Análisis y modelación de alternativas de diseño de alcantarillado pluvial

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Universidad de los Andes

Facultad de Ingeniería

Proyecto de grado en Ingeniería Ambiental

Análisis y modelación de alternativas de diseño de alcantarillado

pluvial

Presentado por: Sebastián Padilla

Revisado por: Luis Alejandro Camacho

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CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ... 1

1.1 Aspectos Generales ... 1

1.2 Aspectos locales ... 1

1.3 Problema y justificación ... 2

1.4 Objetivos ... 4

1.5 Metodología y alcance ... 4

1.6 Datos, guías y proyectos realizados ... 5

1.7 Resultados esperados ... 9

1.8 Contenido ... 9

2 CASO DE ESTUDIO ... 11

2.1 Análisis Hidrológico ... 12

3 DIAGNOSTICO DE REDES PLUVIALES ACTUALES ... 14

3.1 Datos existentes: ... 14

3.2 Desarrollo del diagnóstico: ... 16

4 DISEÑO DE SISTEMA CONVENCIONAL ... 23

4.1 Tabla de resultados: ... 23

4.2 Presupuesto ... 25

5 DISEÑO CON SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE ... 27

5.1 Techos verdes: ... 27

5.2 Alcorques inundables: ... 28

5.3 Zonas de bio-retención: ... 31

5.4 Estrategia y Plan de Comunicaciones del Proyecto: ... 33

5.4.1 Etapas: ... 34

5.4.2 Estrategias de comunicación: ... 37

5.4.3 Actividades: ... 39

5.5 Presupuesto ... 46

6 COMPARACION ENTRE SISTEMAS ... 48

6.1 Ambiental ... 48

6.2 Económica ... 49

6.3 Desempeño ... 49

6.3.1 Modelo de precipitación ... 49

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6.3.3 Diagnostico ... 53

6.3.4 Diseño convencional ... 56

6.3.5 Diseño de SUDS ... 59

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 63

8 REFERENCIAS ... 64

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Coeficiente de escorrentía... 5

Tabla 2. Periodos de retorno. ... 5

Tabla 3. Velocidades máximas ... 6

Tabla 4. Coordenadas del centroide de cada sector pluvial. ... 12

Tabla 5. Parámetros hidrológicos – coordenadas. ... 13

Tabla 6. Tabla de resultados del diagnóstico. ... 20

Tabla 7. Resultados del diseño. ... 24

Tabla 8. Presupuesto Red Pluvial. ... 25

Tabla 9. Valores tomados para el diseño. ... 28

Tabla 10. Parámetros hidrológicos. ... 29

Tabla 11. Resultados de diseño – Alcorques Inundables. ... 30

Tabla 12. Parámetros de diseño. ... 32

Tabla 13. Parámetros hidrológicos. ... 32

Tabla 14. Resultados – Zonas de Bio-retención. ... 33

Tabla 15. Plan de actividades. ... 39

Tabla 16. Resumen de presupuesto. ... 46

Tabla 17. Valores necesitados para el modelo de EPASWWM. ... 52

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Calle 72 Carrera 7 – Evento de lluvia Abril 02 de 2011. Tomado de http://www.bogota.gov.co/en/node/80. ... 2

Figura 2. Av. Boyacá Calle 65 – Evento de lluvia abril 10 de 2012. Tomado de http://www.elespectador.com/noticias/bogota/fuerte-lluvia-causo-inundaciones-siete-puntos-de-bogota-articulo-337336. ... 3

Figura 4. Parque las Nieves, Barranquilla. Tomado del curso Seminario Internacional de Drenaje Urbano... 8

Figura 5. Parque las Nieves, Barranquilla. Tomado del curso Seminario Internacional de Drenaje Urbano... 8

Figura 6. Ubicación del proyecto. ... 11

Figura 7. Localización de centroide de cada sector pluvial. ... 12

Figura 8. Modelo de elevación digital. ... 14

Figura 9. Trazado pluvial existente. ... 15

Figura 10. Pozos pluviales existentes. ... 16

Figura 11. Coberturas del proyecto. ... 17

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Figura 13. Coberturas por área pluvial. ... 18

Figura 14. Diseño convencional de red pluvial. ... 23

Figura 15. Diseño de SUDS. ... 27

Figura 16. Alcorques inundables (Tomados del estudio realizado por el CIIA). ... 28

Figura 17. Áreas de alcorques. ... 29

Figura 18. Cobertura por área de alcorque. ... 30

Figura 19. Zonas de bio-retención (Tomado de Rain Garden Handbook). ... 31

Figura 20. Áreas pluviales de zonas de bio-retención. ... 32

Figura 21. Coberturas por área de bio-retención ... 33

Figura 22. Clasificación de hietogramas de Huff. Tomado de Apuntes de clase de Hidrología Urbana – Maestría en Ingeniería Ambiental– Uniandes 2014. ... 50

Figura 23. Hietograma de Huff – Periodo de retorno 3 años. ... 50

Figura 26. Numero de Curva para suelo Tipo C. ... 52

Figura 27. Modelo SWWM – Diagnostico. ... 54

Figura 28. Perfil de elevación 15429-15807. ... 54

Figura 31.Perfil de elevación 36544 – 15709. ... 55

Figura 32. Caudal de salida. ... 56

Figura 33. Modelo SWWM – Diseño. ... 57

Figura 34. Perfil 1- 15429-15807 ... 57

Figura 35. Perfil 2 – 15587-15633 ... 58

Figura 36.Perfil 3 – 15527-15784 ... 58

Figura 37. Perfil 4 – 36544-15709. ... 58

Figura 39.Modelo SWWM – Diseño con SUDS. ... 60

Figura 40.Perfil de elevación 15429 – 15807. ... 60

Figura 41. Perfil de elevación 15587 – 15633. ... 61

LISTA DE GRAFICOS Grafico 1. Análisis hidráulico general por longitudes... 21

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1. INTRODUCCIÓN

1.1Aspectos Generales

La inevitable impermeabilización de superficies por la creciente urbanización de ciudades grandes como Bogotá, cuestiona la concepción clásica del manejo de aguas lluvias. El concepto de un sistema pluvial que se encargue solo de transportar aguas hacia el cuerpo receptor más cercano genera muchas dificultades, ya que no es correcto asumir que los cuerpos receptores son capaces de almacenar grandes volúmenes de agua y asimilar altas cargas contaminantes en estas.

En consecuencia a esto, los cuerpos receptores expuestos disminuyen drásticamente su concentración de oxígeno disuelto que explica a su vez la mortandad de especies y la reducción de la oxidación natural de elementos tóxicos. Convirtiendo lo que alguna vez fue un cuerpo de agua lleno de organismos, en un cuerpo muerto fuente de enfermedades e inseguridad.

1.2Aspectos locales

En Bogotá existen ya dos iniciativas por parte de la alcaldía local para generar conciencia con respecto al tratamiento de la fuente a nivel barrial o regional; estas son:

 La Resolución Conjunta 0456 de 2014 “por medio del cual se establecen los lineamientos y procedimientos para la compensación por endurecimiento de zonas verdes por desarrollo de obras de infraestructura” (Registro Distrital 5297). En esta resolución se propone que para todas las obras de infraestructura pública se haga una compensación uno a uno por cada metro de área impermeabilizada.

 El decreto 528 de 2014 “por medio del cual se establece el Sistema de Drenaje Pluvial Sostenible del Distrito Capital, se organizan sus instancias de dirección, coordinación y administración; se definen lineamientos para su funcionamiento y se dictan otras disposiciones” (Registro Distrital 5297). En este decreto se empieza a mencionar la importancia que tiene implementar los sistemas urbanos de drenaje sostenible en la ciudad de Bogotá y como debe cambiar el concepto de dejar de transportar y disponer el agua lo más lejos, sino amortiguar estos caudales en la fuente.

 Documento Técnico de Soporte DTS Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible SUDS para el Plan de Ordenamiento Territorial Zonal Norte POZN. En este documento técnico publicado en el año 2011, se hace el primer acercamiento a lo que consisten los SUDS haciendo un estado del arte de las tipologías más conocidas y sus características principales.

