Revisión De Diseño Del Acueducto Regional La Mesa - Anapoima Y Prefactibilidad De La Red De Conducción De Agua Potable De Los Municipios De Apulo Y Viotá

REVISIÓN DE DISEÑO DEL ACUEDUCTO REGIONAL LA MESA - ANAPOIMA Y PREFACTIBILIDAD DE LA RED DE CONDUCCIÓN DE AGUA POTABLE DE LOS MUNICIPIOS DE APULO Y VIOTÁ.

MARIN ARIAS CRISTIAN CAMILO - 1101744 RIAÑO CASTAÑO DANIELA - 1101761 VARGAS RAMIREZ INGRID KATHERINE - 1101821

BOGOTÁ D.C. UNIVERSIDAD MILITAR “NUEVA GRANADA” FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 2017 REVISIÓN DE DISEÑO DEL ACUEDUCTO REGIONAL LA MESA - ANAPOIMA Y PREFACTIBILIDAD DE LA RED DE CONDUCCIÓN DE AGUA POTABLE DE LOS MUNICIPIOS DE APULO Y VIOTÁ.

MARIN ARIAS CRISTIAN CAMILO - 1101744 RIAÑO CASTAÑO DANIELA - 1101761 VARGAS RAMIREZ INGRID KATHERINE - 1101821

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TITULO DE INGENIEROS CIVILES

TUTOR JULIO CUESTA OLAVE

BOGOTÁ D.C. UNIVERSIDAD MILITAR “NUEVA GRANADA” FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 2017

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ...... 11 1. OBJETIVOS ...... 12 1.1. OBJETIVO GENERAL ...... 12 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...... 12 2. JUSTIFICACIÓN ...... 13 3. MARCO TEÓRICO ...... 14 3.1. MARCO REFERENCIAL...... 14 3.2. MARCO CONCEPTUAL ...... 14 3.3. MARCO HISTÓRICO: ...... 17 3.4. MARCO LEGAL ...... 16 3.5. MARCO AMBIENTAL: ...... 16 4. METODOLOGÍA ...... 17 5. DESARROLLO DE LA INVESTIGACION ...... 19 5.1. DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA ...... 19 5.1.1. MUNICIPIO DE APULO ...... 19 A. Delimitación de la cuenca del rio que abastece actualmente al municipio...... 19 B. Climatología de la cuenca ...... 24 C. Hidrología ...... 31 D. Cálculo de población y Qmd, QMD y QMH ...... 34 E. Comparación del QMH proyectado vs Caudal medio mensual multianual de las estaciones hidrológicas...... 41 5.1.2. MUNICIPIO DE VIOTÁ ...... 42 A. Delimitación de la cuenca del rio que abastece actualmente al municipio...... 42 B. Climatología de la cuenca ...... 43 C. Hidrología ...... 48 D. Cálculo de población y Qmd, QMD y QMH ...... 51 E. Comparación del QMH proyectado vs Caudal medio mensual multianual de las estaciones hidrológicas...... 53 6. DIAGNOSTICO DE LA RED EXISTENTE (ACUEDUCTO REGIONAL LA MESA- ANAPOIMA) ...... 54 7. DISEÑO HIDRAULICO PROPUESTA ANAPOIMA-APULO-VIOTÁ ...... 66 8. CONCLUSIONES ...... 82 9. RECOMENDACIONES ...... 82

10. BIBLIOGRAFIA ...... 86 ANEXOS ...... 88 ANEXO 1. LLENADO DE DATOS FALTANTES ...... 88 ANEXO 2: PLANO EN PLANTA Y PERFIL DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO. Elaboración propia...... 98 ANEXO 3: CALCULO Y PLANO DE ANCLAJES. Elaboración propia ...... 101

TABLA DE CONTENIDO DE FIGURAS

Figura 1. Anclaje de un Codo en el sentido Horizontal, (LOPEZ CUALLA, 2009) ______15 Figura 2. Anclaje de un Codo en el sentido Vertical Interior, (LOPEZ CUALLA, 2009) ______15 Figura 3. Anclaje de un Codo en el sentido Vertical superior, (LOPEZ CUALLA, 2009) ______16 Figura 4. Cámara de quiebre, (LOPEZ CUALLA, 2009) ______16 Figura 5. Válvula de Corte, (LOPEZ CUALLA, 2009) ______16 Figura 6. Válvula de Ventosa, (LOPEZ CUALLA, 2009) ______17 Figura 7. Válvula de Purga, (LOPEZ CUALLA, 2009) ______17 Figura 8. Ubicación municipio Apulo, ______18 Figura 9. Ubicación municipio Viotá, ______18 Figura 10. Imagen satelital descargada. ______20 Figura 11. Procesamiento de imagen satelital ______20 Figura 12. Análisis hidrológico. ______21 Figura 13. Ubicación con ayuda de Google Earth. ______21 Figura 14. Verificación en ArcGIS ______22 Figura 15. Delimitación de las cuencas ______22 Figura 16. Ubicación de quebradas. ______23 Figura 17. Ubicación quebrada Chorillos ______23 Figura 18. Calculo del área de la cuenca (Apulo). ______23 Figura 19. Ubicación de estaciones hidrometeorológicas en imagen satelital Google Earth ______25 Figura 20.Termograma anual (1992-2012) estación Esc Samper Madrid. ______26 Figura 21. Histograma anual de temperatura estación Esc Samper 2120641. ______26 Figura 22.Evaporograma anual (1992-2012) estación Esc Samper Madrid. ______27 Figura 23. Histograma anual de evaporación. ______27 Figura 24. Hietograma anual (1992-2012) estación Ecs Samper Madrid. ______28 Figura 25. Comportamiento anual ENSO en el país. ______28 Figura 26. Histograma anual de precipitación (1992-2012) estación Ecs Samper Madrid. ______29 Figura 27. Balance hídrico, municipio de Apulo. ______30 Figura 28. Hidrograma rio Calandaima (1992-2012) estación Pte Apulo. ______31 Figura 29. Histograma de caudales estación Pte Apulo. ______32 Figura 30. Hidrograma mensual estación Java 2120886. ______32 Figura 31. Hidrógrama mensual estación Pte Bocas. ______33 Figura 32. Comparación del caudal máximo horario proyectado y el caudal medio mensual multianual calculado.______41 Figura 33. Ubicación quebrada Ruicito ______42 Figura 34. Calculo del área de la cuenca (Viotá). ______42 Figura 35.Termograma anual estación Esperanza La 2120647 ______43 Figura 36. Histograma anual de temperatura periodo (1991-2012) estación Esperanza La 2120647 44 Figura 37. Evaporograma anual periodo (1991- 2012) estación Col José de Caldas 2120190. _____ 44 Figura 38. Histograma anual de evaporación, estación Col José de Caldas 2120190. ______45 Figura 39. Hietograma anual (1991-2012), estación Col José de Caldas 2120190. ______45 Figura 40. Histograma anual de precipitación (1991-2012) estación Col José de Caldas 2120190. __ 46 Figura 41. Balance hídrico municipio de Viotá. ______47

Figura 42. Hidrograma anual periodo (1991-2012) estación Viotá 2120886. ______48 Figura 43. Histograma de caudales periodo (1991 al 2012) estación Viotá 2120886. ______49 Figura 44. Hidrograma mensual estación Pte Brasil. ______49 Figura 45. Hidrograma mensual estación Pte Sáenz. ______50 Figura 46. Comparación del caudal máximo horario proyectado y el caudal medio mensual multianual calculado ______53 Figura 47. Proyección método aritmético. ______55 Figura 48. Proyección método geométrico. ______55 Figura 49. Proyección método exponencial.______56 Figura 50. Comparación de proyecciones, municipio de La Mesa. ______56 Figura 51. Comparación de proyecciones municipio de Anapoima ______58 Figura 52. Trazado red de conducción Acueducto Regional La Mesa – Anapoima. ______59 Figura 53. Trazado red de conducción Acueducto Regional La Mesa – Anapoima. ______60 Figura 54. Acueducto regional La Mesa-Anapoima sobre Imagen satelital Google Earth. ______60 Figura 55. Modelación en EPANET 2.0 del acueducto regional La Mesa-Anapoima. ______61 Figura 56. Modelación en EPANET 2.0 del acueducto regional La Mesa-Anapoima. ______62 Figura 57. Presiones negativas conducción Bojacá – La Mesa. ______62 Figura 58. Planos en perfil proporcionado por Empresas Públicas de Cundinamarca ______63 Figura 59. Diámetro de Tuberías Planos Suministrados por Empresas Publicas de Cundinamarca. Entre K1+000 al K11+600. ______64 Figura 60. Diámetro de Tuberías Usados para la Modelación y Diseño. Entre K1+000 al K11+600. _ 64 Figura 61. Presiones Obtenidas en la modelación.______65 Figura 62. Red de distribución municipio de Apulo sobre Imagen satelital, Google Earth. ______66 Figura 63. Dirección del flujo en la red de distribución de Apulo ______67 Figura 64. Áreas aferentes, caudal de nodos de Apulo. ______67 Figura 65. Perfil longitudinal casco urbano Apulo. ______68 Figura 66. Comprobación de presiones, red de distribución Apulo. ______68 Figura 67. Red de distribución municipio de Viotá sobre Imagen satelital, Google Earth. ______70 Figura 68. Dirección del flujo en la red de distribución de Viotá. ______71 Figura 69. Áreas aferentes, caudal de nodos de Viotá. ______71 Figura 70.Perfil longitudinal casco urbano Viotá. ______72 Figura 71. Posible ubicación del tanque de almacenamiento Viotá. ______72 Figura 72. Comprobación de presiones, red de distribución Viotá ______73 Figura 73. Trazado inicial conducción Apulo- Viotá ______74 Figura 74. Perfil longitudinal ______75 Figura 75. Perfil longitudinal para ubicación del tanque del municipio de Apulo ______75 Figura 76. Curvas de nivel del terreno en estudio. ______76 Figura 77. Modelación en Epanet 2.0 red de conducción Apulo y Viotá. ______76 Figura 78. Unión red de distribución y red matriz. ______77 Figura 79. Unión red de distribución Apulo con red matriz ______77 Figura 80. Unión red de distribución Viotá con red matriz. ______78 Figura 81. Presiones y Caudal de llegada al Tanque Apulo ______78 Figura 82. Presiones y Caudal de llegada al Tanque Viotá. ______79 Figura 83. Presiones conducción Tanque Anapoima-Apulo- Viotá. ______79 Figura 84. Plano perfil conducción Bojacá- Anapoima. ______80

Figura 85. Plano perfil conducción Tanque Anapoima- Tanque Apulo ______80 Figura 86. Plano perfil conducción Tanque Anapoima-Tanque Viotá. ______81 Figura 87. Diámetros conducción Bojacá- La Mesa. ______83 Figura 88. Presiones conducción Bojacá - Anapoima ______83 Figura 89. Diámetros Red matriz Anapoima – derivación Apulo-Viotá ______84 Figura 90. Diámetros Red matriz derivación - tanque Apulo. ______84 Figura 91. Diámetros Red matriz derivación - tanque Viotá. ______85 Figura 92. Llenado de datos en la estación PTE APULO de valores medios mensuales de caudal en (m3/s). ______88 Figura 93. Llenado de datos en la estación ESC SAMPER MADRID de valores medios mensuales de temperatura (°C). ______89 Figura 94. Llenado de datos en la estación ESC SAMPER MADRID de valores totales de evaporación (mm). ______89 Figura 95. Llenado de datos en la estación ESC SAMPER MADRID de valores totales de precipitación (mm). ______90 Figura 96. Llenado de datos estación Java 2120886. ______90 Figura 97. Llenado de datos estación Pte Bocas 2120888. ______91 Figura 98. Llenado de datos estación Viotá 2120896 ______91 Figura 99. Llenado de datos estación Esperanza La 2120647. ______92 Figura 100. Llenado de datos de evaporación estación Col José de Caldas 2120190. ______92 Figura 101. Llenado de datos de precipitación estación Col José de Caldas 2120190.______93 Figura 102. Llenado de datos estación pte Brasil 2120932 ______93 Figura 103. Llenado de datos estación Pte Sáenz 2120900. ______94

TABLA DE CONTENIDO DE TABLAS

Tabla 1. Estaciones hidrometeorológicas y datos consultados para el municipio de Apulo, CAR ___ 24 Tabla 2. Calculo de la evapotranspiración según el método de Thorntwaite. ______29 Tabla 3. Calculo del balance hídrico. ______30 Tabla 4. Datos de población, municipio Apulo, DANE, Secretaria de planeación de Cundinamarca, 2015. ______34 Tabla 5. Definición de variables método aritmético. ______35 Tabla 6. Proyección de población a 25 años (Método aritmético), municipio de Apulo. ______35 Tabla 7. Descripción variable r (Método Geométrico). ______35 Tabla 8. Proyección de población a 25 años (Método geométrico), municipio de Apulo. ______36 Tabla 9. Descripción variables método exponencial. ______36 Tabla 10. Proyección de población a 25 años (Método exponencial), municipio de Apulo. ______37 Tabla 11. Nivel de complejidad, RAS ______37 Tabla 12. Periodo de diseño máximo, RAS. ______37 Tabla 13. Dotación neta para poblaciones con clima cálido. ______38 Tabla 14. Descripción de variables dotación bruta. ______38 Tabla 15. Pérdidas técnicas máximas admisibles. ______38 Tabla 16. Descripción de variables caudal máximo diario ______39 Tabla 17. Descripción de variables caudal máximo horario. ______39 Tabla 18. Caudal de diseño municipio de Apulo. ______40 Tabla 19.Estaciones hidrometeorológicas y datos consultados para el municipio de Viotá, CAR. __ 43 Tabla 20. Calculo de evapotranspiración según método de Thorntwaite. ______46 Tabla 21 Calculo del balance hídrico, municipio de Viotá. ______47 Tabla 22. Datos de población, municipio de Viotá, DANE, Plan de desarrollo municipal (2008-2011). ______51 Tabla 23. Proyección de población a 25 años (Método aritmético), municipio de Viotá. ______51 Tabla 24. Proyección de población a 25 años (Método geométrico), municipio de Viotá. ______51 Tabla 25. Proyección de población a 25 años (Método exponencial), municipio de Viotá. ______51 Tabla 26. Caudal de diseño municipio de Viotá ______52 Tabla 27. Datos de población, municipio de La Mesa, DANE. ______54 Tabla 28. Proyección de población a 25 años (Método aritmético), municipio de La Mesa. ______54 Tabla 29. Proyección de población a 25 años (Método Geométrico), municipio de La Mesa.______55 Tabla 30. Proyección de población a 25 años (Método Exponencial), municipio de La Mesa. _____ 56 Tabla 31. Caudal de diseño, municipio de La Mesa. ______57 Tabla 32. Datos de población, municipio de Anapoima, DANE. ______57 Tabla 33. Proyección de población a 25 años (Método aritmético), municipio de Anapoima. _____ 57 Tabla 34. Proyección de población a 25 años (Método geométrico), municipio de Anapoima. ____ 58 Tabla 35. Proyección de población a 25 años (Método exponencial), municipio de Anapoima. ____ 58 Tabla 36. Caudal de diseño municipio de Anapoima ______59 Tabla 37. Cotas y Niveles tanque. ______69 Tabla 38. Volumen del tanque. ______69 Tabla 39. Dimensiones tanque. ______69 Tabla 40. Cotas y Niveles tanque Apulo. ______69

Tabla 41. Volumen del tanque Apulo.______70 Tabla 42. Dimensiones tanque Apulo. ______70 Tabla 43. Cotas y Niveles tanque Viotá. ______73 Tabla 44. Volumen del tanque Viotá ______73 Tabla 45. Dimensiones tanque Viotá. ______74 Tabla 46. Dimensionamiento de muertos de concreto para curvas horizontales. ______101 Tabla 47. Dimensionamiento de muertos de concreto para curvas verticales inferiores. ______101 Tabla 48. Dimensionamiento de muertos de concreto para curvas verticales superiores. ______101

TABLA DE CONTENIDO DE ECUACIONES

Ecuación 1. Método Aritmético. ______34 Ecuación 2. Método Geométrico. ______35 Ecuación 3. Calculo de la tasa de crecimiento anual (Método Geométrico). ______35 Ecuación 4. Método exponencial. ______36 Ecuación 5. Calculo tasa de crecimiento de población. ______36 Ecuación 6. Dotación bruta, RAS. ______38 Ecuación 7. Caudal medio diario, RAS. ______39 Ecuación 8. Caudal máximo diario, RAS 2000. ______39 Ecuación 9. Caudal máximo horario, RAS. ______39

INTRODUCCIÓN

La presencia de fenómenos macroclimáticos como el ENSO en sus fases El Niño y La Niña, ha sido discutida ampliamente en el país y establecida claramente por investigadores como (POVEDA et al, 2006). La fase EL Niño, asociada en Colombia, con la disminución de precipitaciones y caudales en las cuencas hídricas, genera un impacto negativo en distintas áreas de la economía, tal que, la escasez de agua limita el uso de este importante recurso en la agricultura, la producción de hidroelectricidad y el consumo humano, entre otros aspectos. Mientras que, La Niña, ligada al aumento de las precipitaciones y los caudales en las cuencas hídricas, genera riesgos asociados a inundaciones, deslizamientos, etc.

Con relación al consumo de agua potable para las comunidades, los municipios del Departamento de Cundinamarca no son ajenos a esta problemática, donde la disminución de los caudales en las fuentes hídricas que los abastecen ha generado importantes restricciones en el consumo de agua, llevando en algunos casos a racionamientos y suspensión del servicio de acueducto. Ejemplo de ello son los Municipios de La Mesa, Anapoima, Apulo y Viotá, en donde, las dificultades de capacidad en las cuencas hídricas que abastecen los acueductos de dichos municipios han obligado a las administraciones locales a comprar agua en bloque desde Bogotá, con lo cual se intenta garantizar, principalmente en épocas de sequía, la continuidad en la prestación del servicio de acueducto. El proyecto regional para los municipios de la Mesa y Anapoima ya se encuentra en desarrollo y se espera su pronta culminación después de distintos inconvenientes reportados entre los años 2014 - 2016, sin embargo, la dificultad en la continuidad del servicio para los municipios de Apulo y Viotá aun no reportan una solución en el corto plazo. Es aquí donde esta investigación pretende realizar un aporte a la discusión de alternativas de corto plazo, a través de una revisión del diseño del acueducto regional La Mesa – Anapoima actualmente en construcción y proponer a partir de este acueducto una posible derivación que permita soluciones al desabastecimiento de agua potable que se presenta en los municipios de Apulo y Viotá en presencia del fenómeno de El Niño en el país.

