ACTUALIZACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DE LÍNEA BASE E INDICADORES DEL SECTOR DE AGUA
POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO DEL SECTOR URBANO Y RURAL PARA LOS 40 MUNICIPIOS DEL DEPARTAMENTO DE NORTE DE SANTANDER.
INFORME DIAGNÓSTICO - MUNICIPIO DE LA ESPERANZA
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ... 9
OBJETIVOS ... 11
1. INFORMACIÓN GENERAL DEL MUNICIPIO ... 12
1.1. LOCALIZACIÓN ____________________________________________________________________________________ 12 1.2. DIVISIÓN POLÍTICA _______________________________________________________________________________ 12 1.3. ACTIVIDAD ECONÓMICA DEL MUNICIPIO _____________________________________________________ 13 1.4. ASPECTOS FÍSICOS DE INTERÉS ________________________________________________________________ 14 1.4.1. HIDROLOGÍA ... 14
1.4.2. VÍAS DE COMUNICACIÓN ... 14
1.4.3. CLIMA... 14
2. ANÁLISIS DE INFORMACIÓN EXISTENTE ... 15
2.1. INFORMACIÓN DE ESTRUCTURAS ______________________________________________________________ 15 2.2. INDICADORES _____________________________________________________________________________________ 16 3. METODOLOGÍA DE TRABAJO ... 19
3.1. INVESTIGACIÓN DEMOGRÁFICA ________________________________________________________________ 19 3.2. METODOLOGÍA DEL PLAN ESTRATÉGICO DE MUESTREO __________________________________ 19 3.3. PROTOCOLOS DE TRABAJO EN CAMPO ________________________________________________________ 20 3.3.1. TOMA DE INFORMACIÓN URBANA ... 20
3.3.2. TOMA DE INFORMACIÓN RURAL ... 21
3.4. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DEL INDICADOR IRCA_________________________________________ 21 3.5. METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN DE INDICADORES _____________________________________ 22 3.6. METODOLOGÍA ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS _______________________________ 23 4. ESTUDIO DE POBLACIÓN, DEMANDA Y CAUDALES ... 25
4.1. POBLACIÓN MUNICIPAL _________________________________________________________________________ 25 4.1.1. PROYECCIONES DE LA DEMANDA – CABECERA MUNICIPAL ... 27
4.1.1.1. PROYECCIONES DE LOS CAUDALES DE ACUEDUCTO ... 27
5. DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE PARA LA PRESTACIÓN DEL SERVICIO DE
ACUEDUCTO DE LA ZONA URBANA ... 30
5.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO ____________________________________ 30 5.2. EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO _________________________________________________ 33 5.2.1. MEDICIONES DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA ... 33
5.2.2. FUENTES DE ABASTECIMIENTO ... 33
5.2.2.1. SISTEMA DE CAPTACIÓN ... 34
5.2.2.2. LÍNEA DE ADUCCIÓN... 36
5.2.2.3. SISTEMA DE DESARENACIÓN ... 38
5.2.2.4. LÍNEA DE CONDUCCIÓN DESARENADOR – PLANTA DE TRATAMIENTO ... 41
5.2.2.5. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE (PTAP) ... 42
5.2.2.6. ALMACENAMIENTO ... 51
5.2.2.7. RED DE DISTRIBUCIÓN ... 54
5.3. RESUMEN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO ________________________ 55 6. ACTUALIZACIÓN DE INDICADORES DE COBERTURA, CONTINUIDAD Y CALIDAD PARA LOS SERVICIOS DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO ... 60
6.1. SECTOR URBANO __________________________________________________________________________________ 60 6.1.1. INDICADOR DE COBERTURA SECTOR URBANO ... 62
6.1.2. INDICADOR DE CONTINUIDAD SECTOR URBANO ... 63
6.1.3. INDICADOR DE CALIDAD SECTOR URBANO ____________________________________________________ 63 6.1.3.1. INDICADOR IRCA ... 64
6.2. SECTOR RURAL ____________________________________________________________________________________ 69 6.2.1. INDICADOR DE COBERTURA SECTOR RURAL ... 70
6.2.2. INDICADOR DE CONTINUIDAD SECTOR RURAL ... 71
7. ANÁLISIS INSTITUCIONAL ... 72
7.1. CUMPLIMIENTO NORMATIVO ___________________________________________________________________ 72 8. CONCLUSIONES ... 76
INDICADOR DE COBERTURA E INDICADOR DE CONTINUIDAD... 76
INDICADOR DE CALIDAD DE AGUA ... 77
RESUMEN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO ... 80
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1 Localización General en Colombia y en Norte de Santander del Municipio de La Esperanza 12
Figura 1-2 División política municipio de La Esperanza ... 13
Figura 2-1. Esquema Básico de Sistema de Acueducto del Municipio de La Esperanza, versión Contrato 044 de 2013 de la Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico de Norte de Santander ... 16
Figura 2-2 Indicador de Cobertura y Continuidad obtenidos según contrato 044 de 2013 de Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico de Norte de Santander para el Municipio de La Esperanza ... 17
Figura 2-3 Indicador IRCA según contrato 044 de 2013 de Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico de Norte de Santander para el Municipio de La Esperanza ... 18
Figura 3-1. Mapa conceptual metodología para el cálculo de Indicadores. ... 23
Figura 4-1. Grafica de proyección de crecimiento poblacional del Municipio de La Esperanza ... 26
Figura 4-2.Mapa Usos del suelo - Casco Urbano La Esperanza ... 28
Figura 5-1. Esquema Básico de Sistema de Acueducto ... 31
Figura 5-2. Perfil Esquemático del Sistema de Acueducto ... 32
Figura 5-3. Fotografías Quebrada Caraño – Fuente de abastecimiento ... 34
Figura 5-4. Fotografías sistema de captación ... 35
Figura 5-5. Fotografías cámara de recolección del sistema de captación ... 35
Figura 5-6. Esquema Captación - Bocatoma de Fondo ... 35
Figura 5-7. Fotografía tubería de aducción ... 37
Figura 5-8. Fotografías estructuras de desarenación ... 39
Figura 5-10. Esquema Desarenador No.2 ... 40
Figura 5-11. Fotografías de la entrada y estructuras hidráulicas del sistema de potabilización ... 43
Figura 5-12. Esquema General de la Planta de Tratamiento de Agua Potable ... 44
Figura 5-13. Fotografías tanques dosificadores y mezcla rápida – Sistema de potabilización... 45
Figura 5-14. Esquema mezcla rápida – Sistema de potabilización ... 45
Figura 5-15. Fotografías floculador – Sistema de potabilización ... 46
Figura 5-16. Esquema floculador – sistema de potabilización ... 46
Figura 5-17. Fotografías entrada de agua y módulos de sedimentación - Sistema de potabilización ... 47
Figura 5-18. Esquema estructura de sedimentación – Sistema de potabilización ... 47
Figura 5-19. Fotografías filtro – Sistema de potabilización ... 48
Figura 5-20. Esquema Sistema de filtración ... 48
Figura 5-21. Fotografías tanque de almacenamiento – Sistema de potabilización ... 52
Figura 5-22. Esquema General del Tanque de Almacenamiento No. 1 ... 53
Figura 5-23. Esquema General del Tanque de Almacenamiento No. 2 ... 53
Figura 6-1. Esquema para realización de encuestas – Municipio de La Esperanza. ... 61
Figura 6-2. Resultados encuestas Urbana, Municipio de La Esperanza ... 61
Figura 6-3. Valores Anuales IRCA, Municipio de La Esperanza ... 65
Figura 6-4. Localización bocatoma, estación IDEAM y cabecera urbana del Municipio de La Esperanza ... 66
Figura 6-5. Plano con regsitro pluviometricos del mes de julio de 2015 – Departamento de Norte de Santander ... 67
Figura 6-6. Valores Mensuales IRCA vs. Precipitación Bocatoma - Municipio de La Esperanza ... 68
Figura 6-7. Ubicación de las encuestas rurales, Municipio de La Esperanza. ... 70
Figura 7-1. Reporte Consolidado Prestador ... 73
Figura 7-2. Reporte Consolidado Prestador La Esperanza ... 75
Figura 7-3. Reporte discriminado por año Prestador La Esperanza ... 75
Figura 8-1 Indicador de Cobertura para el Municipio de La Esperanza. ... 76
Figura 8-2 Indicador de Continuidad para Municipio de La Esperanza. ... 77
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1-1. Red Vial del Municipio de La Esperanza ... 14
Tabla 2-1. Estructuras Existentes y Caudal Real de Diseño ... 16
Tabla 4-1. Tabla A.3.1. Norma RAS 2000 - Asignación del Nivel de Complejidad ... 25
Tabla 4-2. TablaB.2.1 Norma RAS 2000- Métodos de cálculo según el nivel de complejidad ... 26
Tabla 4-3. Proyección de Demandas y Caudales año 2040 del Casco Urbano del Municipio de La Esperanza. ... 27
Tabla 4-4. Proyección de caudales para Alcantarillado año 2040 del Casco Urbano del Municipio ... 29
Tabla 5-1. Resultados de evaluación hidráulica sistema de aducción ... 38
Tabla 5-2. Resumen de las Características de los Elementos del Sistema de Acueducto ... 56
Tabla 6-1. Cuadro N° 7 de la Resolución 2115 de 2007- Clasificación del Nivel de Riesgo en salud según el IRCA por muestra, el IRCA mensual y acciones que deben adelantarse ... 64
Tabla 7-1. Información del Prestador del municipio de La Esperanza ... 72
Tabla 7-2. Evaluación en Gestión Empresarial Prestador del municipio de La Esperanza ... 73
Tabla 7-3. Estado de Cargue de Información en el SUI Prestador del municipio de La Esperanza ... 74
INTRODUCCIÓN
La Gobernación de Norte de Santander a través de la Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico interesada en el progreso del Departamento, realizó la contratación de consultoría con modalidad de concurso de méritos CM-SAPSB-006-2015, el cual tiene como objeto la ACTUALIZACIÓN DEL DIAGNÓSTICO DE LÍNEA BASE E INDICADORES DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO DEL SECTOR URBANO Y RURAL PARA LOS 40 MUNICIPIOS DEL DEPARTAMENTO DE NORTE DE SANTANDER.
