PMAA Caucasia

PLAN MAESTRO DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO ÁREA URBANA

MUNICIPIO DE CAUCASIA

CONSORCIO Essere Ltda. — SaneAmbiente Ltda.

RESUMEN EJECUTIVO

2006

PLAN MAESTRO DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO ZONA URBANA MUNICIPIO DE CAUCASIA CONSORCIO Essere Ltda. SaneAmbiente Ltda.

RESUMEN EJECUTIVO

I

TABLA DE CONTENIDO

1 ASPECTOS GENERALES DEL MUNICIPIO 1 1.1 ASPECTOS FÍSICOS 1 1.1.1 Localización 1 1.1.2 Clasificación del suelo 2 2 DESCRIPCIÓN BIOFÍSICA DEL TERRITORIO MUNICIPAL DE

CAUCASIA 5 2.1 CLIMATOLOGÍA Y ZONAS DE VIDA 5 2.1.1 Clima e hidrología 5 2.1.2 Zona de vida 5 2.2 HIDROGRAFÍA 6 2.2.1 Río Cauca 6 2.2.2 Río Nechí 6 2.2.3 Río Man 6 2.2.4 Recurso hídrico subterráneo 7 2.3 USOS DEL SUELO 7 2.3.1 Uso agropecuario 7 2.3.2 Uso forestal 7 2.3.3 Uso minero 7 2.3.4 Otros usos 8 3 CARACTERISTICAS SOCIOCULTURALES 8 3.1 DEMOGRAFÍA 8 3.2 SALUD 8 3.3 EDUCACIÓN 8 3.4 CARACTERÍSTICAS ECONÓMICAS 9 3.4.1 Actividades económicas 9 3.4.2 Necesidades básicas insatisfechas 10 3.5 CARACTERÍSTICAS ORGANIZATIVAS 10 4 DEFINICIÓN DEL NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA 11 5 SISTEMA DE ACUEDUCTO MUNICIPIO CAUCASIA 12 5.1 COBERTURA ACTUAL DEL SERVICIO DE ACUEDUCTO URBANO 12 5.2 EVALUACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE

ACUEDUCTO 12 5.2.1 Fuente de abastecimiento para el acueducto del municipio de

Caucasia 12 5.2.2 Sistema de captación sobre el río Man 13 5.2.3 Sistema de desarenador 13


RESUMEN EJECUTIVO

II

5.2.4 Pozo de succión de agua cruda 14 5.2.5 Sistema de bombeo de agua cruda y casa de maquinas 14 5.2.6 Aducción sistema de bombeo – planta de tratamiento (PTAP) 14 5.2.7 Sistema de tratamiento de agua potable 15 5.2.8 Almacenamiento del sistema de abastecimiento 17 5.2.9 Red de distribución 18 5.2.10 Caracterización de agua potable 22 5.3 MEJORAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

ACTUAL DEL MUNICIPIO DE CAUCASIA 24 5.3.1 Optimización del sistema de aprovechamiento de agua 24 5.3.2 Optimización del sistema de bombeo y las redes de impulsión 24 5.3.3 Optimización del sistema de tratamiento de agua potable 25 5.3.4 Optimización del sistema de almacenamiento 27 5.3.5 Optimización de las redes de distribución 28 5.4 ALTERNATIVAS DE FUENTES DE ABASTECIMIENTO, EXPLOTACIÓN

Y TRANSPORTE DE AGUAS CRUDAS 29 5.4.1 Alternativa 1. Optimización del sistema de captación actual sobre

el río Man - Fuente única 29 5.4.2 Alternativa 2. Abastecimiento, aprovechamiento y transporte de

agua cruda desde el río Cauca - Fuente única 29 5.4.3 Alternativa 3. Sistema de captación desde la ciénaga Colombia 29 5.4.4 Alternativa 4. Sistema de aprovechamiento mixto entre el río Man

y captación de agua desde el subsuelo 30 5.4.5 Alternativa 5. Sistema de aprovechamiento mixto entre el río Man

y el río Cauca 30 5.4.6 Selección definitiva de alternativa de captación 30 5.5 ALTERNATIVAS DE DIAMETROS DE TUBERIAS EN LAS

DIFERENTES ALTERNATIVAS 31 5.5.1 Alternativa 1. Captación del caudal para el periodo de diseño a

partir del río Man con rehabilitación del sistema existente 31 5.5.2 Alternativa 2. Captación del caudal para el periodo de diseño a

partir del río Man con nuevo sistema de aducción 31 5.5.3 Alternativa 3. Captación del caudal para el periodo de diseño a

partir del río Cauca con nuevo sistema de aducción 31 5.5.4 Alternativa 4. Captación del caudal para el periodo de diseño a

partir del río Cauca y del río Man con nuevo sistema de aducción 32

5.5.5 Alternativa 5. Captación del caudal para el periodo de diseño a partir del río Cauca con nuevo sistema de aducción, y rehabilitación del sistema existente desde el río Man 32

