Diseño del acueducto mayor del área Boyacá de la faja petrolífera del Orinoco (página 2)

Tasa Interna De Retorno (TIR) La tasa interna de retorno, es un indicador de rentabilidad que expresa el beneficio neto por período que se obtiene con relación a la inversión inicial pendiente por recuperar al inicio de cada período y siempre se expresa de manera porcentual. Los criterios de decisión para saber si el proyecto es rentable o no, son los siguientes:

ü i* >i: El proyecto es rentable. Ingresos> Egresos.

ü i* = i: Punto de Indiferencia de equilibrio. Ingresos = Egresos.

ü i* < i: El proyecto no es rentable. Ingresos < Egresos.

Acueductos Los acueductos son sistemas o conjunto de sistemas de irrigación que permiten transportar agua en forma de flujo continuo desde un lugar en el que ésta accesible en la naturaleza, hasta un punto de consumo distante.

Por lo general, la idea de construir un Acueducto surge ante la necesidad de proveer de agua a sitios o poblaciones que no disponen en abundancia de la misma, o en caso de disponer, que su calidad sea deficiente. Por estar transportando un recurso de primera necesidad para el desarrollo humano y por estar involucrada en general una cantidad importante de personas, de recursos de la Ingeniería e importantes recursos económicos, es que el diseño correcto de esta obra se hace especialmente importante, sobre todo teniendo en cuenta la trascendencia social de la obra en consideración.

Los Acueductos pueden funcionar "a presión", (en tuberías cerradas) o bien "a superficie libre" (a través de canales o tuberías parcialmente llenas). Los primeros tienen la limitación impuesta por la tecnología actual de tuberías, por lo que se usan por lo general para caudales menores a los 4 m3/s. Cuando los caudales son muy grandes, resulta mucho más cómodo y económico el transporte a superficie libre. En el rango de caudales medios, habrá que analizar la situación de la zona, sobretodo la topografía, para decidir cuál sería la alternativa más conveniente.

Componentes de un acueducto a presión En la Figura 4 se puede apreciar de manera esquemática del corte longitudinal de un acueducto a presión, con las correspondientes líneas de energía dinámica y estática.

Figura 4: Componentes principales de un acueducto a presión Fuente: Acueductos a Presión Nociones Básicas de Diseño. 2005

Abastecimiento de agua a través de sistemas o acueductos Son estructuras u obras estructurales que se colocan directamente sobre las fuentes superficiales o subterráneas con la finalidad de surtir una red de acueductos y conducirlas a la comunidad distribuyéndola por medio de la red de abastecimiento hacía las tomas públicas o a nivel de los domicilios.

Un sistema de abastecimiento de agua está planificado y diseñado de manera que los usuarios del servicio puedan disponer de agua para las necesidades básicas de la familia y con la seguridad de que se le está proporcionando agua sanitariamente segura para el consumo.

El sistema de abastecimiento de agua varía notablemente según sea la fuente seleccionada (superficial o subterránea), cada una tiene sus características propias.

Tipos de sistemas de abastecimiento o acueducto Sistema de abastecimiento de agua por gravedad Funciona por si solo, el agua fluye por gravedad desde la captación al tanque y a la red de distribución, requiriendo solamente del control de válvulas para dar un buen servicio de agua. La fuerza del agua permite que de la captación que es el punto más alto, por gravedad llegue a uno más bajo sea donde está ubicada la comunidad para que no exista problema en la conducción del agua. Se le llama de gravedad debido a que el sistema utiliza el peso del agua para conducirse.

Sistema de abastecimiento de agua por bombeo El sistema por bombeo es cuando la fuente se encuentra en un nivel más bajo que la comunidad, por lo tanto se hace necesario elevar el agua a un nivel más alto, en donde se ubican los tanques de almacenamiento y distribución para que luego el agua llegue por gravedad a los distintos sectores de la comunidad.

Los sistemas de abastecimiento de agua por bombeo pueden ser de dos tipos: con bomba eléctrica o con motor de gasolina o diesel.

Sistemas de abastecimiento por pozos equipados con bomba manual Este es un sistema que consiste en la excavación o perforación de pozos, ubicados en lugares apropiados de la comunidad. Para la extracción del agua, se utilizan bombas manuales, como la bomba de mecate, bomba maya, de pistón entre otras, las cuales necesitan de la fuerza humana para sacar el agua del pozo.

La cantidad de agua por familia, a través de este sistema es menor comparada con la cantidad de agua cuando se utiliza el abastecimiento por gravedad.

Partes que componen un sistema de abastecimiento de agua Captaciones Las captaciones o presas tienen el fin de recoger el agua para llevarla a un tanque de almacenamiento o directamente al sistema de distribución. Las captaciones varían en su forma de construcción, bien por la topografía del terreno o por el tipo de sistema, por lo que pueden ser: captaciones abiertas o cerradas.

Línea de conducción: (línea aductora y de impelencia) Es la red de cañería o tubería, que transporta el agua de la captación a un tanque de almacenamiento.

Línea aductora: Es la tubería que une la captación de agua con el tanque de almacenamiento, donde el tanque está a una altura menor que la presa, pues es un sistema por gravedad.

Línea de impelencia: Es el tramo de tubería que une la presa con el tanque de almacenamiento, donde el tanque está a una altura mayor que la presa, pues es un sistema por bombeo.