La Consultoría fue adjudicada por el Gestor a la UNIÓN TEMPORAL LÍNEA BASE, N.I.T.900.875.263–1 por valor de SEISCIENTOS SESENTA Y SIETE MILLONES NOVECIENTOS OCHENTA Y SIETE MIL NOVECIENTOS CUARENTA Y NUEVE PESOS M/CTE. ($667’987.949), bajo el Contrato de Consultoría No. 048 de 2015 suscrito el 10 de Agosto de 2015.
Este documento consta de nueve (9) capítulos; que presentan la siguiente información del Municipio de La Esperanza:
Capítulo 1: Información general del Municipio en donde se presenta la localización, aspectos económicos y físicos que tiene cada uno de estos.
Capítulo 2: Se presenta un breve resumen de la información existente del estado de las estructuras hidráulicas y los indicadores de servicio del municipio. Esta información es el resultado de consultorías anteriores contratas por la Gobernación de Norte de Santander. Capítulo 3: Se presenta la metodología aplicada para la ejecución de los trabajos, desde la
investigación de la información documental, pasando por los trabajos de campo y llegando a los trabajos de procesamiento de información.
Capítulo 4: Se presenta los valores de la población actual (urbana y rural), las proyecciones de la población para el casco urbano, cálculo de demandas y caudales, en base a datos proporcionados por el DANE, SISBEN y la Norma Técnica RAS 2000.
Capítulo 5: Se presenta una descripción detallada de las estructuras hidráulicas actuales del sistema de acueducto que están en funcionamiento en donde se da a conocer su estado físico e hidráulico.
Capítulo 6: Se presenta el cálculo y evaluación de los indicadores de: cobertura, continuidad y calidad actual en las áreas rural y urbana del municipio.
Capítulo 7: Se presenta el análisis institucional del municipio frente a la prestación del Servicio de Acueducto.
Capítulo 8: Se presentan las conclusiones del Sistema de Acueducto, Alcantarillado y de los indicadores con base a la información obtenida en los capítulos 4, 5 6.
Capítulo 9: Se presentan los documentos de referencia usados a lo largo del informe para la realización de los diferentes cálculos que fueron necesarios en el desarrollo de este.
OBJETIVOS
Realizar la actualización de los indicadores de Cobertura, Continuidad y Calidad para los Servicios de Acueducto y Alcantarillado del Municipio de La Esperanza, tanto para el casco urbano como para el área rural.
Realizar la actualización del diagnóstico de la infraestructura existente en el sector urbano del Municipio de La Esperanza para la prestación del servicio de Acueducto.
1. INFORMACIÓN GENERAL DEL MUNICIPIO
A continuación se presenta un breve resumen de las características y aspectos físicos y económicos del Municipio.
1.1. LOCALIZACIÓN
El Municipio de La Esperanza se localiza en las coordenadas Longitud al oeste de Greenwich 73° 20' Latitud Norte 7° 38’. En la Figura 1-1 se presenta la localización general del municipio en el Departamento de Norte de Santander y en Colombia.
Figura 1-1 Localización General en Colombia y en Norte de Santander del Municipio de La Esperanza1
1.2. DIVISIÓN POLÍTICA
El sector rural del Municipio La Esperanza se compone de los siguientes corregimientos: El Tropezón, Jurisdicciones de San Pedro, La Pedregosa, León XIII, Los Planes y Pueblo Nuevo; en totalidad son 61 veredas.
La Esperanza limita al Norte con El Municipio de Abrego y el Departamento de Cesar Suroccidente: El playón y Rionegro y al Suroccidente con el Municipio de Cachira.
Los barrios que se encuentran en la zona urbana del municipio son: 12 de Octubre, Comuneros, El centro, La Feria, La feria II, Prados de San Marcos, Santa Ines, Urbanizacion EL Paraiso y Villa Paola.
En la Figura 1-2 puede apreciarse el mapa con la división política del municipio.
Figura 1-2 División política municipio de La Esperanza2
El área total del municipio es 395,80 km2. 1.3. ACTIVIDAD ECONÓMICA DEL MUNICIPIO
El municipio de La Esperanza tiene como principales cultivos: Palma de Aceite con 2.500 Ha, Pasto tradicional con 20.744 Ha y pasto mejorado con 20.500 Ha ya demás cultivos de Cacao, café, maíz frijol, yuca, plátano, aguacate, cítricos, tomate de árbol, lulo, maracuyá y papaya.
En el sector pecunario el Municipio de La Esperanza es el primer municipio ganadero del departamento Norte de Santander con 73.563 cabezas de ganado y una producción lechera de 16.000Lt diarios. En el sector de industria y comercio; Los establecimientos comerciales que funcionan en nuestro municipio son: Lácteos La Esperanza, Centro de acopio Rikalac, estaciones de servicio La Nueva Esperanza, La Pedregosa y Japón, tienda comunitaria La Fortuna, almacenes, tiendas de víveres y abarrotes, droguerías, cacharrerías, panaderías, queserías, carpinterías, talleres de mecánica, montallantas, peluquerías, entre otros.
Y en minería En el corregimiento El Tropezón se explota los yacimientos petrolíferos Pozo Pava y Pozo Cáchira; en los últimos años se han efectuado estudios para ubicar nuevos yacimientos en la región.
De manera artesanal se explota una mina de carbón natural en la vereda La Cienaga.
1.4. ASPECTOS FÍSICOS DE INTERÉS 1.4.1. HIDROLOGÍA
El municipio está repartido proporcionalmente entre las cuencas de los ríos Cáchira y San Alberto, incluso esta última puede ser considerada importante debido a su repercusión sobre la economía regional, y por ende desarrollar un interés particular y demarcar muchos de los comportamientos a lo largo de la historia económica y social sobre su zona de influencia.
Cada una de las cuencas reseñadas está formada por una gran cantidad de subcuencas y microcuencas, que permiten establecer una relación con el perfil longitudinal de ellas, en razón de estar surcando litologías diferentes, sobre las cuales se han desarrollado tipos de suelos diversos, los que son utilizados con diferentes fines, especialmente el agrícola y ganadero
1.4.2. VÍAS DE COMUNICACIÓN
El sistema vial municipal urbano está conformado por las siguientes vías descritas en la Tabla 1-1. Tabla 1-1. Red Vial del Municipio de La Esperanza
1.4.3. CLIMA
2. ANÁLISIS DE INFORMACIÓN EXISTENTE
En el presente capítulo se realizará una descripción de la información presentada en Contrato No. 044 de 2013 de la Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico de Norte de Santander, cuyo objeto fue la ACTUALIZACIÓN DE LOS INDICADORES Y LA GENERACIÓN DE UN DIAGNÓSTICO TÉCNICO DE LA LÍNEA BASE DE LA INFRAESTRUCTURA EN LA PRESTACIÓN DE SERVICIOS PÚBLICOS, PARA EL DEPARTAMENTO NORTE DE SANTANDER.