5.5.6 Selección del diámetro económico 32 5.6 DISEÑO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO 33


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III

5.6.1 Diseño del sistema de aprovechamiento de agua 33 5.6.2 Redes de impulsión 35 5.6.3 Diseño de la planta de tratamiento de agua potable 36 5.6.4 Floculadores 37 5.6.5 Sedimentadores 37 5.6.6 Filtros 38 5.6.7 Sistema de almacenamiento 39 5.6.8 Redes de distribución 40 5.6.9 Expansión del sistema de redes de distribución 46 6 DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO

URBANO EXISTENTE EN EL MUNICIPIO DE CAUCASIA 46 6.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO URBANO 46 6.1.1 Sistema de redes de alcantarillado de aguas combinadas y

residuales 47 6.2 ANALISIS DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO EXISTENTE 49 6.3 CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS 51 6.4 ALTERNATIVAS DE MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES

URBANAS 52 6.4.1 Alternativa Nº 1. Alcantarillado semicombinado con una planta de

tratamiento de aguas residuales PTAR 1 53 6.4.2 Alternativa N° 2. Alcantarillado semicombinado con dos plantas de

tratamiento de aguas residuales, PTAR Nº1 y PTAR Nº 2 55 6.4.3 Criterios de selección de la alternativa 57 6.5 ALTERNATIVAS DE ALCANTARILLADO SEGÚN MATERIALES 57 6.6 DISEÑO DEL ALCANTARILLADO SANITARIO 58 6.6.1 Características de las redes secundarias y colectores 58 7 SISTEMA DE DRENAJE PLUVIAL DEL MUNICIPIO DE

CAUCASIA 66 7.1 CONDICIONES GENERALES DE DRENAJE 66 7.2 DESCRIPCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FÍSICA DEL SISTEMA DE

DRENAJE 66 7.2.1 Inventario del sistema existente 66 7.2.2 Modelación hidráulica 67 7.2.3 Resultados de capacidad hidráulica 68 7.2.4 Análisis de resultados 68 7.3 ALTERNATIVAS DE ALCANTARILLADO PLUVIAL 69 7.3.1 Alternativa Nº 1 69 7.3.2 Alternativa Nº 2 71 7.3.3 Alternativa Nº 3 73 7.3.4 Evaluación de las alternativas 76


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IV

7.4 DISEÑO DEL PLAN DE MANEJO PLUVIAL DE CAUCASIA 77 7.4.1 Cuenca San Miguel 77 7.4.2 Cuenca El Atascoso 80 7.4.3 Cuenca La Salsa 82 7.4.4 Cuenca El Silencio 83 8 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 85 8.1 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 85 8.1.1 Lagunas de estabilización 85 8.1.2 Humedal Natural -Brazo Abandonado del Río Cauca- 86 8.1.3 Lechos Percoladores 88 8.1.4 Lagunas aireadas 89 8.1.5 Zanjón de oxidación 90 8.1.6 Evaluación de las alternativas 90 8.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

91 8.2.1 Estación de bombeo de aguas residuales 91 8.2.2 Diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales 92 9 ASPECTOS INSTITUCIONALES Y FINANCIEROS 97 9.1 DIAGNÓSTICO FINANCIERO 97 9.1.1 Inversión por el SGP 98 9.1.2 Análisis de endeudamiento 99 9.2 ALTERNATIVAS ADMINISTRATIVAS Y FINANCIERAS PARA LA

GERENCIA DE LOS SERVICIOS DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO 100

9.2.1 Alternativas institucionales para la prestación de los servicios 100 9.2.2 Alternativas financieras para la ejecución del Plan Maestro de

Acueducto y Alcantarillado 104 9.3 FINANCIAMIENTO DEL PLAN MAESTRO DE ACUEDUCTO Y

ALCANTARILLADO DE CAUCASIA 105 9.4 ESTRUCTURA DE TARIFAS 106 9.4.1 Impacto de las nuevas tarifas para los usuarios 107 9.5 ESTRUCTURA ORGÁNICA DE LA NUEVA EMPRESA 108 9.6 ESTADO DE INGRESOS Y EGRESOS PARA LA EMPRESA

PRESTADORA 108 9.7 CAPACIDAD DE ENDEUDAMIENTO Y SERVICIO DE LA DEUDA 109


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V

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA Nº 1. Población escolarizada, área urbana de Caucasia 9 TABLA Nº 2. Número de miembros por organización 10 TABLA Nº 3. Resumen de la proyección de población para servicios públicos