1. OBJETIVOS

1.1. OBJETIVO GENERAL

Desarrollar el diagnostico técnico del Acueducto regional La Mesa – Anapoima para la realización de la factibilidad de la red de conducción para el abastecimiento de los municipios Apulo y Viotá Cundinamarca.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Realización de un balance hídrico para los municipios de Apulo y Viotá en aras de evidenciar su sensibilidad con respecto a la presencia de fenómenos macroclimáticos como el ENSO, en sus fases El Niño y La Niña • Diagnóstico del acueducto regional La Mesa – Anapoima. • Diseño hidráulico de la red de conducción que suministrara a los municipios de Apulo y Viotá. • Aportes y recomendaciones técnicas para la ejecución del acueducto regional La Mesa – Anapoima.

2. JUSTIFICACIÓN

La investigación aquí propuesta realizar una alternativa de abastecimiento de agua potable hacia los municipios de Apulo y Viotá, a partir del aprovechamiento del acueducto regional La Mesa – Anapoima actualmente en construcción el cual es abastecido con agua potable proveniente del acueducto de Bogotá.

Según el Diagnostico, Prospectiva y Formulación de la Cuenca Hidrográfica del río Bogotá del 2006 la cuenca Rio Calandaima presenta un índice de escasez medio alto en épocas con presencia del fenómeno del niño en el país provocando que municipios como Apulo y Viotá que depende el 100% de dicha cuenca para su abastecimiento, padezca de suspensiones continuas de agua.

Debido a esta situación La Corporación Autónoma Regional ha iniciado el proyecto embalse Calandaima donde se asegura que dicho proyecto acabara con varias problemáticas que afligen a esta zona y una de ellas es garantizar el abastecimiento de agua potable de manera permanente en los municipios de Tocaima, Apulo, Viotá, El colegio y Anapoima como lo asegura el documento de estudios técnicos del contrato 1186 del 2014.

Aun así, la ejecución de este proyecto puede tardar más de cinco años en finalizar y poner en funcionamiento, por ello la investigación que se propone consiste en diseñar una red de conducción que se derive de la red de conducción del acueducto regional La Mesa – Anapoima hasta los municipios de Apulo y Viotá garantizando el abastecimiento continuo en épocas de sequía usando agua en bloque del acueducto de Bogotá, utilizando la infraestructura que actualmente se encuentra diseñada y en ejecución, con lo cual sería una alternativa de solución de mediano y corto plazo a la problemática descrita. Para ello se debe realizar inicialmente un diagnóstico de la red de conducción del acueducto regional La Mesa – Anapoima para analizar la viabilidad técnica de este proyecto y la posibilidad real de contar con un excedente de agua potable que permita el desarrollo de la alternativa de abastecimiento a partir de este acueducto regional. En consecuencia, la investigación aquí propuesta se podría asumir como la factibilidad de un plan alterno o plan de contingencia en el corto plazo para los municipios de Apulo y Viotá en el tiempo que tarden en realizar el embalse Calandaima.

3. MARCO TEÓRICO

3.1. MARCO REFERENCIAL El concepto de agua en bloque fue definido después de la expedición de la Ley 142 de 1994, a través del Decreto Reglamentario 302 de 2000, el cual en su artículo 3.46 lo definió como el servicio que se presta a entidades que distribuyen y/o comercializan agua a distintos tipos de usuarios.

Desde el año 1980 la EAAB había suscrito contratos para el suministro de agua en bloque con los municipios de Chía, Cajicá, Sopó, Tocancipá y La Calera. Después de 1994 suscribió contratos con los municipios de Funza, Madrid, Mosquera y con intermediarios o empresas prestadoras de servicios públicos domiciliarios como, COOPJARDIN ESP LTDA; EMAR S.A. en un sector del municipio de Soacha, AQUAPOLIS S.A. ESP, que atiende usuarios aledaños a la planta de tratamiento de Tibitoc; AGUAS DE LA SABANA DE BOGOTÁ S.A. ESP, que suministra servicio de agua potable en la zona industrial de Cota y AGUAS DE BOGOTÁ S.A. ESP, que atiende usuarios de la Urbanización Arboreto en el municipio de la Calera.

Los primeros contratos datan de entre 1980 y 1985 con plazos de ejecución de veinte y veinticinco años y se suscribieron al amparo de una autorización que expidió el Concejo Distrital a través del Acuerdo Distrital 011 de 1979 en el que autorizó a la EAAB, para suministrar el servicio de “agua en bloque”, además de autorizaciones expresas a la gerencia de la EAAB, para suscribir contratos con los municipios beneficiarios de esta actividad, (CONTRALORIA DE BOGOTA D.C, 2012)1

Se resalta, que el concepto de agua en bloque, en el caso de la EAAB, fue un término estatuido por el Concejo de Bogotá a partir del Acuerdo 011 de 1979, el cual en su artículo segundo autorizó a la EAAB para “suministrar el servicio de agua en bloque” a los municipios aledaños a la ciudad de Bogotá, cuyas condiciones y precios se fijaron mediante acuerdo de voluntades.

3.2. MARCO CONCEPTUAL

Plan de contingencia: Es un instrumento de gestión para prevenir, reducir y mitigar los daños a la salud pública.

Fenómeno del niño: Según el IDEAM el fenómeno del niño es un fenómeno natural de variabilidad climática, que se desarrolla en el océano pacifico tropical. Su efecto en el clima del país está asociado con: ✓ Una disminución de las lluvias en relación a lo norma. ✓ Aumento de las temperaturas del aire especialmente en las regiones Caribe y Andina.

1 CONTRALORIA DE BOGOTA D.C, “Evaluación a los efectos generados por las decisiones tomadas por el gobierno distrital frente a la suspensión de la venta de agua en bloque”, 2012.

Sequia meteorológica: Según (PALMER, 1965)2 se define sequia meteorológica como el “intervalo de tiempo, generalmente con una duración del orden de meses o años, durante el cual el aporte de humedad en un determinado lugar cae consistentemente por debajo de lo climatológicamente esperado o del aporte de humedad climatológicamente apropiado”.

Balance hídrico: Según el IDEAM3 “Balance de agua basado en el principio de que durante un cierto intervalo de tiempo el aporte total a una cuenca o masa de agua debe ser igual a la salida total de agua más la variación neta en el almacenamiento de dicha cuenca o masa de agua”.

Línea de conducción: En un sistema por gravedad, es la tubería que transporta el agua desde el punto de captación hasta el reservorio. Cuando la fuente es agua superficial, dentro de su longitud se ubica la planta de tratamiento, (TIXE Salvador, 2004)4

Anclaje: se usa para poder contrarrestar los empujes que ocurren cuando la tubería cambia de dirección vertical y horizontalmente en el terreno,

Figura 1. Anclaje de un Codo en el sentido Horizontal, (LOPEZ CUALLA, 2009)5

Figura 2. Anclaje de un Codo en el sentido Vertical Interior, (LOPEZ CUALLA, 2009)

2 PALMER, Meteorological drought, Department of commerce Weather Bureau, Wayne C, 1965. 3 IDEAM, Glosario, 2014. 4 TIXE Salvador, Guía de diseño para líneas de conducción e impulsión de sistemas de abastecimiento de agua rural, 2004 5 LOPEZ CUALLA at el, Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, 2009

Figura 3. Anclaje de un Codo en el sentido Vertical superior, (LOPEZ CUALLA, 2009)6

Codo: Es un accesorio que se emplea cuando existen cambios de direcciones vertical y horizontalmente

Golpe de ariete: Se denomina a la sobrepresión que reciben las tuberías, por efecto del cierre brusco del flujo de agua, (TIXE Salvador, 2004)7

Cámaras de quiebre: Estructura que permite disipar la energía y reducir la presión relativa a cero (presión atmosférica), con la finalidad de evitar daños a la tubería, (TIXE Salvador, 2004)

Figura 4. Cámara de quiebre, (LOPEZ CUALLA, 2009)

Válvula de Corte o Cierre: se usa para ajustar el flujo del agua, también para la desconexión, la estrangulación del fluido de las tuberías en sectores que exista agua de cañería, agua residual y potable, electricidad, etc., pueden ser válvulas de compuertas (a) y válvulas de mariposa (b).

Figura 5. Válvula de Corte, (LOPEZ CUALLA, 2009)

Válvula para quiebre de presión: su función es reducir la presión aguas abajo de la tubería, hasta llegar a la presión atmosférica.

6 LOPEZ CUALLA at el, Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, 2009 7 TIXE Salvador, Guía de diseño para líneas de conducción e impulsión de sistemas de abastecimiento de agua rural, 2004

Válvula de ventosa: Válvula para eliminar el aire existente en las tuberías; se las ubica en los puntos altos de la línea, (TIXE Salvador, 2004)8

Figura 6. Válvula de Ventosa, (LOPEZ CUALLA, 2009)9

Válvula de purga: Válvula ubicada en los puntos más bajos de la red o conducción para eliminar acumulación de sedimentos. (TIXE Salvador, 2004)

Figura 7. Válvula de Purga, (LOPEZ CUALLA, 2009)

Reservorio: Es la instalación destinada al almacenamiento de agua para mantener el normal abastecimiento durante el día, (TIXE Salvador, 2004).

3.3. MARCO HISTÓRICO:

El municipio de Apulo está ubicado en la provincia del Tequendama y limita con los municipios de Anapoima, Viotá, Tocaima y Jerusalén, cuenta con una temperatura media de 27°C y una altitud de la cabecera municipal de 420 m.s.n.m.

Apulo depende el 100% de la subcuenca Rio Calandaima para su abastecimiento de agua potable y debido a la presencia del fenómeno del niño en el país su caudal ha disminuido notablemente provocando la suspensión del servicio de agua potable a su población tanto rural como urbana.

8 TIXE Salvador, Guía de diseño para líneas de conducción e impulsión de sistemas de abastecimiento de agua rural, 2004 9 LOPEZ CUALLA at el, Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, 2009

Figura 8. Ubicación municipio Apulo, Figura 9. Ubicación municipio Viotá, (GARCIA BERNAL, 2016)10 (QUIROGA GARCÍA,2012)11

El rio Calandaima tiene como principales tributarios el río Lindo con sus quebradas La Soledad, Ruicito y La Juana, las quebradas Campos y La Tora, en las cabeceras del río, las quebradas San Pabluna, Chorillos, La Dulce, La Modelia, La Neptuno, La Ruidosa, San Javier, Seca, Honduras, La Tinta y la Quebrada Santa Juana, con sus tributarios la quebrada La Mona y La Aguardiente. Su desembocadura en el río Bogotá, se encuentra unos pocos kilómetros aguas arriba de la del río Apulo, en cercanías de la población de Viotá, (CAR, 2014)12.

Según datos obtenidos de la Corporación Autónoma Regional, (CAR, 2014) estación PTE APULO con código 2120881 desde 1992 el caudal del rio Calandaima ha disminuido aproximadamente un 75% con respecto al caudal máximo del año generando un déficit del recurso hídrico para los municipios que se suministran de él, como lo son Apulo, Tocaima, El Colegio y Viotá.

En cuanto al municipio de Viotá se encuentra ubicado al sur occidente del Departamento de Cundinamarca, sobre el piedemonte de la Cordillera Oriental; limita con Apulo, Anapoima, El Colegio, Nilo Tocaima. Silvania y Tibacuy. Su Altitud de la cabecera municipal (metros sobre el nivel del mar) es de 567 msnm, la temperatura media es de 25º C.

El municipio de Viotá se abastece de agua potable de la quebrada Ruicito que es uno de los contribuyentes del rio Calandaima; cuando hay presencia del fenómeno del niño en el país, el caudal de este rio puede disminuir aproximadamente un 85% según datos obtenidos de la estación LA POLA con código 2120895, suministrados por la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, (CAR, 2014).

10 GARCIA BERNAL, Plan de desarrollo: territorio de oportunidades para la inversión, el progreso y el desarrollo social, 2016. 11 QUIROGA GARCÍA, Plan de desarrollo Viotá territorio de paz y prosperidad,2012 12 CAR, Información hidrometeorológica de la cuenca del río Calandaima, 2014.

3.4. MARCO LEGAL

Dentro del marco conceptual se debe tener en cuenta toda la normatividad en cuanto a reglamento técnico para el sector de agua potable que se encuentra vigente en el país.

✓ RAS, “Reglamento técnico para el sector de agua potable y saneamiento básico”, República de Colombia Ministerio de Desarrollo Económico Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico. ✓ Resolución 0330 del 8 de junio del 2017 “Por la cual se adopta el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS y se derogan las resoluciones 1096 de 2000, 0424 de 2001, 0668 de 2003, 1459 de 2005, 1447 de 2005 y 2320 de 2009”. ✓ Resolución 2115 del 22 de julio del 2007, “Por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para el consumo humano ✓ Ley 142 de 1994 Ley de Servicios Públicos. ✓ NS-028 EAAB - Norma técnica, Presentación de estudios y diseños de sistemas de acueductos. ✓ NS-033 EAAB - Norma técnica, Criterios para diseño de red matriz.

3.5. MARCO AMBIENTAL: En el desarrollo de este proyecto se debe tener en cuenta que, aunque el objetivo principal sea presentar una alternativa técnica que permita cubrir la demanda de agua potable de los municipios de Apulo y Viotá Cundinamarca, esta no debe generar un uso desmedido del agua y menos en temporada de sequía. Es por ello que la propuesta realizada debe garantizar el uso eficiente y adecuado de recurso hídrico, en cantidad y calidad, garantizando el cumplimiento de la normatividad vigente en este respecto, algunas de las cuales se listan a continuación:

● Decreto 1594 de 1984 ● Resolución 424 de 2001 ● Decreto 302 de 2000 ● Ley 373 de 1997 ● Decreto 2811 de 1974 ● Decreto 1541 de 1978 ● Ley 3102 de 2000.

4. METODOLOGÍA

El proceso metodológico inicia con el estudio hidrológico de las cuencas del rio Calandaima y el río Lindo para establecer el comportamiento de esta y su relación con la presencia de fenómenos macroclimáticos como el ENSO en sus fases El Niño y La Niña. Este estudio permitirá establecer temporadas de déficit de agua y superávit en la cuenca y relacionar su comportamiento con la capacidad de abastecimiento de agua a los acueductos de Viotá y Apulo, Una vez se establece el comportamiento hidrológico de la cuenca, se comprara éste con el caudal de consumo demandado para cada municipio, utilizando una población proyectada según su nivel de complejidad y de esta forma se determina la capacidad de abastecimiento o no de la fuentes hídricas de cada municipio. Lo anterior en aras de justificar las dificultades reportadas en distintos documentos consultados, (UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA, 2014)13, (CAR,2014)14, (CAR, 2014)

Seguidamente, la investigación se divide en tres fases específicas con las cuales se podrá tener un correcto desarrollo y cumplimiento de los objetivos propuestos, la primera fase consiste en un diagnóstico de la red de conducción del acueducto regional La Mesa- Anapoima, la segunda fase consta de la elaboración del trazado inicial y diseño hidráulico de una red de conducción que va desde una derivación de la red de conducción del acueducto regional La Mesa-Anapoima hasta los municipios de Apulo y Viotá y la tercera fase consiste en conclusiones del diseño realizado y recomendaciones generales de toda la red de suministro de agua potable. Las etapas de cada fase ya mencionadas se describen con mayor detalle metodológico a continuación:

FASE 1. DIAGNOSTICO

DIAGNOSTICO DEL PROBLEMA ✓ Delimitación de las cuencas del rio Calandaima y del río Lindo. ✓ Recopilación de información de pluviosidad, evaporación, temperatura y niveles de caudales en la zona de referencia a la cuenca del río Calandaima. Esta información se consulta ante entidades como la CAR y el IDEAM. ✓ Cálculo del área de la cuenca hidrográfica y demás parámetros morfométricos. ✓ Estimación del caudal promedio mensual multianual. Estimación del caudal promedio mensual multianual: Para este ítem se implementa la metodología de Balance Hídrico y/o Balance Hídrico de Largo plazo (BHLP) según la calidad de la información encontrada para la zona de estudio.

13 UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA, Alternativas de abastecimiento del recurso hídrico en la cuenca del río Calandaima en Cundinamarca-Colombia, 2014. 14 CAR, Estudios previos para contratación realizar los diseños detallados y estudios complementarios del proyecto del Embalse Calandaima, 2014.

✓ Estimación de la población del municipio de Viotá y Apulo. Población proyectada según requerimientos de la Normativa RAS vigente. ✓ Estimación del caudal de diseño. Caudal requerido para el adecuado abastecimiento de agua a las poblaciones de los municipios de Apulo y Viotá. ✓ Validación de la capacidad hídrica de las cuencas para abastecer el caudal de agua potable proyectado: Caudal cuenca Vs caudal de abastecimiento

DIAGNOSTICO RED EXISTENTE ACUEDUCTO REGIONAL LA MESA – ANAPOIMA.

✓ Generación de curvas de nivel correspondientes al área de estudio (los municipios de La Mesa, Anapoima, Bojacá), utilizando información primaria suministrada por entidades (levantamientos topográficos) y/o información secundaria generada en esta investigación a partir de herramientas computacionales (procesamiento de imágenes satelitales, MDT, etc.) ✓ Modelación matemática de la red existente del acueducto regional la mesa Anapoima. ✓ Análisis de la modelación realizada y recomendaciones al diseño existente.