La información general (estructuras existentes, índices de cobertura, continuidad y calidad) del contrato previamente descrito puede ser consultada en el ANEXO Nº2-CATALOGO CONTRATO 044 DE 2013 DE LA SAPSB.
2.1. INFORMACIÓN DE ESTRUCTURAS
El Sistema de Acueducto del municipio cuenta con una Bocatoma de Fondo la cual se abastece de la Quebrada el Caraño de allí es conducida por una tubería de PVC de 3” diámetro de una longitud de 80m al desarenador el cual es de tipo convencional, de ahí es conducido por una tubería de PVC de 3” de diámetro que llega a un segundo desarenador y de donde sale una tubería de PVC de 3” de diámetro que llega a la Planta de Tratamiento de Agua Potable la cual es de tipo Compacta.
Después de tratada el agua, es almacenada en dos tanques enterrados, de los cuales sale una tubería de PVC de 3” de diámetro que abastece a toda la red del Casco Urbano del Municipio.
Pero cuando la Quebrada “Caraño” presenta problemas de sequía el Sistema de Acueducto del Municipio de La Esperanza capta el agua de un distrito de riego y es llevada por una tubería de PVC de 4” de diámetro hasta un desarenador el cual es de tipo convencional y de ahí es conducida por una tubería de PVC de 3” de diámetro que tiene una longitud de 600 m y una de 4” de diámetro de una longitud de 100 m hasta la Planta de Tratamiento de Agua Potable.
Figura 2-1. Esquema Básico de Sistema de Acueducto del Municipio de La Esperanza, versión Contrato 044 de 2013 de la Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico de Norte de Santander
A continuación en la Tabla 2-1 se relacionan las estructuras existentes y los cálculos de caudales reales de diseño.
Tabla 2-1. Estructuras Existentes y Caudal Real de Diseño ESTRUCTURA QR (l/s) Caudal
Real de Diseño Estado Físico
Bocatoma 4,50 Regular
Aducción No. 1 6,80 Bueno
Desarenador No. 1 3,30 Bueno
Conducción No. 1 6,80 Regular
Desarenador No. 2 7,30 Bueno
Conducción No. 2 6,80 Bueno
Planta de Potabilización COMPACTA 4,13 Bueno
Tanques de Almacenamiento 9,44 Bueno
2.2. INDICADORES
En el contrato No. 044 de 2013 de la Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico de Norte de Santander, se identificaron los siguientes indicadores para el año 2013 para el Municipio de La Esperanza:
Figura 2-2 Indicador de Cobertura y Continuidad obtenidos según contrato 044 de 2013 de Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico de Norte de Santander para el Municipio de La Esperanza
En la Figura 2-2 se presenta la gráfica con la identificación clara de los indicadores de continuidad y cobertura urbana del municipio en el año 2013, con base a la información existente se puede concluir que para Acueducto se asegura únicamente un porcentaje de continuidad de prestación del servicio del 10% (2,4 Horas) al día, en cuanto al servicio de Alcantarillado se brinda una prestación del servicio continua (24 Horas) diarias; por otra parte en el caso de los indicadores de Cobertura se analizó el número de usuarios en relación a los habitantes de la zona urbana con una cobertura del 100% en acueducto y del 89,18% para el sistema de alcantarillado.
En última instancia se procedió a determinar el grado de calidad del agua brindada a la población, en la Figura 2-3 se presentan los valores del Indicador de Calidad IRCA para el Municipio de La Esperanza presentados en el informe del contrato 044 de 2013 de la Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico. 100% 89% 10% 100% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Acueducto Alcantarillado V al or Ind ice (%)
INDICE DE COBERTURA Y CONTINUIDAD URBANA
COBERTURA CONTINUIDAD
Figura 2-3 Indicador IRCA según contrato 044 de 2013 de Secretaria de Agua Potable y Saneamiento Básico de Norte de Santander para el Municipio de La Esperanza
3. METODOLOGÍA DE TRABAJO
La metodología propuesta es aplicada para la recolección de datos, procesamiento y análisis de la información que permitan realizar la evaluación de los indicadores de cobertura, continuidad, y calidad de los servicios de Acueducto y Alcantarillado tanto en el área urbana como rural del municipio; adicionalmente se busca realizar la actualización del diagnóstico de la infraestructura requerida en la prestación de los servicios de Acueducto y Alcantarillado.
3.1. INVESTIGACIÓN DEMOGRÁFICA
La metodología plantea en primer lugar una investigación demográfica en base a información institucional sobre censos y comportamientos poblaciones para el municipio, entre ellos se utiliza la información censal de los años 1985, 1993 y 2005 del Departamento Administrativo Nacional de Estadísticas DANE, encuestas del SISBEN e información disponible en la Alcaldía Municipal.
Con esta información demográfica se identificó cual es la población actual y por medio de métodos estadísticos aprobados por la Norma RAS-2000 se proyecta la población futura, de esta manera se pudo calcular la población al periodo de diseño adoptado de 25 años.
3.2. METODOLOGÍA DEL PLAN ESTRATÉGICO DE MUESTREO
La metodología esbozada en el plan estratégico de muestreo se fraccionó en zona urbana y zona rural de acuerdo a las variables estadísticas identificadas en cada zona, para ello en la zona urbana se realizó una identificación de las manzanas catastrales del área urbana en el municipio y a partir de ello se enumeró cada una de las manzanas que sirvieron de insumo para el correcto estudio por medio de un modelo estadístico explicado en el ANEXO Nº3-MARCO TEÓRICO ESTADÍSTICO. En dicho modelo se obtuvo en primera instancia las manzanas seleccionadas (cuatro por municipio) y finalmente el listado de las encuestas a realizar en la totalidad de la zona urbana, teniendo en cuenta que es necesario desarrollar una única encuesta en cada manzaneo establecido por el modelo estadístico. Este trabajo de campo se completó con información recolectada con la empresa prestadora de servicios públicos del Municipio. Para el caso del plan estratégico de muestreo en la zona rural, se realizó una investigación demográfica en base a datos del SISBEN y se estimó la población rural del municipio por veredas y corregimientos, esta información demográfica sirvió de insumo para el correcto estudio por medio de un modelo estadístico explicado en el ANEXO Nº3-MARCO TEÓRICO ESTADÍSTICO, dicho modelo fue aplicado para la totalidad de los Municipios del Departamento de Norte de Santander y cuya restricción consistió en
asignar al menos una vereda por municipio. Teniendo en cuenta los parámetros previamente descritos se establecieron las veredas y corregimientos a encuestar, por último se procedió a establecer el número de encuestas a tomar en la zona rural de cada municipio. La base de datos del SISBEN usada para la elección de la muestra se puede consultar en el ANEXO Nº3-MARCO TEÓRICO ESTADÍSTICO.
3.3. PROTOCOLOS DE TRABAJO EN CAMPO
Para las visitas en campo se establecieron unos protocolos basados en los empleados en el Contrato No. 044 de 2013 de la SAPSB con el objetivo de actualizar la información de los indicadores de cobertura, continuidad y calidad de la zona urbana, e infraestructura hidráulica existente en el casco urbano. Adicionalmente y en base al alcance del presente proyecto se establece la necesidad de recopilación de información sobre indicadores de cobertura y continuidad del área rural e identificación del catastro de estructuras hidráulicas e información estructural de los sistemas de acueducto y alcantarillado, a continuación se presenta la descripción de cada proceso en base a su localización y población.
3.3.1. TOMA DE INFORMACIÓN URBANA
Con el objetivo de desarrollar apropiadamente el trabajo para el área urbana, se realizaron tres tareas principales:
En primer lugar se realiza la toma de encuestas, esta comenzó con una investigación documental en donde se obtuvo el listado de viviendas a encuestar (una por cada manzana seleccionada) de acuerdo a la metodología del plan de muestreo estratégico descrita anteriormente, en dicha encuesta se tomó información de cobertura y continuidad del servicio de acueducto y alcantarillado. Se puede remitir al formato de Encuestas presentado en el ANEXO Nº4-FORMATO USADOS EN CAMPO en el cual se presentan las encuestas que sirvieron de insumo para la elaboración de los respectivos indicadores, además de la toma de las encuestas se realizó un registro fotográfico y georreferenciación de la totalidad de las viviendas que fueron entrevistadas.
