en cuenta los valores del consumo
acumulado en un período de 24 horas.
Adicionalmente se realizó el chequeo del mismo en la simulación de la Red de
distribución en el Programa de simulación hidráulica “Watercad”.
El planteamiento propuesto es la construcción de un Tanque de Almacenamiento
que permita el abastecimiento continuo de agua potable a la población de la
cabecera municipal y su área rural, teniendo en cuenta que existe un factor
multiplicador de máximo consumo horario y un posible caudal de incendio que
debe ser amortiguado por un sistema de almacenamiento.
Es importante anotar que la ubicación del Tanque nuevo se plantea en predios del
municipio de Marmato, después de la planta de tratamiento existente.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 7
1.1.1.1. DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE MARMATO MARMATO MARMATO MARMATO
Actualmente el sistema de acueducto se encuentra distribuido como se
muestra en la siguiente grafica:
Gráfica 1. Sistema de Acueducto del Municipio de Marmato
La información que se presenta a continuación se basó en el diagnóstico
elaborado por la empresa Empocaldas S.A ESP durante los recorridos
realizados por el área técnica de la misma empresa en el primer periodo
del año 2009.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 8
1.11.11.11.1 FUENTE DE ABASTECIMIENTOFUENTE DE ABASTECIMIENTOFUENTE DE ABASTECIMIENTOFUENTE DE ABASTECIMIENTO
El municipio de Marmato surte su acueducto de las aguas del rio Arquia,
cuya concesión de aguas se encuentra en trámite ante CORPOCALDAS, ya
que este apenas es operado por la empresa desde hace aproximadamente
un año.
En la cuenca se pueden observar básicamente actividades de ganadería
extensiva y bosques secundarios. La presencia antropica es escasa en esta
zona que se encuentra ubicada entre los municipios de Supía (Caldas) y
Caramanta (Antioquia).
1.21.21.21.2 CAPTACIÓNCAPTACIÓNCAPTACIÓNCAPTACIÓN
La bocatoma que abastece el área nucleada de Marmato está sobre el río
Arquía, es tipo de fondo construida en concreto, tiene un caudal de diseño
de 30 LPS y un caudal real captado de 14 LPS. En general, se considera que
la estructura física de la bocatoma se encuentra en buen estado de
operación.
1.31.31.31.3 ADUCCIONADUCCIONADUCCIONADUCCION
La línea de aducción de la bocatoma al desarenador está compuesta por
206 metros de tubería de 6” en PVC. Este sistema funciona por gravedad.
La capacidad total de transporte de la aducción es 30 L/seg y su estado de
operación actual es bueno.
1.41.41.41.4 DESARENADORDESARENADORDESARENADORDESARENADOR
Dentro del sistema de acueducto del municipio se cuenta con un
desarenador en concreto con una capacidad de 30 L/seg. Su estado de
operación actual es bueno.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 9
1.51.51.51.5 CONDUCCION DESARENADORCONDUCCION DESARENADORCONDUCCION DESARENADORCONDUCCION DESARENADOR----PLANTAPLANTAPLANTAPLANTA
Para transportar el agua captada del desarenador a la planta se tiene una
conducción de 6” de diámetro en material PVC y una longitud de 2.441
metros, con capacidad de transportar 30 LPS.
1.61.61.61.6 PLANTA DE TRATAMIENTO PLANTA DE TRATAMIENTO PLANTA DE TRATAMIENTO PLANTA DE TRATAMIENTO
La planta de tratamiento del Municipio de Marmato recibe el nombre de
Hojas Anchas, es de tipo convencional con una capacidad de 15 LPS y un
caudal de operación actual de 12 LPS. En la planta de tratamiento son
llevados a cabo los siguientes procesos:
• Coagulación
• Floculación
• Sedimentación
• Filtración
• Desinfección
• Pruebas de análisis organolépticos, fisicoquímicos y microbiológicos,
cumpliendo y superando la periodicidad establecida por la ley de
acuerdo a la población atendida.
1.71.71.71.7 TANQUES DE ALMACENAMIENTO TANQUES DE ALMACENAMIENTO TANQUES DE ALMACENAMIENTO TANQUES DE ALMACENAMIENTO
El Municipio de Marmato cuenta con 4 tanques de almacenamiento, los
cuales suman una capacidad de almacenamiento total de 282828280000 m3m3m3m3, , , , lo que
significa que el volumen total activo real de los tanques es de 212,6 m3
aproximadamente. Los cuales se encuentran clasificados de la siguiente
manera:
1.7.11.7.11.7.11.7.1 MEMORIAS EVALUACIÓN MEMORIAS EVALUACIÓN MEMORIAS EVALUACIÓN MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUETANQUETANQUETANQUE 1111
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 10
El tanque numero 1 de Marmato viejo está ubicado justo antes de la red de
distribución del Municipio en un sector llamado Echandía, su capacidad es
muy deficiente, se puede decir que trabaja más como cámara de quiebre de
presión debido que su volumen es de solo 6 m3, es de tipo enterrado en
concreto. Su estado de operación es malo.
1.7.21.7.21.7.21.7.2 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 2MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 2MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 2MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 2
El tanque Numero 2 está ubicado en el sector El 6 está localizado dentro de
la red de Marmato viejo, con capacidad de almacenamiento de 27 m3, es
de tipo enterrado en concreto, tiene buena capacidad para el sector que
debe alimentar y su estado es regular.
1.7.31.7.31.7.31.7.3 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 3 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 3 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 3 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 3
El tanque Numero 3 está ubicado en el área rural de Marmato Nuevo en el
sector conocido como el Llano, ubicado específicamente en El Guayabito y,
alimenta el sector de Guayabito y parte de El Llano. Cuenta con una
capacidad de almacenamiento de 15 m3, es de tipo Semienterrado en
concreto, su capacidad es buena para el sector que alimenta y su estado es
bueno.
1.7.41.7.41.7.41.7.4 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 4 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 4 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 4 MEMORIAS EVALUACIÓN TANQUE 4
El tanque Numero 4 está ubicado en Marmato Nuevo, alimenta parte del
Llano y el sector la Betulia. Es de tipo enterrado, circular en concreto con
una capacidad de almacenamiento de 232 m3. Su capacidad es muy buena
para el sector que alimenta y su estado es bueno.
1.81.81.81.8 REDES DE DISTRIBUCIÓNREDES DE DISTRIBUCIÓNREDES DE DISTRIBUCIÓNREDES DE DISTRIBUCIÓN
La población cuenta con una cobertura del 89,81% en la cabecera municipal
y una cobertura del 97% en la zona rural. La red de distribución está
conformada de la siguiente manera:
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 11
De la planta de tratamiento sale una conducción de agua tratada de 11.710
m en tubería de 6”, 4” y 3” de PVC. Su estado es bueno. Esta conducción
llega al tanque circular en Marmato Nuevo.
MATERIALMATERIALMATERIALMATERIAL DIÁMETRODIÁMETRODIÁMETRODIÁMETRO LONGITUD (m)LONGITUD (m)LONGITUD (m)LONGITUD (m)
PVC
3" 3.581
4" 3.441
6" 4.688
Total Conducción 11.11.11.11.710710710710
Tabla 1. Conducción Planta de Tratamiento – Tanque Circular
De la conducción sale una tee para suministrarle agua a la red de
distribución de Marmato viejo. Dicha red de Marmato viejo tiene 3.474 m
repartidos de la siguiente forma:
MATERIALMATERIALMATERIALMATERIAL DIÁMETRODIÁMETRODIÁMETRODIÁMETRO LONGITUD (m)LONGITUD (m)LONGITUD (m)LONGITUD (m)
HG
1” 335
1 ¼” 169
1 ½” 30
2" 777
3" 400
4" 400
PVC
½” 30
1” 441
1 1/4" 56
1 1/2" 394
2" 80
Polietileno
1" 222
2" 140
Tabla 2. Red de Distribución Marmato Viejo
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 12
El estado de las redes de Marmato viejo es malo, pero se debe aclarar que
a la fecha se está realizando instalación y reposición de redes en este
sector.