(habitantes) 11 TABLA Nº 4. Resumen de los bombeos de la red 19 TABLA Nº 5. Resumen tuberías existentes en la red de distribución 20 TABLA Nº 6. Resumen de los pozos de agua subterránea en funcionamiento 21 TABLA Nº 7. Condiciones de simulación de la red de distribución 21 TABLA Nº 8. Demanda actual y capacidad de los componentes del sistema de

acueducto existente 22 TABLA Nº 9. Resumen de tuberías nuevas para red matriz y red secundaria 28 TABLA Nº 10. Longitudes de redes a reponer por material 28 TABLA Nº 11. Resumen de tuberías nuevas para red matriz y red secundaria 41 TABLA Nº 12. Longitudes de redes a reponer por material 41 TABLA Nº 13. Estado de actividad financiera (2004 y 2003) 97 TABLA Nº 14. Distribución del Sistema General de Participación (millones de

pesos) 98 TABLA Nº 15. Cálculo de ahorro operacional 99 TABLA Nº 16. Costos medios Operador actual 101 TABLA Nº 17. Costos medios Empresa Mixta 101 TABLA Nº 18. Costos medios Empresa Regional 102 TABLA Nº 19. Análisis del costo de referencia según alternativa 103 TABLA Nº 20. Resumen del costo de las obras del PMAA ($ corrientes) 105 TABLA Nº 21. Estructura de tarifas para acueducto con proyecto 107 TABLA Nº 22. Estructura de tarifas para alcantarillado con proyecto 107 TABLA Nº 23. Impacto tarifas de acueducto 107 TABLA Nº 24. Impacto tarifas de alcantarillado 108 TABLA Nº 25. Capacidad de endeudamiento de la Nueva Empresa (miles de

pesos año 2005) 110


RESUMEN EJECUTIVO

VI

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA Nº 1. Localización general del municipio de Caucasia 2 FIGURA Nº 2. Panorámica del municipio de Caucasia 4 FIGURA Nº 3. Ilustración del esquema de la red 19 FIGURA Nº 4. Circuito # 1 42 FIGURA Nº 5. Circuito # 2 43 FIGURA Nº 6. Circuito # 3 44 FIGURA Nº 7. Circuito # 4 45 FIGURA Nº 8. Distritos de alcantarillado 48 FIGURA Nº 9. Esquema Alternativa Nº 1 53 FIGURA Nº 10. Esquema Alternativa Nº 2 56 FIGURA Nº 11. Trazado del colector 1 y redes secundarias distrito 1 59 FIGURA Nº 12. Trazado del colector 2 y redes secundarias distrito 2 60 FIGURA Nº 13. Trazado del colector 3 y redes secundarias distrito 3 61 FIGURA Nº 14. Trazado del colector 4 y 5 y redes secundarias distrito 4 63 FIGURA Nº 15. Trazado del colector 6 y las redes secundarias distrito 5 64 FIGURA Nº 16. Trazado del interceptor principal 65 FIGURA Nº 17. Estructura de la red de drenaje del caño San Miguel 79 FIGURA Nº 18. Esquema general de las cuencas El Atascoso y El Silencio 80 FIGURA Nº 19. Estructura de la red de drenaje del caño El Atascoso 81 FIGURA Nº 20. Estructura de la red de drenaje del caño La Salsa 83 FIGURA Nº 21. Estructura de la red de drenaje del caño El Silencio 84 FIGURA Nº 22. Organigrama de la nueva empresa 109


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PLAN MAESTRO DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO URBANO DEL MUNICIPIO DE CAUCASIA

La Corporación Autónoma Regional del Centro de Antioquia, CORANTIOQUIA, una de las cuatro autoridades ambientales del departamento de Antioquia, dando cumplimiento a la constitución Política de Colombia de 1991 básicamente en lo que respecta al capítulo 5 “De La Finalidad Social Del Estado Y De Los Servicios” reglamentado fundamentalmente por la ley 99 de 1993, ley 142 de 1994, ley 152 de 1994, ley 373 de 1997 y, ley 388 de 1997; sacó a licitación pública Nº 090 de 2004, con el objeto de la “Elaboración de los estudios y diseños del plan maestro de acueducto y alcantarillado-zona urbana”.

CORANTIOQUIA para lograr un desarrollo integral de sus comunidades, para contribuir al logro del desarrollo sostenible, estableció políticas, programas y proyectos encaminados a la solución de la problemática ambiental presente en los municipios de su jurisdicción, y en fundamento con la política de desarrollo social, estrechamente relacionado con el ordenamiento territorial con la prestación de servicios públicos domiciliarios.

El Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado tiene como fin de solucionar los problemas que actualmente se presentan en el sector de agua potable y saneamiento básico y ambiental, obteniendo un instrumento de planificación y ordenamiento para la Administración Municipal y la Empresa encargada de prestar los servicios públicos domiciliarios y dejar plasmados los planes de expansión y desarrollo que se deban adelantar en el futuro para la prestación de dicho servicio con la mejor calidad y cumpliendo con la normatividad vigente, garantizando un buen servicio con continuidad y calidad para satisfacer el crecimiento de la demanda presente y futura de la cabecera municipal; así como el saneamiento básico y ambiental de las fuentes de agua superficial; acorde a lo estipulado en el RAS/2000.