FASE 2. DISEÑO HIDRAULICO ✓ Generación de curvas de nivel correspondientes al área de estudio (Viotá y Apulo). ✓ Modelación hidráulica básica de la red existente en los municipios de Viotá y Apulo para la estimación aproximada de la ubicación de los tanques de almacenamiento y distribución a cada una de las poblaciones. Esta modelación se realiza de forma aproximada dependiendo de la calidad de información a la cual se tenga acceso. ✓ Desarrollo del trazado preliminar de la red de conducción desde el último tanque y/o punto de abastecimiento en el sistema La Mesa – Anapoima hacia los Tanque propuestos en los municipios de Apulo y Viotá. La ubicación de estos últimos tanques fue previamente establecida en el ítem anterior ✓ Modelación matemática de la conducción propuesta, establecimiento de diámetros óptimos y materiales, etc. ✓ Análisis de la modelación realizada y recomendaciones.

FASE 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

✓ Análisis de las modelaciones realizadas. ✓ Conclusiones del funcionamiento de la red de conducción resultante. ✓ Recomendaciones generales de la red de conducción resultante.

5. DESARROLLO DE LA INVESTIGACION

5.1. DIAGNÓSTICO DEL PROBLEMA

El estudio hidrológico realizado en la zona de estudio (subcuenca rio Calandaima) busca establecer si esta cuenca tiene la capacidad de garantizar el adecuado abastecimiento de agua a las poblaciones de Apulo y Viotá, tal como ha sido ampliamente reportado en este documento.

Se realizó un balance hidrológico de las fuentes superficiales descritas anteriormente de las cuales se suministran los municipios en estudio, con el fin de obtener una evaluación cuantitativa del recurso del agua y con ello validar la problemática descrita en esta investigación y relacionado en otras investigaciones

5.1.1. MUNICIPIO DE APULO A. Delimitación de la cuenca del rio que abastece actualmente al municipio.

De la página del Servicio Geológico de Estados Unidos15, se descargó la imagen Satelital de elevación del mapa topográfico ASTERGDEM del área de interés (subcuenca rio Calandaima), Este producto es de acceso libre, tiene resolución espacial de 30 x 30 metros y representa una fuente información secundaria de uso ampliamente discutido en la comunidad científica.

Como primer paso para determinar el área de las cuencas en estudio, usando la página del Servicio Geológico de Estados Unidos, se selecciona el área de interés, y seguidamente en la pestaña “conjunto de datos” se selecciona “Elevación Digital/ASTER GLOBAL DEM”, para que nos muestre cuales son las imágenes DEM que están disponibles en esa zona, así como se puede apreciar en la Figura 10.

15 earthexplorer.usgs.gov

Figura 10. Imagen satelital descargada.

Una vez descargada esta imagen satelital se inicia el proceso de análisis y procesamiento por medio del software de sistemas de información Geográfico ArcGIS

Figura 11. Procesamiento de imagen satelital Con esta herramienta se inició un análisis hidrológico con el fin de encontrar los drenajes presentes en el área.

Figura 12. Análisis hidrológico.

Al ir configurando la escala de estos drenajes se hizo indispensable contar con la herramienta computacional Google Earth para encontrar un punto de referencia que ayudará en el proceso de ubicación de las estructuras de captación de agua de los dos municipios.

Figura 13. Ubicación con ayuda de Google Earth.

Posteriormente se corrobora en ArcGIS los datos obtenidos y se continua con la ubicación de las bocatomas.

Figura 14. Verificación en ArcGIS Una vez ubicadas las bocatomas se tomaron estos como puntos de referencia para graficar las cuencas y de una manera general encontrar el área correspondiente a estas.

Figura 15. Delimitación de las cuencas Para la ubicación de las quebradas, la herramienta Google Earth no tiene la precisión adecuada, razón por la cual fue necesario contar con apoyo de planos suministrados por el IGAC, carta #246 con una escala de 1:100000. Esta información está referenciada de imágenes satelitales, fotografías aéreas, y clasificación de campo, permitiendo tener una mayor facilidad de encontrar las quebradas de interés, y dando otro punto de apoyo para referenciar el procedimiento que se estuvo llevando a cabo en ArcGIS.

Figura 16. Ubicación de quebradas. Para la captación de Apulo se ubicó la cuenca Quebrada Chorillos:

Figura 17. Ubicación quebrada Chorillos

Figura 18. Calculo del área de la cuenca (Apulo).

Al obtener un área de 4,708 km² en la zona en estudio se puede clasificar como unidad hidrográfica (UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS,2016)16.

B. Climatología de la cuenca Seguidamente, se identificó las estaciones hidrometeorológicas cercanas a las fuentes superficiales que abastecen los municipios de Apulo y Viotá, como zona de estudio y obtener los datos necesarios de precipitación, evaporación, temperatura y caudal, de tal forma que pueda ser implementada la metodología de Balance hídrico a partir de las variables más representativas y así realizar en cada una de las cuencas. Cabe destacar que debido a la limitación en la información existente y al alcance de esta investigación, en el balance hídrico efectuado a las cuencas no se ha tenido en cuenta la totalidad de las variables de entrada y salidas que comúnmente se pueden evaluar en un hidrosistema. Tales como: Infiltración, interceptación, etc. Sin embargo, se considera que los análisis aquí reportados son una referencia que permite establecer el comportamiento de las cuencas hidrográficas del área de estudio. Mientras que los análisis de las estaciones hidrológicas cercanas a los sitios de captación permiten establecer un orden de Magnitud sobre la capacidad de estas fuentes para atender la demande de la población.

Las estaciones hidrometeorológicas consultadas se describen a continuación:

Código Estación Categoría Datos obtenidos Valores totales precipitación (mm) Esc Samper Madrid CP Valores totales de 2120641 evaporación (mm) Valores medios mensuales de temperatura (°C) 2120881 Pte Apulo LM Valores caudales medios mensuales Tabla 1. Estaciones hidrometeorológicas y datos consultados para el municipio de Apulo, CAR

16 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS, “Cálculo del caudal de la cuenca hidrológica de la quebrada Guaguaqui, del departamento de Boyacá, por el método racional”,2016.

Figura 19. Ubicación de estaciones hidrometeorológicas en imagen satelital Google Earth Fuente: Elaboración propia

A los datos diarios obtenidos de las estaciones referenciado en la Tabla 1, fue necesario el llenado de dato faltantes para lo cual se implementó el método de promedios aritméticos como se muestra a continuación.

푃퐴 푋 = ∗ 푋퐴 푃퐵 Donde: X= dato faltante PA= Promedio de la estación con la cual se quiere completar el dato PB= Promedio de la estación con datos faltantes XA= Dato con el que se quiere completar.

En la Figura 20, se resume el comportamiento de la temperatura en el área de estudio, después del llenado de datos faltantes. El termograma se realiza para el periodo 1992 – 2012.

TERMOGRAMA ANUAL - ESTACIÓN ESC SAMPER (2120641) - PERIODO (1992-2012) 27.0

26.0 C) ° 25.0

24.0

Temperatura( 23.0

22.0

21.0 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

t (años) Figura 20.Termograma anual (1992-2012) estación Esc Samper Madrid. El histograma que se muestra en la Figura 21 muestra que la temperatura con mayor frecuencia en el periodo analizado (21 años) está en el rango de 22,04 °C y de 23,95°C con una frecuencia cercana al 50%.

HISTOGRAMA ANUAL DE TEMPERATURA- ESTACIÓN ESC SAMPER MADRID (2120641) - PERIODO (1992-2012) 30.00 28.57 28.57 25.00 23.81 20.00

15.00 14.29 FR (%) FR 10.00

5.00 4.76 0.00 21.09 22.04 22.99 23.95 24.90 MUESTRA DE CLASE

Figura 21. Histograma anual de temperatura estación Esc Samper 2120641. En la Figura 22, resume el comportamiento de la evaporación total anual en el área de estudio, después del llenado de datos faltantes usando la estación VICTORIA LA con código 2120640 (Ver Anexo 1). El evaporograma se realiza para el periodo 1992 – 2012.

EVAPOROGRAMA ANUAL - ESTACIÓN ESC SAMPER MADRID (2120641) - PERIODO (1992-2012) 2000

1800

1600

1400

1200 Evaporación (mm) Evaporación

1000

800

600 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

t (años)

Figura 22.Evaporograma anual (1992-2012) estación Esc Samper Madrid. Con el histograma que se muestra en la Figura 23, se pueda evidenciar que 1239.73 mm de evaporación se ha presentado con una frecuencia de 66,67 % en los 21 años de estudio. Además, el índice de simetría es negativo (- 0,19) lo que indica que la zona en estudio es propensa a la sequía.

HISTOGRAMA ANUAL DE EVAPORACIÓN - ESTACIÓN ESC SAMPER (2120641) - PERIODO (1992-2012) 70.00

60.00 66.67

50.00

40.00

30.00 FR (%) FR 20.00

10.00 9.52 9.52 9.52 4.76 0.00 728.70 984.21 1239.73 1495.24 1750.76

MUESTRA DE CLASE

Figura 23. Histograma anual de evaporación. En la Figura 24, resume el comportamiento de la precipitación total anual en el área de estudio, después del llenado de datos faltantes usando la estación VICTORIA LA con código 2120640 (Ver Anexo 1). El hietograma se realiza para el periodo 1992 – 2012.

HIETOGRAMA ANUAL - ESTACION ESC SAMPER MADRID (2120641) - PERIODO (1992-2012) 180,0

160,0

140,0

120,0

Precipitación (mm) Precipitación 100,0

80,0

60,0 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

t (años)

Figura 24. Hietograma anual (1992-2012) estación Ecs Samper Madrid.

En la Figura 25 se muestra el resumen de años con presencia de Niño y Niña en el país; los valores por debajo de -0.5 son años EL Niño y los valores por encima de 0.5 son años La Niña. Se evidencia al comparar con la Figura 25 que, en los años 1994, 2000, 2008 coinciden con las épocas El Niño y los valores de precipitación disminuyen.

Figura 25. Comportamiento anual ENSO en el país. El histograma anual de precipitación que se evidencia en la Figura 25, se muestra que el valor de precipitación más frecuente en el periodo en estudio de 21 años es de 1085.94 mm con una frecuencia de 38,10%.

HISTOGRAMA ANUAL DE PRECIPITACIÓN - ESTACIÓN ESC SAMPER MADRID (2120641) - PERIODO (1992-2012) 40.00

35.00 38.10

30.00 33.33

25.00

20.00 FR (%) FR 15.00

10.00 9.52 9.52 9.52 5.00

0.00 687.60 886.77 1085.94 1285.10 1484.27 MUESTRA DE CLASE

Figura 26. Histograma anual de precipitación (1992-2012) estación Ecs Samper Madrid.

Posteriormente se realizó el cálculo de la evapotranspiración según el método de Thorntwaite como se muestra a continuación.

CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN - MÉTODO DE THORNTWAITE MES T Índice (i) I (suma(i)) a e (mm) Factor f ec (mm) ENE 24,10 10,82 102,07 1,00 102,07 FEB 24,68 11,22 109,68 0,93 102,00 MAR 24,88 11,35 112,30 1,03 115,67 ABR 24,52 11,11 107,54 1,02 109,69 MAY 24,09 10,81 101,94 1,06 108,05 JUN 23,74 10,57 97,54 1,03 100,47 130,07 3,00 JUL 23,75 10,58 97,68 1,06 103,54 AGO 24,37 11,00 105,51 1,05 110,78 SEP 24,16 10,86 102,82 1,01 103,85 OCT 23,60 10,48 95,79 1,03 98,67 NOV 23,92 10,70 99,78 0,99 98,78 DIC 23,74 10,57 97,55 1,02 99,50 Tabla 2. Calculo de la evapotranspiración según el método de Thorntwaite.

Y por último se realiza el balance hídrico el cual me permite ver el déficit y el exceso de la fuente superficial en estudio.

BALANCE HIDRO-CLIMÁTICO MES P (mm) ETP (mm) ETR (mm) R DR EXCESO DÉFICIT ENE 63,87 102,07 63,87 0,00 0,00 0,00 38,20 FEB 85,35 109,68 85,35 0,00 0,00 0,00 24,33 MAR 132,37 112,30 112,30 20,07 20,07 0,00 0,00 ABR 143,64 107,54 107,54 36,10 56,17 -20,07 0,00 MAY 114,77 101,94 101,94 12,83 69,00 -56,17 0,00 JUN 59,05 97,54 59,05 0,00 69,00 -69,00 38,49 JUL 34,03 97,68 34,03 0,00 69,00 -69,00 63,65 AGO 31,65 105,51 31,65 0,00 69,00 -69,00 73,86 SEP 60,96 102,82 60,96 0,00 69,00 -69,00 41,86 OCT 134,16 95,79 95,79 38,37 107,36 -69,00 0,00 NOV 133,39 99,78 99,78 33,61 140,98 -107,36 0,00 DIC 78,33 97,55 78,33 0,00 140,98 -140,98 19,22 Tabla 3. Calculo del balance hídrico. Se puede observar en la siguiente grafica que el área encerrada entre la evapotranspiración potencial y evapotranspiración real representa el déficit que se presenta en el mes de enero, febrero, junio, julio, agosto, septiembre y diciembre coincidiendo con los mese secos de los datos obtenidos de las estaciones cerca de la bocatoma.

BALANCE HIDRO CLIMÁTICO 160.00 140.00 120.00 100.00 80.00 60.00

P, ETP, ETR ETR P, (MM) ETP, 40.00 20.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 T (MESES)

P (mm) ETP (mm) ETR (mm)

Figura 27. Balance hídrico, municipio de Apulo.

C. Hidrología Se realizaron análisis hidrográficos por medio de hidrogramas promedio anuales y mensuales que permitieran evidenciar el comportamiento de fuentes superficiales cercanas a la bocatoma perteneciente al municipio de Apulo.

En la Figura 28, se resume el análisis hidrológico del rio Calandaima usando valores de caudales medios mensuales tomados de la estación hidrológica POLA LA con código 2120895, ver Anexo 1, con el fin de evidenciar el comportamiento de los caudales de la subcuenca del rio Calandaima.

En el comportamiento del caudal presentado para el periodo 1992 - 2012, se aprecia que el caudal más alto registrado en el rio Calandaima fue de 7,01 m3/s, para el año 1999 y el más bajo fue de 0,070 m3/s registrado en el año 2005.

HIDROGRAMA ANUAL - ESTACIÓN PTE APULO (2120881) - PERIODO (1992-2012) 8.0

7.0

6.0

5.0

4.0 Caudal (m3/s)Caudal 3.0

2.0

1.0

0.0 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

t (años)

Figura 28. Hidrograma rio Calandaima (1992-2012) estación Pte Apulo.

En el hidrógrama de la Figura 28 se puede observar que el caudal más alto registrado en el rio Calandaima mediante la estación Pte Apulo es de 7,01 m3/s registrado en el año 1999 y el más bajo fue de 0,070 m3/s registrado en el año 2005.

HISTOGRAMA ANUAL DE CAUDAL - ESTACIÓN PTE APULO (2120881) - PERIODO (1992-2012) 40.00

35.00 38.10

30.00

25.00 23.81 20.00 19.05

FR (%) FR 15.00 14.29 10.00

5.00 4.76 0.00 0.07 1.65 3.23 4.82 6.40

MUESTRA DE CLASE

Figura 29. Histograma de caudales estación Pte Apulo. En la Figura 29, se muestra que el caudal que con mayor frecuencia en el periodo de estudio de 1992 al 2012 se presenta con un 38,10% con un caudal de 1,65 m3/s.

Una vez se analizó el comportamiento de los datos obtenidos, se realizó un estudio de 2 estaciones cercanas a la estructura de captación de agua de Apulo para establecer los meses secos y húmedos.

En la Figura 30, se muestra que los meses más secos presentados en el periodo en estudio de 1992 al 2014 fueron julio y agosto, y los meses más húmedos fueron abril y mayo.

HIDROGRAMA PROMEDIO MENSUAL ESTACION JAVA 2120886. 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11

0.1 Caudal Caudal (m3/s) 0.09 0.08 0.07 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Mes

Figura 30. Hidrograma mensual estación Java 2120886.

En la última estación evaluada mostrada en la Figura 31, solo se registraron valores en un periodo de 14 años de 1992 al 2005, Ver Anexo 1. Se muestra que los meses más secos del periodo en estudio fueron julio y agosto y los meses más húmedos fueron abril y diciembre.

HIDROGRAMA MENSUAL PROMEDIO ESTACION PTE BOCAS 2120888. 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8

Caudal Caudal (m3/s) 0.6 0.4 0.2 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Mes

Figura 31. Hidrógrama mensual estación Pte Bocas.

D. Cálculo de población y Qmd, QMD y QMH

Posteriormente se realizó el cálculo de la demanda que presenta cada municipio y así identificar el déficit que se presenta en ambas fuentes superficiales; para ello se estimó la población de ambos municipios de la siguiente manera:

Para el municipio de Apulo se calcula la población de diseño de acuerdo con el Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico en el titulo B capitulo B.2 y los requerimientos del numeral B.2.2 en donde se especifica lo siguiente:

El método de cálculo para la proyección de la población depende del nivel de complejidad del sistema según se muestra en la tabla A.3.1, por lo tanto, se realizó la proyección de población usando los métodos aritmético, exponencial y geométrico con un periodo de diseño de 25 años.

Datos oficiales de población Año Población Total Cabecera Rural 2005 7822 3152 4670 2015 7812 3151 4661 Tabla 4. Datos de población, municipio Apulo, DANE, Secretaria de planeación de Cundinamarca, 2015.

Método aritmético Supone un crecimiento vegetativo balanceado por la mortalidad y la emigración. La ecuación para calcular la población proyectada es la siguiente17:

Ecuación 1. Método Aritmético.

Donde:

17 RAS, Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, Titulo B- Métodos de cálculo, pág. 27, 2010

Tabla 5. Definición de variables método aritmético.