Por otra parte la red de distribución del sector de Marmato Nuevo (El Llano
y La Betulia) tiene 1.864 m y está compuesta de la siguiente manera:
MATERIALMATERIALMATERIALMATERIAL DIÁMETRODIÁMETRODIÁMETRODIÁMETRO LONGITUD (m)LONGITUD (m)LONGITUD (m)LONGITUD (m)
PVC
3/4" 298
1" 201
2" 1065
3” 300
Tabla 3. Red de Distribución Marmato Nuevo
El estado de la red de Marmato Nuevo es bueno.
En el momento se están mejorando las presiones en todo el sistema, pero
se debe esperar a que se terminen las reposiciones y las instalaciones de
tubería nueva que se están haciendo para realizar una revisión general de
las presiones y efectuar las actividades necesarias para que todas estén
dentro del rango permitido por el RAS 2000, es decir, entre 21 psi y 85 psi
para este nivel de complejidad.
1.8.11.8.11.8.11.8.1 VÁLVULAS E HIDRANTESVÁLVULAS E HIDRANTESVÁLVULAS E HIDRANTESVÁLVULAS E HIDRANTES
Existen 8 válvulas de control y operación y 3 hidrantes en la red de
distribución. Las válvulas son empleadas para suspender el servicio en las
áreas en que se deban hacer reparaciones al sistema.
1.8.21.8.21.8.21.8.2 MICROMEDICION Y CONEXIONES DOMICILIARIASMICROMEDICION Y CONEXIONES DOMICILIARIASMICROMEDICION Y CONEXIONES DOMICILIARIASMICROMEDICION Y CONEXIONES DOMICILIARIAS
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 13
El sistema de acueducto de Marmato cuenta con una cobertura efectiva
de micromedición de 42.67%. Los medidores instalados son de tipo
Volumétrico y velocidad, cuenta con 771 suscriptores de los cuales 329
están funcionando actualmente.
Las conexiones nuevas construidas se encuentran en buen estado y las
conexiones antiguas en deficiente estado. Junto con la reposición de redes
se están instalando nuevos medidores y se espera llegar a una cobertura
efectiva de micromedición superior al 70% a diciembre de 2009.
2222 JUSTIFICACION DEL PROYECTOJUSTIFICACION DEL PROYECTOJUSTIFICACION DEL PROYECTOJUSTIFICACION DEL PROYECTO
Como se señaló anteriormente anterior, la red de distribución está
conformada por los siguientes sectores:
• Vereda La Republicana
• Marmato Viejo
• Sector Guayabito
• Marmato Nuevo o el Llano
Actualmente los sectores de Marmato Viejo y la vereda La Republicana
no cuentan con un sistema de almacenamiento que permita asegurar la
alimentación de la red en las horas de máximo consumo, provocando que
los habitantes de estos sectores construyan pequeños alberques en sus
casas con el fin de abastecerse en las horas pico.
El sector de Guayabito cuenta con un tanque de almacenamiento de 15 m3
el cual es suficiente para cubrir la población atendida.
El sector de Marmato nuevo cuenta con un tanque de almacenamiento con
capacidad de 232 m3 el cual satisface la población de este sector, sin
embargo a pesar que la capacidad de almacenamiento es alta para la
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 14
población de diseño, la ubicación poca estratégica de este tanque en
relación a toda la población a atender en el proyecto no permite
abastecerla en su totalidad, siendo necesario construir un tanque que
permita almacenar el agua tomada de la captación para desde allí
distribuirla en todos los sectores y asegurar la prestación del servicio las
24 horas, especialmente en los momentos de máximo consumo.
Unido a lo anterior se debe mencionar que en el momento en que se
requiere lavar los filtros de la planta de tratamiento del municipio, los
sectores de Marmato viejo y Republicana se quedan sin el servicio de agua
debido a la ausencia de almacenamiento.
3333 ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA
3.13.13.13.1 JUSTIFICAJUSTIFICAJUSTIFICAJUSTIFICACIÓNCIÓNCIÓNCIÓN
La determinación de la población beneficiada es el punto base para la realización
de cualquier tipo de diseño. Específicamente para proyectos de acueducto y
alcantarillado, es el dato de población el que permite establecer el caudal de
diseño, parámetro base para el desarrollo de los diferentes componentes del
diseño.
Toda población constituye un ente dinámico, esto significa que presenta una
variación poblacional conforme al paso del tiempo, determinado por el
crecimiento natural o vegetativo y por los efectos migratorios: el número de
pobladores asciende por nacimientos e inmigraciones y desciende por muertes y
emigraciones.
Debido a que cada comunidad presenta un comportamiento particular, se tiene la
necesidad de recurrir a métodos matemáticos que permitan proyectar el
crecimiento de la población con base en el conocimiento histórico de su
crecimiento, esto es en otras palabras, recurrir a modelos estadísticos.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 15
3.23.23.23.2 INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
Como bien se mencionó anteriormente, la variación de la población se ve
influenciada principalmente por dos factores. En primer lugar está determinada
por el crecimiento natural o vegetativo, el cual depende directamente de las tasas
de natalidad y mortalidad propias de cada comunidad. Este comportamiento es
ascendente en condiciones normales, ya que los nacimientos superan
ostensiblemente a las muertes, en términos cuantitativos. Tanto la tasa de
natalidad como la de mortalidad dependen a su vez de factores intrínsecos a cada
grupo estudiado; factores como ubicación, cultura, educación, recursos
económicos, juegan un papel fundamental en el número de nacimientos por
mujer en edad fértil, observándose mayores tasas de natalidad en grupos sociales
de menores recursos económicos, en aquellos donde el nivel de escolaridad es
bajo y aun en aquellos grupos humanos establecidos en zonas rurales. Por otra
parte, la tasa de mortalidad depende directamente de factores como el acceso de
la población al agua potable, evacuación de excretas y saneamiento básico,
cubrimiento hospitalario y del sistema de salud, entre otros.
De forma paralela, el efecto de las migraciones es uno de los elementos que
determinan la distribución espacial de la población de un país. El destino de los
flujos migratorios está ampliamente relacionado con las características de las
ciudades y de los centros urbanos, con las condiciones de seguridad existentes en
el territorio, y con las expectativas económicas de la población. Un claro ejemplo
de lo anteriormente enunciado, es lo ocurrido en algunas regiones del país
durante épocas de violencia, en las que los habitantes principalmente de zonas
rurales fueron obligados a dejar sus predios y desplazarse a centros poblados
mayores.
Como conclusión, áreas y periodos en los que se observa que la población
aumenta corresponden a áreas y periodos de progreso en cuanto a la capacidad
de ofrecer calidad de vida a la población, e inversamente, áreas y periodos en los
que la población disminuye deberían estar relacionados con una pérdida relativa
con respecto a la capacidad para proporcionar calidad de vida y seguridad a los
habitantes. De esta forma, la movilidad de la población entre diferentes puntos
geográficos ha contribuido en un alto porcentaje al crecimiento demográfico en
las áreas urbanas de gran parte de los países en desarrollo.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 16
3.33.33.33.3 CRECIMIENTO POBLACIONAL EN COLOMBIACRECIMIENTO POBLACIONAL EN COLOMBIACRECIMIENTO POBLACIONAL EN COLOMBIACRECIMIENTO POBLACIONAL EN COLOMBIA
Pueden señalarse dos etapas en el crecimiento de la población colombiana: una
de fuerte ritmo, que dura hasta mediados de los años sesenta (cuando alcanza el
3% anual), y otra referida al continuo descenso de tal crecimiento desde entonces
(se estima que en 1990 el crecimiento anual no alcanzaba al 2%).
Este cambio en el crecimiento poblacional se manifestó en todos los grupos
etários y en ambos sexos. Cuando dicho crecimiento comenzó a descender (a
mediados de los sesenta), esa caída se reflejó mucho más en los grupos etarios
jóvenes que en los adultos y mayores. Ello se traduce en un cambio en la
composición etaria y da cuenta del avance de la transición demográfica que sufre
el país.