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1.3Problema y justificación

Las condiciones climáticas de Bogotá tienen características específicas debido a su posición geográfica:

“Debido a la situación geográfica en la zona tropical, el área de estudio está influenciada por el paso de la Zona de Confluencia Intertropical “ZCIT”, la cual da lugar a dos períodos lluviosos y a dos relativamente secos; además, existen influencias de otros sistemas, como son: las Ondas Tropicales, los Ciclones Tropicales y las Bajas Presiones, que en una u otra forma, afectan la inestabilidad atmosférica, originando lluvias significativas con ocurrencias de eventos como desbordamientos o emergencias invernales.” (IDEAM, 2004)

Es por esto que los problemas asociados a la rápida urbanización se intensifican con las condiciones especiales de Bogotá que lo hace susceptible a inundaciones en el sistema. Como se menciona en el libro “Urban Drainage” (Butler & Davies, 2011), el desarrollo de una área urbana implica la impermeabilización de zonas que antes no lo eran, esta impermeabilización aumenta la cantidad de escorrentía y disminuye la infiltración aportando mayores volúmenes de agua al cuerpo receptor durante los eventos de lluvia. En Bogotá se han reportado eventos de lluvia como lo que se observan en la Figura 1 y Figura 2 sucedidos en el mes de marzo durante los años 2011 y 2012.

Figura 1. Calle 72 Carrera 7 – Evento de lluvia Abril 02 de 2011. Tomado de http://www.bogota.gov.co/en/node/80.

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3 Figura 2. Av. Boyacá Calle 65 – Evento de lluvia abril 10 de 2012. Tomado de

http://www.elespectador.com/noticias/bogota/fuerte-lluvia-causo-inundaciones-siete-puntos-de-bogota-articulo-337336.

En un ambiente urbano es muy común encontrar muchos contaminantes en la superficie y en el aire debido a las actividades humanas, así que, sumado al incremento de los volúmenes de escorrentía, su velocidad de flujo es mayor sobre superficies duras causando un lavado de todos los contaminantes y sedimentos que se encuentran.

“Durante los eventos de precipitación, la contaminación acumulada en la superficie durante el tiempo seco es lavada y arrastrada hacia la red de colectores. El efecto del lavado de los sedimentos que durante el tiempo seco se han ido depositando en la red genera un alto impacto de contaminación sobre los medios receptores generando deterioro (ver figura siguiente). Por lo tanto, la problemática de la contaminación en la escorrentía urbana y de su vertido directo al medio natural es una cuestión grave que merece la misma atención que en su día requirió el tratamiento de las aguas residuales.” (Secretaria Distrital de Ambiente, 2011, P.10).

Es por lo anterior y otras problemáticas como la salud pública, que se debe replantear el concepto de manejo de aguas lluvia desde una visión enfocada más en la fuente. Entre más se amortigüe allí cualquier origen de escorrentía, menor va a ser el caudal que va a llegar a los sistemas de drenaje. Conjuntamente, deben integrarse prácticas regionales que traten caudales extremos con lluvias de retorno de grandes periodos.

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1.4Objetivos

El objetivo principal de este estudio es realizar un análisis comparativo entre una red de drenaje convencional de tuberías y una red con Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS). Se analizara su desempeño mediante un modelo, se comparan sus costos asociados a su construcción y se evaluara el impacto ambiental en el área de estudio y el cuerpo receptor afectado.

Objetivos específicos:

 Diagnosticar el drenaje pluvial actual en el área de estudio.  Diseñar de manera convencional la red de alcantarillado pluvial.

 Diseñar un tren de sistemas urbanos de drenaje sostenible para el área de estudio.

 Dimensionar la posibilidad real que puede tener la aplicación de sistemas urbanos de drenaje sostenible a un lugar específico en la ciudad, teniendo en cuenta diferentes aspectos ambientales, económicos y sociales.

1.5Metodología y alcance

La investigación comenzará con la estructuración de un método de evaluación cuantitativa y cualitativa de la situación actual, para así realizar un diagnóstico y posterior diseño de un sistema convencional de pozos y tuberías que transportan caudales a los cuerpos de agua más cercanos. Ello será comparado con escenarios alternativos en donde se apliquen sistemas de drenaje urbano sostenible en la fuente, con techos verdes y un tren de diferentes sistemas acordes al lugar y sus condiciones específicas.

Para lograr esto, en primera instancia, se realizara un diagnostico actual de la estructura hidráulica que está dentro de la zona del proyecto. En caso de que no cumpla con los criterios hidráulicos y constructivos de acuerdo a la NS-035 se hará un rediseño que cumpla con su respectivo presupuesto económico y análisis social y ambiental para comparar con el siguiente proceso.

El próximo paso a realizar es visitar la zona e identificar potenciales aplicaciones de sistemas de drenaje urbano sostenible de acuerdo al contexto y a las características del lugar. Después se hará su respectivo diseño de las diferentes estructuras que sean acordes a los requerimientos y cualidades de la zona.

Posteriormente, se hará una modelación matemática para simular el comportamiento de este tren de sistemas en diferentes lluvias de diseño, con su respectivo análisis y el impacto que pueda generar en el lugar y aguas abajo.

En último lugar, se concluirá con base a los resultados obtenidos si la aplicación de estos sistemas a la ciudad de Bogotá en contextos específicos tiene viabilidad, tal como se observa en un sin número de casos en otras ciudades principalmente de Europa y Australia.

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1.6Datos, guías y proyectos realizados

PARÁMETROS DE EVALUACIÓN

Para el diseño de las redes pluviales, se siguieron los parámetros extraídos de la normatividad SISTEC y la del RAS-2000:

 Método de generación de escorrentía: Método Racional – Método de las áreas aferentes.  Coeficiente de escorrentía: Está en función del tipo de suelo, de la impermeabilidad de la zona

y de la pendiente del terreno. A continuación se presenta la tabla D.4.5 del título D del RAS.

Tabla 1. Coeficiente de escorrentía.

Tipo de Superficie C

Cubiertas 0.75 – 0.95

Pavimentos asfalticos y superficies de concreto 0.70 – 0.95

Vías adoquinadas 0.70 – 0.85

Superficies adoquinadas 0.70 – 0.85

Zonas comerciales o industriales 0.60 – 0.95

Residencial, con casas contiguas, predominio de zonas duras 0.75 Residencial multifamiliar, con bloques contiguos y zonas duras 0.60 – 0.75 Residencial unifamiliar, con casas contiguas y predominio de jardines 0.40 – 0.60 Residencial, con casas rodeadas de jardines o multifamiliares

apreciablemente separados 0.45

Residencial, con predominio de zonas verdes y parques-cementerios 0.30

Laderas sin vegetación 0.60

Fuente. RAS 2000 (Titulo D – Tabla D.4.5)

 Periodo de retorno: Determinado de acuerdo a la importancia de las áreas y con los daños, perjuicios o molestias que las inundaciones periódicas puedan ocasionar. Luego entonces, el periodo de retorno es seleccionado de acuerdo con los siguientes criterios que se pueden ver a continuación:

Tabla 2. Periodos de retorno.

Características del área de drenaje Periodo de retorno

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias hasta de 3 hectáreas, localizados en zonas de los cerros o en zonas donde la pendiente longitudinal de las vías sea mayor del 1%.

3 años

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias hasta de 3 hectáreas, localizadas en la zonas bajas o en las zonas donde la pendiente longitudinal de las vías se menor del 1%.

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Características del área de drenaje Periodo de retorno

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias entre 3 y 10 Ha. 5 años

Tramos de alcantarillado con áreas tributarias mayores a 10 Ha. 10 años

Fuente. NS-085 (Criterios de Diseño de Alcantarillado - SISTEC)

 Tiempo de concentración: Es el resultado de sumarel tiempo mínimo inicial de 8 minutos más el tiempo de recorrido real. Cabe mencionar que el tiempo mínimo en pozos iniciales será de 15 minutos.

 Análisis hidráulico: Asumiendo flujo uniforme se emplea la ecuación de Manning.

 Velocidad mínima: Debe permitir las condiciones de auto limpieza y se encuentra asociada a la fuerza tractiva mínima.

 Velocidad máxima: Su valor depende del material en función de su sensibilidad a la abrasión.

Tabla 3. Velocidades máximas

Material V (m/s)

Concreto prefabricado (tuberías) 6.00

PVC 9.00

Fuente. NS-085 (Criterios de Diseño de Alcantarillado - SISTEC)

 Fuerza tractiva mínima: Debe ser mayor o igual a 3.00 N/m2_{(0.3 kg/m}2_{) para el caudal de diseño}

y mayor ó igual a 1.50 N/m2_{(0.15 Kg/m}2_{) para el 10 % de la capacidad a tubo lleno.}  Diámetro mínimo: El diámetro nominal mínimo permitido es de 300 mm ≈ 12”.

 Régimen de flujo: Por recomendaciones RAS – 2000 se debe evitar las condiciones de flujo crítico, con un número de Froude entre 0.90 y 1.10.

 Cálculo de conexiones: Se obtiene mediante el método de la línea de energía.

 Profundidad mínima a la cota clave: Debe ser aquella que permita el adecuado drenaje por gravedad de la aguas lluvias de su área tributaria. En vías vehiculares se recomienda el valor de 1.20 m y en vías peatonales o zonas verdes 0.75 m.