Los datos usados son los anteriormente descritos obtenidos del DANE Año Total Cabecera Rural

P1993 2005 7822 3152 4670

P2005 2015 7812 3151 4661 Pf 2042 7785 3148 4637 Tabla 6. Proyección de población a 25 años (Método aritmético), municipio de Apulo.

Método geométrico

Es útil en poblaciones que muestren una importante actividad económica, que genera un apreciable desarrollo y que poseen importantes áreas de expansión las cuales pueden ser dotadas de servicios públicos sin mayores dificultades. La ecuación que se emplea es18:

Ecuación 2. Método Geométrico. Donde:

r Tasa de crecimiento anual Tabla 7. Descripción variable r (Método Geométrico).

Ecuación 3. Calculo de la tasa de crecimiento anual (Método Geométrico).

18 RAS, Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, Titulo B- Métodos de cálculo, pág. 27, 2010

Con una tasa de crecimiento anual de 0,02, se obtuvo:

Año Total Cabecera Rural P1993 2005 7822 3152 4670 P2005 2015 7812 3151 4661 Pf 2042 13334 5378 7956

Tabla 8. Proyección de población a 25 años (Método geométrico), municipio de Apulo.

Método exponencial

La utilización de este método requiere conocer por lo menos tres censos para poder determinar el promedio de la tasa de crecimiento de la población. Se recomienda su aplicación a poblaciones que muestren apreciable desarrollo y poseen abundantes áreas de expansión. La ecuación empleada por este método es la siguiente19:

Ecuación 4. Método exponencial. Donde la tasa de crecimiento de población es:

Ecuación 5. Calculo tasa de crecimiento de población.

Donde: Es la población del censo Pcp posterior Es la población del censo Pca anterior Es el año correspondiente Tcp al censo posterior Es el año correspondiente Tca al censo anterior Tabla 9. Descripción variables método exponencial.

19 RAS, Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, Titulo B- Métodos de cálculo, pág. 28, 2010

Con un K=-0,0001

Año Total Cabecera Resto K P1985 ------P1993 2005 7822 3152 4670 entre 85-93 P2005 2015 7812 3151 4661 entre 93-05 -0,0001 Pf 2042 7785 3137 4648 promedio -0,0001 Tabla 10. Proyección de población a 25 años (Método exponencial), municipio de Apulo.

La población flotante se estableció como el 21% de la totalidad de la población debido a las actividades turísticas y agrónomas que se desarrollan en el municipio de Apulo Cundinamarca.

Analizando todos los datos obtenidos se concluye que el método que más se acopla a la tendencia del crecimiento de población de dicho municipio es el método geométrico con una población total de 5378 habitantes más la población flotante de 2816 habitantes se obtendría una población de diseño de 8195 habitantes. Se estipula el nivel de complejidad del sistema como medio alto con un periodo de diseño máximo de 25 años.

Población en la zona Nivel de complejidad urbana (habitantes) Bajo <2500 Medio 2501 - 12500 Medio alto 12501 - 60000 Alto >60000 Tabla 11. Nivel de complejidad, RAS20

Nivel de Período de diseño complejidad del máximo sistema Bajo, medio y medio alto 25 años Alto 30 años Tabla 12. Periodo de diseño máximo, RAS.

Posteriormente se calcula el caudal de diseño usando inicialmente la dotación neta de 125 L/hab*día obtenida según la tabla número 9 de la resolución 2320 de 2009.

20 RAS, Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, Titulo A, 2010.

Dotación Neta Dotación Neta máxima máxima para Nivel de complejidad del para poblaciones con poblaciones con sistema clima frio o templado clima cálido (L/hab*día) (L/hab*día) Bajo 90 100 Medio 115 125 Medio alto 125 135 Alto 140 150 Tabla 13. Dotación neta para poblaciones con clima cálido.

Después se calculó la dotación bruta que es la cantidad máxima de agua requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante considerando para su cálculo el porcentaje de pérdidas que ocurran en el sistema de acueducto y se calcula de la siguiente manera21:

Ecuación 6. Dotación bruta, RAS.

Donde: dbruta Dotación bruta dneta Dotación neta %P Porcentaje máximo admisibles de pérdidas técnicas para el cálculo de la dotación bruta (%). Tabla 14. Descripción de variables dotación bruta.

El porcentaje máximo admisibles de pérdidas técnicas para el cálculo de la dotación bruta (%) será 25%.22

Porcentaje máximos admisibles de pérdidas técnicas para el cálculo de la dotación bruta (%) 25 Tabla 15. Pérdidas técnicas máximas admisibles. Caudal medio diario El caudal medio diario, Qmd, es el caudal medio calculado para la población proyectada, teniendo en cuenta la dotación bruta asignada. Corresponde al promedio de los consumos diarios en un período de un año y puede calcularse mediante la siguiente ecuación:

21 Resolución número 0330 del 09 de junio 2017, El Ministro de Vivienda, ciudad y Territorio, dotación bruta. 22 RAS, Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, Titulo B, 2010.

Ecuación 7. Caudal medio diario, RAS. Caudal máximo diario

El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante 24 horas durante un período de un año. Se calcula multiplicando el caudal medio diario por el coeficiente de consumo máximo diario, k1.

El caudal máximo diario se calcula mediante la siguiente ecuación:

Ecuación 8. Caudal máximo diario, RAS 2000.

Donde: Qmd Caudal medio diario QMD Caudal máximo diario K1 Coeficiente de consumo máximo diario Tabla 16. Descripción de variables caudal máximo diario En caso de sistemas nuevos, el valor del coeficiente de consumo máximo diario, k1, será 1.30, (RAS)23

Caudal máximo horario

El caudal máximo horario, QMH, corresponde al consumo máximo registrado durante una hora en un período de un año sin tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula como el caudal máximo diario multiplicado por el coeficiente de consumo máximo horario, (RAS).

Ecuación 9. Caudal máximo horario, RAS.

Donde: QMH Caudal máximo horario QMD Caudal máximo diario K2 Coeficiente de consumo máximo horario Tabla 17. Descripción de variables caudal máximo horario.

En el caso de sistemas de acueductos nuevos, el coeficiente de consumo

23 RAS, Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, Titulo B, 2010.

39 máximo horario con relación al consumo máximo diario, k2, corresponde a un valor comprendido entre 1.3 y 1.7, (RAS)24, en este caso se tomó como coeficiente de consumo 1,4.

Según las ecuaciones mencionadas y los datos obtenidos se tiene como resultado los siguientes datos de caudales:

Dotación Bruta (L/hab*día) 178,57 Caudal medio diario (L/s) 16,94 Caudal máximo diario (L/s) 22,02 Caudal máximo Horario (L/s) 30,82 Tabla 18. Caudal de diseño municipio de Apulo.

24 RAS, Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico, Titulo B, 2010.

E. Comparación del QMH proyectado vs Caudal medio mensual multianual de las estaciones hidrológicas.

Para calcular el caudal medio mensual multianual proyectado se usó el método simplificado de balance hídrico (GUGK Y ACADEMIA DE CIENCIAS DE LA URSS, 1964)25

푃 − 퐸 − 푄 = 0 Donde: P= precipitación promedio mensual multianual E= Evaporación promedio mensual multianual Q= Caudal medio mensual multianual

En la Figura 32, se puede observar la comparación del caudal máximo horario proyectado y el caudal medio mensual multianual calculado evidenciando el déficit presentado en los meses de enero, junio, julio, agosto, septiembre y diciembre en la fuente superficial de abastecimiento del municipio de Apulo para los años 1992 al 2012.

CAUDAL PROYECTADO Vs CAUDAL MEDIO MENSUAL MULTIANUAL 80 70 60 50 40

30 CAUDAL(L/S) 20 10 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MES QMH PROYECTADO CAUDAL MEDIO MENSUAL MULTIANUAL

Figura 32. Comparación del caudal máximo horario proyectado y el caudal medio mensual multianual calculado. Se puede evidenciar un déficit elevado en los meses secos lo que produce que el servicio sea suspendido por largos periodos de tiempo. De igual manera este resultado confirma la problemática enunciada en esta investigación y permite formular la propuesta para dicho municipio.

25 GUGK Y ACADEMIA DE CIENCIAS DE LA URSS, “Método simplificado del balance hídrico”, 1964

5.1.2. MUNICIPIO DE VIOTÁ A. Delimitación de la cuenca del rio que abastece actualmente al municipio. Según el procedimiento descrito anteriormente se calculó el área de la cuenca en estudio.

Para la captación de Viotá se ubicó la cuenca Quebrada Ruicito:

Figura 33. Ubicación quebrada Ruicito

Figura 34. Calculo del área de la cuenca (Viotá).

Al obtener un área de 6,065 km² en la zona en estudio se puede clasificar como unidad hidrográfica (UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS,2016)26.

26 UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS, “Cálculo del caudal de la cuenca hidrológica de la quebrada Guaguaqui, del departamento de Boyacá, por el método racional”,2016.

B. Climatología de la cuenca

Para el municipio de Viotá se consultaron estaciones hidrometeorológicas descritas en Tabla 19 y su ubicación se puede evidenciar en la Figura 19.

Código Estación Categoría Datos obtenidos Valores totales 2120184 Lag del indio PM precipitación (mm) 2120190 Col Jose de CP Valores totales de Caldas evaporación (mm) Valores medios 2120647 Esperanza la CP mensuales de temperatura (°C) 2120896 Viotá LM Valores caudales medios mensuales Tabla 19.Estaciones hidrometeorológicas y datos consultados para el municipio de Viotá, CAR. Se realizó la estimación de datos faltantes de caudales medios mensuales usando el método de promedios aritméticos como se mencionó anteriormente.

El termograma realizado a la estación ESPERANZA LA con código 2120647, presentado en la Figura 35, resume el comportamiento de la temperatura en el área de estudio, después del llenado de datos faltantes. El termograma se realiza para el periodo 1991 – 2012.

TERMOGRAMA ANUAL - ESTACIÓN ESPERANZA LA (2120647) - PERIODO (1991-2012) 30.0

C) 25.0 °

20.0

15.0 TEMPERATURA TEMPERATURA (

10.0 1991 1996 2001 2006 2011 AÑO

Figura 35.Termograma anual estación Esperanza La 2120647

El histograma que se muestra en la Figura 36 resume que la temperatura con mayor frecuencia en el periodo analizado (21 años) es de 24,25°C con una frecuencia de 75%. Además, el índice de simetría calculado es negativo (- 0,004) y el histograma tiene tendencia a inclinarse a la derecha lo que nos permite deducir que es una zona que es propensa a la sequía. HISTOGRAMA ANUAL DE TEMPERATURA - ESTACIÓN LA

80.0 ESPERANZA (2120647) - PERIODO (1991-2012)

70.0 75.00 60.0 50.0 40.0

FR (%) FR 30.0 20.0 10.0 5.00 5.00 10.00 5.00 0.0 17.84 19.98 22.11 24.25 26.39 MUESTRA DE CLASE

Figura 36. Histograma anual de temperatura periodo (1991-2012) estación Esperanza La 2120647 En la Figura 37, resume el comportamiento de la evaporación total anual en el área de estudio, usando la estación COL JOSE DE CALDAS con código 2120190 (Ver Anexo 1). El evaporograma se realiza para el periodo 1991 – 2012.

EVAPOROGRAMA ANUAL - ESTACIÓN COL JOSE DE

120.0 CALDAS (2120190) - PERIODO (1991-2012)

100.0

80.0

60.0 EVAPORACION (mm) EVAPORACION

40.0 1991 1996 2001 2006 2011

t (años) Figura 37. Evaporograma anual periodo (1991- 2012) estación Col José de Caldas 2120190.

En la Figura 38, Se muestra el histograma anual de evaporación realizado, donde se observa que el valor de evaporación de mayor frecuencia presentado en los 20 años de estudio es de 90.21mm con una frecuencia de 40%. Además, el índice de simetría calculado es negativo (- 0,109) y el histograma tiene la tendencia de inclinarse a la derecha, lo que nos permite deducir que es una zona que tiene a la sequía.

HISTOGRAMA ANUAL DE EVAPORACION- ESTACIÓN COL JOSE DE CALDAS (2120190) - PERIODO (1991-2012) 45.0 40.0 40.00 35.0 35.00 30.0 25.0 20.0

FR (%) FR 20.00 15.0 10.0 5.0 5.00 0.00 0.0 44.86 59.97 75.09 90.21 105.32 MUESTRA DE CLASE

Figura 38. Histograma anual de evaporación, estación Col José de Caldas 2120190.

En la Figura 39, resume el comportamiento de la precipitación total anual en el área de estudio, después del llenado de datos faltantes. El hietograma se realiza para el periodo 1991 – 2012.

HIETOGRAMA ANUAL - ESTACIÓN COL JOSE DE CALDAS

300.0 (2120190) - PERIODO (1991-2012)

250.0

200.0

150.0

100.0

PRECIPITACION (mm)PRECIPITACION 50.0

0.0 1991 1996 2001 2006 2011

t (años) Figura 39. Hietograma anual (1991-2012), estación Col José de Caldas 2120190.

El histograma anual de precipitación que se evidencia en la Figura 40, que muestra que el valor de precipitación más frecuente en el periodo en estudio de 20 años es de 138.58 mm con una frecuencia de 65%

HISTOGRAMA ANUAL DE PRECIPITACION - ESTACIÓN COL JOSE DE CALDAS (2120190) - PERIODO (1991-2012) 70.00

60.00 65.00

50.00

40.00

30.00 FR (%) FR 20.00

10.00 15.00 5.00 5.00 10.00 0.00 31.38 85.48 139.58 193.69 247.79 MUESTRA DE CLASE

Figura 40. Histograma anual de precipitación (1991-2012) estación Col José de Caldas 2120190.

Posteriormente se realizó el cálculo de la evapotranspiración según el método de Thorntwaite como se muestra a continuación.

CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN - MÉTODO DE THORNTWAITE MES T Índice (i) I (suma(i)) a e (mm) Factor f ec (mm) ENE 20,77 8,63 75,30 1,00 75,30 FEB 21,08 8,83 78,07 0,93 72,60 MAR 21,76 9,27 84,26 1,03 86,79 ABR 21,78 9,28 84,47 1,02 86,16 MAY 21,85 9,32 85,08 1,06 90,18 JUN 22,27 9,60 89,11 1,03 91,78 109,10 2,41 JUL 21,99 9,42 86,46 1,06 91,65 AGO 21,97 9,41 86,27 1,05 90,58 SEP 21,82 9,31 84,86 1,01 85,71 OCT 21,53 9,12 82,13 1,03 84,59 NOV 20,71 8,60 74,82 0,99 74,07 DIC 20,24 8,31 70,83 1,02 72,24 Tabla 20. Calculo de evapotranspiración según método de Thorntwaite.

Y por último se realiza el balance hídrico el cual me permite ver el déficit y el exceso de la fuente superficial en estudio.

BALANCE HIDRICO MES P (mm) ETP (mm) ETR (mm) R DR EXCESO DÉFICIT ENE 119,77 75,30 75,30 44,47 0,00 44,47 0,00 FEB 128,75 78,07 78,07 50,68 50,68 0,00 0,00 MAR 169,04 84,26 84,26 84,77 135,45 -50,68 0,00 ABR 216,51 84,47 84,47 132,04 267,49 -135,45 0,00 MAY 148,06 85,08 85,08 62,98 330,47 -267,49 0,00 JUN 64,30 89,11 64,30 0,00 330,47 -330,47 24,80 JUL 64,13 86,46 64,13 0,00 330,47 -330,47 22,32 AGO 73,85 86,27 73,85 0,00 330,47 -330,47 12,42 SEP 83,87 84,86 83,87 0,00 330,47 -330,47 0,99 OCT 204,00 82,13 82,13 121,87 452,34 -330,47 0,00 NOV 242,08 74,82 74,82 167,26 619,60 -452,34 0,00 DIC 140,17 70,83 70,83 69,34 688,94 -619,60 0,00 Tabla 21 Calculo del balance hídrico, municipio de Viotá. Se puede observar en la siguiente grafica que el área encerrada entre la evapotranspiración potencial y evapotranspiración real representa el déficit que se presenta en la fuente hídrica superficial en estudio que en este caso se presenta en los meses de junio, julio, agosto y septiembre.

BALANCE HIDRICO 300.00

250.00

200.00

150.00

100.00 P, ETP, ETR ETR P, (MM) ETP,

50.00

0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 T (MESES)

P ETP ETR

Figura 41. Balance hídrico municipio de Viotá.

C. Hidrología

Se realizaron análisis hidrográficos por medio de hidrogramas promedio anuales y mensuales que permitieran evidenciar el comportamiento de fuentes superficiales cercanas a la bocatoma perteneciente al municipio de Viotá.

En la Figura 42, se resume el análisis hidrológico del rio Lindo usando valores de caudales medios mensuales tomados de la estación hidrológica VIOTA con código 2120886, ver Anexo 1.

En el comportamiento del caudal se puede observar que el caudal máximo histórico entre los años 1991 al 2010 en el rio Lindo fue de 3,68 m3/s y el mínimo fue de 0,459 m3/s.

HIDROGRAMA ANUAL - ESTACIÓN VIOTA (2120886) - PERIODO (1991-2012) 4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

Caudal (m3/s) Caudal 1.5

1.0

0.5

0.0 1991 1996 2001 2006 2011

t (años)

Figura 42. Hidrograma anual periodo (1991-2012) estación Viotá 2120886.

En la Figura 43, muestra el histograma anual de caudal desde el año 1991 al 2012 donde se evidencia que el caudal de 1,21m3/s se presenta con una frecuencia de 70%.

HISTOGRAMA ANUAL DE CAUDAL - ESTACIÓN VIOTA

80.00 (2120886) - PERIODO (1991-2012) 70.00 70.00 60.00 50.00 40.00

30.00 FR (%) FR 20.00 10.00 5.00 10.00 10.00 5.00 0.00 0.46 1.21 1.95 2.70 3.45 MUESTRA DE CLASE

Figura 43. Histograma de caudales periodo (1991 al 2012) estación Viotá 2120886.