El momento de cambio más brusco tuvo lugar en la segunda mitad de los años
sesenta, cuando la caída de la fecundidad provocó a continuación, en la primera
mitad de los setenta, un crecimiento negativo en los menores de cinco años. Estas
oscilaciones se han producido tanto en hombres como en mujeres, con
diferencias poco pronunciadas
Por otra parte, las características geográficas y físicas de Colombia han generado
una gran diferenciación entre las diversas zonas o regiones establecidas, lo que
propicia que todas las zonas tengan comportamientos diferentes en cuanto a
crecimiento de población se refiere, diferencias que existen y se hacen notables
incluso dentro de una misma región, a pesar de que se espera que si se tienen
características similares, esa similitud se vea reflejada en el crecimiento
poblacional.
Según Nardinelli y Simón (1996), entre las explicaciones frecuentes para el
crecimiento de las ciudades se encuentran factores como la localización, la
composición de la producción, la existencia de economías internas a escala y de
economías externas, las mejoras en el transporte, entre otras:
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 17
- Localización: El crecimiento de un centro urbano depende directamente del
crecimiento de las localidades relacionadas con éste. Por ejemplo, los centros
ubicados en cercanías a otros que son productivos y tienen importantes redes de
comercio, tenderán a crecer relativamente más rápido que aquellos que no tengan
dicha ubicación. Igualmente, aquellos ubicados en cercanías a grandes fuentes de
trabajo o a zonas de gran incidencia económica tenderán a albergar migraciones
que buscan mejorar su capacidad adquisitiva. Igualmente tienden a crecer más
las poblaciones cercanas a recursos hídricos que favorezcan su abastecimiento.
- Composición de la producción: El efecto del comercio y de la producción influye
definitivamente sobre las migraciones. Centros productivos, puertos, grandes
industrias convocan capital humano. Terrenos aptos para la agricultura, la
ganadería y la urbanización favorecerán el sedentarismo de los individuos.
- Mejoras en el transporte: Con las mejoras en medios y vías de transporte, los
costos de traslación tanto de personas, como de bienes y consumos se reducen.
Aquellos centros urbanos constituidos en los puertos, o que son atravesados por
importantes carreteras o vías férreas tienden a crecer con más rapidez que
aquellas que se no cuentan con buenas vías de comunicación.
- Calidad de los servicios públicos: Se espera que entre mejor sea la calidad de los
servicios públicos (suministro de agua, saneamiento básico que ofrezca un ente
poblado o asentamiento, mayor será la tasa de crecimiento poblacional que allí se
desarrolle, en cuando a que los individuos se establecerán donde puedan
conseguir mejor calidad de vida.
Mediante estudios realizados entre los años 1951 y 1993, se encontró una serie
de incidencias sobre el crecimiento poblacional en los municipios de Colombia,
que se nombrarán a continuación:
• A lo largo del siglo pasado se presentó un descenso del 68,7% al 56% de la
población Colombiana que vive en municipios por encima de 1.000
m.s.n.m.
• La distancia de los diversos centros urbanos a los principales ríos como a
las principales ciudades, tenía una incidencia significativa en el crecimiento
de la población.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 18
• La proporción de la población que sabe leer y escribir incide directamente
en el crecimiento demográfico. Los municipios con una desviación
estándar mayor en la proporción que sabe leer y escribir (0,15 puntos
porcentuales) tienen una tasa de crecimiento 0,136 puntos porcentuales
mayor.
• La cobertura en servicios públicos es altamente significativa, los estudios
demuestran que municipios con una desviación estándar mayor en la
proporción de las viviendas sin energía eléctrica (0.16 puntos porcentuales)
presentan una tasa de crecimiento 0,169 puntos porcentuales menor.
Como se puede observar, existe un sinnúmero de factores propios de cada
población que inciden de manera diferente en el crecimiento que esta tenga,
razón por la cual sería aunque práctico, ineficiente e impreciso, manejar tasas
promedio de todo un departamento para generalizar el comportamiento
demográfico de sus municipios, tomando las partes como un todo. Se
recomienda entonces realizar una proyección de población para cada uno de los
casos a estudiar, tomando como base datos históricos oficiales suministrados por
el Departamento Administrativo Nacional de Estadística.
3.43.43.43.4 MÉTODOS MATEMÁTICOS PARA LA ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAMÉTODOS MATEMÁTICOS PARA LA ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAMÉTODOS MATEMÁTICOS PARA LA ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURAMÉTODOS MATEMÁTICOS PARA LA ESTIMACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA
En Colombia el ente de realizar los censos de población es el Departamento
Administrativo Nacional de Estadística DANE, el cual cuenta con información para
los años 1938, 1951, 1964, 1973, 1985, 1993 y finalmente, 2005.
El comportamiento demográfico de una región además de depender de una serie
de variables mencionadas anteriormente, también cambia a lo largo del tiempo,
según el modelo de establecimiento y consolidación del municipio en si mismo.
De esta manera, la aceleración de crecimiento en las primeras décadas de un
centro urbano, tiempo en que se instauran sus instituciones, su jerarquía no sólo
social, sino también política y económica; se diferencia significativamente (en
gran parte de los casos) de la presentada en la madurez del centro estudiado,
donde existe desaceleración de la expansión demográfica. Vale aclarar que
pueden existir efectos externos que modifiquen este comportamiento y causen un
crecimiento inesperado de la población.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 19
Teniendo en cuenta lo anteriormente anunciado, se decidió hacer uso de la
información más actualizada, esto es, los censos de 2005 y 1993, y
eventualmente 1986.
Existen varias metodologías ampliamente utilizadas para estimar poblaciones
futuras1, que serán vistas a continuación:
3.4.13.4.13.4.13.4.1 MÉTODO ARITMÉTICOMÉTODO ARITMÉTICOMÉTODO ARITMÉTICOMÉTODO ARITMÉTICO
El método aritmético supone un crecimiento vegetativo de la población,
balanceado por la mortalidad y la emigración. Se rige por la siguiente fórmula:
En donde:
Pf = Población en habitantes correspondiente al año para el que se
quiere proyectar la población.
Puc= Es la población en habitantes correspondiente al último año censado
con información.
Pci= Es la población en habitantes correspondiente al censo inicial con
información.
Tuc= Es el año correspondiente al último año censado con información.
Tci.= Es el año correspondiente al censo inicial con información
Tf= Es el año al cual se quiere proyectar la información.
1 Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico. RAS 2000.
Numeral B.2.2.4 Métodos de Cálculo.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 20
Como se puede observar, la formula descrita hace uso de una constante
determinada por los dos últimos censos o fuentes de información, desde
donde realiza una proyección lineal hasta el año buscado. El segundo término
de la ecuación corresponde al valor de la pendiente de la recta trazada entre
los dos puntos base [sea (x1,y1)=(año del censo inicial, población censo inicial);
y (x2,y2)=(año del censo final, población censo final)]
3.4.23.4.23.4.23.4.2 MÉTODO GEOMÉTRICOMÉTODO GEOMÉTRICOMÉTODO GEOMÉTRICOMÉTODO GEOMÉTRICO
Este método de cálculo es útil en poblaciones que muestran una importante
actividad económica, que generan un apreciable desarrollo y que poseen
importantes áreas de expansión las cuales pueden ser dotadas de servicios
públicos sin mayores dificultades. La ecuación que se emplea es:
De donde se obtiene para el cálculo de la tasa de crecimiento de tipo
geométrico, la siguiente expresión:
(Tf,Pf)
TfTucTci
Pci
Puc
Pf
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 21
Donde:
Pf = Población en habitantes correspondiente al año para el que se
quiere proyectar la población.
Puc= Es la población en habitantes correspondiente al último año censado
con información.
Pci= Es la población en habitantes correspondiente al censo inicial con
información.
Tuc= Es el año correspondiente al último año censado con información.
Tci.= Es el año correspondiente al censo inicial con información
Tf= Es el año al cual se quiere proyectar la información.
r= Es la tasa de crecimiento anual en forma decimal.
En este caso vemos que el crecimiento de la población es variable. Esto
significa que aunque se tenga una tasa de crecimiento constante, la
pendiente de la curva es diferente en todo momento, aumentando con el
tiempo, y por ende generando mayores resultados por lo general que el
cálculo desarrollado por medio del método aritmético. Este
comportamiento se asemeja al del interés compuesto en términos
financieros.