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Guías:

Las guías en las que se basó esta investigación y el diseño de los nuevos sistemas fueron:

 RAS-2000: Reglamento Técnico para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico a nivel nacional.

 NS-85: Norma Sistec NS-085 de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, en la que se presentan los criterios de diseño para los sistemas de alcantarillado en la apital del país.

 The SUDS manual: Creada por CIRIA en el Reino Unido, es la primera guía existente para diseño y construcción de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible SUDS

 Investigación de las tipologías y/o Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) que más se adapten a las condiciones de la ciudad de Bogotá D.C: Producto 3 - Guía técnica de diseño y construcción de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS), redactada por el CIIA de la Universidad de Los Andes.

Proyectos realizados:

En las Figura 3 y Figura 4 se presentan fotografías del primer parque auto sostenible realizado en la ciudad de Barranquilla, financiado por findeter. El parque de las Nieves presenta una nueva tecnología de riego llamada Tek Garden, que permite al parque almacenar agua en eventos de lluvia y abastecer las plantas en periodo seco.

Este parque localizado en la carrera 19 entre calles 24 a 26 es el primero de 50 parques que se proyectan construir en Barranquilla dentro del programa “Vamos al Parque” en una

iniciativa del gobierno local por posicionar a Barranquilla como una ciudad sostenible y amigable con el medio ambiente.

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8 Figura 3. Parque las Nieves, Barranquilla. Tomado del curso Seminario Internacional de Drenaje

Urbano.

Figura 4. Parque las Nieves, Barranquilla. Tomado del curso Seminario Internacional de Drenaje Urbano.

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1.7Resultados esperados

Es muy importante que para que las iniciativas públicas explicadas anteriormente en el subtítulo de aspectos locales, se genere una cooperación entre la red pluvial y la construcción privada, ya que este sector afecta el sistema al impermeabilizar grandes superficies. Por ende, deberían existir políticas públicas que obligaran a las constructoras a tratar un porcentaje del caudal de escorrentía. Así, la empresa asume el impacto que genera y del cual se beneficia.

Por todo lo anterior, es de prioridad e interés común que existan estudios como el presente, que busca hacer un diagnóstico actualizado del sistema convencional instalado, para luego diseñar un sistema urbano de drenaje sostenible y uno convencional acordes con el contexto y características específicas del lugar. Finalmente, se realizará un paralelo entre ambos métodos y se determinará cuál de ellos resulta mejor y más eficiente.

Se espera que esta investigación sirva de prueba y ejemplo de la viabilidad de emplear Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible en Bogotá, para que su uso sea cada vez más común y así, mayor sea el impacto que generen.

Finalmente, como mensaje principal de este proyecto, se pretende modificar el pensamiento y costumbres colectivas en los que se consume, desecha y transporta lo más rápido y lejos posible, por un proceso en el que se consume, desecha y se trata in situ. Es decir, impulsar más ciclos cerrados de utilización de recursos que sustituyan los ciclos abiertos como rellenos sanitarios o colectores pluviales.

1.8Contenido

El presente proyecto es un informe de diagnóstico y diseño, con posterior análisis, de diferentes sistemas de drenaje aplicados en un escenario real de Bogotá. Consta de siete capítulos, incluyendo la introducción.

En el capítulo dos, llamado Caso de Estudio, se presenta el área determinada del proyecto para la aplicación de los sistemas, un reporte de las características físicas y sociales del lugar y las constantes C1, X0 y C2 de las curvas IDF, para determinar el caudal de diseño.

Posteriormente, en el capítulo tres, titulado Diagnóstico de Redes Pluviales Actuales se realiza el levantamiento de la red pluvial actual en el área de estudio y, con base en los criterios hidráulicos de la NS-085, se diagnostican las condiciones de la red. Adicionalmente, se presentan los resultados. El cuarto capítulo presenta un Diseño de Sistema Convencional en el cual se toma el mismo alineamiento y pozos de la red existente, y se diseñan tramos con diferente pendiente y diámetro para que cumplan con los criterios anteriormente mencionados.

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10 Luego, en el capítulo 5, se presenta un Diseño con sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible. En primer lugar se proyectan techos verdes en las cubiertas de edificios residenciales. En segundo lugar, alcorques inundables en las zonas de parqueo; y finalmente, zonas de bio-retención en el parque lineal que se encuentra en el área de estudio.

El siguiente capítulo se titula Comparación entre Sistemas, y en él se presenta un análisis desde los aspectos ambiental, económico y social de ambos diseños anteriormente expuestos.

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2 CASO DE ESTUDIO

El área de estudio, como se observa en la Figura 5, se encuentra delimitada al norte con la Avenida calle 26, al oriente por la Avenida carrera 68, al sur con la Avenida Esperanza y al oriente todavía no se tiene una frontera exacta pues ella depende del dimensionamiento y posibles soluciones que se formulen. El terreno tiene aproximadamente 5.8 hectáreas, con ocupación mayormente de uso residencial multifamiliar, con edificaciones de entre cuatro y cinco pisos. Por la calle 25 cuenta con una franja de zona verde y con tres lotes aledaños que se pueden contemplar como zona verde también.

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2.1 Análisis Hidrológico

Por medio del Departamento de Hidrología de la Empresa de Acueducto de Bogotá se encontró que la zona del proyecto presenta un sector pluvial, con lo cual se delimitó al área aferente, cuyas coordenadas de su centroide se presentan a continuación en la Tabla 4.

Definido el centroide del área aferente, se establecieron los parámetros de las ecuaciones de Intensidad, Duración y Frecuencia (IDF) de diseño.

Tabla 4. Coordenadas del centroide de cada sector pluvial.

SECTOR ESTE NORTE

Salitre 96789.414008 106257.608125

A continuación en la Figura 6 se muestra la localización del centroide que corresponde al sector pluvial del proyecto.

Figura 6. Localización de centroide de cada sector pluvial.

 Intensidad de lluvias: La intensidad de lluvias se determinará a partir del periodo de retorno, frecuencia y duración de la tormenta de diseño (curva IDF). La curva IDF fue calculada por la

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13 EAAB para el centro del área de influencia del proyecto. La Tabla 5 muestra los parámetros hidrológicos.

Tabla 5. Parámetros hidrológicos – coordenadas.

Fuente: Estudio Hidrológico (INGETEC).

Periodo de Retorno de 3 Años Periodo de Retorno de 5 Años Periodo de Retorno de 10 Años

C1 Xo C2 C1 Xo C2 C1 Xo C2

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3 DIAGNOSTICO DE REDES PLUVIALES ACTUALES

En este capítulo en primer lugar se hará referencia a los datos existentes utilizados para la realización del diagnóstico, entre estos se encuentra el modelo de elevación digital y los datos de los tramos existentes que tiene la EAB en su plataforma http://gme.acueducto.com.co/datos/. Después, con base a los criterios y lineamientos planteados en la norma NS-085 se realiza el diagnostico hidráulico de las redes existentes y se presentan los cálculos y resultados porcentuales de fallas por capacidad (Q/Qo) y fuerza tractiva (τ).

3.1Datos existentes:

En primer lugar se realizó un DEM (Digital elevation model) sobre la superficie del proyecto como se puede observar en la Figura 7, En el podemos analizar que el terreno muestra una pendiente hacia el sur occidente y muestra rasantes dentro del rango de 2552 a 2554 metros sobre el nivel del mar.

Figura 7. Modelo de elevación digital.

El siguiente paso fue recolectar la información de la EAB existente sobre los trazados actuales. Dichos archivos se encontraron en formato shape (.shp), y dentro de ellos se consiguieron los trazados y los pozos pluviales del sector, como se puede observar en la Figura 8 y la Figura 9. Además de su ubicación espacial, también se utilizaron los siguientes datos:

 Rasantes (Para comparar con el DEM)  Claves inicial y final de cada tramo  Pendientes

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15 En el momento de comparar las rasantes del DEM con las de los datos del acueducto, se encontró una diferencia de aproximadamente 30.8 metros, por lo que fue necesario interpolar los datos para relacionarlos con el DEM. También se halló, al analizar los datos recogidos, que las claves tenían valores no coherentes con el flujo del agua y la pendiente reportada en los archivos oficiales. Al respecto, se modificaron los datos erróneos a partir de un análisis lógico del flujo del agua en comparación con lo reportado.

Dentro de los límites del proyecto se encontraron 33 pozos pluviales y 1131 metros de tubería en concreto y concreto reforzado, con diámetros que oscilan entre 8 pulgadas y 1 metro.

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16 Figura 9. Pozos pluviales existentes.