Al igual como se realizó para el municipio de Apulo, en el municipio de Viotá también se analizaron 2 estaciones cercanas a la estructura de captación del municipio de Viotá y se establecido los meses más secos y más húmedos en el periodo en estudio según hidrogramas mensuales.

Para la primera estación se tomó la estación Pte Brasil con código 2120932 para un periodo de 1995 al 2014, ver Anexo 1.

HIDROGRAMA MENSUAL ESTACION PTE BRASIL 2120932. 0.4

0.35

0.3

0.25

0.2

0.15 Caudal Caudal (m3/s)

0.1

0.05

0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Mes

Figura 44. Hidrograma mensual estación Pte Brasil.

Se puede observar en la Figura 44 que para esta estación hidrológica los meses que registran un caudal mínimo son enero, julio, agosto y septiembre. seguidamente se usó la estación Pte Sáenz con código 2120900, para un periodo de 1992 al 2014

HIDROGRAMA MENSUAL ESTACION PTE SAENZ 2120900. 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8

Caudal Caudal (m3/s) 0.6 0.4 0.2 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Mes

Figura 45. Hidrograma mensual estación Pte Sáenz. En la Figura 45, muestra que según el hidrógrama los meses más secos son julio, agosto y septiembre, y los meses más húmedos son marzo, abril, octubre y noviembre.

D. Cálculo de población y Qmd, QMD y QMH

Para el municipio de Viotá se usaron los datos obtenidos por el DANE de los años 1993 y 2005 para realizar una proyección al año 2042 usando las ecuaciones y tablas descritas anteriormente determinadas en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico.

Datos oficiales de población Año Población Total Cabecera Rural 1993 17261 4352 12909 2010 13073 4041 9032 Tabla 22. Datos de población, municipio de Viotá, DANE, Plan de desarrollo municipal (2008-2011). Método aritmético

Año Total Cabecera Rural

P1993 1993 17261 4352 12909

P2005 2010 13073 4041 9032 Pf 2042 5190 3456 1734 Tabla 23. Proyección de población a 25 años (Método aritmético), municipio de Viotá.

Método geométrico

Con una tasa de crecimiento anual de 0,01, se obtuvo:

Año Total Cabecera Rural P1993 1993 17261 4352 12909 P2005 2010 13073 4041 9032 Pf 2042 17975 5556 12418 Tabla 24. Proyección de población a 25 años (Método geométrico), municipio de Viotá.

Método exponencial

Año Total Cabecera Resto K P1985 1985 17072 4037 13035 P1993 1993 17261 4352 12909 entre 85-93 0,0014 P2005 2010 13073 4041 9032 entre 93-05 -0,0163 Pf 2042 11961 3016 8945 promedio -0,0075 Tabla 25. Proyección de población a 25 años (Método exponencial), municipio de Viotá.

La población flotante se estableció como el 22% de la totalidad de la población debido a las actividades turísticas y agrónomas que se desarrollan en el municipio de Viotá Cundinamarca.

Analizando todos los datos obtenidos se concluye que el método que más se acopla a la tendencia del crecimiento de población de dicho municipio es el método geométrico con una población total de 5556 habitantes más la población flotante de 4034 habitantes se obtendría una población de diseño de 9590 habitantes. Se estipula el nivel de complejidad del sistema como medio con un periodo de diseño máximo de 25 años.

Con un caudal de diseño calculado según las ecuaciones y tablas mencionadas anteriormente:

Dotación Bruta (L/hab*día) 166,67 Caudal medio diario (L/s) 18,50 Caudal máximo diario (L/s) 24,05 Caudal máximo Horario (L/s) 33,67 Tabla 26. Caudal de diseño municipio de Viotá

E. Comparación del QMH proyectado vs Caudal medio mensual multianual de las estaciones hidrológicas.

Siguiendo el método simplificado del balance hídrico descrito anteriormente se realizó el cálculo del caudal medio mensual multianual obteniendo los siguientes resultados:

CAUDAL PROYECTADO Vs CAUDAL MEDIO MENSUAL MULTIANUAL 450 400 350 300 250 200

CAUDAL(L/S) 150 100 50 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MES QMH PROYECTADO CAUDAL MEDIO MENSUAL MULTIANUAL

Figura 46. Comparación del caudal máximo horario proyectado y el caudal medio mensual multianual calculado

En la Figura 46, se puede observar la comparación del caudal máximo horario proyectado y el caudal medio mensual multianual calculado evidenciando el déficit presentado en los meses de junio, julio, agosto y septiembre en la fuente superficial de abastecimiento del municipio de Viotá para los años 1991 al 2012.

Al evidenciar este déficit se confirma la problemática del municipio de Viotá que es la suspensión del servicio de agua potable debido a la falta de capacidad de abastecimiento de la fuente de captación en periodos donde se presenta el fenómeno del Niño en el país. De igual manera permite desarrollar la propuesta enunciada en este documento.

6. DIAGNOSTICO DE LA RED EXISTENTE (ACUEDUCTO REGIONAL LA MESA- ANAPOIMA)

Para desarrollar el diagnostico o comprobación de diseño del acueducto regional La Mesa-Anapoima se realizó inicialmente una estimación de población de los municipios La Mesa y Anapoima. Luego, se realizó todo el montaje de la red existente y con ello la modelación de la red. A continuación, se detalla los pasos seguidos para esta fase de diagnóstico de la red de acueducto regional La Mesa – Anapoima

1. Cálculo del caudal de agua potable requerido en el municipio de La Mesa y en el municipio de Anapoima: Para identificar que el acueducto regional La Mesa-Anapoima cumpla con la demanda de agua potable se calculó el caudal de diseño mediante la estimación de la población de diseño como se muestra a continuación:

A. MUNICIPIO DE LA MESA.

Las proyecciones de población se estimaron a partir de las cifras oficiales de los censos realizados por el DANE.

Datos oficiales de población Año Población Total Cabecera Rural 1985 16225 5874 10351 1993 19136 8267 10869 2005 26850 14192 12658 Tabla 27. Datos de población, municipio de La Mesa, DANE.

Proyección de población: A partir de la información existente y utilizando la normativa RAS vigente se utilizaron distintos métodos de proyección los cual se detallan a continuación:

Método aritmético

Año Total Cabecera Rural

P1993 1993 19136 8267 10869

P2005 2005 26850 14192 12658 Pf 2032 44207 27523 16683 Tabla 28. Proyección de población a 25 años (Método aritmético), municipio de La Mesa.

Metodo Aritmetico 60000

50000

40000

30000

HABITANTES 20000

10000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 AÑO

Figura 47. Proyección método aritmético. Método geométrico:

Con r=0,03 y usando los datos obtenidos por el DANE obtenemos:

Año Total Cabecera Rural P1993 1993 19136 8267 10869 P2005 2005 26850 14192 12658 Pf 2032 57531 30409 27122 Tabla 29. Proyección de población a 25 años (Método Geométrico), municipio de La Mesa.

Metodo Geometrico

80000 70000 60000 50000 40000

30000 HABITANTES 20000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 AÑO

Figura 48. Proyección método geométrico.

Método exponencial Con un K=0.0244,

Año Total Cabecera Resto K P1985 1985 16225 5874 10351 P1993 1993 19136 8267 10869 entre 85-93 0,0206 P2005 2005 26850 14192 12658 entre 93-05 0,0282 Pf 2032 49609 21432 28178 promedio 0,0244 Tabla 30. Proyección de población a 25 años (Método Exponencial), municipio de La Mesa.

Metodo Exponencial

50000 40000 30000 20000

HABITANTES 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 AÑO

Figura 49. Proyección método exponencial.

En la Figura 50, se aprecia la comparación de los tres métodos usados para realizar la proyección de la población, es notable la dispersión de los valores de población dependiendo de cada metodología, principalmente cuando se acercan al periodo de diseño. COMPARACION DE PROYECCIONES 70000 60000 50000 40000 30000 POBLACIÓN 20000 10000 0 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 AÑO

Método Aritmético Método Geométrico Método Exponencial

Figura 50. Comparación de proyecciones, municipio de La Mesa.

La población flotante se estableció como el 23% de la totalidad de la población debido a las actividades turísticas y agrónomas que se desarrollan en el municipio de La Mesa Cundinamarca.

Analizando todos los datos obtenidos se concluye que el método que más se acopla a la tendencia del crecimiento de población de dicho municipio es el método geométrico con una población total de 30409 habitantes más la población flotante de 13439 habitantes se obtendría una población de diseño de 43848 habitantes. Se estipula el nivel de complejidad del sistema como medio alto con un periodo de diseño máximo de 25 años.

- Según las ecuaciones mencionadas y los datos obtenidos se tiene como resultado los siguientes datos de caudales:

Dotación Bruta (L/hab*día) 180,00 Caudal medio diario (L/s) 91,35 Caudal máximo diario (L/s) 109,62 Caudal máximo Horario (L/s) 153,47 Tabla 31. Caudal de diseño, municipio de La Mesa. B. MUNICIPIO DE ANAPOIMA

Las proyecciones de población se estimaron a partir de las cifras oficiales de los censos realizados por el DANE.

Datos oficiales de población Año Población Total Cabecera Rural 1993 8269 3462 4807 2005 11337 4804 6533 Tabla 32. Datos de población, municipio de Anapoima, DANE.

Para este municipio también se realizará la proyección de población de diseño por medio de los métodos aritmético, geométrico y exponencial según las ecuaciones anteriormente mencionadas.

Método aritmético:

Año Total Cabecera Rural

P1993 1993 8269 3462 4807

P2005 2005 11337 4804 6533 Pf 2032 18240 7824 10417

Tabla 33. Proyección de población a 25 años (Método aritmético), municipio de Anapoima.

Método geométrico:

Año Total Cabecera Rural

P1993 1993 8269 3462 4807

P2005 2005 11337 4804 6533 Pf 2032 23059 9771 13288

Tabla 34. Proyección de población a 25 años (Método geométrico), municipio de Anapoima. Método exponencial:

Año Total Cabecera Resto K P1993 1993 8269 3462 4807 P2005 2005 11337 4804 6533 entre 93-05 0,0263 Pf 2032 23059 9654 13405 promedio 0,0263 Tabla 35. Proyección de población a 25 años (Método exponencial), municipio de Anapoima.

A continuación, se puede evidenciar la comparación de proyecciones realizadas a 25 años según los tres métodos establecidos en el Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico.

COMPARACION DE PROYECCIONES 25000

20000

15000

Población 10000

5000

0 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Año

Método Aritmético Método Geométrico Método Exponencial

Figura 51. Comparación de proyecciones municipio de Anapoima

La población flotante se estableció como el 20% de la totalidad de la población debido a las actividades turísticas y agrónomas que se desarrollan en el municipio de Anapoima Cundinamarca.

Analizando todos los datos obtenidos se concluye que el método que más se acopla a la tendencia del crecimiento de población de dicho municipio es el método geométrico con una población total de 9771 habitantes más la población flotante de 4789 habitantes se obtendría una población de diseño de 14561 habitantes. Se estipula el nivel de complejidad del sistema como medio alto con un periodo de diseño máximo de 25 años.

En cuanto a el caudal de diseño se obtuvieron los siguientes resultados usando las ecuaciones anteriormente dadas:

Dotación Bruta (L/hab*día) 180,00 Caudal medio diario (L/s) 26,60 Caudal máximo diario (L/s) 31,92 Caudal máximo Horario (L/s) 44, 68 Tabla 36. Caudal de diseño municipio de Anapoima

2. Montaje de la red matiz de suministro La Mesa – Anapoima: Conocida las poblaciones proyectadas y caudales de diseño de los municipios (La Mesa, Anapoima), fue necesario iniciar el calco de los planos obtenidos del Proceso PAF-ATF-O-159-2015 FINDETER S.A y de Empresas Públicas de Cundinamarca suministrada atreves de la petición 201702257. Teniendo en cuenta que esta red ya se encuentra diseñada y actualmente en construcción. Lo anterior, en aras de establecer la capacidad real instalada de este diseño y la posibilidad de contar con caudales de agua potable excedentes para realizar la propuesta a los municipios vecinos de Apulo y Viotá.

Figura 52. Trazado red de conducción Acueducto Regional La Mesa – Anapoima. Fuente: Proceso PAF-ATF-O-159-2015 FINDETER S.A.

Figura 53. Trazado red de conducción Acueducto Regional La Mesa – Anapoima. Fuente: Empresas públicas de Cundinamarca, solicitud 201702257.

Para realizar esta actividad se tuvo que convertir las coordenadas de estos planos de Gauss Kruger a coordenadas UTM por medio del Software Magna Sirgas 3.0 debido que estas coordenadas facilitaban el calco en AutoCAD.

Para verificar que el trazado obtenido coincida con la vía de los municipios implicados fue necesario pasar el trazado a Google Earth por medio de la herramienta Global Mapper llegando a los resultados resumidos en la Figura 54.

Figura 54. Acueducto regional La Mesa-Anapoima sobre Imagen satelital Google Earth. Fuente: Elaboración propia.

3. Modelación matemática del diseño existen La Mesa – Anapoima: Teniendo el trazado completo por medio de la herramienta EPACAD se hizo compatible el archivo de AutoCAD con EPANET 2.027 para iniciar con la modelación, se complementaron las elevaciones, detalles, material y diámetro de la tubería con los planos presentando los resultados detallados en la Figura 55 y 56:

Figura 55. Modelación en EPANET 2.0 del acueducto regional La Mesa-Anapoima. En la Figura 55, Se observa el trazado de la conducción desde el tanque de Bojacá hasta la PTAP del municipio de La Mesa; se obtuvo una modelación con 381 nodos de una longitud de 17.9 km con una variación de diámetros de 250 a 325 mm.

27 EPANET es un software de análisis hidráulico de dominio público para redes de abastecimiento de agua, es desarrollado y mantenido por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, www.epa.gov/nrmrl/wswrd/dw/epanet.html.

Figura 56. Modelación en EPANET 2.0 del acueducto regional La Mesa-Anapoima. En la Figura 56, se observa la conducción desde la PTAP del municipio de La Mesa hasta la PTAP del municipio de Anapoima; se obtuvo una modelación de 79 nodos con una longitud de 18,48 Km y una variación de diámetros de 250 a 325 mm.

Una vez realizada la modelación matemática usando la herramienta computacional Epanet 2.0 se comprueba que a través de la red de conducción existente potencialmente puede llegar un caudal de 162,89 L/s al municipio de La Mesa y de 87,99 L/s al municipio de Anapoima. La longitud de red modelada corresponde a una conducción de 36.38 km de HD con diámetros que varían entre 250 a 350 mm, cuenta con 16 válvulas, 5 cámaras de quiebre y 3 tanques de almacenamiento. Como resultado se destaca que la red de conducción existente si cumple con la demanda de los municipios de La Mesa y Anapoima.

En cuanto a parámetros hidráulicos, a partir de la información tomada de los planos suministrados por la CAR, se evidencio en la modelación la presencia de presiones negativas en algunos tramos de la conducción. Las presiones negativas en la red de distribución se deben evitar, ya que generan riesgo de cavitación en el sistema de conducción y separación de la columna de agua, disminuyendo el caudal de salida y limitando el adecuado funcionamiento de la red. Estas presiones son debidas principalmente a variaciones en los diámetros de diseño sin justificación técnica, pues la línea piezométrica corta la cota del terreno, como se puede evidenciar en la Figura 57, resultado de la modelación destacando en color rojo y en círculos los sitios con presiones negativas.

Figura 57. Presiones negativas conducción Bojacá – La Mesa.

Al analizar las causas de estas presiones negativas, nos remitimos a los planos que nos fueron suministrados y encontramos que en estas secciones se presentarían reubicación de las cámaras de quiebre y por consiguiente estos diámetros aumentaban, en aras de garantizar el adecuado funcionamiento de la red.

Figura 58. Planos en perfil proporcionado por Empresas Públicas de Cundinamarca

La problemática descrita anteriormente se repite en varios tramos de la red, coincidente con los cambios de posición de las cámara de quiebre, lo que nos permite inferir que los planos suministrados no están actualizados, o tienen alguna justificación hidráulica que no está expresada en ellos ni en la información documental a la cual se tuvo acceso (limitación de la información).Sin embargo, en aras de continuar con la investigación acá propuesta se decidió replantear los diámetros de estas tuberías y eliminar los fenómenos donde se presentan las presiones negativas , dejando los siguientes diámetros en la tubería.

Figura 59. Diámetro de Tuberías Planos Suministrados por Empresas Publicas de Cundinamarca. Entre K1+000 al K11+600.

Figura 60. Diámetro de Tuberías Usados para la Modelación y Diseño. Entre K1+000 al K11+600.

En resumen, a partir de los escenarios de modelación descritos anteriormente se proponen los siguientes cambios:

✓ Continuación de diámetro 350mm hasta K0+743. ✓ Continuación de diámetro 250mm desde K3+680 hasta la cámara de quiebre 2 ubicada en K4+290. ✓ Continuación de diámetro 350mm desde cámara de quiebre 4 hasta Km9+620.

Que dieron como resultado una eliminación de los problemas de presiones negativas en la conducción.

Figura 61. Presiones Obtenidas en la modelación.

Una vez realizados estos cambios en el diseño hidráulico de la red del acueducto regional La Mesa – Anapoima y verificando un correcto funcionamiento hidráulico procedemos al diseño de la conducción Anapoima – Apulo y Anapoima – Viotá. Las cuales constituyen la propuesta para mitigar en el corto plazo las dificultades de continuidad en la prestación del servicio público de acueducto en esto municipios.