Una segunda tarea consistió en el levantamiento del catastro de estructuras hidráulicas, en donde se solicitó al personal operativo la información general de cada uno de los componentes de los sistemas de acueducto y alcantarillado del municipio, adicionalmente se realizó la toma de medidas y georreferenciación de cada una de las estructuras existentes. Esta información fue registrada en el Formato de Levantamiento de Estructuras indicado y presentando en el ANEXO Nº4-FORMATO USADOS EN CAMPO.
Por último se hizo la recolección de información institucional con la entidad municipal encargada en donde se solicitó información pertinente a la prestación de los servicios de acueducto y alcantarillado. La información brindada se registró en el Formato Diagnóstico Institucional indicado y presentando en el ANEXO Nº4-FORMATO USADOS EN CAMPO.
3.3.2. TOMA DE INFORMACIÓN RURAL
El trabajo para el área rural se realizó con los siguientes pasos:
Se iniciaron las labores rurales por medio de una investigación documental de la cual se obtuvo la ubicación y cantidad de los corregimientos y veredas de cada Municipio en todo el Departamento de Norte de Santander.
Posterior a tener información de cada uno de estos lugares se corrió el modelo explicado en el plan estratégico de muestreo, descrito anteriormente en el Capítulo 3.2 METODOLOGÍA DEL PLAN ESTRATÉGICO DE MUESTREO. El listado de las veredas y corregimientos de los municipios se puede consultar en el ANEXO Nº3-MARCO TEÓRICO ESTADÍSTICO.
Luego de seleccionados los corregimientos y las veredas representativas para el modelo, los diferentes equipos de encuestadores se desplazaron a lo largo de la zona rural del municipio con el objetivo de realizar la toma de encuestas en el formato indicado y presentado en el ANEXO Nº4-FORMATO USADOS EN CAMPO. Igualmente que en la zona urbana se realizó un registro fotográfico de evidencia y georreferenciación de cada uno de los domicilios visitados para el diligenciamiento de las encuestas.
3.4. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DEL INDICADOR IRCA
En el caso del indicador IRCA (Índice de Riesgo de la Calidad del Agua para Consumo Humano), se tomó como fuentes el Instituto Nacional de Salud (INS) y el Instituto Departamento de Salud (IDS), estas son las entidades encargadas de publicar el valor oficial del IRCA. Para el análisis se utilizó el valor mensual del indicador IRCA por municipio desde el año 2012 hasta el 2015.
Para el análisis de este Indicador se evaluó con el parámetro de precipitaciones mensuales totales en los puntos más cercanos a la estructura de captación del sistema de acueducto del municipio. La intención es identificar la relación entre las fluctuaciones del valor del Indicador mes a mes con las lluvias totales mensuales con el fin de hallar una correlación entre estos dos parámetros, con dicha correlación y descripción del estado de las estructuras hidráulicas del sistema de acueducto se puede tener una posible explicación de la variabilidad del parámetro del indicador del IRCA.
La información pluvial en los sistemas de captación corresponde a los registros de precipitaciones totales mensuales en el periodo del mes enero del año 2012 al mes de diciembre del año 2015 en las estaciones activas del IDEAM presentes en el Departamento de Norte de Santander. Con el objetivo de realizar de forma adecuada el análisis pluviográfico se consideraron aspectos como distribución de lluvias, vertientes y orografía para determinar el método de interpolación óptimo; en paralelo a este procedimiento se realizó la geolocalización de las estructuras de captación del sistema de acueducto del municipio. Una vez identificados la totalidad de los parámetros se procedió a realizar la generación de mapas de precipitaciones mensuales para el departamento por medio de interpolación IDW en el Software ArcGIS.
A partir de la información de las precipitaciones mensuales totales y los puntos localizados de las bocatomas se extrajo los datos de precipitación por mes para el punto del sistema de captación, con el fin de realizar un histograma de lluvias para el municipio e incluir dentro de estos gráficos la información de los IRCAS mensuales del INS y del IDS.
Finalmente se comparó las precipitaciones en las fuentes y el indicador IRCAS con el fin de evaluar la correlación y con ello identificar cuáles deben ser las medidas preventivas en pro de mantener la calidad del agua potable.
3.5. METODOLOGÍA DE CONSTRUCCIÓN DE INDICADORES
En la Figura 3-1 se muestra el mapa conceptual del marco metodológico empleado en el cálculo de los indicadores con el objetivo de facilitar su correcto análisis y evaluación.
Para la construcción de los indicadores de Continuidad y Cobertura fue necesario identificar las estructuras hidráulicas, estado físico, número de usuarios y horas de prestación diarias de los servicios de acueducto y alcantarillado, en la construcción del indicador de cobertura se consulta información en la Empresa de Servicios Públicos del municipio; mientras para el indicador de continuidad se consultan los resultados obtenidos de las encuestas aleatorias (protocolos) realizadas en la visita de campo a los que se realizó un tratamiento estadístico con el objetivo de calcular los valores del indicador de continuidad y cobertura para el sector urbano y zona rural.
Figura 3-1. Mapa conceptual metodología para el cálculo de Indicadores.
Adicionalmente se realizó un análisis institucional de la entidad de servicios públicos y marco institucional del municipio en base a información recopilada por las entidades de supervisión de servicios como el Aplicativo SUI o información de la Alcaldía Municipal. En dicha información se realizó la verificación del cumplimiento de la normatividad, se analizó los aspectos más destacados de la gestión administrativa de la oficina de servicios públicos, y se expuso las principales debilidades institucionales en la prestación del servicio.
3.6. METODOLOGÍA ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS
Por último, se realizó un análisis de los datos recopilados en campo sobre la infraestructura existente en donde se verifico la capacidad hidráulica de las estructuras a partir de la información obtenida en campo del estado de las infraestructuras, dimensiones generales de los componentes, registro fotográfico y catastro de las estructuras; a partir de ello se realiza una descripción del estado actual de cada uno de los componentes del sistema de acueducto tales como: Captaciones, Aducciones, Desarenadores, Conducciones, Plantas de Tratamiento, Tanques de Almacenamiento y Red de Distribución.
METODOLOGÍA CÁLCULO DE INDICADORES
Empresa prestadora de servicios
Finanzas Administración Cumplimiento de Ley Infraestructura física INS IDS INDICADOR DE CONTINUIDAD Acueducto Bocatoma Desarenador Conducciones Planta Redes Medición Alcantarillado Colectores Pozos PTAR’S Diagnóstico Hidráulico Encuestas de Servicios Tratamiento Estadístico INDICADOR DE COBERTURA INDICADOR DE CALIDAD
Teniendo en cuenta la información de las estructuras hidráulicas recolectada se realizó el cálculo de los caudales reales de diseño para cada una de los componentes, por último se verifico la capacidad hidráulica total de cada estructura en base a la proyección de caudales para el año 2040 en donde se contrasto la información de los caudales reales de diseño y los caudales estimados. Dicha relación de caudales se desarrolla con el fin de determinar si los componentes del sistema se encuentran sub-dimensionados, o sobre-dimensionados con respecto a las futuras demandas de caudal proyectadas para el periodo de diseño (25 años).
4. ESTUDIO DE POBLACIÓN, DEMANDA Y CAUDALES
A continuación se presenta la proyección de la población del casco urbano con los censos proporcionados por el DANE, teniendo en cuenta el nivel de complejidad del municipio y el método a emplear según la Norma Técnica RAS 2000. El cálculo de la proyección poblacional es necesario con el fin de determinar las demandas y caudales a abastecer por el sistema de acueducto y los caudales de recolección del sistema alcantarillado proyectados del casco urbano para el año 2040.
4.1. POBLACIÓN MUNICIPAL
Se realizaran las proyecciones de la población del casco urbano y zona rural del Municipio de La Esperanza ya que no se puede garantizar que el sistema de acueducto suministre únicamente a la población de la cabecera municipal y no incluya algunas veredas cercanas al mismo.
Con base en la información demográfica existente y último censo realizado se establece que al año 2005 el Municipio de La Esperanza presentaba una población total de 10.889 habitantes y 1.341 habitantes en la zona urbana, se puede remitir al ANEXO Nº5–CENSOS DANE NORTE DE SANTANDER en el cual es presentada la información demográfica de la totalidad de los municipios de Norte de Santander del año 2005.