1 ASPECTOS GENERALES DEL MUNICIPIO

1.1 ASPECTOS FÍSICOS

1.1.1 Localización

El municipio de Caucasia, conforma junto con los municipios de Cáceres, El Bagre, Nechí, Tarazá, Zaragoza, la subregión de Bajo Cauca de Antioquia, la cual esta conformada por 35.688 predios y con una extensión de 8.485 km2

que equivale aproximadamente al 13,5 % del área total del departamento y el 97,8% (8.305 km2) pertenecen al piso térmico cálido y la subregión tiene un área urbana total de 25,4 km2.

El municipio de Caucasia limita por el norte con el municipio de Ayapel (Córdoba), por el sur con los municipios de Cáceres, Zaragoza, por el oriente con los municipios de El Bagre y Nechí, por el occidente con los municipios de


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Cáceres y Montelíbano (Córdoba). Por estar localizado en los límites del departamento, se convierte en punto de congruencia de dos culturas, la antioqueña y la costeña originadas en las extensas sabanas de Córdoba, Sucre y Bolívar.

El municipio de Caucasia se encuentra localizado al norte del departamento de Antioquia en la subregión del Bajo Cauca, a una distancia aproximada de 285 Km de la ciudad de Medellín, y con una extensión de 1.485 km2. Su localización geodésica es: 7º 58' 04" de Latitud Norte y 75° 20' 54" de Longitud Este con respecto al meridiano de Greenwich. La cabecera municipal se encuentra a una altura de 50 msnm, presentándose un solo piso térmico cálido y una temperatura promedio de 28ºC y un promedio anual de lluvias entre 2.000 y 4.000 mm.

FIGURA Nº 1. Localización general del municipio de Caucasia

1.1.2 Clasificación del suelo

1.1.2.1 El suelo urbano

Las áreas que conforman el suelo urbano esta integrado por 13.229 predios y con un área de 12.5 km2, incluye 54 barrios y 4 centros poblados que son los corregimientos: Campo Alegre, Cacerí, El Pando y Cuturú.


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Las mayores amenazas de origen natural que se presentan en el área urbana del municipio de Caucasia están representadas por las constantes inundaciones ocasionadas por el desbordamiento del río Cauca y los caños El Silencio y El Atascoso, que además sirven como sumideros de aguas negras, generándose altas tasas de morbilidad. No existe una estructura ambiental urbana clara, que oriente el desarrollo futuro de la cabecera municipal y dentro de la cabecera se encuentran clasificadas algunas zonas de empozamiento como las cienagas El Atascoso, El Silencio, la Ye y la Envidia.

1.1.2.2 Suelos rurales

Constituyen esta categoría los terrenos no aptos para el suelo urbano, por razones de oportunidad, o por su destinación a usos agrícolas, ganaderos, forestales, de explotación de recursos naturales y actividades análogas. El suelo rural del municipio abarca el 99,7% del total del territorio municipal, esto es, 5.780 hectáreas con 1.823 predios, con 2.371 propietarios en 62 veredas.

1.1.2.3 Suelo suburbano

Constituyen las áreas ubicadas dentro del suelo rural en las que se mezclan los usos del suelo y las formas de vida del campo y la ciudad. Se califican dentro de éste tipo de suelo, los corregimientos de Santa Rosita, la Ilusión y Palanca. Constituyen esta categoría los terrenos no aptos para el suelo urbano, por razones de oportunidad, o por su destinación a usos agrícolas, ganaderos, forestales, de explotación de recursos naturales y actividades análogas.

1.1.2.4 Suelo de expansión urbana

Se delimitó la zona de expansión urbana a las áreas donde se reubicarán los corregimientos de Palomar y Margento, y el barrio Puerto España

1.1.2.5 Suelo de protección

• Todos los complejos de ciénagas que hay en el municipio

• Cercanías a las margenes de los ríos Cauca, Nechí, Carecí y Vijagual

• Cercanías de la cota máxima de inundación de los caños Atascoso, el Silencio y el Córdoba.

• Zonas de amenazas y riesgos

• Áreas donde se encuentran la Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio, subestaciones y líneas de energía eléctrica, el eje central de la tubería del oleoducto, el eje de las vías nacionales y departamentales

• Microcuenca que surte el acueducto de Puerto Colombia

• Área de amortiguamiento a la microcuenca del río Man

• Área Protectora-Productora

• Área de la reserva urbana Cañafistula.