3.2Desarrollo del diagnóstico:

 Coberturas:

A partir de la ortofoto del año 2014, encontrada en el IDECA, se separaron las áreas según el tipo de cobertura que tienen (Figura 10). Se clasificaron en las siguientes categorías con su respectivo coeficiente de escorrentía, de acuerdo a las recomendaciones del RAS:

 Zona verde (C= 0.5)

 Cubiertas (C=0.8)

 Impermeable (C=0.8)

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17 Figura 10. Coberturas del proyecto.

 Áreas pluviales:

Con los el trazado pluvial del acueducto y la ortofoto del IDECA se determinaron las áreas pluviales correspondientes a cada tramo del proyecto, como se observa en la Figura 11.

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18  Coberturas por área pluvial:

Ahora, con las áreas pluviales y las coberturas se realizó un promedio ponderado del coeficiente de escorrentía de cada área teniendo en cuenta las superficies que contiene como se observa en la Figura 12.

Figura 12. Coberturas por área pluvial.

 Diámetros:

Finalmente, con las áreas pluviales, los coeficientes de escorrentía y la intensidad de diseño se procedió a hacer el diagnostico con los criterios explicados en el capítulo 4.

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19  Tabla de resultados:

Con los datos recolectados y la información procesada, se realizaron los cálculos correspondientes para determinar el estado del trazado actual, en la Tabla 6 se muestran los datos más relevantes y en el Anexo 1 se entrega el archivo de formato Excel con todos los cálculos realizados. Entre los cálculos se encuentran todos los parámetros hidráulicos haciendo énfasis en la capacidad y el esfuerzo cortante que se encuentran con la letra roja en la Tabla 6.

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20 Tabla 6. Tabla de resultados del diagnóstico.

Pozo Inicial

Pozo Final

Diámetro

Nominal n Manning Vo Ao Qo To Q/Qo V/Vo Y/D T/To A/Ao Y V T A Tb H Fr V2/2g

Energía Relativa [", m] [m/s] [m2] [L/s] [N/m2] [m] [m/s] [N/m2] [m2] [m] [m] [m] [m] 15429 15493 8 0.013 0.754 0.031 23.686 2.558 1.480 1.063 0.930 1.168 0.969 0.186 0.754 2.988 0.030 0.102 0.298 0.441 0.029 0.215 15493 15508 8 0.013 0.607 0.031 19.074 1.659 6.250 1.063 0.930 1.168 0.969 0.186 0.645 1.938 0.030 0.102 0.298 0.377 0.021 0.207 15508 15517 10 0.013 1.079 0.049 52.980 4.867 3.580 1.063 0.930 1.168 0.969 0.233 1.147 5.684 0.048 0.128 0.373 0.600 0.067 0.300 15517 15521 10 0.013 0.520 0.049 25.544 1.131 9.130 1.063 0.930 1.168 0.969 0.233 0.553 1.321 0.048 0.128 0.373 0.289 0.016 0.248 15521 15535 12 0.013 2.186 0.071 154.490 18.779 1.530 1.063 0.930 1.168 0.969 0.279 2.323 21.934 0.069 0.153 0.448 1.109 0.275 0.554 15535 15562 14 0.013 0.847 0.096 81.521 2.681 3.030 1.063 0.930 1.168 0.969 0.326 0.901 3.131 0.093 0.179 0.522 0.398 0.041 0.367 15562 15605 14 0.013 0.841 0.096 80.909 2.641 3.440 1.063 0.930 1.168 0.969 0.326 0.894 3.085 0.093 0.179 0.522 0.395 0.041 0.366 15605 15633 20 0.013 1.042 0.196 204.669 3.603 1.650 1.063 0.930 1.168 0.969 0.465 1.108 4.208 0.190 0.255 0.746 0.410 0.063 0.528 15633 15683 20 0.013 1.084 0.196 212.866 3.897 2.470 1.063 0.930 1.168 0.969 0.465 1.152 4.552 0.190 0.255 0.746 0.426 0.068 0.533 15683 15736 20 0.013 1.104 0.196 216.838 4.044 2.450 1.063 0.930 1.168 0.969 0.465 1.174 4.723 0.190 0.255 0.746 0.434 0.070 0.535 15736 15782 20 0.013 1.136 0.196 222.965 4.276 2.620 1.063 0.930 1.168 0.969 0.465 1.207 4.994 0.190 0.255 0.746 0.446 0.074 0.539 15782 15784 20 0.013 0.999 0.196 196.117 3.308 3.030 1.063 0.930 1.168 0.969 0.465 1.062 3.864 0.190 0.255 0.746 0.393 0.057 0.522 15784 15807 1.2 0.013 2.126 1.131 2404.056 11.190 0.350 0.775 0.462 0.949 0.452 0.554 1.647 10.619 0.511 1.197 0.427 0.805 0.138 0.693

15587 15638 8 0.013 0.723 0.031 22.699 2.349 3.960 1.063 0.930 1.168 0.969 0.186 0.768 2.744 0.030 0.102 0.298 0.449 0.030 0.216 15638 15681 8 0.013 0.837 0.031 26.307 3.156 4.160 1.063 0.930 1.168 0.969 0.186 0.890 3.686 0.030 0.102 0.298 0.521 0.040 0.226 15681 15692 10 0.013 0.795 0.049 39.021 2.640 3.070 1.063 0.930 1.168 0.969 0.233 0.845 3.083 0.048 0.128 0.373 0.442 0.036 0.269 15692 15656 10 0.013 0.697 0.049 34.226 2.031 3.500 1.063 0.930 1.168 0.969 0.233 0.741 2.372 0.048 0.128 0.373 0.388 0.028 0.260 15656 15645 10 0.013 0.750 0.049 36.804 2.348 4.650 1.063 0.930 1.168 0.969 0.233 0.797 2.743 0.048 0.128 0.373 0.417 0.032 0.265 15645 15633 12 0.013 0.865 0.071 61.111 2.938 3.040 1.063 0.930 1.168 0.969 0.279 0.919 3.432 0.069 0.153 0.448 0.439 0.043 0.322

15527 15573 12 0.013 0.741 0.071 52.386 2.159 0.580 0.900 0.614 1.124 0.644 0.184 0.667 2.427 0.046 0.292 0.156 0.540 0.023 0.207 15573 15623 12 0.013 0.814 0.071 57.572 2.608 1.370 1.063 0.930 1.168 0.969 0.279 0.866 3.046 0.069 0.153 0.448 0.413 0.038 0.317 15623 15664 12 0.013 0.755 0.071 53.394 2.243 2.390 1.063 0.930 1.168 0.969 0.279 0.803 2.620 0.069 0.153 0.448 0.383 0.033 0.312 15664 15709 12 0.013 0.733 0.071 51.826 2.113 3.200 1.063 0.930 1.168 0.969 0.279 0.779 2.468 0.069 0.153 0.448 0.372 0.031 0.310 15709 15732 14 0.013 0.696 0.096 66.970 1.809 3.910 1.063 0.930 1.168 0.969 0.326 0.740 2.113 0.093 0.179 0.522 0.327 0.028 0.353 15732 15770 14 0.013 0.836 0.096 80.400 2.608 3.290 1.063 0.930 1.168 0.969 0.326 0.888 3.046 0.093 0.179 0.522 0.393 0.040 0.366 15770 15784 14 0.013 0.879 0.096 84.542 2.883 3.300 1.063 0.930 1.168 0.969 0.326 0.934 3.368 0.093 0.179 0.522 0.413 0.044 0.370

36544 36545 10 0.013 1.633 0.049 80.152 11.138 0.510 0.867 0.569 1.080 0.588 0.142 1.416 12.029 0.029 0.248 0.116 1.325 0.102 0.244 36545 15701 10 0.013 0.655 0.049 32.170 1.794 1.260 1.063 0.930 1.168 0.969 0.233 0.697 2.096 0.048 0.128 0.373 0.364 0.025 0.257 15701 15709 10 0.013 0.650 0.049 31.925 1.767 2.000 1.063 0.930 1.168 0.969 0.233 0.691 2.064 0.048 0.128 0.373 0.362 0.024 0.257

(25)

21 En la Tabla 6 se pueden observar los valores localizados en las columnas “Q/Qo” y “T” que corresponden a los criterios explicados en el 1.6 Datos, guías y proyectos realizados. Los textos en letra roja son los tramos que presentan fallas por capacidad y fuerza tractiva, a continuación se presenta un análisis porcentual de los resultados obtenidos.

Grafico 1. Análisis hidráulico general por longitudes.

Grafico 2. Resumen hidráulico por longitudes.