El nivel de complejidad depende del número de habitantes de la zona urbana del municipio y su capacidad económica, según el Reglamento Técnico para Agua Potable y Saneamiento Básico RAS-2000 el casco urbano del Municipio de La Esperanza presenta un nivel de complejidad Bajo. A continuación se presenta la Tabla 4-1 donde se indica la asignación del nivel de complejidad:
La Tabla 4-2 muestra el tipo de método probabilístico recomendado a utilizar en el procedimiento de proyección de la población dependiendo del nivel de complejidad de la población a estudiar.
Tabla 4-2. TablaB.2.1 Norma RAS 2000- Métodos de cálculo según el nivel de complejidad
Según el nivel de complejidad de la población establecido previamente, los métodos recomendados a emplear serán: el método aritmético, método geométrico y el método exponencial. La proyección de la población se realiza para un periodo de 25 años teniendo como información inicial para el correcto desarrollo de la proyección poblacional los datos suministrados por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE).
La proyección de la población se realiza para un periodo de 25 años teniendo como información base los censos realizados por el DANE en los años 1993 y 2005. En la Figura 4-1 se muestra la población del censo realizado en el año 2005 y población proyectada para el año 2015 y 2040 para las zonas urbana y rural.
Figura 4-1. Grafica de proyección de crecimiento poblacional del Municipio de La Esperanza 3
Partiendo de la escasa información del comportamiento histórico del crecimiento demográfico en el municipio, representada por un único censo realizado en el año 2005, para la proyección de la población
3 ANEXO Nº6-PROYECCIONES DE POBLACIÓN, DOTACIÓN Y DEMANDA
1341 1475 1810 9548 10503 12890 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
Año 2005 Año 2015 Año 2040
N o. d e Ha bia nt es Zona Urbana Zona Rural
tanto urbana como rural, buscando un nivel de seguridad aceptable, se realiza aplicado una taza de crecimiento optima en base a las características demográficas y económicas de la zona (tasa de crecimiento=1,00%).
En el ANEXO Nº6-PROYECCIONES DE POBLACIÓN, DOTACIÓN Y DEMANDA se presenta la metodología empleada, cálculos realizados y resultados obtenidos para el cálculo de la proyección población de la zona urbana y rural del Municipio de La Esperanza.
4.1.1. PROYECCIONES DE LA DEMANDA – CABECERA MUNICIPAL
La proyección de la demanda se hace con el fin de analizar si las unidades de los sistemas de acueducto y alcantarillado del municipio cuentan con la suficiente capacidad para satisfacer las necesidades actuales y futuras de los habitantes del casco urbano del Municipio de La Esperanza.
Teniendo en cuenta el periodo de diseño del presente proyecto se debe garantizar que las estructuras existentes cuentan con la capacidad hidráulica suficiente para satisfacer la población del casco urbano al año 2040 calculada en 1.810 habitantes, con una tasa de crecimiento supuesta del 1,00%.
4.1.1.1. PROYECCIONES DE LOS CAUDALES DE ACUEDUCTO
Los datos de caudales medio diario, máximo diario y máximo horario son indispensables para la evaluación de la capacidad de los componentes existentes en el sistema de acueducto del municipio, con estos parámetros se realizan los cálculos de capacidades hidráulicas que deben presentar las estructuras para abastecer la demanda proyectada.
A continuación en la Tabla 4-3 se presentan los datos principales de análisis, calculados para la zona urbana del Municipio de La Esperanza.
Tabla 4-3. Proyección de Demandas y Caudales año 2040 del Casco Urbano del Municipio de La Esperanza. POBLACIÓN ACTUAL (2015) 𝑃𝑎𝑐 1.475
POBLACIÓN FUTURA (2040) 𝑃2040 1.810 DOTACIÓN NETA dneta 100 l/h*d
DOTACIÓN BRUTA dBruta 133,33 l/h*d
CAUDAL MEDIO DIARIO Qmd 2,79 l/s
CAUDAL MÁXIMO DIARIO QMD 3,63 l/s
CAUDAL MÁXIMO HORARIO QMH 5,81 l/s
Es necesario mencionar que las dotaciones usadas para el cálculo de los caudales de diseño son las mencionadas en la Resolución 2320 de 2008 que modificó a las recomendadas por la Norma RAS 2.000. El caudal máximo diario estipulado para el Municipio de La Esperanza es de 3,63 l/s y el caudal máximo horario es de 5,81 l/s. Se puede remitir al ANEXO Nº6-PROYECCIONES DE POBLACIÓN, DOTACIÓN Y DEMANDA en el cual se presentan los resultados de caudales y tasa de crecimiento año a año.
4.1.1.2. PROYECCIONES DE LOS CAUDALES DE ALCANTARILLADO
El cálculo de los caudales para la evaluación del Alcantarillado del Municipio de La Esperanza se realiza basado en la metodología utilizada en el Titulo D del Reglamento técnico para agua Potable y saneamiento básico RAS 2000. El procedimiento para el cálculo de estos caudales se encuentra con detalle en el ANEXO Nº7-PROYECCIÓN DE CAUDALES DE ALCANTARILLADO SANITARIO.
Para el cálculo de los caudales se consultó el EOT del municipio de estudio, a partir de la información facilitada por la Alcaldía Municipal se consultó el plano de uso actual del suelo de la zona urbana, con el fin de precisar los cálculos en cuanto a áreas de drenaje dependiendo del uso del suelo. A continuación en la Figura 4-2 se presenta el plano de uso del suelo del casco urbano del municipio.
Figura 4-2.Mapa Usos del suelo - Casco Urbano La Esperanza4
4 Fuente: Estudio de Ordenamiento Territorial. Ver ANEXO Nº1-PLANOS MUNICIPIO LA ESPERANZA
A continuación en la Tabla 4-4 se presenta en cuadro con los valores calculados de los caudales de diseño para el año 2.040, estos fueron calculados según el uso de las áreas de suelo.
Tabla 4-4. Proyección de caudales para Alcantarillado año 2040 del Casco Urbano del Municipio
POBLACIÓN 2040 𝑃2040 1.810
CAUDAL AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS 𝑄𝐷 1,570 l/s CAUDAL AGUAS RESIDUALES DE INDUSTRIAS 𝑄𝐼 0,00 l/s CAUDAL AGUAS RESIDUALES DE COMERCIO 𝑄𝐶 0,00 l/s CAUDAL AGUAS RESIDUALES INSTITUCIONALES 𝑄𝐼𝑁 0,380 l/s CAUDAL MEDIO DIARIO DE AGUAS RESIDUALES 𝑄𝑀𝐷 1,950 l/s
CONEXIONES ERRADAS 𝑄𝐶𝐸 13,620 l/s
INFILTRACIÓN 𝑄𝐼𝑁𝐹 1,021 l/s
CAUDAL MÁXIMO HORARIO 𝑄𝑀𝐻 3,228 l/s
CAUDAL DE DISEÑO 𝑄𝐷𝑇 17,86 l/s
El caudal de diseño para el Alcantarillado del Municipio de La Esperanza es de 17,86 l/s, este valor tiene en cuenta las conexiones erradas las cuales resultan altas debido a que el municipio no cuenta con un sistema de Alcantarillado Pluvial, presentado la mayor parte del caudal que transporta el alcantarilado.
5. DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA EXISTENTE PARA LA PRESTACIÓN DEL SERVICIO DE ACUEDUCTO DE LA ZONA URBANA
En el presente capitulo se presenta la descripción de cada una de las estructuras que hacen parte del sistema de acueducto actualmente, se presenta como objetivo conocer el estado físico y funcional según lo observado en la visita de campo hecha al Municipio de La Esperanza.
Se realiza la verificación del diseño de cada estructura según las especificaciones descritas en la Norma RAS 2000 y usando los caudales determinados en el capítulo anterior, además se determina el porcentaje de la población urbana y rural que podría abastecer cada estructura si trabajara a su máxima capacidad hidráulica.
5.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO
Para el abastecimiento del Sistema de Acueducto del Municipio de La Esperanza se cuenta con una bocatoma de fondo la cual recibe las aguas de la Quebrada Caraño.
El agua es conducida por una tubería de PVC de 3” de diámetro y 80 m de longitud, donde llega al primer desarenador, el cual es de tipo convencional, de ahí es conducido por una tubería de PVC de 3” de diámetro que llega a un segundo desarenado; seguido del proceso de desarenación el agua es conducida por una tubería de 3” de diámetro en PVC hacia la planta de tratamiento de Agua Potable la cual es de tipo compacta.
La estructura de captación, las dos de desarenación y la planta de tratamiento fueron construidas en el año 1996.