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FIGURA Nº 2. Panorámica del municipio de Caucasia

Río Cauca

Puente Carlos Lleras

Parque de Banderas

Aeropuerto

Palacio Municipal

Monumento a la Madre

Puente de la Troncal

Universidad de Antioquia

Estadio de Fútbol

Parque de Las Palmas

Terminal de Transporte


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2 DESCRIPCIÓN BIOFÍSICA DEL TERRITORIO MUNICIPAL DE CAUCASIA

La región del Bajo Cauca Antioqueño comprende las tierras de las planicies del bajo río Cauca y las estribaciones occidentales de la serranía de San Lucas, en una franja entre los ríos Nechí y Cauca en su recorrido por los municipios antioqueños de Cáceres, Caucasia, Tarazá, Nechí, El Bagre y Zaragoza. El río Cauca es el eje estructurante de la dinámica física del Bajo Cauca, recorriendo la región desde el sur, en límites con el municipio de Ituango, hasta los límites con el departamento de Bolívar.

El crecimiento desordenado de la cabeceras municipales a partir de los núcleos asentados en las márgenes de los ríos Cauca y Nechí, han desencadenado una seria intervenciones sobre el medio natural que han repercutido en los pobladores con inundaciones de amplias zonas urbanizadas, problemas sanitarios y mal abastecimiento de agua potable.

2.1 CLIMATOLOGÍA Y ZONAS DE VIDA

2.1.1 Clima e hidrología

Se distinguen dos estaciones claramente marcadas: una estación de verano que va desde noviembre a marzo, y una estación invernal que va desde marzo hasta noviembre. Durante el período húmedo se precipita el 82.5% del total de las lluvias del año.

El Bajo Cauca Antioqueño se caracteriza por un clima bimodal con dos estaciones claramente marcadas, una de verano con meses secos y alto brillo solar que abarca los meses de noviembre, diciembre, enero, febrero y marzo, y otra invernal con promedios de precipitación de 2.700 mm en abril, mayo, junio, julio, agosto, septiembre y octubre.

2.1.2 Zona de vida

La región del Bajo Cauca comprende las tierras entre las planicies del bajo río Cauca y las estribaciones occidentales de la serranía de San Lucas, entre los ríos Nechí y el río Cauca, comprendidas por las planicies cálidas húmedas, perhúmedas y las vertientes cálidas superhúmedas. La mayor parte del territorio se encuentra entre alturas comprendidas entre los 0 y 1.000 msnm. Las planicies formadas a lo largo de los ríos Cauca y Nechí, son mal drenadas e inundables periódicamente.

En cuanto a bosques se refiere, encontramos distintas clases: bosque muy húmedo premontano, bosque muy húmedo tropical, bosque pluvial premontano, y bosque húmedo tropical. En la actualidad se conservan muy pocas áreas en bosque, ya que en la actualidad ha sido transformada en zona ganadera.


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2.2 HIDROGRAFÍA

2.2.1 Río Cauca

Después de un recorrido encañonado por su cuenca media, abriéndose paso entre las cordilleras Occidental y Central, es a partir de las tierras del Bajo Cauca que se abre un valle amplio con un recorrido sinuoso, recibiendo afluentes importantes como los ríos Rayo, Tarazá, Man y Nechí, antes de desembocar al río Magdalena en tierras del departamento de Bolívar.

A la altura del municipio de Caucasia, el río Cauca es caudaloso y navegable, pese a sus más bajos niveles presentados en períodos secos; contrastan los altos niveles de las aguas en el período del mes de noviembre, en el que se ven anegados muchos terrenos aledaños al cauce principal, incluidos algunos sectores del área urbana y suburbana del municipio de Caucasia.

Pero adicional al gran caudal que trae el río al llegar a tierras caucasianas, quebradas como La Cienaga, Corcovada, San Sebastián, Prietos, El Tigre, La Florida, Primavera, Tigritos, El Limón, La Raya, El Toro, Aguacate, Cascajo, Aguas Negras, Catalino y De Palancas, entregan sus aguas directamente al río Cauca, después de bañar las tierras del centro del municipio.

2.2.2 Río Nechí

Ha sido utilizado como medio de transporte entre las poblaciones ribereñas gracias a su condición de navegabilidad, así como fuente del mineral aurífero. Como poblaciones importantes en sus riberas se pueden mencionar a Zaragoza, El Bagre, Puerto Clavel, Cuturú, Vijagual y Nechí, ubicada en la confluencia con el río Cauca. Sus principales afluentes son los ríos Anorí, El Bagre, Amacerí y Cacerí, recibiendo también las aguas del río Porce que vienen desde la parte septentrional de la Cordillera Central.

2.2.3 Río Man

Después de bañar las tierras de los municipios de Cáceres y Tarazá, el río Man entrega sus aguas al río Cauca en territorio caucasiano, siendo una fuente de relevante importancia para este municipio ya que proporciona el agua que abastece al acueducto del municipio de Caucasia. La cuenca del río Man presenta una actividad principalmente ganadera, con extensos potreros que rodean la fuente, practicándose también la pesca artesanal y en el pasado, la minería aluvial en el cauce de su cuenca media.