3.4.33.4.33.4.33.4.3 MÉTODO EXPONENCIALMÉTODO EXPONENCIALMÉTODO EXPONENCIALMÉTODO 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
(Tf,Pf)
TfTuc
Puc
Pf
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 22
recomienda su aplicación a poblaciones que muestren apreciable desarrollo y
posean abundantes áreas de expansión. La ecuación empleada por este
método es la siguiente:
Donde k es la tasa de crecimiento de la población, la cual se calcula como el
promedio de las tasas calculadas para cada par de censos, así:
En donde:
K= Es la tasa de crecimiento de la población la cual se calcula como el
promedio de las tasas calculadas para cada par de censos.
Pcp= Es la población del censo posterior
Pca= Es la población del censo anterior.
Tcp= Es el año correspondiente al censo posterior.
Tca= Es el año correspondiente al censo anterior.
Ln = El logaritmo natural.
En este caso también se puede observar la variabilidad en el incremento de
la población. Esto significa que aunque se tenga una tasa de crecimiento
constante, la pendiente de la curva es diferente en todo momento,
aumentando con el tiempo, y por ende generando mayores resultados por
lo general que el cálculo desarrollado por medio del método aritmético;
igualmente al presentar una mayor velocidad de crecimiento, arroja
resultados mayores a los de la proyección geométrica.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 23
Para la estimación de la población de diseño se hizo uso de los censos de los años
1993 y los valores del CENSO DANE 2005 y oficial DANE 2007, actualizados y
reportados hasta el mes de marzo del año 2009:
AÑOAÑOAÑOAÑO POBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓN
2005 1.146
2006 1.148
2007 1.146
Tabla 4. Censos DANE
La proyección se realizó mediante los métodos aritmético, geométrico y
exponencial. Obteniendo los siguientes resultados para la cabecera municipal de
Marmato:
MUNICIPIO DE MARMATO
AÑO
M. ARITMÉTICO M. GEOMÉTRICO M.
EXPONENCIAL
POBLACIÓN TASA CREC. POBLACIÓN
TASA CREC. POBLACIÓN
2009 1.142 -0.18% 1.181 1.5% 1.144
2010 1.140 -0.18% 1.198 1.5% 1.142
2011 1.138 -0.18% 1.216 1.5% 1.141
2012 1.136 -0.18% 1.235 1.5% 1.139
2013 1.134 -0.18% 1.253 1.5% 1.138
(Tf,Pf)
TfTuc
Puc
Pf
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 24
MUNICIPIO DE MARMATO
AÑO
M. ARITMÉTICO M. GEOMÉTRICO M.
EXPONENCIAL
POBLACIÓN TASA CREC. POBLACIÓN
TASA CREC. POBLACIÓN
2014 1.132 -0.18% 1.272 1.5% 1.136
2015 1.130 -0.18% 1.291 1.5% 1.135
2016 1.128 -0.18% 1.310 1.5% 1.133
2017 1.126 -0.18% 1.330 1.5% 1.132
2018 1.124 -0.18% 1.350 1.5% 1.130
2019 1.122 -0.18% 1.370 1.5% 1.129
2020 1.120 -0.18% 1.391 1.5% 1.127
2021 1.118 -0.18% 1.412 1.5% 1.126
2022 1.116 -0.18% 1.433 1.5% 1.124
2023 1.114 -0.18% 1.454 1.5% 1.123
2024 1.112 -0.18% 1.476 1.5% 1.121
2025 1.110 -0.18% 1.498 1.5% 1.120
2026 1.108 -0.18% 1.521 1.5% 1.118
2027 1.106 -0.18% 1.543 1.5% 1.117
2028 1.104 -0.18% 1.567 1.5% 1.115
2029 1.102 -0.18% 1.590 1.5% 1.114
2030 1.100 -0.18% 1.614 1.5% 1.113
2031 1.098 -0.18% 1.638 1.5% 1.111
2032 1.096 -0.18% 1.663 1.5% 1.110
2033 1.094 -0.18% 1.688 1.5% 1.108
2034 1.092 -0.18% 1.713 1.5% 1.107
Tabla 5. Proyección de población Municipio de Marmato
Al revisar los resultados de la proyección de la población para este municipio se
encontró que la tasa de crecimiento es decreciente, por lo tanto siguiendo los
lineamientos previamente establecidos por el MAVDT, se trabajó con una tasa de
crecimiento promedio de 1,5% y se proyectó con el método geométrico, ya que
tanto el DANE como el Ministerio trabajan con esta proyección....
Adicional al procedimiento anterior y teniendo en cuenta que el sistema abastece
la población urbana y un sector rural del municipio de Marmato, se calcularon los
datos teniendo en cuenta los resultados del DANE como se expone con
anterioridad y la información de suscriptores recopilada por la empresa,
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 25
obteniendo como resultado el valor de la población total abastecida en la
actualidad. Una vez calculada la población actual y teniendo en cuenta la
proyección de la población geométrica, de acuerdo a los lineamientos del
Ministerio, se obtuvo la población futura de diseño, así:
Población Cabecera Año BasePoblación Cabecera Año BasePoblación Cabecera Año BasePoblación Cabecera Año Base DANEDANEDANEDANE:::: 1.181 Habitantes
Año Base:Año Base:Año Base:Año Base: 2009
Suscriptores reportados al año base (Incluye Rurales):Suscriptores reportados al año base (Incluye Rurales):Suscriptores reportados al año base (Incluye Rurales):Suscriptores reportados al año base (Incluye Rurales): 771Suscriptores
Habitantes por vivienda cabecera:Habitantes por vivienda cabecera:Habitantes por vivienda cabecera:Habitantes por vivienda cabecera: 4,1 Hab./viv.
Habitantes por vivienda Habitantes por vivienda Habitantes por vivienda Habitantes por vivienda RuralesRuralesRuralesRurales:::: 4,3 Hab./viv.
Cobertura ActualCobertura ActualCobertura ActualCobertura Actual CabeceraCabeceraCabeceraCabecera:::: 89,81%
Cobertura ActualCobertura ActualCobertura ActualCobertura Actual Rural: Rural: Rural: Rural: 97,00%
Con los datos antes mencionados se calculó la población que se abastece en la
actualidad así:
• Cálculo del Número de Viviendas Urbanas:
vivHab
HabVivUrbanas /#
=
VivVivUrbanas 2881,4
181.1 ==
• Cálculo del Número de Viviendas Urbanas con Cobertura:
%xCobVivViv urbanasCobUrba =
vivxVivCobUrba 259%81,89288 ==
• Cálculo del Número de Viviendas Rurales con Cobertura:
rbanosTotalSuscUiptoresTotalsuscrVivCobRural −=
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 26
vivVivCobUrba 512259771 =−=
• Cálculo del Número de Viviendas Rurales Totales:
%97/%)100*(VivcoburbVivtotalrsrur =
528%97/%)100*512( ==totalrsrurViv
• Cálculo del Población Rural con Cobertura:
vivruralHabiptoresxTotalsuscrHabCobRural /#=
HabxHabCobUrba 271.23,4528 ==
• Población Total Año Base Rural y Urbana abastecida
HabRuralesaHabCabecerñootaldedisePoblaciónT +=
HabñootaldeDisePoblaciónT 452.32271181.1 =+=
A continuación se presenta la proyección de la población Urbana y Rural Total
abastecida por el sistema de acueducto evaluado:
AÑOAÑOAÑOAÑO POBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓN AÑOAÑOAÑOAÑO POBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓN
2007 3.175 2021 4.127
2008 3.223 2022 4.189
2009200920092009 3.3.3.3.452452452452 2023 4.252
2010 3.504 2024 4.316
2011 3.556 2025 4.381
2012 3.610 2026 4.446
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 27
AÑOAÑOAÑOAÑO POBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓN AÑOAÑOAÑOAÑO POBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓNPOBLACIÓN
2013 3.664 2027 4.513
2014 3.719 2028 4.581
2015 3.775 2029 4.649
2016 3.831 2030 4.719
2017 3.889 2031 4.790
2018 3.947 2032 4.862
2019 4.006 2033 4.935
2020 4.066 2034203420342034 5.0095.0095.0095.009
Tabla 6. Proyección de población de diseño
Como la población proyectada no supera los 12.500 habitantes, al municipio de
Marmato le corresponde el nivel de complejidad Medio, por lo tanto el período de
diseño corresponde a 25 años, para el Tanque de Almacenamiento.
