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1.1.1 Almacenamiento Descripción

1.1.1.1 Localización

1.1.1.2 Características y estado físico El sistema de acueducto del municipio de Oporapa, cuenta con tres (3) tanques de almacenamiento, las dimensiones y capacidad de almacenamiento, se muestran en la Tabla 2. Características geométricas de los tanques de regulación. El tanque de almacenamiento número uno, El agua potable ingresa al tanque mediante una tubería en PVC de Ø 4”; la tubería de lavado es de 3” de diámetro y se encuentra a nivel con la placa del piso, cabe aclarar que el tanque de almacenamiento funciona como tanque de desinfección y que no existe una cámara de contacto de cloro entre la PTAP y el tanque. Desde el punto de vista físico la estructura demuestra un buen estado de conservación al igual que sus accesorios como válvulas y tapas. La evaluación hidráulica detallada del tanque de almacenamiento se presenta en el numeral 4.10 del presente informe. De acuerdo a la verificación hecha en terreno los tanques se encuentran en buen estado.

Figura 1 Tanque de almacenamiento número uno El tanque de almacenamiento número dos, El agua potable ingresa al tanque mediante una tubería en PVC de Ø 4”; la tubería de lavado es de 3” de diámetro y se encuentra a nivel con la placa del piso, cabe aclarar que el tanque de almacenamiento funciona como tanque de desinfección y que no existe una cámara de contacto de cloro entre la PTAP y el tanque.

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Desde el punto de vista físico la estructura demuestra un buen estado de conservación al igual que sus accesorios como válvulas y tapas. La evaluación hidráulica detallada del tanque de almacenamiento se presenta en el numeral 4.10 del presente informe. De acuerdo a la verificación hecha en terreno los tanques se encuentran en buen estado.

Figura 2 Tanque de almacenamiento número dos El tanque de almacenamiento número tres, El agua potable ingresa al tanque mediante una tubería en PVC de Ø 4”; la tubería de lavado es de 3” de diámetro y se encuentra a nivel con la placa del piso, cabe aclarar que el tanque de almacenamiento funciona como tanque de desinfección y que no existe una cámara de contacto de cloro entre la PTAP y el tanque. Desde el punto de vista físico la estructura demuestra un buen estado de conservación al igual que sus accesorios como válvulas y tapas. La evaluación hidráulica detallada del tanque de almacenamiento se presenta en el numeral 4.10 del presente informe. De acuerdo a la verificación hecha en terreno los tanques se encuentran en buen estado.

Figura 3 Tanque de almacenamiento número tres 1.1.1.3 Capacidad hidráulica El volumen de almacenamiento del tanque debe calcularse con base en los datos del consumo de la población y su distribución horaria, la cual depende en gran parte de las costumbres de sus habitantes, pero en general se puede establecer que siempre se presentaran unas horas de máxima

demanda que coincidieran con las horas de las comidas. Estos valores máximos de demanda serán más extremos en poblaciones pequeñas, donde las costumbres son mas uniformes; ocurre lo contrario en poblaciones grandes, debido a la heterogeneidad de las costumbres. Teniendo en cuenta que el municipio de Oporapa no cuenta con un registro de Macromedición Horario a la salida del tanque, por lo que no se podrá establecer la Curva de Demanda Horaria para el Municipio. Sin embargo, esta consultoría ha trabajado en varios proyectos de Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado de Municipios con condiciones muy similares a las del Municipio de Oporapa, por lo que ha decidido utilizar para este la siguiente Curva de Demanda Horaria.

Hora 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Tabla 1. Datos de demanda horaria Factor de variación Factor de variación Hora consumo horario consumo horario 0.25 13 1.11 0.31 14 1.07 0.40 15 1.08 0.54 16 1.11 0.78 17 1.17 1.13 18 1.20 1.38 19 1.25 1.55 20 1.21 1.60 21 1.09 1.52 22 0.89 1.27 23 0.62 1.18 24 0.29 Fuente. Consorcio Aguas del Huila, 2013.

Figura 4. Curva de demanda Horaria

Fuente. Consorcio Aguas del Huila, 2013.