Sus principales afluentes son las quebradas Maquencal, Las Mellizas, Lamedero, Los Hoyos, La Ciénaga, Quebradona, Mojapata, Samaná, Agua Fría, El Cedro, La Vaca, Danta, Las Monas, Ariza, Pilones, La Arena, El Recreo, Severa, Mandinga, Alto del Pollo, La Peña, Tres Palos, Ajonjolí, El Pital, La Asonada, La Clarita, San Clemente, Las Pavas, Las Cañadas y Braman.


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2.2.4 Recurso hídrico subterráneo

En el municipio de Caucasia han sido tradicionalmente utilizadas las aguas subterráneas mediante obras artesanales que sólo requieren de una perforación, con la posibilidad de disponer del agua en sitios aledaños a las viviendas y, en la mayoría de los casos, sin someterlas a ningún tratamiento.

Se estima que en el municipio de Caucasia se explotan aproximadamente 786 metros cúbicos de agua por día desde pozos y aljibes, existiendo 1.400 captaciones inventariadas en todo el territorio y más de 60.000 usuarios que consumirían más o menos 3.500.000 metros cúbicos al año.

2.3 USOS DEL SUELO

2.3.1 Uso agropecuario

En el municipio de Caucasia las prácticas agrícolas incluyen la agricultura de subsistencia con plátano, maíz y yuca, junto con los cultivos tecnificados de arroz, plátano, yuca y frutales como cítricos y patilla. La vocación agrícola del municipio abarca el 20% de su territorio, no siendo sino cultivadas menos del 1%, lo que significa que hay una sub-utilización de este recurso en prácticas mas desgastantes para el suelo o menos productivas

La ganadería extensiva se ha constituido en el segundo renglón de importancia económica en la región, con una ocupación en pastos del 14% del área total del departamento. La ganadería de levante y ceba es de amplio desarrollo en el municipio gracias al relieve plano o suavemente ondulado, conformado por planicies aluviales, que dan lugar a la implementación de extensos potreros, aunado a la tenencia de la tierra de carácter latifundista.

2.3.2 Uso forestal

Pequeñas zonas de bosques están repartidas a lo largo del municipio, representando aproximadamente el 4% de todo el territorio. En ellas hay que distinguir unos pequeños relictos de bosques naturales con restricciones para su explotación, así como también áreas de bosque intervenido.

Las zonas de rastrojos pueden ser consideradas como de uso forestal ya que permanecen completamente protegidas por cobertura vegetal como producto del abandono o descuido de potreros ya no dedicados a la ganadería.

2.3.3 Uso minero

En las riberas del río Cauca, se observa una alta degradación de los suelos debido a la minería desarrollado allí, siendo comunes las acumulaciones de estériles en las márgenes y barras del río. En total se estima han sido destruidas unas 1.500 hectáreas del suelo caucasiano con la actividad minera,


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dejando sectores de tierras degradas, sin una capa orgánica ni vegetal contundente, con procesos erosivos como surcos y cárcavas, y acumulaciones de estériles en las orillas de los drenajes, esto sin contar las modificaciones producidas sobre los cauces naturales de los ríos y quebradas en la búsqueda del apreciado recurso.

2.3.4 Otros usos

El área ocupada por las zonas húmedas del municipio se estima en unas 4000 hectáreas, representadas por ciénagas y humedales. Los ríos y quebradas ocupan un área aproximada de 1.700 hectáreas, para un porcentaje total de 0,30% del territorio municipal de Caucasia.

Las zonas de asentamientos humanos concentrados tanto urbanas como de corregimientos se han calculado en 500 hectáreas de área, a las cuales se le adicionan unas 200 hectáreas entre carreteras y caminos, para un porcentaje del 0,49% correspondientes a estos usos del suelo.

3 CARACTERISTICAS SOCIOCULTURALES

3.1 DEMOGRAFÍA

La información recopilada en la encuesta realizada en el mes de febrero del año 2.005, por la firma consultora SaneAmbiente Ltda., arrojó que en el área urbana del municipio de Caucasia están asentadas 72.896 personas. Como población flotante se tiene un total de 20.506.

3.2 SALUD

En el momento del estudio del Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado, el municipio de Caucasia, cuenta con 9 IPS privadas las cuáles son: Clínica Pajonal, Centro médico la Libertad, Ambulatorias del Norte, Humana salud, El Bosque, Orosalud, SALUDCOOP, Promosalud y Recursalud. La IPS pública es la ESE Hospital César Uribe Piedrahita. Las IPS que prestan el servicio de salud de segundo nivel son: Clínica Pajonal, Clínica Ambulatorias del Norte y la ESE Hospital Cesar Uribe Piedrahita.

Los principales factores determinantes de las condiciones de salud de los habitantes del área urbana de Caucasia, están relacionados con la variable saneamiento básico y ambiental y específicamente con los inconvenientes generados por la inadecuada disposición de aguas residuales y de desechos sólidos.