En el Grafico 1 y Grafico 2 se muestra en porcentaje las fallas encontradas, en el primer grafico se observa que el 7.26% de la longitud total no presenta fallas por criterio hidráulico y corresponde a

42.31%

5.42% 45.00%

7.26%

Resumen Hidráulico - Por Longitudes

LONGITUD DE TRAMOS QUE FALLAN SOLO POR CAPACIDAD

LONGITUD DE TRAMOS QUE FALLAN SOLO POR FUERZA TRACTIVA

LONGITUD DE TRAMOS CON BAJA FUERZA TRACTIVA Y BAJA CAPACIDAD

LONGITUD DE TRAMOS QUE NO FALLAN POR CRITERIOS HIDRAULICOS 92.74%

7.26%

Análisis Hidráulico General

-Por Longitudes

LONGITUD DE TRAMOS QUE FALLAN POR CRITERIOS HIDRAULICOS

(26)

22 solo uno de los veintinueve tramos. En el Grafico 2 se hace el resumen por las diferentes fallas, el 42.31% falla por capacidad, el 5.42% falla solo por falla tractiva y el 45.00% presenta falla en los dos criterios.

Con la información obtenida y el análisis de los resultados calculados se encontró que solo el 7.26% de la longitud total del tramo funciona correctamente, por lo que un proyecto de redimensionamiento requiere el reemplazo de la gran mayoría de los tramos construidos.

(27)

23

4 DISEÑO DE SISTEMA CONVENCIONAL

En este capítulo se realizara el diseño convencional, esta es la metodología implementada hoy en día en todo Colombia y consiste en el redimensionamiento de las tuberías existentes para que cumplan con los criterios hidráulicos. Para este procedimiento se utilizó el mismo alineamiento y pozos y solo se modificó el diámetro y la pendiente para mejorar las condiciones hidráulicas. En la Figura 13 se observa el trazado con los nuevos diámetros.

Figura 13. Diseño convencional de red pluvial.

4.1Tabla de resultados:

En la Tabla 7 se presentan todos los resultados del diseño, en el Anexo 2 se presenta el archivo de Excel con todos los cálculos necesarios y los nuevos valores de diámetros y pendientes para cumplir los requerimientos que aparecen en la norma NS-085 de la EAB. Como se observa en la tabla, ya todos los tramos cumplen con los criterios hidráulicos de capacidad y fuerza tractiva

(28)

24 Tabla 7. Resultados del diseño.

Pozo Inicial Pozo Final Dia met ro N Manni ng Vo (m/s) Ao

(m2) Qo (L/s) To

(N/m2) Q/Qo V/Vo Y/D T/To A/Ao Y (m) V (m/s) T (N/m2) T'' (N/m2) A (m2) Tb

(m) H (m) Fr V2/2g (m) Energí a Relativ a (m) 15429 15493 12 0.013 0.832 0.071 58.821 2.722 0.580 0.900 0.614 1.124 0.644 0.184 0.749 3.060 1.546 0.046 0.292 0.156 0.606 0.029 0.213 15493 15508 16 0.013 0.964 0.126 121.111 3.318 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.352 1.012 3.988 1.884 0.117 0.259 0.453 0.481 0.052 0.405 15508 15517 16 0.013 1.537 0.126 193.130 8.437 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.352 1.614 10.141 4.792 0.117 0.259 0.453 0.766 0.133 0.485 15517 15521 20 0.013 1.290 0.196 253.299 5.518 0.920 1.028 0.838 1.215 0.895 0.419 1.326 6.705 3.134 0.176 0.368 0.477 0.613 0.090 0.509 15521 15535 20 0.013 1.290 0.196 253.299 5.518 0.930 1.032 0.845 1.214 0.901 0.423 1.331 6.699 3.134 0.177 0.362 0.489 0.608 0.090 0.513 15535 15562 20 0.013 1.290 0.196 253.299 5.518 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.441 1.355 6.633 3.134 0.183 0.324 0.566 0.575 0.094 0.534 15562 15605 20 0.013 1.477 0.196 290.036 7.235 0.970 1.047 0.874 1.206 0.927 0.437 1.547 8.725 4.109 0.182 0.332 0.548 0.667 0.122 0.559 15605 15633 24 0.013 1.285 0.283 363.254 5.150 0.940 1.036 0.852 1.213 0.908 0.511 1.331 6.247 2.925 0.257 0.426 0.602 0.548 0.090 0.601 15633 15683 24 0.013 1.942 0.283 549.189 11.772 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.529 2.039 14.150 6.686 0.264 0.389 0.679 0.791 0.212 0.741 15683 15736 24 0.013 1.978 0.283 559.391 12.213 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.529 2.077 14.681 6.937 0.264 0.389 0.679 0.805 0.220 0.749 15736 15782 24 0.013 2.182 0.283 617.074 14.862 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.529 2.292 17.864 8.442 0.264 0.389 0.679 0.888 0.268 0.796 15782 15784 24 0.013 2.225 0.283 629.175 15.451 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.529 2.337 18.572 8.776 0.264 0.389 0.679 0.906 0.278 0.807 15784 15807 1.2 0.013 1.090 1.131 1232.887 2.943 0.720 0.955 0.705 1.188 0.754 0.846 1.041 3.496 1.672 0.852 1.095 0.779 0.377 0.055 0.901

15587 15638 12 0.013 1.269 0.071 89.677 6.327 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.264 1.332 7.606 3.594 0.066 0.194 0.339 0.730 0.090 0.355 15638 15681 12 0.013 1.560 0.071 110.256 9.565 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.264 1.638 11.497 5.433 0.066 0.194 0.339 0.898 0.137 0.401 15681 15692 12 0.013 1.709 0.071 120.779 11.478 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.264 1.794 13.796 6.519 0.066 0.194 0.339 0.984 0.164 0.428 15692 15656 14 0.013 1.259 0.096 121.166 5.923 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.308 1.322 7.119 3.364 0.090 0.227 0.396 0.671 0.089 0.397 15656 15645 16 0.013 1.416 0.126 177.935 7.161 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.352 1.487 8.608 4.068 0.117 0.259 0.453 0.706 0.113 0.465 15645 15633 16 0.013 1.537 0.126 193.130 8.437 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.352 1.614 10.141 4.792 0.117 0.259 0.453 0.766 0.133 0.485

15527 15573 12 0.013 0.741 0.071 52.386 2.159 0.560 0.891 0.602 1.112 0.629 0.181 0.660 2.401 1.226 0.044 0.294 0.151 0.542 0.022 0.203 15573 15623 12 0.013 1.120 0.071 79.153 4.930 0.980 1.050 0.881 1.202 0.933 0.264 1.176 5.925 2.800 0.066 0.194 0.339 0.645 0.070 0.335 15623 15664 16 0.013 1.022 0.126 128.378 3.728 0.98 1.05 0.88 1.20 0.93 0.35 1.073 4.481 2.117 0.117 0.259 0.45 0.50 0.059 0.411 15664 15709 16 0.013 1.377 0.126 172.991 6.769 0.96 1.04 0.86 1.20 0.92 0.34 1.436 8.184 3.845 0.116 0.273 0.42 0.70 0.105 0.451 15709 15732 20 0.013 1.373 0.196 269.657 6.254 0.98 1.05 0.88 1.20 0.93 0.44 1.442 7.517 3.552 0.183 0.324 0.56 0.61 0.106 0.546 15732 15770 20 0.013 1.400 0.196 274.894 6.499 0.98 1.05 0.88 1.20 0.93 0.44 1.470 7.812 3.692 0.183 0.324 0.56 0.62 0.110 0.551 15770 15784 20 0.013 1.477 0.196 290.036 7.235 0.98 1.05 0.88 1.20 0.93 0.44 1.551 8.696 4.109 0.183 0.324 0.56 0.65 0.123 0.563

36544 36545 10 0.013 0.831 0.049 40.769 2.882 0.97 1.04 0.87 1.20 0.92 0.21 0.870 3.475 1.637 0.046 0.166 0.27 0.53 0.039 0.257 36545 15701 10 0.013 0.831 0.049 40.769 2.882 0.97 1.04 0.87 1.20 0.92 0.21 0.870 3.475 1.637 0.046 0.166 0.27 0.53 0.039 0.257 15701 15709 12 0.013 0.967 0.071 68.378 3.679 0.92 1.02 0.83 1.21 0.89 0.25 0.994 4.470 2.090 0.063 0.221 0.28 0.59 0.050 0.302

(29)

25

4.2Presupuesto

En la Tabla 8 se puede observar el presupuesto para la red de alcantarillado pluvial, en el Anexo 4 se presentan todos los valores y cálculos realizados, para los valores unitarios se utilizaron los precios SAI 2015 que se encuentran en la plataforma de la empresa de acueducto de Bogotá.