4444 RESUMEN DE LOS PARÁMETROS DE DISEÑORESUMEN DE LOS PARÁMETROS DE DISEÑORESUMEN DE LOS PARÁMETROS DE DISEÑORESUMEN DE LOS PARÁMETROS DE DISEÑO
4.14.14.14.1 Nivel de ComplejidadNivel de ComplejidadNivel de ComplejidadNivel de Complejidad
De acuerdo al RAS, Numeral A.3.1, Niveles de complejidad del sistema, se
establece que según con la población proyectada, el municipio de Marmato se
ubica en el nivel de complejidad Medio.
Nivel de Nivel de Nivel de Nivel de
ComplejidadComplejidadComplejidadComplejidad
Población en la Población en la Población en la Población en la
zona urbanazona urbanazona urbanazona urbana
Capacidad Capacidad Capacidad Capacidad
económica de los económica de los económica de los económica de los
usuariosusuariosusuariosusuarios
Bajo < 2500 Baja
MedioMedioMedioMedio 2501 a 125002501 a 125002501 a 125002501 a 12500 BajaBajaBajaBaja
Medio Alto 12501 a 60000 Media
Alto > 60000 Alta
Tabla 7. Niveles de complejidad del sistema
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 28
4.24.24.24.2 Período de DiseñoPeríodo de DiseñoPeríodo de DiseñoPeríodo de Diseño
El sistema de acueducto del Municipio de Marmato, de acuerdo a sus
características económicas y demográficas futuras, se encuentra clasificado en
el nivel Medio de complejidad, por lo cual el periodo de diseño de la red matriz
es de 20 años, el de la red secundaria de 15 años y Tanque 25 años; según lo
establecido en los numerales B.7.4.1.1, B.7.4.1.2 y B.9.4.1 de la Norma
RAS2000.
Nivel de ComplejidadNivel de ComplejidadNivel de ComplejidadNivel de Complejidad Periodo de DiseñoPeriodo de DiseñoPeriodo de DiseñoPeriodo de Diseño
Bajo 20 años
MedioMedioMedioMedio 25 años25 años25 años25 años
Medio Alto 30 años
Alto 30 años
Tabla 8. Periodos de diseño para Tanques
4.34.34.34.3 Dotación NetaDotación NetaDotación NetaDotación Neta
Se calcula un valor para la dotación neta de 115 lts/hab./día
Se calcula un valor para la dotación neta de 115 lts/hab./día, lo anterior teniendo
en cuenta que el municipio de Marmato y su zona rural se encuentra sobre los
1000 msnm. por lo tanto es considerado con clima frio o templado.
Nivel de Nivel de Nivel de Nivel de
ComplejidadComplejidadComplejidadComplejidad
Dotación neta Dotación neta Dotación neta Dotación neta
máximamáximamáximamáxima
Clima Frio o Clima Frio o Clima Frio o Clima Frio o
Templado Templado Templado Templado
(lts/hab/día)(lts/hab/día)(lts/hab/día)(lts/hab/día)
Dotación neta Dotación neta Dotación neta Dotación neta
máxima Clmáxima Clmáxima Clmáxima Clima ima ima ima
Cálido (lts/hab/día)Cálido (lts/hab/día)Cálido (lts/hab/día)Cálido (lts/hab/día)
Bajo 90 100
MedioMedioMedioMedio 115115115115 125
Medio Alto 125 135
Alto 140 150
Tabla 9. Cálculo de la dotación neta
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 29
4.44.44.44.4 Corrección por climaCorrección por climaCorrección por climaCorrección por clima
De acuerdo con el RAS numeral B.2.4.4.2, Efecto del clima en la dotación neta,
según el clima predominante de Marmato y el nivel de complejidad en el que
se encuentra, la corrección por esta variable es del 10%:
Nivel de Nivel de Nivel de Nivel de
ComplejidadComplejidadComplejidadComplejidad
Clima Clima Clima Clima
cálido (Más cálido (Más cálido (Más cálido (Más
de 28ºC)de 28ºC)de 28ºC)de 28ºC)
Clima templado Clima templado Clima templado Clima templado
(entre 20ºC y (entre 20ºC y (entre 20ºC y (entre 20ºC y
28ºC)28ºC)28ºC)28ºC)
Clima frío Clima frío Clima frío Clima frío
(Menos de (Menos de (Menos de (Menos de
20ºC)20ºC)20ºC)20ºC)
Bajo +15% +10% No se admite
corrección por
clima
MedioMedioMedioMedio +15% +10%+10%+10%+10%
Medio Alto +20% +15%
Alto +20% +15%
Tabla 10. Efecto del clima en la dotación neta
Teniendo en cuenta la tabla anterior se calcula el valor de la dotación neta
corregida para el periodo de diseño de la siguiente manera:
Dotación Neta CorregidaDotación Neta CorregidaDotación Neta CorregidaDotación Neta Corregida = ClimaCorrección NetaDotación ×
Dotación Neta Corregida =Dotación Neta Corregida =Dotación Neta Corregida =Dotación Neta Corregida = diahabl // 5.12610,1115 =×
4.54.54.54.5 Pérdidas Pérdidas Pérdidas Pérdidas
Se toma un porcentaje inicial de pérdidas del 50% sobre la dotación neta
corregida, el cual se reduce conforme el paso de los años hasta alcanzar un
25% en un periodo de 25 años, valor máximo admisible por el MAVDT. Lo
anterior se hace teniendo en cuenta que en el año cero del proyecto no se
contará con un programa de control y/o reducción de pérdidas ni con un plan
de Agua No Contabilizada que sirva de seguimiento a las pérdidas de agua. Se
espera que la empresa prestadora del servicio tome las medidas necesarias
para reducir el nivel de pérdidas hasta el valor recomendado alcanzando la
meta en el tiempo antes mencionado.
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 30
Es importante anotar que el caudal de diseño se calculó con el 25% de
pérdidas en el sistema y que se toma un valor inicial en la tabla de caudales
del 50% únicamente para tener una base sobre el caudal que actualmente se
está produciendo.
4.64.64.64.6 Dotación BrutaDotación BrutaDotación BrutaDotación Bruta
Con base en lo estipulado en el RAS 2000, numeral B.2.6., para el cálculo de la
dotación bruta se utiliza la siguiente expresión:
p
dd netabruta %1−
=
Siendo:
brutad = Dotación Bruta para el periodo de diseño
netad = Dotación Neta Corregida
%p = Porcentaje de pérdidas para el periodo de diseño
Obteniendo para el periodo de diseño:
diahabldbruta // 67,16825,01
5.126 =−
=
4.74.74.74.7 Caudal Medio DiarioCaudal Medio DiarioCaudal Medio DiarioCaudal Medio Diario
Con base en lo afirmado en el RAS, numeral B.2.7.1., el caudal medio es el
calculado para la población proyectada, teniendo la dotación bruta
correspondiente.
86400bruta
md
dPQ
×=
Siendo:
mdQ = Caudal Medio Diario
P = Población Futura
brutad = Dotación Bruta
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 31
Obteniendo este valor para el periodo de diseño de:
slQmd /78,986400
67,168009.5 =×=
4.84.84.84.8 Demanda media de otros usosDemanda media de otros usosDemanda media de otros usosDemanda media de otros usos
Con base en lo afirmado en el RAS, numeral B.2.3.5, citado a continuación, se
trabajó con la demanda media de otros usos con un 3% del consumo medio
diario doméstico:
“El consumo para uso público utilizado en los servicios de aseo, riego de jardines
y parques públicos, fuentes públicas y demás, se estimará entre el 0 y el 3% del
consumo medio diario doméstico, siempre y cuando no existan datos
disponibles.”