Una vez definidos los factores de variación del consumo horario para el acueducto del municipio de Oporapa, se procede a realizar el análisis de los volúmenes de compensación requeridos para

cada uno de los tanques de almacenamiento, para el cual se utilizara el método de la curva integral, el cual se define a partir de la curva de distribución horaria adoptada, teniendo en cuenta los valores del consumo acumulado en un periodo de 24 horas, además de tener en cuenta las siguientes consideraciones: Tabla 2. Características geométricas de los tanques de regulación Características del tanque de almacenamiento número 1 Unidad Valor Observaciones m.s.n.m. 1505.38 --m.s.n.m. 1505.72 --m.s.n.m. 1508.3 --(m) 5.76 --(m) 5.00 --(m) 2.59 --(m2) 28.80 --3 (m ) 74.46 --(m) 0.33 --Características del tanque de almacenamiento número 2 Parámetro Unidad Valor Observaciones Cota base m.s.n.m. 1506.66 --Nivel Mínimo m.s.n.m. 1507.11 --Nivel Máximo m.s.n.m. 1509.3 --Longitud (m) 5.17 --Ancho (m) 5.56 --Alto (m) 2.18 --Área útil (m2) 28.75 --3 Volumen útil (m ) 62.79 --Borde libre (m) 0.33 --Características del tanque de almacenamiento número 3 Parámetro Unidad Valor Observaciones Cota base m.s.n.m. 1426.05 --Nivel Mínimo m.s.n.m. 1426.47 --Nivel Máximo m.s.n.m. 1427.4 --Longitud (m) 6.97 --Ancho (m) 5.35 --Alto (m) 0.89 --2 Área útil (m ) 37.29 --Volumen útil (m3) 33.36 --Borde libre (m) 0.39 --Volumen requerido de regulación requerido Parámetro Valor Unidad Caudal medio diario 2013 12.38 l/s Caudal medio diario 2038 12.27 l/s Caudal máximo diario 2013 16.09 l/s Caudal máximo diario 2038 15.95 l/s Caudal máximo horario 2013 25.74 l/s Caudal máximo horario 2038 25.51 l/s Capacidad instalada 170.61 (m3) Volumen de regulación requerido 2013 463.39 (m3) Volumen de regulación requerido 2038 459.36 (m3) Fuente: Consorcio Aguas del Huila, 2013. Parámetro Cota base Nivel Mínimo Nivel Máximo Longitud Ancho Alto Área útil Volumen útil Borde libre

Asumiendo el criterio de que el volumen de almacenamiento debe ser igual o mayor que 1/3 del volumen distribuido a la zona que va a ser abastecida en el día de máximo consumo, esto de acuerdo al RAS-2000 sin considerar el volumen para extinción de incendios, y asumiendo que la planta permanecerá en funcionamiento las 24 horas, tenemos un volumen requerido para el año 2013 de 463.39 m3, para el año 2038 sería de 459.36 m3. De acuerdo con el método de la curva integral, la capacidad de almacenamiento del tanque corresponde a la suma se las máximas diferencias por encima y por debajo del suministro con respecto al consumo; lo anterior es ratificado en el numeral B.9.4.4 de las normas RAS, según el cual, el tanque debe tener la capacidad de compensar las variaciones entre el caudal de entrada de las plantas de tratamiento y el caudal de consumo en cada instante. A continuación se explica el fundamento teórico del método de la curva integral, En la figura siguiente se ilustra el caso de un tanque superficial alimentado por gravedad. La línea ABCD representa una curva integral del consumo y la recta AE representa en este caso la curva integral del suministro lo cual indica que para un suministro constante, al final del periodo de 24 horas se habrá entregado un volumen correspondiente al caudal máximo diario. Inicialmente la pendiente de la curva de suministro es menor que la del consumo; se presenta, pues, un déficit de agua entre los puntos A y B de la figura 9. A partir del punto B y hasta el punto D, la pendiente de la curva de suministro es mayor, con lo que se obtiene un sobrante de agua en este periodo. Nuevamente, a partir del punto D, la pendiente de la curva de suministros es menor que la del consumo, y esto representa un déficit que continua hasta el punto B del día siguiente. El volumen del máximo déficit es señalado por el segmento BB, el cual se debe obtener gráficamente desplazando paralelamente la recta AE (curva de suministros) hacia arriba hasta que esta sea tangente de curva de consumo. El volumen correspondiente al máximo sobrante es DD y se encuentra de manera similar al punto de máximo déficit, desplazando paralelamente la recta AE hacia abajo. El volumen total del tanque será, entonces, la suma del máximo déficit y del máximo exceso (BB+DD). Por regla general, se puede establecer que el volumen del tanque será la suma se las máximas diferencias por encima y por debajo del suministro con respecto al consumo.

Curva integral del tanque regulador con suministro por gravedad

Fuente: Consorcio Aguas del Huila, 2013.