Tabla 8. Presupuesto Red Pluvial.

PRESUPUESTO RED PLUVIAL

CODIGO DESCRIPCION UND CANT. V/UNITARIO V/TOTAL

ALCANTARILLADO PLUVIAL

103 IMPACTO URBANO

103.001 Impacto Urbano glb 1.00 $ 4,025,345.47 $ 4,025,345.00

104 EXCAVACIONES DEMOLICIONES Y

TRASLADO ESTRUCTURA

104.001 Excavaciones

104.001.001 "Excavación red <=12"" protec temp H<=3m m3 670.00 $ 69,302.88 $ 46,432,930.00

104.001.002 "Excavación red 12a36"" protec temp H<=3 m3 2,328.00 $ 74,253.84 $ 172,862,940.00

106 RELLENOS

106.001 Recebo m3 314.00 $ 66,820.65 $ 20,981,684.00

106.008 Gravilla m3 1,637.00 $ 77,848.35 $ 127,437,749.00

109 INSTALACION TUBERIAS

109.001.001 Instalación tub flexibles alcantarillado

109.001.001.001 "Inst tub flexibles alcant Dn6,8,10,12"" ml 391.00 $ 5,182.53 $ 2,026,369.00

109.001.001.002 "Inst tub flexibles alcant Dn14,16,18""" ml 309.00 $ 11,948.35 $ 3,692,040.00

109.001.001.003 "Inst tub flexibles alcant Dn20 y 24""" ml 375.00 $ 18,817.32 $ 7,056,495.00

109.001.002.006 Inst tub rígidas alcant Dn1.10 y 1.20m ml 19.00 $ 63,242.36 $ 1,201,605.00

903.003 SUMINISTRO TUBERIA PARA

ALCANTARILLADO

903003002 Suministro Tubería en CS, alcantarillado

903.003.002.019 "Tubería CS,alcant., clase 2,D12""" ml 391.00 $ 68,807.00 $ 26,903,537.00

903.003.001 Suministro Tub. CR, para alcantarillado

903.003.001.089 Tubería CR,alcant., clase V,D 1.20 m ml 19.00 $ 1,861,777.00 $ 35,373,763.00

(30)

26 PRESUPUESTO RED PLUVIAL

401 ROTURA-CONSTRUCC VÍA ANDEN PISO

Y SARDIN

--- Revisión diseño estructura de pavimento m2 1,356.00 $ 2,000.00 $ 2,712,000.00

401.001 PAVIMENTOS

401.001.001 Demolición pavimento asfáltico e=variable m3 163.00 $ 46,948.18 $ 7,652,553.00

107 RETIRO Y DISPOSICION MATERIALES

SOBRANTES

107.001 Retiro y disposic. Materiales sobrantes m3 163.00 $ 21,772.47 $ 3,548,913.00

401.01 (IDU) CAPAS GRANULARES PAVIMENTOS

FLEXIBLES

3454 (IDU)

ESTABILIZACIÓN DE SUBRASANTE CON RAJON (Suministro, Extendido, Nivelación y Compactación)

m3 963.00 $ 51,686.93 $ 49,774,514.00

4557 (IDU)

SUBBASE GRANULAR CLASE C (SBG_C) (Suministro, Extendido, Humedecimiento y Compactación)

m3 407.00 $ 116,652.97 $ 47,477,759.00

4513 (IDU)

BASE GRANULAR CLASE C (BG_C) (Suministro, Extendido, Humedecimiento y Compactación)

m3 407.00 $ 111,084.97 $ 45,211,583.00

005.01 (IDU) PAVIMENTOS EN CONCRETO

ASFALTICO

4485 (IDU)

MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE TIPO DENSO MD20 ASF CONVENCIONAL (Suministro, Extendido y Nivelación Manual y Compactación)

m3 149.00 $ 583,780.83 $ 86,983,344.00

COSTO DIRECTO TOTAL $ 807,090,578

AIU 32% $ 258,268,985

VALOR TOTAL DE LAS OBRAS $ 1,065,359,563

En conclusión, para el diseño convencional es necesario reemplazar la totalidad de las tuberías que consisten en 1094 metros de tuberías con diámetros entre 12” y 42” pulgadas. Esto porque las tuberías en su mayoría no cumplían, además fue necesario profundizar las tuberías aproximadamente 30 centímetros para que cumpliera con las pendientes mínimas. Esta obra tiene un costo asociado de 1065 millones de pesos como se muestra en la Tabla 8.

(31)

27

5 DISEÑO CON SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE

SOSTENIBLE

Para el diseño de sistemas urbanos de drenaje sostenible se utilizó como guía principal el estudio realizado por el Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental (CIIA) para la EAB nombrado “Investigación de las tipologías y/o tecnologías de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible de la ciudad de Bogotá D.C.”

El diseño de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible tiene un concepto totalmente diferente, este es mucho más local e influye las características específicas de áreas disponibles para desarrollar este tipo de trenes. Es del ingeniero encargado del diseño y su criterio la escogencia de la mejor combinación de estos sistemas, para este caso se escogió techos verdes en las cubiertas de los edificios, alcorques inundables y finalmente zonas de bio-retención, como se observa en la Figura 14.

Figura 14. Diseño de SUDS.

5.1Techos verdes:

Como este tipo de sistemas se encuentran dentro de edificaciones privadas que tienen su propio diseño hidrosanitario, no entra dentro del alcance de una red pluvial, es por esto que, para tener en

(32)

28 cuenta en la influencia de los techos verdes se modificó el valor del C de escorrentía para las cubiertas de 0.8 a 0.5 lo que significa una disminución porcentual 37.5% del volumen de escorrentía en el área de las cubiertas

5.2Alcorques inundables:

Los alcorques inundables como se observa en la Figura 15, son básicamente arboles con una estructura asociada que se encarga de almacenar e infiltrar reduciendo la escorrentía y disminuyendo posibles inundaciones.

Figura 15. Alcorques inundables (Tomados del estudio realizado por el CIIA).

Su diseño consiste en calcular el volumen que puede tratar y compararlo con el posible volumen de diseño. Este volumen de diseño se calcula con un nuevo volumen que se propone en el estudio “Investigación de las tipologías y/o tecnologías de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible de la ciudad de Bogotá D.C.” nombrado Volumen de calidad. Este volumen de calidad varía principalmente en la profundidad de calidad del agua, calculada de manera diferente a la infiltración que se utiliza de las curvas IDF en el diseño convencional. En este estudio se realiza el cálculo de la profundidad de calidad del aguas para Bogotá por los diferentes métodos mencionados para calcularlo, para los diseños que se van a presentar a continuación se posicionaron los valores encontrados para las estaciones pluviométricas encontradas en la ciudad de Bogotá y se interpoló el valor con las tres estaciones más cercanas. A continuación se presentan en la y la los valores utilizados para los cálculos de diseño.

Tabla 9. Valores tomados para el diseño.

PARAMETRO VALOR UNIDADES

Profundidad del medio filtrante 0.61 m

Permeabilidad del medio filtrante 72.0833333 mm/hr Porosidad efectivas del medio filtrante 0.4

Área superficial 2.25 m2

(33)

29 Tabla 10. Parámetros hidrológicos.

PARAMETROS HIDROLOGICOS

I 0.758830087

Ki 0.707980892

hp(mm) 19.2

hwqcv(mm) 13.59323313

Además a estos valores, es necesario hacer un análisis espacial del el área potencial que cada uno de los sistemas recibe, a continuación en la Figura 16, se muestran las áreas aferentes para cada alcorque, con estas áreas y las coberturas ya calculadas anteriormente se pondera el promedio del coeficiente de escorrentía para cada área (Figura 17).

(34)

30 Figura 17. Cobertura por área de alcorque.

Finalmente, se calcula el volumen que puede tratar cada uno de los veintinueve alcorques y se compara con el volumen de diseño, se presenta como el porcentaje de tratamiento al volumen de calidad, en la Tabla 11 se presentan los valores y en el Anexo 3 el archivo de Excel con todos los datos y cálculos realizados para el diseño.

Tabla 11. Resultados de diseño – Alcorques Inundables.