7. DISEÑO HIDRAULICO PROPUESTA ANAPOIMA-APULO-VIOTÁ

Una vez realizado el diagnóstico de la red de conducción del acueducto regional La Mesa-Anapoima, detallado en el ítem anterior, se procede a realizar la propuesta de red de distribución de agua potable para los municipios de Apulo y Viotá. Inicialmente se realizaron los posibles trazados en los municipios y con ello se estableció la ubicación óptima de los tanques de almacenamiento, garantizando las presiones mínimas en todos los sitios de la población, basado en los criterios de la normativa RAS vigente, esto se realizó a partir de información secundaria y modelación matemática de la red en Epanet. Seguidamente, se realiza el trazado de la red desde el tanque de almacenamiento de Anapoima, tomando como referencia la vía y/o zona pública hasta llegar a los sitios de ubicación de tanques establecidos inicialmente. Se hizo uso de la herramienta computacional Google Earth de acceso Libre, ya que permite una mejor ubicación espacial, nos da un vistazo general al perfil de elevación, y permite una fácil edición de las rutas.

1. Ubicación de tanques de almacenamiento

A. MUNICIPIO DE APULO

Se realizo el calco de la red de distribución de Apulo para garantizar las presiones en el casco urbano y ubicar acertadamente el tanque que abastecerían esta red.

Figura 62. Red de distribución municipio de Apulo sobre Imagen satelital, Google Earth. Fuente: Elaboración propia

Teniendo el esquema de las redes en Google Earth por medio de Global Mapper se hizo compatible el archivo con AutoCAD y con el programa de EpaCAD se convirtió el archivo de tal forma que fuera compatible con Epanet 2.0, con el objeto de poder determinar la dirección de flujo del agua en cada una de las tuberías de cada red.

Figura 63. Dirección del flujo en la red de distribución de Apulo Con el apoyo del archivo en AutoCAD se le asignaron áreas a cada nodo y con el método de áreas aferentes se obtuvo el caudal de demanda de cada uno de estos.

Figura 64. Áreas aferentes, caudal de nodos de Apulo.

Con el modelo montado en Epanet se empezaron a introducir las elevaciones de cada nodo tomando las alturas del archivo anteriormente mencionado de Google Earth.

Para encontrar la mejor ubicación de los tanques de almacenamiento y distribución se tuvo que tener en cuenta la topografía del casco urbano de las poblaciones, para Apulo se buscó en su topografía un punto alto de tal forma que no se necesitara bombeo, pero que, a su vez la conducción principal pudiera llegar con la presión necesaria a este tanque. Lo que dio como resultado una posible ubicación del tanque (Figura 65).

Figura 65. Perfil longitudinal casco urbano Apulo. Con la ubicación del tanque preestablecido, se hizo el modelaje de la red de abastecimiento para comprobar que la ubicación del tanque fuera adecuada y que se cumplieran las presiones.

Figura 66. Comprobación de presiones, red de distribución Apulo.

En la Figura 66 se comprobó las presiones de la red de conducción del municipio, verificando que la ubicación del tanque fue la adecuada.

Ya ubicados los tanques de almacenamiento se procedió a realizar el dimensionamiento de los tanques obteniendo los siguientes resultados:

Cotas y Niveles de agua en el Tanque h 3,19 C de Lamina 822,88 C mínimo 819,69 C fondo 819,00 C corona muros 823,38 Tabla 37. Cotas y Niveles tanque.

Volumen del Tanque Consumo Máximo diario 0,23 (%) Demanda Doméstica (m3) 1537,9 Caudal de Incendio (m3/s) 0,3 Volumen de Incendio (m3) 1871,0 Volumen de Emergencia 384,5 (m3) VOLUMEN DEL TANQUE 1871,0 Tabla 38. Volumen del tanque.

Volumen del Tanque 623,68 H (m) Profundidad 3,88 B=L (m) 12,68 L total 38,04 Tabla 39. Dimensiones tanque. El tanque se diseñó con tres compartimientos para facilitar su mantenimiento y tiene la capacidad para abastecer a ambos municipios. Ver Anexo 2 para evidenciar el plano en planta y en perfil del tanque de almacenamiento

Posteriormente se dimensiono el tanque de almacenamiento del municipio de Apulo.

Cotas y Niveles de agua en el Tanque h 1,84 C de Lamina 456,23 C mínimo 454,39 C fondo 453,00 C corona muros 456,73 Tabla 40. Cotas y Niveles tanque Apulo.

Volumen del Tanque Consumo Máximo diario 0,23 (%) Demanda Doméstica (m3) 734,9 Caudal de Incendio (m3/s) 0,2 Volumen de Incendio (m3) 1288,0 Volumen de Emergencia 183,7 (m3) VOLUMEN DEL TANQUE 1288,0 Tabla 41. Volumen del tanque Apulo.

Volumen del Tanque 429,35 H (m) Profundidad 3,23 B=L (m) 11,53 L total 34,58 Tabla 42. Dimensiones tanque Apulo. El tanque se diseñó con tres compartimientos para facilitar su mantenimiento y tiene la capacidad para abastecer al municipio de Apulo. Ver anexo 2 para evidenciar el plano en planta y en perfil del tanque de almacenamiento. B. MUNICIPIO DE VIOTÁ

Se realizó el calco de la red de distribución de Viotá para garantizar las presiones en el casco urbano y ubicar acertadamente el tanque que abastecerían esta red.

Figura 67. Red de distribución municipio de Viotá sobre Imagen satelital, Google Earth. Fuente: Elaboración propia

Siguiendo el mismo procedimiento realizado en el municipio de Apulo se obtuvo la red de distribución de Viotá en Epanet con el objeto de poder determinar la dirección de flujo del agua en cada una de las tuberías de cada red.

Figura 68. Dirección del flujo en la red de distribución de Viotá. Con el apoyo del archivo en AutoCAD se le asignaron áreas a cada nodo y con el método de áreas aferentes se obtuvo el caudal de demanda de cada uno de estos.

Figura 69. Áreas aferentes, caudal de nodos de Viotá.

Para el municipio de Viotá se siguieron los mismos alineamientos planteados para Apulo, pero en este se encontró un problema con la topografía del casco urbano que se pudo observar en Google Earth (Figura 70).

Figura 70.Perfil longitudinal casco urbano Viotá. En la Figura 71 se evidencia que el perfil longitudinal del casco urbano de Viotá tiende a ser cóncavo, por lo tanto, se aprovecha que la red matriz del municipio de Viotá cuenta con presión alta capaz de atravesar el casco urbano de occidente a oriente y llegando a la zona más elevada del terreno en estudio para ubicar el tanque.

Figura 71. Posible ubicación del tanque de almacenamiento Viotá.

Con la ubicación del tanque preestablecido, se hizo el modelaje de la red de abastecimiento para comprobar que la ubicación del tanque fuera adecuada y que se cumplieran las presiones.

Figura 72. Comprobación de presiones, red de distribución Viotá Por último, se dimensiono el tanque de almacenamiento del municipio de Viotá.

Cotas y Niveles de agua en el Tanque h 1,93 C de Lamina 639,50 C mínimo 637,57 C fondo 636,16 C corona muros 640,00 Tabla 43. Cotas y Niveles tanque Viotá.

Volumen del Tanque Consumo Máximo diario 0,23 (%) Demanda Doméstica (m3) 802,9 Caudal de Incendio (m3/s) 0,2 Volumen de Incendio (m3) 1390,0 Volumen de Emergencia 200,7 (m3) VOLUMEN DEL TANQUE 1390,0 Tabla 44. Volumen del tanque Viotá

Volumen del Tanque 463,33

H (m) Profundidad 3,34 B=L (m) 11,77 L total 35,31 Tabla 45. Dimensiones tanque Viotá.

El tanque se diseñó con tres compartimientos para facilitar su mantenimiento y tiene la capacidad para abastecer al municipio de Viotá. Ver Anexo 2 para evidenciar el plano en planta y en perfil del tanque de almacenamiento.

2. Red de distribución Tanque Anapoima – Tanque Apulo - Tanque Viotá Teniendo esto en cuenta se ubicó el tanque de Anapoima, Apulo y Viotá y se procedió a realizar un trazado inicial en donde se aprecia que el criterio de diseño de esta fue intentar ir paralelo a las vías de acceso de estas poblaciones dando como resultado el siguiente trazado preliminar.

Figura 73. Trazado inicial conducción Apulo- Viotá

Al generar los perfiles de estos trazados se apreció que para Apulo podría presentarse un problema (Figura 74) de presión, pues el terreno por el que pasaba esta sección era montañoso y había altas probabilidades que se necesitara una estación de bombeo intermedio, aumentando costos, por lo que se decidió reformular una mejor alternativa (Figura 75).

Figura 74. Perfil longitudinal

Figura 75. Perfil longitudinal para ubicación del tanque del municipio de Apulo

Para empezar con la modelación de las conducciones y para tener un mayor grado de seguridad con este, se decidió generar curvas de nivel del terreno aledaño a las conducciones por medio de la herramienta computacional Global Mapper 18, que recopila información del mapa Topográfico ASTER GDEM con una resolución de 1 arco segundo.

Figura 76. Curvas de nivel del terreno en estudio. Fuente: Goblal Mapper 18.

Posteriormente se realizó la modelación convirtiendo la versión compatible de Epanet 2.0 por medio de Epacad al trazado de la conducción que se encuentra en AutoCad, llegando al siguiente modelo:

Figura 77. Modelación en Epanet 2.0 red de conducción Apulo y Viotá.

Posteriormente se unifico la red de distribución de ambos municipios con la red matriz para verificar parámetros hidráulicos.

Figura 78. Unión red de distribución y red matriz.

Figura 79. Unión red de distribución Apulo con red matriz

Figura 80. Unión red de distribución Viotá con red matriz.

Teniendo en cuenta los cambios realizados a las conducciones correspondientes al acueducto Regional de la Mesa se hizo un análisis de las capacidades de conducción de las tuberías obteniendo los Siguientes Resultados:

La capacidad obtenida en la red proyectada hasta en el municipio de Anapoima fue de 111,46 L/s, restándole el caudal de diseño proyectado que necesita el municipio de Anapoima que es de 44,68 L/s se pudo identificar que es factible disponer de 66,78 L/s, para cubrir la demanda de los municipios de Viotá y Apulo.

Figura 81. Presiones y Caudal de llegada al Tanque Apulo

Figura 82. Presiones y Caudal de llegada al Tanque Viotá.

Se decidió que las tuberías que conforman el diseño tienen que ser de tipo HD, porque las presiones a lo largo de los tramos alcanzan valores mayores a la capacidad admisible que puede proporcionar una tubería de material PVC.

Figura 83. Presiones conducción Tanque Anapoima-Apulo- Viotá.

Seguidamente se determinaron anclajes tipo para empujes en curvas horizontales, en curvas verticales inferiores y en curvas verticales superiores según la norma NS-060 E.A.A.B, ver el Anexo 3 para evidenciar el cálculo y plano de los anclajes.

Por último, se generaron los siguientes planos en perfil de la conducción Bojacá- Anapoima-Apulo-Viotá diseñada.

TANQUE BOJACA - PTAP ANAPOIMA

2900

2400

1900

1400 ALTURAS (M) ALTURAS 900

400 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 LONGITUD TUBERIA (M)

Cota Terreno Natural Línea Piezométrica

Figura 84. Plano perfil conducción Bojacá- Anapoima.

PTAP ANAPOIMA - TANQUE APULO 850 800 750 700 650 600

ALTURAS (M) ALTURAS 550 500 450 400 30000 40000 50000 60000 70000 LONGITUD TUBERIA (M)

Cota Terreno Natural Línea Piezométrica

Figura 85. Plano perfil conducción Tanque Anapoima- Tanque Apulo

PTAP ANAPOIMA - TANQUE VIOTA 850 800 750 700 650 600

550 ALTURAS (M) ALTURAS 500 450 400 30000 40000 50000 60000 70000 LONGITUD TUBERIA (M)

Cota Terreno Natural Línea Piezométrica

Figura 86. Plano perfil conducción Tanque Anapoima-Tanque Viotá.

8. CONCLUSIONES

o Se pudo demostrar la sensibilidad de las cuencas que abastecen los municipios de Apulo y Viotá a la presencia de fenómenos macroclimáticos como el ENSO en sus fases El Niño y La Niña, permitiendo confirmación de la problemática de agua presentada en estos municipios y ampliamente reportada en distinto documento consultado (IDEAM, 2007)28. o Al realizar el diagnóstico de la red proyectada y actualmente en construcción acueducto regional La Mesa – Anapoima, se demostró que la capacidad instalada de las tuberías propuestas permite contar con un caudal excedente cercano a los 67 L/s, con lo cual es posible abastecer el 100% del caudal requeridos por los municipios de Apulo y Viotá. Esta alternativa utiliza la red proyectada adicionando un tanque en el municipio de La Mesa, que permite usar la capacidad total de la tubería instalada y por lo tanto la inversión inicial se disminuye notablemente. o Se puede concluir con esta investigación que la compra de agua en bloque del acueducto de Bogotá para abastecer a los municipios de Apulo y Viotá usando como parte la red matriz el acueducto regional La Mesa – Anapoima es una solución viable para la problemática identificada, y puede tomarse como un plan de contingencia para los municipios de Apulo y Viotá mientras se concibe y realiza el megaproyecto Embalse Calandaima.

9. RECOMENDACIONES

✓ Se recomienda revisar los valores mínimos y máximos de presión en algunos sitios de la red existente, dado que preliminarmente se evidenciaron presiones negativas en la red, sin embargo, los resultados presentados en esta investigación deben ser tomados como referencia debido a la utilización de información secundaria. ✓ Se recomienda la elaboración de un presupuesto preliminar, que permita la comparación técnico-económica con otras soluciones propuestas para la mitigación de la problemática de agua potable en los municipios de Apulo y Viotá, ya que esta investigación ha evidenciado la factibilidad de la una red desde el municipio de Anapoima, constituyéndose en una alternativa evaluable en el corto y mediano plazo. Cabe destacar que el diagnóstico realizado se elaboró siguiendo la información suministrada que inicialmente se mencionó, así que se pudieron presentar modificaciones o actualización en el diseño aprobado para la conducción del acueducto regional La Mesa- Anapoima que no se hayan incluido en el diagnóstico.

28 IDEAM, “Modelo institucional del IDEAM sobre el efecto climático de los fenómenos El Niño y La Niña en Colombia”, 2007.

Para poder solucionar estos errores proponemos realizar un mejoramiento de la red existente por medio de tuberías en serie como se evidencia a continuación:

Figura 87. Diámetros conducción Bojacá- La Mesa. En la imagen anterior se observa que se eliminó la variación del diámetro de la tubería entre tramos.

Figura 88. Presiones conducción Bojacá - Anapoima En la imagen anterior se observa que al omitir la variación de diámetros en la tubería ya no se presentan las presiones negativas.

✓ La red matriz Anapoima – Derivación (Apulo- Viotá) diseñada cuenta con las siguientes características hidráulicas

o Tubería en serie o Diámetros de diseño de 8” (198mm) y 10” (247mm)

o Capacidad de 65,93 LPS. o Debido a las presiones obtenidas la tubería propuesta es en HD.

Figura 89. Diámetros Red matriz Anapoima – derivación Apulo-Viotá La red matriz Derivación – Tanque Apulo diseñada cuenta con las siguientes características hidráulicas o Tubería en serie o Diámetros de diseño de 4” (103mm) y 6” (152mm) o Capacidad de 31,79 LPS o Debido a las presiones obtenidas la tubería propuesta es en HD.

Figura 90. Diámetros Red matriz derivación - tanque Apulo.

La red matriz Derivación – Tanque Viotá diseñada cuenta con las siguientes características hidráulicas. o Tubería en HD debido a las presiones obtenidas o Diámetros de diseño de 10” (247 mm). o Capacidad de 34,14 LPS

Figura 91. Diámetros Red matriz derivación - tanque Viotá. puede ser viable una combinación de materiales, usando PVC en las zonas de bajas presiones y Tubería HD para zonas con altas presiones y así disminuir costos.

10. BIBLIOGRAFIA

❖ RAS, “Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico”, República de Colombia Ministerio de Desarrollo Económico Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico, 2010.

❖ RESOLUCIÓN 0330, “Por la cual se adopta el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS y se derogan las resoluciones 1096 de 2000, 0424 de 2001, 0668 de 2003, 1459 de 2005, 1447 de 2005 y 2320 de 2009”, 8 de junio del 2017.

❖ PALMER, Meteorological drought, Department of commerce Weather Bureau, Wayne C, 1965.

❖ LÓPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo, “Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados”, segunda edición. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería, Bogotá D.C, 2009.

❖ CAR, “Información hidrometeorológica de la cuenca del río Calandaima”, Subdirección de Recursos Naturales y Áreas Protegidas. Grupo centro de monitoreo hidrológico y del clima. Bogotá, 2014.

❖ GARCIA BERNAL, “Plan de desarrollo: territorio de oportunidades para la inversión, el progreso y el desarrollo social”, 2016.

❖ QUIROGA GARCÍA, Plan de desarrollo Viotá territorio de paz y prosperidad,2012.

❖ TIXE Salvador, “Guía de diseño para líneas de conducción e impulsión de sistemas de abastecimiento de agua rural”, 2004

❖ UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA, “Alternativas de abastecimiento del recurso hídrico en la cuenca del río Calandaima en Cundinamarca-Colombia”, 2014.

❖ CAR, “Estudios previos” para contratación realizar los diseños detallados y estudios complementarios del proyecto del Embalse Calandaima, 2014.

❖ CONTRALORIA DE BOGOTA D.C, “Evaluación a los efectos generados por las decisiones tomadas por el gobierno distrital frente a la suspensión de la venta de agua en bloque”, 2012.

❖ IDEAM, “Modelo institucional del IDEAM sobre el efecto climático de los fenómenos El Niño y La Niña en Colombia”, 2007.

❖ UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS, “Cálculo del caudal de la cuenca hidrológica de la quebrada Guaguaqui, del departamento de Boyacá, por el método racional”,2016.

❖ GUGK Y ACADEMIA DE CIENCIAS DE LA URSS, “Método simplificado del balance hídrico”,1964.

❖ AGENCIA DE PROTECCION AMBIENTAL DE LOS ESTADOS UNIDOS “EPA”, “Descripción de EPANET”, obtenido de la página: www.epa.gov/nrmrl/wswrd/dw/epanet.html.