Después de tratada el agua, es almacenada en dos tanques enterrados, de los cuales sale una tubería de PVC de 3” de diámetro que abastece a toda la red del Casco Urbano del Municipio.
Esta información está basada en el formato diligenciado durante la visita de Campo realizada al Municipio de La Esperanza (Ver ANEXO Nº8-DIAGNOSTICO SISTEMAS DE ACUEDUCTO URBANO). En la Figura 5-1 se presenta el esquema básico de abastecimiento del Municipio.
Figura 5-1. Esquema Básico de Sistema de Acueducto PVC 3 ", L =8 00 m PVC 3", L=8 0m 100% Q PVC 3" L=60m 10 0% Q TANQUE DE ALMACENAMIENTO No.2 10 0% Q 100% Q 100% Q PASO DIRECTO PVC 6" Vtotal=269.13 m³Qrd=9.44 l/s RED PASO DIRECTO TANQUE DE ALMACENAMIENTO No.1 PLANTA DE TRATAMIENTO (FUERA DE SERVICIO) DESARENADOR No.1 Trh = 15.3 min CAUDAL PROYECTADO Q2040 = 3.63 l/s CAPTACIÓN QUEBRADA CARAÑO Qrd = 4.50 l/s DESARENADOR No. 2 Trh = 34.1 min
5.2. EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO
La evaluación del sistema de acueducto se realiza por medio del análisis hidráulico de cada una de las unidades del sistema, teniendo en cuenta la información básica de cada una de las estructuras como lo es el funcionamiento, las dimensiones, las características principales, características generales, entre otras.
De acuerdo a la descripción de cada unidad se hace una evaluación de dimensiones, tiempos de retención hidráulicos, capacidades hidráulicas y estado físico. Dicha evaluación se realiza teniendo en cuenta los caudales, demandas para el sistema actual y futuro de la población del casco urbano; adicionalmente se realiza la verificación de las estructuras existentes calculando el porcentaje de población rural que cada una de estas podría atender para un periodo de diseño de 25 años.
5.2.1. MEDICIONES DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA
Durante la visita de campo se realizaron las inspecciones visuales y las mediciones del sistema, a continuación se describen las características de las unidades recolectadas en campo. A cada una de las estructuras hidráulicas se les realiza una evaluación de las capacidades basadas en los parámetros de diseño descritos en la Norma RAS 2000, se puede remitir a los siguientes anexos en los cuales se presentan las formulas empleadas y resultados obtenidos de las evaluaciones hidráulicas de los componentes del sistema de acueducto:
ANEXO Nº9-EVALUACIÓN HIDRÁULICA DE LA BOCATOMA. ANEXO Nº10-EVALUACIÓN HIDRÁULICA DEL DESARENADOR. ANEXO Nº11-EVALUACIÓN HIDRÁULICA DE LA CONDUCCIÓN.
ANEXO Nº12-EVALUACIÓN HIDRÁULICA DE LA PLANTA DE POTABILIZACIÓN.
5.2.2. FUENTES DE ABASTECIMIENTO
El Municipio realiza la captación de la Quebrada “Caraño”. El terreno presenta una pendiente suave con vegetación natural, en la zona se presentan derrumbes pero no quema de desechos o vegetación ni tala de bosques.
En época de invierno se presentan crecientes peligrosas y el agua se observa turbia, en época de verano se presenta una disminución severa del caudal. Se cuenta con un programa de protección y conservación el cual es ejecutado por Corponor.
Figura 5-3. Fotografías Quebrada Caraño – Fuente de abastecimiento5
5.2.2.1. SISTEMA DE CAPTACIÓN
Se cuenta con una Bocatoma de Fondo que realiza la captación en la Quebrada “Caraño” y fue construida en 1.996. Es de fácil acceso, no se tiene conocimiento de que en la zona se realicen cultivos permanentemente, no se usan abonos químicos cerca de la captación pero si es permitido el paso de animales o personas.
No presenta problemas de operación, mantenimiento, estabilidad, capacidad además cuenta con herramientas y equipos para el mantenimiento periódico de la estructura. La estructura de captación se encuentra en buen estado en general, no obstante se observa una severa disminución del caudal de suministrto. El registro fotográfico se presenta en las Figuras 5-4 y 5-5.
Figura 5-4. Fotografías sistema de captación 6
Figura 5-5. Fotografías cámara de recolección del sistema de captación
Una vez identificados la totalidad de los componentes del sistema de captación y realizada la toma de medidas generales, se procedió a elaborar el esquema del mismo presentado en la Figura 5-6.
Figura 5-6. Esquema Captación - Bocatoma de Fondo
6 ANEXO Nº13-REGISTRO FOTOGRÁFICO SISTEMA DE ACUEDUCTO URBANO
1.5
0
CAJA DE SALIDA PROF. 1.50m
0.5 0 41 # 3, S= 0.005 3.40 0.50 0.3 0 1.50 DETALLE REJILLA
Evaluación de la capacidad del sistema de captación:
Debido a la imprecisión que se puede presentar a la hora de realizar la medición del caudal en la captación y en base a la ausencia de registro de los mismos, se opta por verificar el diseño del sistema con el caudal máximo diario esperado, dicho parámetro fue calculado previamente en la proyección de la cabecera municipal para el año 2040, correspondiente a 3,63 l/s.
La velocidad de flujo en la rejilla es de 0,121 m/s, dicho valor nos indica que la rejilla funciona correctamente con el caudal esperado en base al valor máximo permitido por la normatividad Colombiana estipulado en 0,15 m/s. Se concluye que la rejilla de fondo es completamente eficiente y puede trabajar con un caudal mayor al necesario para abastecer a la población rural proyectada al periodo de diseño. Los cálculos realizados previamente se encuentran en el ANEXO Nº9-EVALUACIÓN HIDRÁULICA DE LA BOCATOMA.
Adicionalmente y en base a la velocidad de flujo obtenida, con las dimensiones de la bocatoma se procedió a realizar el calculó del caudal de capacidad máxima de operación y posteriormente se determinó la población a la cual la estructura es capaz de abastecer, obteniendo una población total de 2.242 habitantes, lo que equivale a:
𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑐𝑒𝑟𝑎 𝑚𝑢𝑛𝑖𝑐𝑖𝑝𝑎𝑙+ 0,03 𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑟𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑛𝑖𝑐𝑖𝑝𝑖𝑜
La anterior ecuación indica que el sistema de captación tiene una capacidad hidráulica suficiente para abastecer el 100% de la población urbana y al 3% de la población rural del Municipio de La Esperanza proyectada al año 2040.
5.2.2.2. LÍNEA DE ADUCCIÓN
La línea de aducción se realiza por medio de una tubería de PVC de 3” de diámetro la cual funciona por gravedad y fue instalada en el año 1996, la tubería presenta una longitud aproximada de 80 metros desde la captación hasta el sistema de desarenación.
El sistema de aducción no cuenta con válvulas de ventosas o purgas, ni se evidencia la existencia de cámaras de inspección en su trayecto. La tubería está protegida, pero presenta tramos descubiertos, con base en la información del personal operativo informan que el sistema no presenta problemas de capacidad, seguridad, operación o mantenimiento. A continuación en la Figura 5-7 se presentan la fotografía de uno de los tramos descubiertos de la tubería de aducción.
Figura 5-7. Fotografía tubería de aducción 7
Evaluación de la capacidad línea de aducción:
Debido a la imprecisión que se puede presentar a la hora de realizar la medición del caudal en el componente de salida del sistema de captación y en base a la ausencia de registro de los mismos, se opta por verificar el diseño de la línea de aducción con el caudal máximo diario esperado, se aclara que se realiza la verificación con este caudal teniendo en cuenta que el sistema de acueducto cuenta con tanque de almacenamiento; dicho parámetro fue calculado previamente en la proyección de la cabecera municipal para el año 2040 correspondiente a 3,63 l/s.
Con el objetivo de realizar la verificación hidráulica del sistema de aducción se procede a evaluar la velocidad media del flujo de agua en la tubería, dicho valor se debe encontrar entre el rango de 1,00 m/s y 2,50 m/s con el objetivo de garantizar un óptimo funcionamiento del sistema, a continuación se presenta la ecuación empelada para el cálculo de la velocidad media.
𝑉 =𝑄 𝐴 Donde,
𝑄: 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 "QMD" (𝑚³/𝑠) 𝐴: 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 (𝑚2)
En la Tabla 5-1 se presentan los resultados obtenidos de la velocidad media de funcionamiento del sistema de aducción, para el caso específico de municipio se procede a emplear el 100% del caudal de
diseño teniendo en cuenta que está conformado únicamente por una tubería encargada de transportar la totalidad del caudal.