Tanque de almacenamiento Llamado también tanque de distribución o reservorio, que sirve para almacenar el agua y poderla distribuir a toda la comunidad. Se construyen en la parte más alta de la comunidad para que así el agua baje por gravedad.

Algunos tanques se construyen sobre la superficie del terreno otros sobre torres de concreto o de estructura metálica, a fin de elevarlos para que el agua alcance una altura adecuada para su distribución. Este dispositivo asegura que exista suficiente cantidad de agua en horas de mayor demanda, además sirve para tener reserva de agua al existir algún problema en la línea de conducción.

Red de distribución Es la tubería que va desde la línea de conducción hasta las conexiones domiciliares. La red de distribución la forman tubería de menor diámetro, partiendo de esta las tomas domiciliares y/o los puestos públicos.

Conexión domiciliar Es la parte final de un sistema de abastecimiento. Consta de un tramo de tubería que une la red de distribución con la llave o chorro dentro del domicilio.

Estaciones de bombeo Las estaciones de bombeo son estructuras destinadas a elevar un fluido desde un nivel energético inicial a un nivel energético mayor. Habitualmente, los componentes básicos de una estación de bombeo de agua potable son los siguientes:

· Rejas, cámara de succión, las bombas propiamente dichas, línea de impulsión.

· Servicios auxiliares: dispositivos de protección contra el golpe de ariete, línea de alimentación de energía eléctrica o instalación para almacenamiento de combustible.

· Obras civiles: pozo de bombeo, casa de maquina.

Tipo de estaciones de bombeo Las estaciones de bombeo se clasifican dependiendo a parámetros de forma y de criterios y las más comunes son:

· Capacidad: m3/s, m3/h, l/s.

· Fuente de energía: electricidad, diesel.

· Método constructivo: convencional, premoldeada.

· Altura manométrica.

· Función específica.

De acuerdo con su capacidad, las estaciones de bombeo se clasifican en: pequeñas: menor de 50 l/s, medias: 50 l/s a 500 l/s, grandes: superior a 500 l/s.

La elección del tipo de bomba obedece básicamente de los siguientes factores localización, capacidad de la bomba, número, tipo y tamaño de la bomba, proyecto estructural, proyecto arquitectónico y aspectos estéticos.

El tipo de bomba también puede definirse por el área disponible para su construcción.

· Bombas con eyectores neumáticos

· Bombas centrífugas

· Bombas helicoidales De acuerdo a su posición e instalación de los conjuntos elevatorios, las bombas convencionales pueden ser clasificadas en:

· Pozos secos:

– Conjunto motor-bomba de eje horizontal.

– Conjunto motor-bomba de eje prolongado-bomba no sumergida.

– Conjunto motor-bomba de eje vertical-bomba no sumergida.

– Conjunto motor-bomba de eje horizontal-bomba auto escorvante.

· Pozos húmedos:

– Conjunto vertical de eje prolongado-bomba sumergida.

– Conjunto motor-bomba sumergido.

Criterios de diseño La acertada escogencia de los parámetros de diseño, y entre ellos la cifra de consumo, da lugar a un eficiente sistema de abastecimiento a lo largo de su periodo de diseño.

Para iniciar el diseño de acueductos es necesario tener en cuenta las características que lo conforman:

· Disponibilidad en calidad y cantidad de agua en las fuentes.

· Estadísticas de consumo de agua en la localidad.

· Periodo de diseño y vida útil de las estructuras.

· Variaciones periódicas de los consumos e influencias sobre los componentes de consumo.

· Calidad de los materiales a utilizar

Consumo de agua El agua utilizada por un grupo cualquiera, constituye en consumo de agua. Este consumo estará en proporción directa al número de habitantes, en proporción al mayor o menor desarrollo de sus actividades comerciales o industriales y también a la proporción a su mayor o menor modo de vivir. Por otra parte, esos consumos pueden estar influidos por factores climatológicos y sociales.

Estos consumos pueden resumirse en cuatro grupos básicos: aguas para consumo domestico, aguas para el consumo industrial, aguas para el consumo comercial y agua para uso público. Al consumo total al consumo total obtenido debe agregarse un porcentaje para prever las perdidas y fugas de agua por el uso irrestricto y debido a las filtraciones que pueda presentar el grup de obras que constituye el sistema. Para efectos de este estudio solo se limitara a estudiar dos ramas de consumo: consumo domestico y consumo industrial.

Consumo domestico Este consumo depende del clima y de la cultura de la población, as costumbres, y sobre todo con la disponibilidad y controles que ejecuten sobre ellas. Este consumo expresa usualmente en litros por persona y por día, como dotación poblacional directa, podrían servir de base para el diseño de un sistema de abastecimiento en el cual se conoce el numero de habitantes y su tendencia de aumento, ya que estas obras deben ser diseñadas para cubrir las necesidades de cierto numero de años en el futuro. Básicamente, la determinación de la población actual mediante un censo y la fijación de los períodos económicos de diseño determinan las necesidades del sistema aun para ese futuro.

De acuerdo con el Instituto Nacional de Obras Sanitarias (INOS) y la "Normas para el diseño de los abastecimientos de agua" las dotaciones para centros urbanos que generalizan todos los tipos de consumo son las siguientes:

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