Demanda media por otros usos = Demanda media por otros usos = Demanda media por otros usos = Demanda media por otros usos = %3 ×mdQ
Demanda media por otros usosDemanda media por otros usosDemanda media por otros usosDemanda media por otros usos = sl /29,0%378,9 =×
Esto significa que la dotación bruta total utilizada para el diseño de este
municipio corresponde a:
ediseñoPoblaciond
QslQD otrosusosmdbrutaTotal
86400*)/( +=
sssl
DbrutaTotal /07.10009.5
86400*)/29,0/78,9(=
+=
4.94.94.94.9 Coeficiente de consumo máximo Coeficiente de consumo máximo Coeficiente de consumo máximo Coeficiente de consumo máximo diario (K1)diario (K1)diario (K1)diario (K1)
De acuerdo al nivel de complejidad en el que se encuentra el municipio de
Marmato, el valor K1 correspondiente es de 1,1,1,1,33330000; de acuerdo a la tabla B.2.5 del
RAS:
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 32
Nivel de complejidadNivel de complejidadNivel de complejidadNivel de complejidad K1K1K1K1
Bajo 1,30
MedioMedioMedioMedio 1,301,301,301,30
Medio Alto 1,20
Alto 1,20
Tabla 11. Valores para K1 de acuerdo al nivel de complejidad del sistema
Obteniendo el valor de Caudal Máximo Diario para el periodo de diseño:
mdMD QKQ ×= 1
( ) slQMD / 09,1329,007.1030,1 =+×=
Donde:
MDQ = Caudal Máximo Diario
K1 = Coeficiente de consumo Diario
mdQ = Cauda Medio Diario
4.104.104.104.10 CCCCoeficiente de consumo máximo horario (K2)oeficiente de consumo máximo horario (K2)oeficiente de consumo máximo horario (K2)oeficiente de consumo máximo horario (K2)
De acuerdo al nivel de complejidad en el que se encuentra el municipio de
Marmato, el valor correspondiente al coeficiente K2 es de 1,1,1,1,50505050; tal y como se
indica en la tabla B.2.6 del RAS:
Nivel de Nivel de Nivel de Nivel de
ComplejidadComplejidadComplejidadComplejidad
Red menor de Red menor de Red menor de Red menor de
distribucióndistribucióndistribucióndistribución
Red Red Red Red
secundariasecundariasecundariasecundaria
Red Red Red Red
matrizmatrizmatrizmatriz
Bajo 1,60 -- --
MedioMedioMedioMedio 1,601,601,601,60 1,501,501,501,50 --------
Medio Alto 1,50 1,45 1,40
Alto 1,50 1,45 1,40
Tabla 12. Valores para K2 de acuerdo al nivel de complejidad del sistema
Obteniendo el valor de Caudal Máximo Horario para el periodo de diseño:
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 33
MDMH QKQ ×= 2
slQMH / 64,1909,1350,1 =×=
Donde:
MHQ = Caudal Máximo Horario
K2 = Coeficiente de consumo Horario
MDQ = Cauda Máximo Diario
4.114.114.114.11 Caudal de DiseñoCaudal de DiseñoCaudal de DiseñoCaudal de Diseño
El caudal de diseño debe ser el mayor resultante entre el Caudal Máximo Horario
(QMH) y el Caudal Máximo Diario (QMD) más el caudal de incendio; por lo tanto se
utilizará el QMD mas caudal de incendio para el año 2034, de acuerdo a la Tabla
del Anexo 1.
Cálculo del Caudal de diseño 1: Cálculo del Caudal de diseño 1: Cálculo del Caudal de diseño 1: Cálculo del Caudal de diseño 1: Se trabajó con un caudal de incendio de 10 l/seg,
teniendo en cuenta que se deben considerar dos hidrantes trabajando con una
capacidad mínima de 5 l/seg.
incendiodiseño QQMDQ +=1
seglseglQdiseño /10/09,131 +=
seglQdiseño /09,231 =
Caudal de diseño 2: Caudal de diseño 2: Caudal de diseño 2: Caudal de diseño 2:
QMHQdiseño =2
seglQdiseño / 64,19=
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 34
3.13.13.13.1 Curva horaria de demandaCurva horaria de demandaCurva horaria de demandaCurva horaria de demanda
Se utilizó la curva de demanda horaria obtenida de los registros de la planta de
tratamiento del municipio en estudio.
Gráfica 2. Curva Horaria de Demanda
HORAHORAHORAHORA COEFICIENTECOEFICIENTECOEFICIENTECOEFICIENTE HORAHORAHORAHORA COEFICIENTECOEFICIENTECOEFICIENTECOEFICIENTE
0:00 0,56 12:00 1,33
1:00 0,52 13:00 1,27
2:00 0,58 14:00 1,15
3:00 0,59 15:00 1,16
4:00 0,60 16:00 1,10
5:00 0,99 17:00 1,00
6:00 1,41 18:00 0,95
7:007:007:007:00 1,1,1,1,95959595 19:00 0,76
8:00 1,51 20:00 0,67
9:00 1,44 21:00 0,63
10:00 1,46 22:00 0,60
11:00 1,43 23:00 0,59
Tabla 13. Coeficientes horarios de demanda
Curva de demanda
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
Hora
% C
onsu
mo
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 35
5.5.5.5. DISEÑO HIDRÁULICO DEL DISEÑO HIDRÁULICO DEL DISEÑO HIDRÁULICO DEL DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTOSISTEMA DE ALMACENAMIENTOSISTEMA DE ALMACENAMIENTOSISTEMA DE ALMACENAMIENTO
5.15.15.15.1 CURVA INTEGRAL DEL TANQUECURVA INTEGRAL DEL TANQUECURVA INTEGRAL DEL TANQUECURVA INTEGRAL DEL TANQUE REGULADORREGULADORREGULADORREGULADOR
A partir de la curva horaria de consumo se define la curva integral, teniendo en
cuenta los valores del consumo acumulado en un período de 24 horas.
Posteriormente se establece la curva del suministro y se encuentra el valor
correspondiente al porcentaje del consumo medio diario que regirá el
dimensionamiento del tanque.
Población de diseño: 5.009 hab.
Periodo de Diseño: 25 años
Dotación neta: 115 lps
Caudal medio diario (Qmd) = 10,07 lps
Caudal máximo diario (QMD) = 13,09 lps
Caudal máximo horario (QMH) = 19,64 lps
5.25.25.25.2 VOLUMEN POR REGULACIÓNVOLUMEN POR REGULACIÓNVOLUMEN POR REGULACIÓNVOLUMEN POR REGULACIÓN
El volumen por regulación se calcula de acuerdo al Numeral B.9.4.4. del RAS 2000,
que afirma que el tanque debe tener la capacidad de compensar las variaciones
entre el caudal de entrada de las plantas de tratamiento y el caudal de consumo
en cada instante. Al hacer el cálculo mediante métodos gráficos, con base en
curvas de demanda. El volumen de almacenamiento debe ser igual al volumen
calculado multiplicado por un factor de seguridad de 1,2:
2,1)/(Diario Máximo Consumo % 3 ××= díamQMDVolregulación
( ) 2,14,8609,13%45,9 ×××=regulaciónVol
325,128 mVolregulación =
Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato Memorias de Cálculo. Tanques de Almacenamiento. Municipio de Marmato 36
Gráfica 3. Curva Integral del tanque regulador
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
37
Hora Factor Consumo (lps) % consumo % acumulado
0:00 0,560 5,527 2,309% 0,000%
1:00 0,520 5,132 2,144% 2,309%
2:00 0,580 5,725 2,392% 4,454%
3:00 0,590 5,823 2,433% 6,845%
4:00 0,600 5,922 2,474% 9,278%
5:00 0,990 9,771 4,082% 11,753%
6:00 1,410 13,917 5,814% 15,835%
7:00 1,950 19,247 8,041% 21,649%
8:00 1,510 14,904 6,227% 29,691%
9:00 1,440 14,213 5,938% 35,918%
10:00 1,460 14,410 6,021% 41,856%
11:00 1,430 14,114 5,897% 47,876%
12:00 1,330 13,127 5,485% 53,773%
13:00 1,270 12,535 5,237% 59,258%
14:00 1,150 11,351 4,742% 64,495%
15:00 1,160 11,449 4,784% 69,237%
16:00 1,100 10,857 4,536% 74,021%
17:00 1,000 9,870 4,124% 78,557%
18:00 0,950 9,377 3,918% 82,680%
19:00 0,760 7,501 3,134% 86,598%
20:00 0,670 6,613 2,763% 89,732%
21:00 0,630 6,218 2,598% 92,495%
22:00 0,600 5,922 2,474% 95,093%
23:00 0,590 5,823 2,433% 97,567%
0:00 239.348 100% 100,000%
Tabla 14. Capacidad de Regulación
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
38
5.35.35.35.3 VOLUMEN PARA ATENDER UN INCENDIOVOLUMEN PARA ATENDER UN INCENDIOVOLUMEN PARA ATENDER UN INCENDIOVOLUMEN PARA ATENDER UN INCENDIO
Se parte del razonamiento de que un incendio debe ser atendido por dos
hidrantes como mínimo, que entregue un caudal de 5 lps durante dos horas.