3.3 EDUCACIÓN

El municipio de Caucasia cuenta con las siguientes instituciones: Liceo Caucasia, I.E. Santo Domingo, Sede 2 El Camello, Divino Niño, Escuela Urbana


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La Esperanza, Escuela Urbana Caracolí, Santa Teresita, Escuela Urbana Caucasia, Marco Fidel Suárez, La Misericordia, Escuela Urbana San Rafael, Colegio el Tesoro del Saber y Escuela Normal Superior del Bajo Cauca.

En la TABLA Nº 1 se presenta el número total de la población escolarizada del casco urbano de Caucasia, clasificado por niveles: preescolar, primaria, bachillerato, media técnica, y tecnologías y profesiones.

TABLA Nº 1. Población escolarizada, área urbana de Caucasia

CATEGORÍAS Nº DE ESTUDIANTES

Preescolar 962

Primaria 11.281

Bachillerato 9.356

Sabatino 190

Media Técnica 99

Tecnologías y Profesiones 1.508

TOTAL 23.396

Fuente: Directivas docentes

3.4 CARACTERÍSTICAS ECONÓMICAS

3.4.1 Actividades económicas

Aunque la explotación minera de oro se constituyó en la principal actividad comercial del municipio y de la región, en el momento representa un pequeño sector de la economía. Actualmente, se ha consolidado la comercialización ganadera y la economía formal e informal, representada por el comercio y la economía denominada de rebusque, seguida de las actividades agrícolas y la piscícolas. Los negocios ilícitos y el sector transportador, constituyen una fuente importante de ingresos para los habitantes del casco urbano.

Además de las empresas de comunicaciones como son Edatel, Ola, Telecom y la filial de radio de RCN, otros renglones importantes de la economía que generan empleo son: la empresa Oleoductos de Colombia y las distribuidoras de gasolina TERPEL, MÓVIL y ESSO, la industria de la madera, el sector de la construcción (dos urbanizadores legales y ocho piratas), dos consorcios instalados para la terminación de los tramos de la troncal de la paz, la extracción de materiales del río Cauca (balastreras).

De acuerdo con la encuesta aplicada por la firma consultora, en el área urbana de Caucasia, hay una población económicamente activa de 40.059 personas.


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3.4.2 Necesidades básicas insatisfechas

De acuerdo a los datos suministrados por la oficina del SISBEN, en el año 2004, el área urbana de Caucasia tiene 72.223 personas, de las cuales el 96,5% presenta necesidades básicas insatisfechas, se resalta que el 57,4% de la población vive en situación de miseria y el 36,3% en condiciones de pobreza; las variables determinantes de esta situación son los bajos e inestables ingresos, la dependencia económica, las condiciones sanitarias de las viviendas.

En el anuario estadístico del año 2.003, publicado por el Departamento Administrativo de Planeación, en el área urbana el 57,7% de la población vive en situación de miseria y el 35,5% en condiciones de pobreza, es decir que, de acuerdo a estas cifras, el 93,2% de los pobladores urbanos de Caucasia tienen una o más necesidades básicas insatisfechas.

3.5 CARACTERÍSTICAS ORGANIZATIVAS

La organización social y comunitaria del área urbana de Caucasia está orientada a la conformación de grupos y asociaciones que redunden en el mejoramiento de las condiciones de vida en términos de la satisfacción de necesidades particulares y colectivas para el desarrollo comunitario, destacándose las juntas de acción comunal barrial.

TABLA Nº 2. Número de miembros por organización

NOMBRE DE LA ORGANIZACIÓN MIEMBROS

Juntas de Acción Comunal 2.150

Veeduría Ciudadana 32

COAFRODECA (Comunidad afro colombiana de Caucasia)

40

Grupo Juvenil 70

CELCA (Escuela de líderes) 27

ASOMUCA (Asociación de mujeres) 50

Asociación de Desplazados del Bajo Cauca 13

Cabildo local indígena Zenú 1628

FUNDISCA (Discapacitados) 180

Mesa de servicios de Servicios Públicos Domiciliarios 19

TOTAL 4.209

Fuente: Líderes comunitarios


RESUMEN EJECUTIVO

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4 DEFINICIÓN DEL NIVEL DE COMPLEJIDAD DEL SISTEMA

√ Asignación del nivel de complejidad según capacidad económica

El 78% y 75% de la población del área urbana pertenecen a los estratos 1 y 2, según la estratificación EADE y Anuario Estadístico respectivamente, por lo tanto la capacidad económica del municipio de los usuarios del municipio de Caucasia es BAJA.

√ Asignación del nivel de complejidad según población

Dada la magnitud del área urbana y la población del municipio de Caucasia, se realizó un censo sanitario por muestreo.

Para obtener la población base para el año 2004 de la TABLA Nº 3, se promediaron los datos de algunas entidades, obteniendose un promedio aritmético de 78.552 habitantes. La población flotante para el municipio es de 18.410, según análisis realizado por la Consultoría y la empresa prestadora de servicios públicos domiciliares en el municipio, esta población se proyecta a 30 años con una rata de crecimiento del 10%.