ANEXOS

ANEXO 1. LLENADO DE DATOS FALTANTES

VALORES CAUDALES MEDIOS MENSUALES (M3/S) / ESTACION PTE APULO 2120881.: CATEGORIA LM AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1992 0,038 0,151 0,029 0,682 0,407 0,549 0 0 0 1,114 0,018 0,046 1993 0,43 0,25 1,19 5,28 6,47 1,1 0,66 0 0,028 0,049 2,95 4,62 1994 4,37 2,94 4,05 6,39 5,77 1,68 0,44 0 8E-04 4,82 5,83 2,56 1995 0,46 0,42 1,82 3,39 3,61 5,81 0,85 1,66 1,88 3,79 4,77 4,36 1996 2,97 3,3 5,75 3,09 7,38 4,25 2,91 1,1 2,11 5,81 3,99 3,16 1997 10,79 8,93 5,72 9,21 6,98 4,2 1,18 0,08 0 2,78 6,72 4,81 1998 2,653 2,094 4,022 9,066 7,149 3,946 2,843 0,651 5,061 5,381 5,306 6,44 1999 7,564 6,619 5,701 6,083 3,18 0,166 0,001 4,162 6,032 14,82 15,46 14,38 2000 3,353 2,912 3,232 4,029 3,032 1,545 0,791 0,297 1,817 0,722 1,527 1,057 2001 0,13 0,357 1,576 0,418 0,712 0,322 0,064 0,051 0,838 1,392 2,309 2,386 2002 1,108 0,117 2,305 2,17 0,052 0 0 0 0,014 0,088 0,044 0,053 2003 0,018 0,243 0,707 0,726 0,006 0 0,023 0,016 0,02 0,07 0,099 0,025 2004 0,181 0,156 0 0,236 0,077 0,155 0,044 0,032 0,04 0,092 0,084 0,064 2005 0,063 0,154 0,094 0,094 0,103 0,072 0,03 0,015 0,007 0,063 0,093 0,05 2006 2,23 1,871 2,488 6,75 4,179 3,445 0,456 0,502 0,74 4,43 5,479 6,139 2007 0,591 0,258 0,914 4,177 2,209 0,507 0,27 0,637 0,273 2,175 6,722 7,801 2008 5,02 2,176 5,54 3,257 6,999 2,216 0,948 2,065 1,858 4,88 15,7 13,47 2009 5,346 3,07 9,088 10,56 7,605 4,447 1,862 1,864 1,908 3,559 7,38 3,303 2010 1,289 1,001 1,478 6,631 11,03 0,11 7,719 2,291 3,083 5,53 21,77 13,84 2011 2,776 4,176 4,504 10,62 9,391 6,039 5,618 2,798 2,978 7,189 10,61 11,97 2012 9,29 7,667 4,931 8,413 4,403 2,351 1,867 3,04 1,662 3,096 3,796 3,487 Figura 92. Llenado de datos en la estación PTE APULO de valores medios mensuales de caudal en (m3/s).

VALORES MEDIOS MENSUALES DE TEMPERATURA (°C) / ESTACION ESC SAMPER MADRID 2120641.: CATEGORIA CP AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1992 25,30 24,70 25,90 24,60 24,20 24,00 23,90 24,80 24,20 24,00 23,80 23,40 1993 22,90 24,60 24,70 25,20 24,90 24,50 24,60 25,20 24,60 24,40 24,20 21,32 1994 24,10 24,60 24,20 24,60 19,50 19,20 19,50 21,70 24,80 23,10 23,10 23,60 1995 24,00 25,60 24,30 24,40 24,40 23,90 24,70 23,70 24,20 23,60 26,00 23,90 1996 22,90 22,60 21,80 24,10 24,10 24,30 24,60 25,40 25,30 24,20 24,50 23,30 1997 24,80 24,10 28,30 24,30 24,30 25,20 24,90 27,50 26,90 26,70 25,80 25,30 1998 20,90 23,30 23,70 23,30 24,70 25,00 24,80 26,00 24,90 24,60 24,40 24,70 1999 25,40 24,70 23,90 21,00 20,40 20,90 21,80 24,30 23,10 22,80 24,30 24,50 2000 24,30 24,20 24,50 23,30 24,90 25,40 25,50 27,30 24,60 23,60 23,60 26,40 2001 20,55 23,50 26,10 26,40 26,20 26,30 28,10 27,40 27,30 25,30 25,30 22,00 2002 29,00 28,90 28,90 28,30 27,40 25,90 27,00 27,20 24,20 23,10 23,40 23,70 2003 24,10 26,50 25,40 25,10 25,20 24,80 23,05 23,38 23,32 23,38 22,86 23,79 2004 23,78 24,28 23,93 23,08 23,71 23,66 23,33 22,74 20,55 20,30 20,37 21,13 2005 21,50 22,00 21,51 21,77 21,90 22,06 22,21 21,91 22,77 21,61 21,57 22,08

2006 23,40 23,81 22,63 22,24 22,85 22,15 20,72 21,26 22,49 22,63 27,50 24,20 2007 24,00 24,30 24,10 25,00 21,90 21,31 19,88 19,15 21,01 20,21 23,10 24,00 2008 23,90 24,20 24,50 24,20 24,20 25,10 25,60 25,80 26,10 25,80 25,50 26,30 2009 26,00 26,20 26,30 26,60 26,40 21,02 21,00 26,00 27,40 27,40 25,10 25,30 2010 26,10 27,20 27,50 26,80 26,30 25,50 25,50 24,70 24,20 24,20 23,50 23,80 2011 24,30 23,50 23,90 24,50 25,40 25,70 25,60 24,40 24,60 24,50 24,70 24,70 2012 24,90 25,60 26,40 26,20 23,04 22,63 22,49 21,90 20,82 20,12 19,72 21,13 Figura 93. Llenado de datos en la estación ESC SAMPER MADRID de valores medios mensuales de temperatura (°C).

VALORES TOTALES DE EVAPORACION (mm) / ESTACION ESC SAMPER MADRID 2120641.: CATEGORIA CP AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1992 91,4 100,4 121,2 109,7 96,8 135,6 138,2 148,7 141,4 98,5 108,5 106,8 1993 99,6 83,2 98,5 86,4 82,9 105,1 103,0 114,8 96,2 96,6 153,1 141,2 1994 76,2 77,5 83,5 62,0 84,9 107,4 77,9 120,8 120,5 79,8 62,7 105,5 1995 112,3 44,7 55,9 47,0 77,4 69,8 82,1 68,9 79,0 60,7 97,6 83,9 1996 58,2 61,4 82,4 69,3 66,9 56,0 108,6 118,1 102,5 62,9 78,7 73,8 1997 74,4 80,0 97,6 50,4 64,6 97,4 111,5 147,8 128,7 79,9 76,7 119,5 1998 114,1 82,3 77,9 69,4 75,0 75,0 133,8 93,9 114,1 80,3 97,6 74,9 1999 81,0 52,4 95,5 82,2 109,0 54,6 112,0 137,6 46,4 28,4 40,6 53,9 2000 86,5 86,8 57,9 41,5 65,3 97,8 102,8 102,6 91,5 118,7 100,8 69,4 2001 78,8 85,5 90,8 93,8 86,1 99,4 111,3 115,6 102,1 88,9 68,0 58,6 2002 111,3 94,2 59,3 39,1 56,2 53,6 30,1 144,3 99,9 137,4 97,8 95,2 2003 192,0 160,1 151,5 118,4 146,6 88,5 54,8 92,5 82,4 81,6 79,8 51,8 2004 157,1 132,8 181,0 126,7 125,6 143,6 153,1 195,3 169,6 186,4 145,5 133,7 2005 132,0 149,1 190,8 159,1 184,9 140,2 87,0 97,1 86,3 17,0 101,9 130,9 2006 44,0 110,5 109,6 63,2 91,0 93,7 119,2 127,6 107,0 37,3 34,7 98,0 2007 106,7 137,1 72,8 76,5 68,7 108,3 118,9 119,7 116,9 97,9 105,7 97,5 2008 101,0 108,2 108,2 93,2 100,8 99,4 98,4 96,0 92,4 120,9 23,6 68,0 2009 106,5 94,8 92,0 101,8 96,1 113,6 127,6 118,2 105,6 104,5 108,7 109,9 2010 120,0 109,7 82,7 53,7 99,9 106,8 90,8 116,5 75,7 165,4 64,4 15,3 2011 71,0 98,7 94,6 47,9 46,2 53,6 87,4 80,1 101,1 26,0 20,1 2,0 2012 107,9 106,0 96,1 97,7 85,6 112,5 104,5 110,8 111,3 109,4 82,8 105,4 Figura 94. Llenado de datos en la estación ESC SAMPER MADRID de valores totales de evaporación (mm).

VALORES TOTALES DE PRECIPITACION (mm) /ESTACION ESC SAMPER MADRID 2120641.: CATEGORIA CP AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1992 94,9 59,8 28,1 130,7 55,4 21,3 19,1 30,1 82,8 53,5 192,9 223,9 1993 68,6 23,7 111,4 152,8 149,5 10,6 29,8 15,5 73,1 73,2 59,4 52,3 1994 105,6 135,7 193,5 112,9 216,8 29,6 47,9 28,5 65,1 141,2 234,2 2,6 1995 15,0 83,4 97,8 88,2 92,5 123,6 79,0 106,9 55,0 136,6 152,2 108,2 1996 158,5 136,9 315,0 122,5 165,6 30,5 72,7 26,6 68,4 211,8 130,0 110,8 1997 123,1 157,5 172,1 224,1 156,3 85,0 12,4 0,0 51,6 28,6 45,4 47,3 1998 108,0 71,6 78,9 112,4 151,9 13,7 57,5 73,1 75,8 168,8 97,0 92,8 1999 53,5 160,4 88,0 180,5 37,1 251,5 11,8 22,2 243,6 207,6 153,0 152,7

2000 85,1 68,1 124,4 13,6 156,6 134,1 34,7 34,3 112,2 48,7 96,6 65,0 2001 53,0 81,0 141,9 68,3 49,2 43,4 37,3 1,1 61,4 188,2 53,6 155,8 2002 7,2 45,6 317,1 290,2 41,9 1,1 6,7 5,7 1,3 144,2 93,5 16,0 2003 5,7 38,3 131,0 41,0 3,2 0,0 5,8 3,4 65,2 270,9 102,7 20,4 2004 13,4 98,1 96,1 147,5 144,0 7,4 34,0 11,5 56,6 52,6 132,5 88,7 2005 94,3 52,0 49,0 133,8 280,4 22,9 19,1 5,7 2,3 155,4 207,5 130,0 2006 0,0 89,7 138,1 116,1 51,9 130,0 0,0 15,3 36,3 42,0 13,0 125,2 2007 26,4 18,1 171,7 68,7 96,5 16,0 4,7 38,0 12,9 281,8 171,4 36,2 2008 152,2 209,7 51,3 59,1 159,9 99,0 21,2 148,2 37,5 115,8 41,5 14,6 2009 49,0 60,3 206,7 68,2 120,6 107,0 14,2 3,4 94,5 164,1 195,2 62,2 2010 20,7 47,8 76,8 120,1 136,6 88,2 126,3 21,5 31,6 6,8 181,5 50,1 2011 0,0 93,9 83,6 367,3 74,5 7,1 43,6 22,5 0,0 69,0 335,4 31,0 2012 107,1 60,8 107,3 398,3 69,7 18,2 36,8 51,1 53,0 256,5 112,7 59,2 Figura 95. Llenado de datos en la estación ESC SAMPER MADRID de valores totales de precipitación (mm).

VALORES CAUDALES MEDIOS MENSUALES (M3/S) / ESTACION JAVA 2120886.: CATEGORIA LM AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1992 0,04 0,044 0,039 0,045 0,043 0,039 0,035 0,037 0,031 0,033 0,059 0,064 1993 0,052 0,051 0,052 0,089 0,075 0,04 0,04 0,042 0,058 0,055 0,079 0,053 1994 0,036 0,086 0,067 0,074 0,061 0,047 0,042 0,042 0,045 0,081 0,075 0,047 1995 0,07 0,08 0,142 0,265 0,221 0,1 0,076 0,099 0,073 0,174 0,101 0,117 1996 0,129 0,131 0,3 0,165 0,182 0,117 0,121 0,087 0,081 0,218 0,108 0,124 1997 0,316 0,082 0,164 0,125 0,103 0,093 0,079 0,067 0,081 0,097 0,121 0,131 1998 0,071 0,072 0,072 0,239 0,593 0,249 0,159 0,091 0,102 0,119 0,364 0,29 1999 0,165 0,209 0,4 0,082 0,439 0,249 0,069 0,066 0,136 0,129 0,124 0,124 2000 0,121 0,156 0,111 0,094 0,11 0,102 0,091 0 0,062 0,047 0,051 0,073 2001 0,052 0,069 0,07 0,079 0,084 0,086 0,086 0,085 0,083 0,09 0,087 0,087 2002 0,062 0,048 0,058 0,083 0,09 0,109 0,072 0,059 0,065 0,066 0,071 0,07 2003 0,016 0,1 0,347 0,447 0,005 0,026 0,06 0,087 0,102 0,063 0,079 0,035 2004 0,167 0,064 0,084 0,146 0,069 0,1 0,116 0,168 0,2 0,082 0,067 0,087 2005 0,058 0,063 0,046 0,058 0,092 0,047 0,08 0,08 0,036 0,041 0,074 0,069 2006 0,077 0,075 0,112 0,115 0,121 0,113 0,086 0,085 0,082 0,086 0,086 0,086 2007 0,082 0,082 0,082 0,076 0,071 0,072 0,078 0,074 0,054 0,081 0,062 0,056 2008 0,138 0,136 0,15 0,157 0,161 0,157 0,159 0,155 0,156 0,168 0,133 0,138 2009 0,172 0,132 0,171 0,196 0,167 0,177 0,155 0,117 0,082 0,051 0,055 0,022 2010 0,02 0,02 0,019 0,157 0,076 0,107 0,15 0,077 0,078 0,174 0,254 0,181 2011 0,107 0,075 0,132 0,388 0,248 0,022 0,015 0,29 0,659 0,234 0,18 0,285 2012 0,257 0,257 0,18 0,206 0,165 0,13 0,037 0,024 0,017 0,022 0,021 0,02 2013 0,022 0,047 0,022 0,054 0,027 0,023 0,02 0,023 0,031 0,03 0,062 0,038 2014 0,022 0,131 0,066 0,058 0,078 0,026 0,021 0,02 0,017 0,052 0,033 0,067 Figura 96. Llenado de datos estación Java 2120886.

VALORES CAUDALES MEDIOS MENSUALES (M3/S) / ESTACION PTE BOCAS 2120888.: CATEGORIA LM AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1992 2,2 3,58 0,93 1,16 1,06 0,06 0,02 0,05 0 0,01 0,6 4,84 1993 4,47 2,58 0,86 1,84 1,19 0,2 0,03 0,03 0,03 0,03 3,4 0,54

1994 1,07 2,81 1,41 1,97 2,32 1,72 0,39 0,09 0,03 1,19 2,26 1,41 1995 0,34 0,38 2,47 2,77 2,17 2,11 0,79 0,58 2,9 2,53 2,06 4,64 1996 2,23 1,72 2,28 0,97 2,15 0,41 0,99 0,22 0,72 1,419 0,83 1,2 1997 1,28 1,15 0,608 1,222 1,835 1,288 0,373 0,105 0,01 0,787 0,566 0,181 1998 0,512 0,708 0,92 1,327 1,261 0,912 0,778 0,301 0,658 1,189 2,848 1,58 1999 2,616 2,702 3,187 2,351 1,517 1,647 1,259 0,891 0,869 1,303 3,028 2,946 2000 0,791 2,583 2,272 2,545 3,047 2,145 0,415 0,478 0,527 0,651 2,421 2,14 2001 0,773 0,451 0,424 1,085 0,723 0,293 0,054 0,01 0,025 1,409 1,198 1,886 2002 0,145 0,291 1,326 2,473 0,549 0,901 0,158 0,032 0,229 0,469 1,028 0,55 2003 0,053 0,563 2,762 3,242 0,032 0,133 0,051 0,039 0,064 0,436 0,355 0,548 2004 0,548 0,363 0,67 1,055 0,333 0,516 0,098 0,075 0,026 0,026 0,027 0,025 2005 0,058 0,055 0,045 0,048 0,095 0,064 0,068 0,035 0,023 0,286 0,336 0,145 Figura 97. Llenado de datos estación Pte Bocas 2120888.