26,3 10 ××= lpsVolincendio 3 36 mVolincendio =
5.45.45.45.4 VOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTOVOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTOVOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTOVOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTO
El volumen total de almacenamiento debe tener en cuenta el volumen calculado
para regulación, además del volumen requerido para atender un eventual
incendio:
incendioregulacióntotal VolVolVol +=
33 3625,128 mmVoltotal += 33 16525,164 mmVoltotal ≈=
5.55.55.55.5 VOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTO VOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTO VOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTO VOLUMEN TOTAL ÚTIL DE ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN Y DISTRIBUCIÓN Y DISTRIBUCIÓN Y DISTRIBUCIÓN
Para la evaluación hidráulica de los Tanques Existentes del municipio de Marmato
se contrató un estudio de Reingeniería contemplando los siguientes aspectos:
5.65.65.65.6 CAPACIDAD DE REGULACAPACIDAD DE REGULACAPACIDAD DE REGULACAPACIDAD DE REGULACIÓN RAS 20CIÓN RAS 20CIÓN RAS 20CIÓN RAS 2000000000
Siguiendo los lineamientos del RAS 2000, capitulo B.9.4 Parámetros de Diseño,
numeral B.9.4.4 Capacidad de regulación, donde se expresa:
“El tanque debe tener la capacidad de compensar variaciones entre el caudal de
entrada de las plantas de tratamiento y el caudal de consumo en cada instante.
Para definir el volumen del tanque deben tenerse en cuenta las siguientes
disposiciones:
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
39
1. Debe hacerse un análisis por métodos gráficos o analíticos, con base en
curvas de demanda de cada población o zona abastecida y del régimen
previsto de alimentación de los tanques. El volumen que va a ser
almacenado será igual al volumen calculado multiplicado por un factor de
1.2
2. En el nivel bajo de complejidad, si NO existen datos que describan las
curvas de variación del consumo horario, el volumen de almacenamiento
debe ser igual a 1/3 del volumen distribuido a la zona que va a ser
abastecida en el día de máximo consumo, garantizando en todo momento
las presiones adecuadas
3. En los niveles medio y medio alto de complejidad, en caso de preverse
discontinuidad en la alimentación del tanque, el volumen de
almacenamiento debe ser igual o mayor que 1/3 del volumen distribuido a
la zona que va a ser abastecida en el día de máximo consumo, más el
producto del caudal medio diario (Qmd) por el tiempo en que la
alimentación permanecerá inoperante.
4. Para el nivel alto de complejidad el volumen de regulación debe ser ¼ del
volumen presentado en el día de máximo consumo”
Después de analizar el parágrafo anterior podemos decir que:
Se cumple con la primera recomendación, ya que en el diseño se trabajó con
base en la curva de consumo diario y el volumen de compensación se calculo
mediante el método grafico, multiplicado por un factor de 1.2.
En cuanto al punto 3 donde se refieren al nivel de complejidad medio que
corresponde al municipio en estudio, se puede decir que: si se tiene en cuenta
está condición se correría el riesgo de sobredimensionar el sistema ya que el
cálculo da como resultado un volumen de almacenamiento que casi duplica el
resultado calculado en la método gráfico expuesto con anterioridad.
=l
sxlVol gulacióncap 1000
400.86/09,13
3
1Re.
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
40
3377Re. mVol gulacióncap =
5.75.75.75.7 VERIFICACIÓN Y CÁLCULO DE VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO MEDIANTE VERIFICACIÓN Y CÁLCULO DE VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO MEDIANTE VERIFICACIÓN Y CÁLCULO DE VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO MEDIANTE VERIFICACIÓN Y CÁLCULO DE VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO MEDIANTE
CREACIÓN DEL MODELO HIDRÁULICOCREACIÓN DEL MODELO HIDRÁULICOCREACIÓN DEL MODELO HIDRÁULICOCREACIÓN DEL MODELO HIDRÁULICO
Teniendo en cuenta los resultados de la condición anterior, se dio paso a un
tercer método de verificación y cálculo del volumen necesario para abastecer la
población del Municipio de Marmato tanto en la zona rural como urbana. Esta
labor se realizó con el propósito de evitar caer en el error de subdimensionar o
sobredimensionar el sistema, ya que los resultados obtenidos en las metodologías
anteriores, presentaron variaciones bastante representativas entre ellos. Este
método se refiere a la creación de modelo hidráulico simulando el
comportamiento del tanque con la demanda de la totalidad del sistema de
acueducto, adicionalmente se aplicó la curva de patrón de consumo calculada
para el municipio en estudio, la cual nos permitió conocer el comportamiento
dinámico del sistema de almacenamiento durante las 24 horas del día. Durante
este proceso se tuvieron en cuenta aspectos indispensables en el diseño como
son capacidades instaladas y estado de las estructuras, las cuales se exponen a
continuación:
5.7.15.7.15.7.15.7.1 Tanque Tanque Tanque Tanque 1 Existente1 Existente1 Existente1 Existente
Como se expuso en el diagnóstico, este tanque cuenta con una capacidad de
volumen de 6 m3 y su volumen total activo es de 4.56 m3 aproximadamente y se
encuentra en regular estado de operación.
5.7.25.7.25.7.25.7.2 Tanque Tanque Tanque Tanque 2 Existente:2 Existente:2 Existente:2 Existente:
Como se expuso en el diagnóstico, este tanque cuenta con una capacidad de
volumen de 27 y su volumen total activo de 20,52 m3 aproximadamente y se
encuentra en regular estado de operación.
5.7.35.7.35.7.35.7.3 Tanque Tanque Tanque Tanque 3 Existente:3 Existente:3 Existente:3 Existente:
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
41
Como se expuso en el diagnóstico, este tanque cuenta con una capacidad de
volumen de 15 y su volumen total activo de 11,5 m3 aproximadamente y se
encuentra en buen estado de operación.
5.7.45.7.45.7.45.7.4 Tanque Tanque Tanque Tanque 4 Existente:4 Existente:4 Existente:4 Existente:
Como se expuso en el diagnóstico, este tanque cuenta con una capacidad de
volumen de 232 y su volumen total activo de 176,32 m3 aproximadamente y se
encuentra en buen estado de operación. Sin embargo, su capacidad únicamente
favorece a los habitantes de la cabecera de Marmato Nuevo debido a su ubicación
a la entrada de la misma cabecera, por lo tanto, su capacidad no puede ser tenida
en cuenta en el almacenamiento total del sistema y para efectos de simulación se
tomará la demanda media fija de caudal que consumen los habitantes de esta
población, para el resto de las poblaciones se tomará la demanda multiplicada por
el patrón de consumo, para evaluar el comportamiento del sistema de
almacenamiento y el dimensionamiento del nuevo tanque de acuerdo a la
capacidad de regulación que él mismo requiera.
Se tuvo en cuenta los resultados obtenidos mediante los métodos evaluados
(grafico de cálculo de la curva integral y capacidad de regulación), los cuales nos
indican que para mantener la continuidad del servicio amortiguando el factor
multiplicador máximo horario, la suma del Volumen Total Activo de los tanques
no debe ser inferior a 165 m3 para el método gráfico y 377 m3 por capacidad de
regulación.