Tabla 5-1. Resultados de evaluación hidráulica sistema de aducción
AÑO DIÁMETRO QMD (m³/s) % QMD (m³/s) V (m/s)
2015 3” 0.00296 0.00296 0.65
2040 3” 0.00363 0.00363 0.80
Al realizar dicha verificación hidráulica se encontró que el caudal esperado de diseño en el sistema de aducción de 3” de diámetro genera una velocidad media de 0,80 m/s. Al tener una velocidad media menor a 1,00 m/s resulta inadecuada para el sistema ya que las bajas velocidades pueden causar problemas de acumulación de sedimentos a lo largo de la tubería, por medio del análisis realizado se puede concluir que el diámetro de la tubería existente es mayor al necesario para garantizar el correcto funcionamiento del sistema para satisfacer las necesidades de la población urbana proyectada el periodo de diseño. Dado lo anterior, se recomienda intensificar las labores de mantenimiento y operación en el sistema de aducción.
5.2.2.3. SISTEMA DE DESARENACIÓN
El sistema de acueducto cuenta con 2 desarenadores de tipo convencional localizados en el mismo lote y en serie, las estructuras fueron construidas en el año 1996; las estructuras cuentan con 3 zonas de funcionamiento: entrada, sedimentación y recolección. El sistema de desarenación no se encuentra protegido del acceso de personas o animales a las estructuras, se identifica tubería de paso directo y los excesos del sistema se descargan en la fuente de abastecimiento.
Las estructuras de desarenación funcionan apropiadamente según lo apreciado en la visita de campo, no se presentan corrientes o turbulencias en la zona de desarenación y se realizan labores de mantenimiento y operación entre cada 15 y 30 días, dependiendo la época. El sistema presenta rebosamiento; no se observan grietas en los componentes de estructurales de concreto o fugas en válvulas y tuberías del sistema. En la Figura 5-8 se presenta el registro fotográfico de los sistemas de desarenación.
Figura 5-8. Fotografías estructuras de desarenación
Una vez identificados la totalidad de los componentes del sistema de desarenación y realizada la toma de medidas generales se procedió a elaborar el esquema de los mismos ilustrados en las Figuras 9 y 5-10.
Figura 5-9. Esquema Desarenador No.1
0.20 0.30 0.50 2.00 0.45 0.40 1.10 2.20
A'
0.60 0.70 0.70 2.00Nota: Unidades en metros (m)
0.40
2.70
0.70
1.00
VISTA EN PLANTA DESARENADOR No. 1
A
Figura 5-10. Esquema Desarenador No.2
Evaluación de la capacidad sistema de desarenación:
Debido a la imprecisión que se puede presentar a la hora de realizar la medición del caudal en el sistema de desarenación y en base a la ausencia de registro de los mismos, se opta por verificar el diseño de cada estructura con el 100% del caudal máximo diario esperado con base al número de desarenadores presentes en el sistema de acueducto, dicho parámetro fue calculado previamente en la proyección de la cabecera municipal para el año 2040, correspondiente 3,63 l/s.
Los tiempos de retención hidráulico calculados para los Desarenadores No.1 y No.2 son de 15,3 minutos y 34,1 minutos respectivamente. Tomando como criterio de verificación un tiempo de retención óptimo entre 17 minutos y 23 minutos en base a los parámetros de diseño establecidos en la normatividad Colombiana, se concluye que el desarenador No.1 tiene un volumen inferior al adecuado, por lo cual las partículas de grande diámetro transportadas por el agua captada, no alcanzaría a precipitarse adecuadamente, lo cual podría ser compensado por el desarenador No.2 dispuesto en serie; no obstante, este último tiene un volumen muy grande lo que produce un tiempo no adecuado para la correcta retención de los sólidos sedimentables y al tener un tiempo de retención hidráulico tan elevado puede
0.15
0.50
CORTE A-A' DESARENADOR No. 2
3.50
1.20
2.00
A'
Nota: Unidades en metros (m)
0.48
0.70
1.10
2.20
VISTA EN PLANTA DESARENADOR No. 2
1.10
0.30
0.30
0.40
causar problemas sépticos ocasionando malos olores en la zona. Los cálculos realizados previamente se encuentran en el ANEXO Nº10-EVALUACIÓN HIDRÁULICA DEL DESARENADOR.
Adicionalmente y en base a los tiempos de retención hidráulico obtenidos, de los cuales solamente el desarenador No. 2 cumple con las condiciones mínimas de capacidad, y con las dimensiones de dicha estructura de desarenación se procedió a realizar el calculó de capacidad máxima de operación y posteriormente se determinó la población a la cual la estructura es capaz de abastecer, obteniendo los siguientes resultados.
Desarenador No.2: Población total de 3.626 habitantes, lo que equivale a: 𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑐𝑒𝑟𝑎 𝑚𝑢𝑛𝑖𝑐𝑖𝑝𝑎𝑙+ 0,14 𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑟𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑛𝑖𝑐𝑖𝑝𝑖𝑜
La anterior ecuación indica que el sistema de desarenación No.2 tiene una capacidad hidráulica suficiente para abastecer el 100% de la población urbana y el 14% de la población rural del Municipio de La Esperanza proyectada al año 2040.
5.2.2.4. LÍNEA DE CONDUCCIÓN DESARENADOR – PLANTA DE TRATAMIENTO
La línea de conducción se realiza por medio de una tubería de PVC de 3” de diámetro la cual funciona por gravedad y fue instalada en el año 1996, la tubería presenta una longitud aproximada de 800 metros desde el sistema de desarenación hasta la planta de tratamiento de agua potable.
El sistema de conducción cuenta con válvulas de ventosas, purgas y cámaras de inspección en su trayecto. La tubería está totalmente protegida sin presentar tramos descubiertos a lo largo de su recorrido, con base en la información del personal operativo informan que el sistema no presenta problemas de capacidad, seguridad, operación o mantenimiento. Considerando que la tubería se encuentra totalmente protegida, no fue posible tomar registro fotográfico de la misma.
Evaluación de la capacidad línea de conducción:
La metodología de evaluación hidráulica desarrollada se explica en los siguientes pasos: Se Georeferencia en Google Earth los puntos de inicio y final de la línea de conducción.
Se traza la trayectoria más probable teniendo en cuenta las curvas de nivel existentes entre estos dos puntos.
Se genera un modelo tridimensional de la zona de interés en el cual se verifica que la trayectoria elegida no tenga errores como por ejemplo que haya cotas superiores a la cota del punto de inicio.
Se convierte la trayectoria de la tubería elegida en un listado de pares de puntos y se extrapolan a Excel donde puede calcularse las condiciones hidráulicas en todo el trayecto, así se puede calcular las perdidas hidráulicas y poder hacer recomendaciones reales para el funcionamiento de la línea de conducción.
Se debe tener claro que la trayectoria evaluada es una trayectoria probable, pero la metodología usada hace que sea la más probable. Para tener la trayectoria real sería necesario hacer un levantamiento topográfico lo cual resultado fuera del alcance de la presente consultoría.
En el ANEXO Nº11-EVALUACION HIDRÁULICA LÍNEA DE CONDUCCIÓN se presentan los cálculos realizados para la verificación hidráulica, con dicha modelación se puede concluir que con base en el diámetro, material y características topográficas el sistema de conducción presentan unas presiones de trabajo adecuadas e inferiores a las máximas de trabajo de la tubería establecida en 200 psi. Adicionalmente se puede establecer por medio de los cálculos realizados que el sistema presenta una velocidad media de flujo un poco inferior a la adecuada con un valor de 0,80 m/s (se considera un rango adecuado velocidades entre 1,0 m/s y 2,5 m/s).
Por medio de los resultados obtenidos y componentes existentes en el sistema de conducción se puede concluir que la tubería presenta unas presiones de servicio y velocidades de flujo adecuadas por tal motivo se puede garantizar el correcto funcionamiento del sistema de conducción para el caudal de diseño proyectado. Se recomienda intensificar las labores de mantenimiento con el objetivo de evitar la acumulación excesiva de sedimentos en las zonas topográficas bajas.