VALORES MEDIOS MENSUALES DE CAUDALES (m³/s) / ESTACIÓN VIOTA 2120896.: CATEGORIA LM AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1991 1,970 0,400 3,950 3,020 1,390 0,430 0,090 0,080 0,011 1,160 3,010 2,490 1992 0,730 1,110 0,660 0,360 0,320 0,090 0,010 0,020 0,000 0,010 4,200 5,890 1993 2,500 2,620 0,780 2,670 2,540 0,490 0,270 0,030 0,370 2,250 4,710 3,670 1994 2,770 2,110 2,840 3,530 1,030 0,610 0,120 0,070 0,090 1,430 2,280 0,600 1995 0,278 0,376 2,637 1,242 1,447 2,157 0,356 1,216 0,915 2,839 2,642 0,979 1996 1,870 1,170 0,666 0,305 1,310 1,090 0,490 0,330 0,280 1,920 1,220 0,660 1997 1,347 0,981 0,600 1,878 1,517 0,813 0,381 0,023 0,000 0,498 0,068 0,004 1998 0,160 0,540 1,180 3,340 1,770 0,630 0,290 0,070 0,180 0,160 0,800 0,300 1999 0,511 1,331 1,239 1,439 1,087 0,563 0,222 0,156 0,581 1,210 1,840 1,639 2000 1,605 1,803 1,211 0,951 0,365 0,390 0,334 0,064 0,186 0,378 1,452 0,409 2001 0,065 0,057 0,058 0,040 0,435 0,356 0,104 0,008 0,040 1,147 1,526 1,983 2002 0,471 0,371 1,280 1,898 0,735 1,150 0,308 0,048 0,362 0,385 0,836 0,497 2003 0,431 0,451 1,357 1,689 0,016 0,813 0,118 0,065 0,048 0,153 0,285 0,078 2004 0,515 0,291 2,788 2,756 1,587 0,937 0,227 0,125 0,095 0,201 0,242 0,195 2007 0,367 0,151 0,103 2,543 1,455 0,406 0,108 0,422 0,121 2,162 4,200 1,519 2008 2,414 6,538 4,470 5,700 9,401 1,496 0,829 1,356 0,882 3,585 6,364 1,237 2009 1,089 0,647 5,277 2,821 3,435 0,537 0,202 0,194 6,212 0,679 2,989 0,897 2010 0,117 0,106 0,107 2,330 1,386 0,520 1,066 0,478 1,405 1,427 2,966 3,531 2011 0,856 4,986 4,750 5,864 5,054 1,244 0,482 0,586 0,055 0,139 1,638 10,223 2012 3,846 2,010 2,213 5,225 1,568 0,074 0,133 0,086 0,037 14,737 2,774 0,914 Figura 98. Llenado de datos estación Viotá 2120896

VALORES MEDIOS MENSUALES DE TEMPERATURA (°C) /ESTACIÓN ESPERANZA LA 2120647.: CATEGORIA CP AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1991 19,400 19,900 19,400 20,400 20,300 19,300 19,000 17,500 16,500 15,700 15,100 15,300 1992 16,300 17,300 18,600 18,300 20,100 20,500 20,200 20,300 20,100 20,300 19,600 19,600

1993 19,900 19,800 19,900 20,100 20,300 20,300 20,400 20,700 18,700 18,300 17,400 17,900 1994 18,100 17,600 17,300 17,500 19,400 19,100 18,800 18,600 18,800 17,600 17,000 17,200 1995 17,600 18,500 18,000 18,000 17,500 17,300 17,400 17,900 18,400 17,800 18,300 17,400 1996 17,200 17,700 18,000 17,900 17,900 17,800 18,000 19,100 18,700 18,600 18,100 19,000 1997 19,600 20,900 20,000 20,100 19,000 19,500 18,700 19,300 18,600 18,000 17,500 17,700 1998 17,200 22,055 24,296 17,500 16,900 17,500 17,200 17,200 17,200 16,700 16,700 16,600 1999 15,400 15,800 21,259 22,194 21,550 22,277 22,945 23,582 23,163 23,248 22,479 23,226 2000 24,012 22,955 27,108 27,885 27,869 28,103 28,310 29,764 28,285 29,001 27,837 23,681 2001 24,708 24,643 24,521 22,877 23,243 22,163 22,717 23,696 24,444 24,657 23,178 23,339 2002 25,172 23,968 23,621 23,218 21,325 30,388 24,429 24,841 25,491 26,300 22,596 18,444 2003 18,444 21,380 24,746 30,730 31,028 31,416 30,137 21,750 21,650 21,017 21,431 21,062 2004 24,824 24,418 22,496 22,991 25,161 25,019 24,201 25,528 25,026 25,479 23,760 22,087 2007 23,548 22,393 23,171 23,787 23,017 23,419 24,771 24,154 24,560 23,835 22,130 22,315 2008 22,736 22,955 23,171 23,787 22,566 23,991 24,543 25,414 26,772 25,596 24,343 24,706 2009 25,752 24,306 24,521 23,560 23,581 22,848 22,146 23,239 23,513 23,835 23,061 21,973 2010 23,316 23,068 22,946 22,535 23,130 22,391 23,173 24,154 24,211 23,483 23,294 22,998 2011 24,244 23,518 23,396 23,560 24,145 23,191 24,087 23,925 23,978 23,248 22,945 22,770 2012 17,856 18,438 18,743 18,725 18,925 18,913 18,713 18,825 18,375 17,875 17,463 17,588 Figura 99. Llenado de datos estación Esperanza La 2120647.

VALORES TOTALES MENSUALES DE EVAPORACIÓN (mm)/ ESTACIÓN COL JOSE DE CALDAS 2120190.: CATEGORIA CO AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1991 94,36 102,37 70,70 61,85 93,32 101,90 138,84 132,45 91,94 90,06 64,65 61,17 1992 86,68 95,08 115,80 89,52 101,27 151,50 163,16 161,04 85,59 87,31 95,96 88,88 1993 97,50 107,10 100,40 68,87 53,90 70,00 97,60 102,50 106,60 53,80 43,90 72,90 1994 42,60 32,40 23,90 37,90 10,70 52,50 72,70 82,50 55,00 40,20 36,00 51,90 1995 106,49 42,33 53,41 38,35 80,97 77,99 96,93 74,62 78,35 53,80 86,32 69,82 1996 56,60 44,00 77,90 84,80 56,00 57,70 83,70 86,70 102,10 45,90 82,10 80,00 1997 76,30 60,20 81,50 75,10 82,70 81,10 74,40 103,50 93,30 87,20 88,90 110,80 1998 101,90 111,90 101,60 88,50 98,40 88,60 74,10 85,80 75,90 98,30 59,90 61,40 1999 76,81 49,62 91,24 67,08 114,03 61,00 132,23 149,02 46,02 25,17 35,91 44,85 2000 82,03 82,20 55,32 102,50 68,31 109,27 121,37 111,12 90,75 105,21 89,15 57,75 2001 109,90 106,30 29,90 131,30 112,40 104,40 106,30 109,60 124,50 83,70 106,70 75,10 2002 119,90 84,90 104,30 96,00 82,60 97,10 105,80 124,00 117,30 113,40 91,00 101,00 2003 99,70 94,80 93,60 97,20 83,60 76,60 103,20 131,70 109,90 127,00 96,50 114,50 2004 104,40 125,60 123,10 94,30 96,60 99,40 98,80 129,80 102,50 104,20 101,80 115,40 2007 117,70 145,10 93,50 70,60 68,90 76,10 106,40 100,50 122,10 113,20 106,40 101,10 2008 94,90 113,10 103,10 93,40 91,10 69,90 88,20 85,00 91,80 90,50 82,80 109,70 2009 80,70 89,40 100,20 93,30 89,90 81,50 15,30 128,01 49,80 127,90 107,80 105,30 2010 141,30 131,70 109,80 93,20 93,40 82,20 75,10 87,60 85,10 101,20 80,10 85,00 2011 117,00 93,20 110,20 73,00 69,90 83,60 89,60 116,10 114,90 91,50 83,10 81,80 2012 88,50 95,40 110,80 83,30 74,00 102,30 98,70 119,20 123,70 107,70 80,60 103,70 Figura 100. Llenado de datos de evaporación estación Col José de Caldas 2120190.

VALORES TOTALES MENSUALES DE PRECIPITACION (mm)/ ESTACIÓN COL JOSE DE CALDAS 2120190.: CATEGORIA CO AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1991 43,60 24,60 367,20 104,10 68,70 21,50 74,70 95,20 41,90 167,00 320,50 297,00 1992 76,00 112,20 49,00 176,00 68,00 12,32 218,50 158,00 42,00 101,50 296,00 227,00

1993 158,00 168,50 204,00 195,00 184,00 8,00 66,00 52,00 109,00 268,00 299,00 157,00 1994 252,00 99,00 208,00 195,00 140,00 12,00 11,00 2,00 87,00 255,50 203,00 0,56 1995 5,00 39,00 48,80 95,20 52,00 19,00 70,00 108,00 53,00 100,00 145,00 64,00 1996 53,00 39,00 44,00 40,00 37,00 42,00 34,00 18,00 37,00 62,00 35,00 20,00 1997 60,00 30,00 32,00 37,00 55,00 16,00 10,00 6,00 20,00 2,70 2,80 1,20 1998 14,00 14,00 43,00 44,00 26,00 22,00 10,30 6,80 9,10 45,50 38,90 13,50 1999 65,00 99,00 43,76 142,44 87,72 131,49 7,60 229,50 154,80 252,00 287,80 180,10 2000 190,50 300,30 219,30 136,40 167,40 86,40 72,40 46,40 107,50 146,40 161,50 89,10 2001 45,80 194,60 79,30 100,10 109,20 94,40 101,30 22,00 104,30 300,50 143,80 214,50 2002 75,30 134,80 194,70 469,20 127,80 142,30 145,70 0,00 160,40 124,70 17,80 16,30 2003 22,90 57,00 96,50 170,20 48,50 37,90 100,60 145,80 100,40 315,80 373,70 83,10 2004 84,00 110,20 11,80 166,00 167,50 97,60 59,30 14,70 126,70 245,90 332,00 5,10 2007 162,00 43,00 158,50 193,50 248,50 43,50 15,50 86,50 23,50 400,00 137,50 214,70 2008 292,70 197,90 378,80 246,50 320,10 95,50 77,90 238,80 153,80 155,40 555,40 54,50 2009 153,30 125,10 271,30 215,20 182,80 98,20 15,00 2,03 99,22 135,60 132,60 97,40 2010 29,50 38,60 93,70 326,90 199,30 130,30 109,80 118,60 187,10 253,60 396,90 371,70 2011 95,90 412,70 344,90 580,00 215,20 64,30 49,80 89,00 69,00 264,60 539,10 352,50 2012 271,90 62,70 269,70 373,30 83,40 51,50 65,70 67,00 30,10 339,70 268,70 113,50 Figura 101. Llenado de datos de precipitación estación Col José de Caldas 2120190.

VALORES CAUDALES MEDIOS MENSUALES (M3/S) / ESTACION PTE BRASIL 2120932.: CATEGORIA LM AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1995 0,014 0,01 0,072 0,083 0,184 0,137 0,007 0,047 0,04 0,153 0,116 0,07 1996 0,082 0,064 0,08 0,1 0,103 0,065 0,059 0,022 0,01 0,161 0,098 0,146 1997 0,166 0,114 0,062 0,166 0,1 0,011 0,007 0,011 0,028 0,075 0,061 0,107 1998 0,025 0,055 0,107 0,185 0,111 0,063 0,047 0,009 0,043 0,107 0,206 0,284 1999 0,198 0,239 0,213 0,21 0,071 0,072 0,017 0,007 0,048 0,176 0,4 0,239 2000 0,129 0,101 0,07 0 0,049 0,048 0,051 0,053 0,051 0,048 0,093 0,083 2001 0,041 0,058 0,117 0,058 0,069 0,111 0,086 0,004 0,003 0,141 0,125 0,151 2002 0,101 0,098 0,107 0,171 0,103 0,153 0,086 0,008 0,025 0,031 0,091 0,042 2003 0,022 0,148 0,528 0,722 0,013 0,037 0,043 0,06 0,058 0,108 0,218 0,091 2004 0,223 0,096 0,128 0,235 0,173 0,145 0,083 0,115 0,114 0,142 0,185 0,152 2005 0,077 0,094 0,07 0,094 0,232 0,067 0,057 0,054 0,02 0,071 0,206 0,12 2006 0,426 0,065 0,145 0,719 4,526 0,623 0,013 0,014 0 0,169 1,021 0,142 2007 0,199 0,136 0,149 0,358 0,174 0,159 0,115 0,109 0,107 0,966 0,265 0,278 2008 0,282 0,697 0,413 0,266 0,327 0,209 0,141 0,206 0,151 0,193 0,435 0,299 2009 0,286 0,298 0,313 0,28 0,161 0,491 0,084 0,069 0,117 0,181 0,264 0,174 2010 0,106 0,035 0,041 0,253 0,256 0,212 0,187 0,141 0,149 0,203 0,916 0,309 2011 0,05 0,077 0,291 0,404 0,226 0,122 0,033 0,049 0,067 0,102 0,33 0,193 2012 0,074 0,062 0,033 0,122 0,021 0,011 0,01 0,006 0,003 0,049 0,053 0,034 2013 0,028 0,226 0,262 0,364 0,077 0,027 0,007 0,031 0,011 0,021 0,186 0,256 2014 0,071 0,052 0,141 0,03 0,076 0,013 0,012 0,042 0,026 0,106 0,091 0,118 Figura 102. Llenado de datos estación pte Brasil 2120932

VALORES CAUDALES MEDIOS MENSUALES (M3/S) / ESTACION PTE SAENZ 2120900.: CATEGORIA LM AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC 1992 0,674 1,98 0,067 0,012 0,112 0,997 0,023 0,012 0 0 0,071 4,613 1993 0,061 3,486 3,286 3,51 4,231 0,226 0,066 0,003 0,069 4,212 7,107 4,169

1994 3,132 5,534 7,775 4,203 4,562 0,097 0,064 0,032 0,031 7,462 6,016 0,72 1995 0,064 0,091 4,747 2,904 7,826 6,394 0,183 1,627 2,949 5,074 4,375 2,257 1996 2,62 3,139 2,878 3,56 2,076 1,534 0,824 0,213 0,228 7,624 3,448 0,752 1997 1,812 1,806 0,496 1,833 1,324 1,27 0,123 0,055 0,006 2,46 0,15 0,146 1998 0,183 0,038 0,189 0,199 0,264 0,073 0,062 0,009 0,011 0,183 0,241 0,368 1999 0,175 0,717 0,352 0,327 0,177 0,168 0,116 0,022 0,049 0,181 0,376 0,554 2000 0,279 1,806 0,496 1,833 0,333 0,27 0,143 0,141 0,13 0,169 0,157 0,141 2001 0,126 0,153 0,37 0,138 0,173 0,18 0 0 0,013 0,316 0,26 0,526 2002 0,196 0,135 0,926 2,095 0,215 1,306 0,169 0,038 0,05 0,114 0,1 0,09 2003 0,108 0,688 1,609 3,254 0,024 0,129 0,287 0,154 0,043 0,211 0,247 0,157 2004 1,113 0,215 0,023 0,057 0,062 0,03 0,02 0,298 0,017 0,06 0,084 0,079 2005 0,523 0,76 0,445 0,499 0,914 1,982 0,379 0 0 0,553 1,141 0,313 2006 0,657 0,329 0,899 0,907 0,61 0,244 0,049 0,02 0,015 0,305 1,181 1,051 2007 0,064 0,033 0,016 0,456 0,349 0,147 0,015 0,012 0,005 0,353 0,699 0,515 2008 0,901 1,392 1,136 0,852 0,744 0,711 0,229 0,284 0,346 0,287 1,382 0,867 2009 0,826 0,622 0,991 0,665 0,59 0,335 1,355 0,006 0,094 0,099 0,225 0,197 2010 0,128 0,019 0,012 0,965 1,132 0,862 0,454 0,21 0,195 0,335 1,619 1,022 2011 0,293 0,251 3,449 2,404 1,089 0,35 0,143 0,068 0,074 0,598 7,262 1,389 2012 0,006 0,002 0,076 0,123 0,015 0,37 0,323 0,203 0,161 0,94 0,617 0,222 2013 0,082 0,629 0,052 0,089 0,101 0,062 0,011 0,004 0,003 0,004 0,176 0,022 2014 0,029 0,476 1,342 0,185 0,146 0,028 0,002 0,001 0,134 0,792 0,165 0,307 Figura 103. Llenado de datos estación Pte Sáenz 2120900.

ANEXO 2: PLANO EN PLANTA Y PERFIL DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO. Elaboración propia.

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ANEXO 3: CALCULO Y PLANO DE ANCLAJES. Elaboración propia

CURVA HORIZONTAL: Area Presion en Φ tuberia Gravedad Velocidad Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Coef. De Esfuerzo a Nodo ϒw (kg/m3) θ (°) transversal el nodo L (m) h (m) B (m) ϒc (kg/m3) W (kg) σmax σadm (m) (m/s2) (m/s) dinamico estatico total friccion soportar (m2) (m.c.a) K14+093 1 0,15 9,81 1,75 25 0,02 170,20 0,002 1,341 1,343 0,2 0,2 0,2 2400 19,2 0,3 1 0,25 5,810 K10+740 1 0,20 9,81 2,14 45 0,03 85,85 0,011 2,027 2,038 0,2 0,2 0,2 2400 19,2 0,3 1 0,25 5,810 K5+790 1 0,25 9,81 1,38 90 0,05 122,16 0,013 8,278 8,291 0,2 0,2 0,2 2400 19,2 0,3 1 0,25 5,810 Tabla 46. Dimensionamiento de muertos de concreto para curvas horizontales.

CURVA VERTICAL:

Area Presion en Φ tuberia Gravedad Velocidad Esfuerzo Esfuerzo Esfuerzo Coef. De Esfuerzo a Nodo ϒw (kg/m3) θ (°) transversal el nodo L (m) h (m) B (m) ϒc (kg/m3) W (kg) σmax σadm (m) (m/s2) (m/s) dinamico estatico total friccion soportar (m2) (m.c.a) N495 1 0,27305 9,81 0,71 45 0,058556383 217,71 0,00230299 9,75713417 9,75943716 0,2 0,2 0,2 2400 19,2 0,3 1 0,25 19,16 N635 1 0,27305 9,81 1,38 25 0,058556383 155,8 0,00492074 3,94919377 3,9541145 0,2 0,2 0,2 2400 19,2 0,3 1 0,25 19,16 Tabla 47. Dimensionamiento de muertos de concreto para curvas verticales inferiores.

Area Presion en Gravedad Velocidad Esfuerzo Nodo ϒw (kg/m3) Φ tuberia θ (°) transversal el nodo L (m) h (m) B (m) ϒc (kg/m3) W (kg) (m/s2) (m/s) hidraulico (m2) (m.c.a) N671 1 0,219 9,81 2,14 45 0,038 24,81 2,520 0,2 0,2 0,2 2400 19,2 N700 1 0,219 9,81 2,14 90 0,038 177,27 15,056 0,2 0,2 0,2 2400 19,2 Tabla 48. Dimensionamiento de muertos de concreto para curvas verticales superiores.

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