A partir del máximo déficit, comenzaran una recuperación del nivel del tanque (se presenta un sobrante entre los puntos B y D), lo que significa que el tanque estará “vacio” en el punto máximo déficit. De igual manera, se deduce que el tanque estará “lleno” al presentarse el punto de máximo sobrante. Por seguridad, el volumen necesario para la regulación de la demanda podrá incrementarse en un 20% o en una cifra similar, según la norma aplicable. El cálculo de los volúmenes de compensación del tanque de almacenamiento se presenta en el Anexo 4.2 del presente informe, las tablas presentadas corresponden al diagnóstico del componente tanto para el año 2013 como para el año 2038; a continuación se detalla cada una de las columnas que componen la tabla.

Figura 5 Volúmenes de compensación para el año 2013

Fuente: Consorcio Aguas del Huila, 2013.

Las columnas C1 y C2 corresponden a cada una de las 24 horas del día para las cuales se hará el análisis de los volúmenes de compensación. La columna C3 corresponde al consumo de agua en metros cúbicos para cada una de las 24 horas del día, la sumatoria de los consumos horarios corresponde al volumen consumido durante un día por la población del municipio de Oporapa. La columna C4 corresponde a los factores de consumo de la curva de demanda horaria, la cual fue adoptada por el consultor para el desarrollo del presente análisis, la sumatoria de los factores de consumo siempre debe dar como resultado 24. La columna C5 corresponde al porcentaje de cada uno de los factores de consumo. La columna C6 corresponde a la sumatoria de los porcentajes de consumo, de manera tal que el ultimo valor debe dar siempre 100%

Figura 6 Volúmenes de compensación para el año 2038

Fuente: Consorcio Aguas del Huila, 2013.

La columna C7 corresponde al porcentaje de agua suministrada por el tanque de almacenamiento y depende de si el suministro es continuo o no, de tal manera que siempre será el cociente entre 100% y el número de horas de suministro. La columna C8 equivale al porcentaje de agua suministrada durante la hora correspondiente pero en m3/h, se halla multiplicando el consumo de agua total determinado en la columna C3 por el porcentaje de agua suministrada de la columna C7. La columna C9 corresponde a la sumatoria de los porcentajes de agua suministrada (C7), de tal forma que el último valor siempre debe ser 100 La columna C10 corresponde a la diferencia entre el porcentaje de agua suministrada (C7) y el porcentaje acumulado de consumo de agua (C6) durante una hora determinada. La columna C11 corresponde a la suma aritmética de los valores determinados en la columna C10; en esta columna se resaltaran siempre dos valores, el mayor valor positivo y el mayor valor negativo, que hacen referencia al máximo superávit y déficit que se puede llegar a presentar en el tanque respectivamente. En la columna C12 se adopta el mayor déficit como el momento en el cual el tanque se encontrara vacio, razón por la cual se asigna a esta hora un valor de cero en la columna C12, y a partir de la hora siguiente se empieza a sumar aritméticamente al valor tomado como cero el valor de la columna C10. Los valores finales de esta columna corresponden al porcentaje del consumo diario que debe almacenar el tanque durante cada una de las 24 horas del día.

La columna C13 corresponde al porcentaje del consumo diario correspondiente a cada hora expresada en m3, de tal forma que el mayor valor de esta columna corresponde a la capacidad de almacenamiento requerida para el tanque del sistema de acueducto. De acuerdo con los resultados obtenidos, los cuales se encuentran en el anexo 4.2, para el año 2013, la capacidad de almacenamiento demandada por capacidad de regulación es de 174.70 m3, mientras que para el año 2038 es de 173.11 m3, las dos capacidades son superiores al volumen de la batería de almacenamiento existente, la cual equivale a 170.61 m3, razón por la cual se concluye que el componente de almacenamiento requiere ser optimizado.

Figura 7. Curva de masas obtenida para el municipio de Oporapa Del análisis de la gráfica se obtiene un volumen de regulación de 225.1 m3 aplicando un factor de 1.2 el valor requerido de almacenamiento para el escenario actual es de 272 m 3 para el año 2038 se estima que sea de 270 m3. Tomando el volumen de almacenamiento actual requerido es 170.61 m3, el déficit de volumen de regulación es de aproximadamente de 100 m3, tanto para el escenario actual, como para el futuro. Si se toma el criterio del RAS-2000, el déficit aumenta a más de 290 m3. Por lo tanto, el déficit debe ser suplido en el corto plazo, dado que es un factor que está perjudicando la calidad del servicio, ya que los tanques sufren un rápido vaciado porque no alcanzan a regular la demanda.