# Alcorque Vwqcv (m3) Vtratado (m3) % de volumen de calidad

1 1.074406528 0.8865 82.51%

2 0.719923058 0.8865 123.14%

3 0.72014055 0.8865 123.10%

4 0.780480764 0.8865 113.58%

5 0.523773182 0.8865 169.25%

6 0.775723144 0.8865 114.28%

7 0.824889749 0.8865 107.47%

8 0.554955983 0.8865 159.74%

9 0.449241667 0.8865 197.33%

10 0.562241938 0.8865 157.67%

11 0.582495806 0.8865 152.19%

12 1.005760868 0.8865 88.14%

13 0.884631863 0.8865 100.21%

14 0.585744581 0.8865 151.35%

(35)

31

# Alcorque Vwqcv (m3) Vtratado (m3) % de volumen de calidad

16 0.786053976 0.8865 112.78%

17 0.811799497 0.8865 109.20%

18 0.578159576 0.8865 153.33%

19 1.414399646 0.8865 62.68%

20 0.966326995 0.8865 91.74%

21 1.052616628 0.8865 84.22%

22 0.943898215 0.8865 93.92%

23 0.620081004 0.8865 142.97%

24 0.600085407 0.8865 147.73%

25 1.044691793 0.8865 84.86%

5.3Zonas de bio-retención:

Figura 18. Zonas de bio-retención (Tomado de Rain Garden Handbook).

Las zonas de bio-retención consisten en zonas de pondaje con especies vegetales para detener y tratar volúmenes de escorrentía por medio del almacenamiento y detención del agua. El diseño de las zonas de bio-retención, al igual que los alcorques, se diseña con un volumen de calidad con este volumen se determina una profundidad de diseño y se compara con las características físicas del posible diseño, si este no cumple se redimensiona el área hasta lograr cumplir con el requerimiento siempre y cuando exista área verde disponible para intervenir. A continuación se presentan los valores de diseño:

(36)

32 Tabla 12. Parámetros de diseño.

PARAMETRO VALOR UNIDADES

SIN PENDIENTE 0

PROFUNDIDAD DE ENCHARCAMIENTO 0.3048 m

PROFUNDIDAD DEL SUSTRATO 0.46 m

PROFUNDIDAD DE DRENAJE 0.15 m

ESPACIAMIENTO ENTRE TUBERIAS 4 m

POROSIDAD DE SUSTRATO 0.2

POROSIDAD DE MEDIO GRANULAR 0.4

Tabla 13. Parámetros hidrológicos.

PARAMETROS HIDROLOGICOS

I 0.54350335

Ki 0.508256074

hp(mm) 19.2

hwqcv(mm) 9.758516614

Además a estos valores, es necesario hacer un análisis espacial del el área potencial que cada uno de los sistemas recibe, a continuación en la Figura 19, se muestran las áreas aferentes para cada alcorque, con estas áreas y las coberturas ya calculadas anteriormente se pondera el promedio del coeficiente de escorrentía para cada área (Figura 20).

(37)

33 Figura 20. Coberturas por área de bio-retención

Finalmente, se calcula el volumen que puede tratar cada una de las cuatro zonas, con este volumen de calidad se calcula un área de fondo y se compara con el área de diseño, en caso que no cumpla el parámetro a modificar es el área del sistema. En la se presentan los valores y en el Anexo 3 el archivo de Excel con todos los datos y cálculos realizados para el diseño.

Tabla 14. Resultados – Zonas de Bio-retención.

Bio-Retenedores

Vc (m3)

A fondo (m2₎

A diseño (m2₎

Profundidad de diseño (m)

Área

mínima (m2₎ _¿CUMPLE?

0 134.42 294.01 301.61 0.46 294.26 CUMPLE

1 77.18 168.82 173.45 0.46 168.96 CUMPLE

2 47.73 104.40 160.16 0.46 104.49 CUMPLE

3 55.94 122.35 140.67 0.46 122.46 CUMPLE

Total general 315.27 689.58 775.89 0.46 690.18 CUMPLE

5.4Estrategia y Plan de Comunicaciones del Proyecto:

La implementación de Sistemas de Drenaje Urbano Sostenible – SUDS no solo trae beneficios ambientales y de alivio para los ecosistemas naturales que recogen aguas lluvias, sino que también para la comunidad en la que se apliquen, la cual se ve de una u otra forma influenciada por estos sistemas y su funcionamiento.

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34 Es de suma importancia contar con el apoyo de estas personas para la ejecución de estos sistemas, porque además de que serán beneficiarios de los resultados que aporten, también dependerá de la sociedad el que los SUDS se mantengan y sean sostenibles en el tiempo.

Según el Centro de Investigaciones en Ingeniería Ambiental de la Universidad de Los Andes (2015), los pilares fundamentales para la utilización de SUDS son: calidad y cantidad del agua y amenidad y biodiversidad. Dentro de la amenidad se contempla el concepto del ambiente propicio y adecuado para que los sistemas funcionen adecuadamente y se mantengan de esa forma con el paso del tiempo. Para ello, es vital generar una apropiación por parte de la comunidad de los SUDS. Que los sientan como propios, que participen en todo el proceso de diseño y construcción para que se genere una consciencia de cuidado y respeto por ellos.

Por todo lo anterior, la participación e interacción con la comunidad debe ser un aspecto a tener en cuenta siempre a la hora de diseñar y poner en práctica un proyecto de intervención del espacio público por medio de sistemas de drenaje sostenible como los techos verdes, alcorques y las zonas de bio-retención. Para ello, es necesario diseñar una estrategia de comunicación que vaya en paralelo con todas las etapas del proyecto, en la cual el objetivo principal sea siempre integrar a la comunidad y educomunicar para la concientización y el empoderamiento de esta.

A continuación se presentará la estrategia diseñada para el proyecto, la cual se ha dividido en tres fases principales, de acuerdo con los parámetros recomendados en la Guía Técnica de Diseño y Construcción de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS), realizada por el CIIA de la Universidad de Los Andes y con el apoyo de la Empresa de Acueducto de Bogotá y la Secretaría Distrital de Ambiente.

5.4.1 Etapas:

 Pre-construcción:

Durante la etapa anterior a la ejecución de los sistemas (diseño), es importante levantar información acerca de la comunidad de la zona de influencia, tanto directa o indirecta, para poder hacer una caracterización de los sujetos y su contexto. Dichas zonas se delimitan a través de mapas de GPS, con herramientas como Google Maps.

Es imperativo para realizar un proyecto de desarrollo el conocer a la comunidad para saber cómo llegarles, cuáles son sus necesidades más urgentes, qué los aqueja o de qué disfrutan en la actualidad. Para ello pueden utilizarse mecanismos como matrices de sujeto y contexto, en las que se contemplan variables de todo tipo: sociales, culturales, políticas, demográficas, ambientales, geográficas y económicas. Toda esta información se obtiene por medio de encuestas y entrevistas.

Luego de levantar esta información de la población ya se puede afirmar que se conoce a la gente a través de una caracterización básica. Ahora, es transcendental conocer su opinión y conocimiento acerca de la situación actual de la zona a intervenir, así como de la solución propuesta en el proyecto (SUDS). Todo ello con el mismo fin de escoger y diseñar estrategias que mejor se adapten a la colectividad en cuestión. ¿Qué saben y qué opinan de la manera

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35 en la que se recogen las aguas lluvia en el sector?, ¿están en acuerdo o en desacuerdo con la manera en que este proceso sucede en su barrio o localidad? Además, qué saben de los Sistemas de drenaje urbano sostenible, ¿algo?, ¿poco?, ¿nada?

Es vital saber todo lo anterior, pues habrá que educar a las personas en el cuidado, funcionamiento y mantenimiento de estos sistemas para que sean los mismos habitantes los veedores del proyecto cuando ya se encuentre activo. Ello se garantiza mediante la utilización de herramientas de medición cualitativa y cuantitativa como las encuestas y entrevistas o el diálogo informal.

Las visitas de campo son el medio por el cual se realiza la investigación. Se determinan grupos sociales de influencia tales como juntas de acción comunal, juntas administrativas de las residencias del sector, líderes comunitarios, etc. Esos grupos que tienen influencia en la comunidad son los primeros con los cuales hay que hablar para generar un plan de trabajo conjunto en el que se diseñen las estrategias y actividades que van a realizarse en el marco de la interacción con la población. Dichas agrupaciones funcionan como el primer puente entre los desarrolladores del proyecto, los comunicadores encargados de las consideraciones sociales y los habitantes del sector, dado que aportan su autoridad para hablarles y su facilidad para contactar o reunir grandes cantidades de personas.

Las actividades que se planeen no solo deben pretender informar y educar, sino que también es imperativo el fomentar la participación de la comunidad en el proyecto para generar en ellos un sentido de pertenencia, necesario para el posterior cuidado de los sistemas. Por ello, el CIIA (2015) sugiere que se les escuche para que puedan dar sus opiniones y proposiciones en el diseño del proyecto en cuanto a paisajismo y dimensionamiento.

Además de las alianzas con los grupos sociales de influencia, deben generarse también una serie de estas con las entidades administrativas, ya sean públicas o privadas, que por el carácter del proyecto o la zona a intervenir tienen relación directa con este. En este caso, las entidades identificadas son:

 El Instituto Distrital de Recreación y deporte IDRD: Por ser un parque una de las zonas a modificar.