5.7.55.7.55.7.55.7.5 Evaluación de la capacidad exitente mediante modelo hidráulico Evaluación de la capacidad exitente mediante modelo hidráulico Evaluación de la capacidad exitente mediante modelo hidráulico Evaluación de la capacidad exitente mediante modelo hidráulico
Se evaluó el comportamiento de los tanques en el modelo hidráulico creado para
el escenario de funcionamiento actual de los tanques, el cual arrojó las curvas de
comportamiento de los niveles de los tanques existentes en las diferentes horas
del día, tal y como se explico inicialmente. En estas curvas se evidencia el déficit
de almacenamiento en las horas de máximo consumo. Dicha gráfica de
comportamiento dinámico se presentan a continuación:
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
42
Calculated Level versus TimeTank: T-1
Time(hr)
(m)
Calc
ula
ted
Le
vel
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 24,0
T-1\Base
Gráfico 4. Comportamiento Capacidad Actual “Watercad”
Una vez terminado el proceso de evaluación de los tanques existentes, se dio
inicio a la ampliación de la capacidad de almacenamiento teniendo en cuenta los
resultados arrojados por los métodos antes estudiados, encontrando lo siguiente:
5.7.5.15.7.5.15.7.5.15.7.5.1 Capacidad Calculada Mediante Curva Integral Capacidad Calculada Mediante Curva Integral Capacidad Calculada Mediante Curva Integral Capacidad Calculada Mediante Curva Integral
Como se puede observar en la Gráfica 5. que se presenta a continuación, la
capacidad de almacenamiento requerida mediante la curva integral alcanza para
abastecer la población de diseño en la hora de máximo consumo del primer día,
sin embargo, el punto de llegada o nivel del tanque al finalizar el día debe ser
igual o superior al punto de partida o nivel inicial, con el propósito de garantizar
al día siguiente que el tanque se pueda recuperar del factor multiplicador de
máximo consumo, de lo contrario se corre el riesgo de que a las 72 horas de
reestablecer el servicio se caiga el sistema.
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
43
Gráfico 5. Comportamiento Curva Integral “Watercad”
Teniendo en cuenta que el modelo anterior requería una pequeña ampliación de la
capacidad antes evaluada, se tomó la decisión de simular el comportamiento de
un tanque de condiciones simulares aumentando su volumen de almacenamiento
total activo a 133 m3, esto significa un volumen total de almacenamiento de 238
m3. Con estas dimensiones el sistema de almacenamiento tendría el siguiente
comportamiento:
Calculated Level versus TimeTank: T-1
Time(hr)
(m)
Calc
ula
ted L
evel
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 24,0
T-1\Base
Gráfico 6. Comportamiento del Sistema Proyectado “Watercad”
Calculated Level versus TimeTank: T-1
Time(hr)
(m)
Calc
ula
ted L
evel
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 24,0
T-1\Base
dH
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
44
Teniendo en cuenta los resultados presentados con anterioridad se puede concluir
que:
• Actualmente el Sistema cuenta con un déficit de almacenamiento que se
refleja en la ausencia del suministro de agua en las horas de máximo
consumo y el rebose del caudal tratado en las horas de mínimo consumo.
VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE
EXISTENTE 1EXISTENTE 1EXISTENTE 1EXISTENTE 1 4,56 M3
VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE
EXISTENTE 2EXISTENTE 2EXISTENTE 2EXISTENTE 2 20,52 M3
VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE VOLUMEN TOTAL ACTIVO DEL TANQUE
EXISTENTE 3 EXISTENTE 3 EXISTENTE 3 EXISTENTE 3 11,5 M3
VOLUMEN TOTAL ACTIVO INSTVOLUMEN TOTAL ACTIVO INSTVOLUMEN TOTAL ACTIVO INSTVOLUMEN TOTAL ACTIVO INSTAAAALADO EN LADO EN LADO EN LADO EN
MARMATO PARA LMARMATO PARA LMARMATO PARA LMARMATO PARA LA POBLACIÓN A POBLACIÓN A POBLACIÓN A POBLACIÓN
ESTUDIADAESTUDIADAESTUDIADAESTUDIADA
36,56M336,56M336,56M336,56M3
VOLUMEN TOTAL ACTIVO NECESARIO VOLUMEN TOTAL ACTIVO NECESARIO VOLUMEN TOTAL ACTIVO NECESARIO VOLUMEN TOTAL ACTIVO NECESARIO
PARA PARA PARA PARA MARMATOMARMATOMARMATOMARMATO 133133133133 mmmm3333
DÉFICIT TOTAL ACTIVODÉFICIT TOTAL ACTIVODÉFICIT TOTAL ACTIVODÉFICIT TOTAL ACTIVO 96,4496,4496,4496,44 M3M3M3M3
Tabla 15. Déficit de Almacenamiento
• De acuerdo a los resultados de la simulación, se puede concluir que el
método de la curva integral puede resultar en el subdimensionamiento del
sistema ya que como se observa en la gráfica, el volumen calculado no es
suficiente para abastecer la población en un periodo mayor a 24 horas.
• En cuanto a la capacidad de regulación, se corre el riesgo de
sobredimensionar el sistema, lo que incurre en altos costos de inversión en
infraestructura que no será requerida hasta periodos mayores a los de
diseño
• Debido a que en la actualidad existe un déficit de almacenamiento y que la
proyección de la población no es muy representativa, se propone para un
periodo intermedio de diseño, la construcción de un tanque de 80 m3 que
permita suplir la necesidad actual y futura hasta el año 2029. A
continuación se presenta el comportamiento del sistema de
almacenamiento propuesto hasta el año 2029:
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
45
Calculated Level versus TimeTank: T-1
Time(hr)
(m)
Calc
ula
ted
Le
vel
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0 24,0
T-1\Base
Gráfico 7. Comportamiento del Sistema Propuesto “Watercad”
• Teniendo en cuenta que el resultado de la proyección de la población es
negativo con base en los datos oficiales del DANE y con conocimiento de
que la misma tasa de crecimiento fue asumida de acuerdo a los
lineamientos del MAVDT en 1,5%, se sugiere evaluar en el año 2029 la
necesidad de ampliar la capacidad de almacenamiento al horizonte de
diseño.
Adjunto al presente documento se entregan los informes de los estudios que
sustentan la veracidad y sostenibilidad de la obra propuesta. Estos informes
corresponden a las memorias de cálculo y diseño estructural del tanque, estudios
de suelos, planos de la alternativa seleccionada, hojas de cálculo, resultados de
las simulaciones estructurales y demás componentes de los estudios necesarios
para las evaluaciones y diseños del tanque, los cuales fueron realizados por la
Empresa de obras sanitarias de Caldas EMPOCALDAS S.A. ESP.
5.85.85.85.8 DISEÑO DE LAS CONEXIONES HIDRÁULICAS DEDISEÑO DE LAS CONEXIONES HIDRÁULICAS DEDISEÑO DE LAS CONEXIONES HIDRÁULICAS DEDISEÑO DE LAS CONEXIONES HIDRÁULICAS DELLLL TANQUE TANQUE TANQUE TANQUE
Para el diseño de las conexiones hidráulicas del tanque, se trabajó el sistema con
una visión integral que permita al tanque trabajar alimentando sectores
independientes a través del manejo de válvulas que puedan respaldar el
funcionamiento sobretodo en situaciones de emergencia. Anexo al presente
diseño se encuentran los planos de detalles de conexiones hidráulicas para el
Memorias dMemorias dMemorias dMemorias de Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmatoe Cálculo. Tanque de Almacenamiento. Municipio de Marmato
46
tanque de almacenamiento proyectado. La instalación de válvulas reguladoras y
distribuidoras del caudal en las diferentes zonas urbanas y rurales hacen parte de
otro proyecto de optimización del sistema acueducto del Municipio de Marmato.
FIRMAN RESPONSABLES:
ANDRÉS ANDRÉS ANDRÉS ANDRÉS FELIPEFELIPEFELIPEFELIPE GRISALESGRISALESGRISALESGRISALES SERGIO SERGIO SERGIO SERGIO H. H. H. H. LOPERA LOPERA LOPERA LOPERA PROAÑOSPROAÑOSPROAÑOSPROAÑOS INGENIERO DE DISEÑO JEFE DEPARTAMENTO DE PLANEACION
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