5.2.2.5. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE (PTAP)
La Planta de tratamiento de agua potable fue construida en el año 1996 y es de tipo compacta, la estructura funciona 24 horas al día según información brindada por el personal operativo. El sistema de tratamiento cuenta con la totalidad de los procesos necesarios para garantizar la potabilización del agua cruda, los procesos existentes en la PTAP son: mezcla rápida, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y cloración; durante el proceso de potabilización se emplean Cloro y Sulfato de Aluminio. En general el sistema de potabilización se encuentra en buen estado de conservación, pero al momento de la visita no se encuentra en operación debido a la escasa cantidad de agua que ingresa al sistema, por lo cual, el agua suministrada por la misma, está siendo tratada únicamente con cloro de manera directa en los tanques de almacenamiento. No se presentan grietas en los componentes estructurales de concreto ni fugas en tuberías o válvulas. Por otra parte, en la planta no se cuenta con áreas para laboratorio, almacén de herramientas ni depósito de insumos. Se realiza análisis físico-químico y
bacteriológico tanto al agua cruda como al agua tratada, este proceso se realiza generalmente cada mes bajo la visita del IDS y se desarrollan todos los análisis fundamentales del agua consumible.
El personal operativo no realiza control de calidad al agua tratada, informan de problemas de calidad del agua suministrada a la población del casco urbano.
A continuación en la Figura 5-11 se presentan las fotografías del cerramiento general y de las estructuras hidráulicas del sistema de potabilización, adicionalmente y previo a la descripción de cada proceso de tratabilidad se presenta en la Figura 5-12 el esquema general de la PTAP para facilitar su apropiado análisis se identifica por colores cada uno de los procesos de potabilización.
Figura 5-11. Fotografías de la entrada y estructuras hidráulicas del sistema de potabilización 8
Figura 5-12. Esquema General de la Planta de Tratamiento de Agua Potable Mezcla Rápida:
El proceso de mezcla rápida tiene el objetivo de garantizar la correcta incorporación de los químicos coagulantes y floculantes al agua cruda, dicho proceso es abastecido por el agua pre-tratada proveniente del sistema de desarenación.
En el sistema de potabilización del Municipio de La Esperanza cuenta con un sistema de dosificación de los agentes químicos mediante tanques, y un sistema de mezcla conformado por bandejas de caída en serie y tuberías tipo flauta. En la Figura 5-13 puede apreciarse los componentes indicados. El proceso de mezcla entrega directamente a la zona de floculación y coagulación de planta de tratamiento.
Figura 5-13. Fotografías tanques dosificadores y mezcla rápida – Sistema de potabilización
Una vez identificados la totalidad de los componentes del sistema de mezcla rápida y realizada la toma de medidas generales, se procedió a elaborar el esquema del mismo presentado en la Figura 5-14.
Figura 5-14. Esquema mezcla rápida – Sistema de potabilización Floculación:
El proceso de floculación tiene el objetivo de garantizar la correcta conglomeración y generación del floc del agua en el proceso de potabilización, dicho proceso se realiza inmediatamente después de la mezcla de químicos.
El sistema de potabilización urbano realiza esta etapa mediante un floculador mecánico de eje vertical. El sistema de mezcla entrega directamente al floculador desde la parte superior. En la Figura 5-15 se presenta el registro del sistema de floculación aquí descrito.
A FLAUTA A' 0.80 VISTA EN PLANTA MEZCLA RÁPIDA CORTE A-A' MEZCLA RÁPIDA 0. 17 0. 80 0. 60
Figura 5-15. Fotografías floculador – Sistema de potabilización
Una vez identificados la totalidad de los componentes del sistema de floculación y realizada la toma de medidas generales se procedió a elaborar el esquema del mismo presentado en la Figura 5-16.
Figura 5-16. Esquema floculador – sistema de potabilización VISTA EN PLANTA FLOCULADOR
CORTE A-A' FLOCULADOR
1.58 A' 1.58 REBOSE 1.8 0 A
Calle 2# 7e – 76 Local 1- Br. Quinta Oriental |[email protected] | [email protected] Página 47 de 86 Sedimentación
El sistema de sedimentación tiene el objetivo de garantizar la precipitación de la totalidad de las partículas de floc generadas en el proceso de floculación, dicho proceso se realiza inmediatamente después de la floculación.
El sistema de potabilización con un sedimentador abastecido directamente del módulo de floculación. El flujo de agua en la estructura es ascendente, cuenta con una serie de placas inclinadas para la correcta sedimentación de las partículas y es transportado por una canaleta hasta el siguiente proceso del sistema de potabilización; en la Figura 5-17 se presenta el registro fotográfico del sistema de sedimentación.
Figura 5-17. Fotografías entrada de agua y módulos de sedimentación - Sistema de potabilización
Una vez identificados la totalidad de los componentes del sistema de sedimentación y realizada la toma de medidas generales, se procedió a elaborar el esquema del mismo presentado en la Figura 5-18.
Figura 5-18. Esquema estructura de sedimentación – Sistema de potabilización VISTA EN PLANTA SEDIMENTADOR
CORTE A-A' SEDIMENTADOR
1.8
0
A' A
1.60
VISTA EN PLANTA SEDIMENTADOR
CORTE A-A' SEDIMENTADOR
1.8 0
A'
A
1.60 1.60 Filtración
El sistema de filtración tiene como función la extracción de las pequeñas partículas que no fueron sedimentadas en el anterior proceso en base a su reducido tamaño, dicho proceso se realiza para la “pulición” de la fase de potabilización del acueducto urbano.
El Municipio de La Esperanza cuenta con una unidad de filtración, es abastecida de manera directa desde el módulo de sedimentación, cuenta con su respectiva capa granular, a continuación en las Figuras 5-19 se presenta el registro fotográfico del sistema de filtración.
Figura 5-19. Fotografías filtro – Sistema de potabilización
Una vez identificados la totalidad de los componentes del sistema de filtración y realizada la toma de medidas generales se procedió a elaborar el esquema del mismo presentado en la Figura 5-20.
Figura 5-20. Esquema Sistema de filtración
Una vez realizada la identificación y medición de la totalidad de las estructuras existentes en el sistema de potabilización, se procede a realizar la evaluación hidráulica de cada una y establecer el funcionamiento apropiado o no de la planta de tratamiento en general.
VISTA EN PLANTA FILTRO 1.10
CORTE A-A' FILTRO
4.28
A' A
1.80
VISTA EN PLANTA FILTRO 1.10
CORTE A-A' FILTRO
4.28
A' A
Evaluación de la capacidad del sistema de potabilización:
Debido a la imprecisión que se puede presentar a la hora de realizar la medición del caudal en el sistema de potabilización y en base a la ausencia de registro de los mismos, se opta por verificar el diseño de cada estructura con el caudal máximo diario, dicho parámetro fue calculado previamente en la proyección de la cabecera municipal para el año 2040, correspondiente 3,63 l/s.
A continuación se presentan los resultados obtenidos en la evaluación hidráulica de cada estructura presente en el sistema de potabilización:
Sistema de Floculación
Unidades de floculación: 1 unidad.
¿Cumple el número mínimo de unidades exigido?: SI cumple con el mínimo recomendado por la normativa colombiana. RAS-2000: C 5.5.1.
Porcentaje de agua a tratar: 100% Caudal de diseño: 3,63 l/s
Parámetro de diseño: Tiempo de retención hidráulico.
El tiempo de retención hidráulico calculado para el proceso de floculación fue de 19,6 minutos aproximadamente, tomando como criterio de verificación un tiempo de retención óptimo entre 17 minutos y 23 minutos se puede concluir que se puede realizar de manera correcta el proceso de generación del floc y su apropiada conservación. La estructura hidráulica cuenta con la capacidad ideal requerida para satisfacer adecuadamente las necesidades de la población proyectada de la zona urbana. Adicionalmente y en base a los tiempos de retención hidráulica obtenidos, con las dimensiones del sistema de floculación se procedió a realizar el calculó del caudal de capacidad máxima de operación y se determinó la población a la cual la estructura es capaz de abastecer en condiciones máximas, obteniendo una población total de 12.890 habitantes, lo que equivale a:
𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑐𝑒𝑟𝑎 𝑚𝑢𝑛𝑖𝑐𝑖𝑝𝑎𝑙+ 0,02 𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑟𝑢𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑢𝑛𝑖𝑐𝑖𝑝𝑖𝑜
La anterior ecuación indica que el sistema de floculación tiene una capacidad hidráulica suficiente para abastecer el 100% de la población urbana y el 2% de la población rural del Municipio de Convención proyectada al año 2040.
El procedimiento para calcular los valores relacionados en el párrafo anterior, se presenta en el ANEXO Nº12-EVALUACIÓN HIDRÁULICA DE LA PLANTA DE POTABILIZACIÓN.