 La Secretaria Distrital de Medio Ambiente.  El Acueducto de Bogotá.

 El Instituto Alexander von Humboldt (de carácter privado).  La Secretaría Distrital de Planeación.

 El Jardín botánico José Celestino Mutis: Quien se encarga de la vegetación necesaria.

 La Alcaldía de Fontibón  La Alcaldía Mayor de Bogotá.

Posteriormente a haber concretado estas alianzas estratégicas, y de haber diseñado actividades para educomunicar y concientizar, es momento de llevarlas a cabo. Con base en

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36 los resultados que arroje la recolección de información cualitativa, de las opiniones y percepciones de la comunidad, más lo que se dialogue con los grupos sociales en diversas reuniones, se pretende ejecutar una serie de acciones para, como ya se dijo, educar, informar y hacer partícipes a los habitantes de la zona del proyecto de intervención e implementación de techos verdes, zonas de bio-retención, franjas ecológicas y alcorques. De acuerdo con lo planteado por el CIIA (2015), dichas actividades pueden ser informativas, participativas o de discusión. Por supuesto, su modalidad dependerá del objetivo que se plantee para cada una de ellas. Más adelante se explicarán en detalle con sus objetivos respectivos. Es importante tener en cuenta que el mejor método de concientizar es ilustrar y transmitir los beneficios que traerá la implementación de los sistemas.

 Construcción:

Durante esta etapa lo más trascendental es mantener informada tanto a la comunidad como a las entidades con quienes ya se generaron alianzas, del estado y avances del proyecto y sus afectaciones sobre la vida cotidiana de las personas. Es primordial brindar siempre información clara, veraz y concisa de lo que se está haciendo, pues lo último que se desea es que la intervención en el espacio se convierta en un problema para los habitantes.

Así, métodos de difusión de información son los protagonistas en esta fase. Ellos deben transmitir, por ejemplo, asesoría para las personas en cuanto a rutas alternas que puedan tomar para dirigirse a sus casas o lugares de trabajo, cuando la construcción de los sistemas impida el tránsito regular por una u otra área determinada.

Algunos instrumentos que pueden utilizarse para este fin son los carteles informativos, infografías o volantes y brochures. Se utilizan elementos físicos y no digitales, pues la audiencia a la que se pretende llegar es la que transita por la zona o vive o trabaja en ella, por ende la mejor forma de llegarles es mediante la comunicación con interacción directa y física. La localización y posicionamiento de estos elementos debe ser pensaba estratégicamente, en lugares de alta visibilidad o entregados personalmente por la zona de intervención.

En cuanto a las entidades con las que se formaron acuerdos, es primordial mantenerlas informadas también sobre el proyecto. Para ello, debe planearse un cronograma de actividades referentes a dos aspectos: la construcción y la interacción con la comunidad. Este cronograma debe ser de carácter público a todas las instituciones ya mencionadas, y debe ser actualizado constantemente si se llegan a presentar retrasos o percances que afecten con las fechas estipuladas. Para este fin se utilizarán informes de avances, cuya periodicidad será pactada desde el inicio de las alianzas.

 Post-construcción:

En esta fase se pretende, básicamente, reforzar la concientización para que los sistemas ya edificados se conserven en buen estado y funcionamiento, y además, analizar los resultados

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37 de la intervención en la comunidad. Para ello, la comunicación ya empleada anteriormente en las etapas previas y durante la construcción sigue siendo una herramienta útil.

Por una parte, la educomunicación a través de material informativo como carteles, brochures, infografías y demás elementos continuará utilizándose para formar a las personas en cuanto a qué prácticas son apropiadas y cuáles no, para garantizar que los SUDS no se deteriorarán.

Adicionalmente, para el objetivo del seguimiento y monitoreo de los resultados de la intervención, se volverán a emplear mecanismos de recolección y análisis de datos como las encuestas y entrevistas. Esta parte es de suma relevancia para el proyecto pues es cuando realmente se evidenciarán los impactos positivos de la implementación de Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible.

Esta evidencia debe ser transmitida tanto a la comunidad misma, como a las entidades aliadas al proyecto y a otras instituciones que puedan fomentar la replicación de este proyecto en escalas mayores. Y finalmente, también debe ser emitida a la población nacional o incluso internacional. Entre más personas se enteren de lo que se hizo, y de lo bueno que resultó para el medio ambiente y la sociedad, más se estará aportando para que estos sistemas sean empleados a nivel mundial.

NOTA: Vale la pena mencionar que, transversal a todas las etapas, debe existir una serie de estrategias de difusión de todo lo que se haga con la comunidad. Para ello pueden utilizarse ayudas audiovisuales como registros fotográficos o de video, pensados y editados para ser difundidos a través de redes sociales o incluso medios de comunicación. No solo para aumentar la influencia en la población beneficiaria, directa o indirecta, sino también para generar eco en la sociedad en general de este proyecto que, por sus características innovadoras y las ventajas que trae, puede llegar a ser replicado en otros contextos y locaciones a nivel local, regional o nacional.

5.4.2 Estrategias de comunicación:

Las estrategias de comunicación se plantean en cualquier proyecto pues es necesario identificar enfoques adecuados de la comunicación para abordar las necesidades identificadas en la población. Ello, por supuesto, luego de haber hecho un proceso de diálogo y recolección de información. En este proceso previo se reconocen aspectos característicos de la comunidad que pueden llegar a ser problemáticos a la hora de solicitar y recibir lo que los gestores del proyecto necesitan de ella. Se analizan aspectos demográficos, actitudes y prácticas y barreras u obstáculos que se presenten en su contexto. Con base en esto, se escoge el mejor enfoque para dirigirse a esta población, de acuerdo también con el objetivo que tenga esta comunicación (Gaviria de Botero, 2015).

A continuación se nombrarán las estrategias identificadas como más adecuadas para el presente proyecto de intervención con SUDS en la localidad de Fontibón.

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38 Según Gaviria (2015), se emplea cuando se necesita generar un proceso en el que se involucre a las personas “para lograr metas comunes y promover la identificación con el proyecto a través del debate, la organización y las intervenciones”.

Esta es la principal estrategia a utilizar en el proyecto, pues lo más importante para que este perdure en el tiempo es generar esa identificación y sentido de pertenencia en la comunidad. El debate y las intervenciones se logran por medio de grupos focales y de discusión que se concretan con la ayuda de los grupos sociales mencionados anteriormente, como las Juntas de Acción Comunal o las administrativas de los conjuntos residenciales. De la cantidad de personas que atiendan a estas sesiones dependerá la afectación y aceptación de la estrategia y del proyecto mismo. Por ende, es necesario informar con anticipación las fechas y lugares, concretar locaciones accesibles para la mayoría, y definir fechas en las que la disponibilidad de tiempo sea la mayor posible para el común de las personas. Por supuesto, también es vital que la difusión de estas sesiones sea masiva.

Se pretende que la población participe activamente, hasta llegar al punto en el que se sientan gestores de su propio desarrollo al apropiarse de los sistemas implementados y ser veedores de su cuidado, aseo y funcionamiento.

En este punto es necesario el acompañamiento y educación de la comunidad por medio de herramientas de capacitación en el cuidado, funcionamiento y mantenimiento de los SUDS (talleres, actividades comunes, carteles formativos…etc). También se busca la socialización, el diálogo y la discusión (Gaviria de Botero, 2015).

 Comunicación institucional:

Se utiliza cuando se pretende obtener el apoyo de instituciones gubernamentales para la ejecución de un proyecto. Genera conciencia para recibir apoyo público. Así, esta estrategia es significativa a la hora de crear las alianzas estratégicas con entidades como la Secretaría Distrital de Ambiente, la Alcaldía Local de Fontibón y la Alcaldía Mayor de Bogotá, además de las distintas instituciones de carácter público pero de menor grado, mencionadas anteriormente.

Para este fin se utilizan elementos como boletines, carteles folletos e incluso la difusión por medios masivos. Básicamente, lo que se pretende es generar cierta presión por parte de la comunidad para que las entidades vean que existe esa conciencia y que es necesario apoyar el proyecto.

Esta es una combinación de las acciones que se realizan en pro de educar e informar a los habitantes acerca de los SUDS y su implementación en Fontibón, con las estrategias de difusión de las actividades del proyecto que deben ser transversales a todas las etapas. “La difusión de materiales contribuye a crear la “marca” del proyecto” (Gaviria de Botero, 2015). Lo cual también aporta al objetivo de hacer lo más público y conocido posible este proyecto para que pueda ser replicado más adelante en otros contextos.