TABLA Nº 3. Resumen de la proyección de población para servicios públicos (habitantes)

AÑ

O

Nº

PO

BLA

CIÓ

N

AC

TU

AL

WA

PP

AU

S

GE

OM

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ICO

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OY

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CIÓ

N

FLO

TA

NTE 0

,1%

PR

OM

ED

IO

AR

ITM

ÉTIC

O

2004 78552 78552 18410

2005 78570 80359 78552 79450 79455 18428 97879

2006 1 78588 82207 80380 81288 81293 18447 99735

2010 5 78660 90035 88125 89075 89080 18521 107596

2015 10 78751 100876 98866 99866 99871 18614 118479

2020 15 78842 113023 110915 111964 111969 18707 130671

2025 20 78932 126633 124432 125528 125532 18801 144328

2030 25 79023 141881 139597 140734 140739 18895 159629

2035 30 79114 158965 156610 157783 157788 18989 176773


RESUMEN EJECUTIVO

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Desde el punto de vista de la población, para un período de diseño de 30 años es 176.773 y por lo tanto se asigna un nivel de complejidad “ALTO” y de acuerdo con la estratificación socioeconómica actual el nivel es “BAJO”; pero conforme a lo establecido en las normas RAS/2000, al área urbana del municipio de Caucasia se le asigna un nivel de complejidad “ALTO”.

5 SISTEMA DE ACUEDUCTO MUNICIPIO CAUCASIA

5.1 COBERTURA ACTUAL DEL SERVICIO DE ACUEDUCTO URBANO

Según AGUASCOL ARBELAEZ E.S.P. para el mes de Noviembre de 2004 reportan un total de 10.931 suscriptores del servicio de acueducto, por parte de la empresa prestadora del servicio de energía EADE aparecen registrados 15.212 suscriptores, por lo cual la empresa reporta una cobertura del sistema de acueducto de 71,85 %. Sin embargo, debe existir mayor cantidad de usuarios que están conectados al sistema y que son desconocidos por la empresa y por los cuales el servicio de acueducto podría ser deficiente.

El registro de la micromedición se lleva por medio del programa de la empresa Aries y únicamente al 26,2 % de los suscriptores reportados se les lleva un registro de facturación, a los demás se les cobra por promedio; también se desconoce que cantidad de micromedidores registran adecuadamente los volúmenes consumidos por cada suscriptor.

5.2 EVALUACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

5.2.1 Fuente de abastecimiento para el acueducto del municipio de Caucasia

El río Man nace en el pie de monte de la serranía de Ayapel, en jurisdicción del Municipio de Tarazá, a 725 msnm; sus principales afluentes son: las quebradas Maquencal, las Mellizas, Alto del Pollo, Lamedero, los Hoyos, la Ciénaga, la Económica, la Peña, Quebradona I, Ajonjolí, Mojapata, Tres Palos, Samaná, Agua fría, el Cedro, la Vaca, Pital, la Raya, Siete vueltas, la Asonada, Danta, la Clarita, Achizales, las Monas, San Clemente, Quebradona II, las Pavas, Ariza, Pilones, la Arena, las Cañadas, el Recreo, Braman, Cachucha, Severa y Mandinga. En épocas de invierno, las aguas del río Man se mezclan con las provenientes de la ciénaga Colombia.

La cuenca del río Man se encuentra ubicada en jurisdicción de los municipios de Cáceres. Tarazá y Caucasia, abarcando una extensión total de 677,30 Km2. y recorre 91,60 km en dirección noreste, para desembocar en el río Cauca a una altura aproximada de 50 msnm. Dentro de su cuenca se asientan pequeños centros nucleados como los corregimientos de La Caucana, Manizales y Santa Rosita, encontrándose su desembocadura muy cerca del área urbana de la población, a un costado del aeropuerto municipal de Caucasia.


RESUMEN EJECUTIVO

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Luego de realizar el estudio hidrológico se obtuvo, para un periodo de retorno de 2,33 años un caudal máximo de 260 m3/s y para caudal mínimo definido como Q95 un caudal de 2,7 m3/s. Con estos resultados concluimos que la fuente tiene la capacidad de aportar los caudales suficientes para la frontera de diseño a 30 años.

5.2.1.1 Disponibilidad del recurso hídrico subterráneo en la zona

En términos generales se cuenta con dos fuentes de recarga, una por infiltración directa de los suelos, la cual depende de factores como las cantidades de lluvia, las características geomorfológicas, las coberturas vegetales y las litologías, con unos horizontes superiores del suelo que generan diferentes condiciones hidráulicas para la absorción y transporte del agua; la segunda fuente de recarga es el río Cauca y algunos drenajes afluentes, los cuales interactúan con los sistemas de aguas superficiales y subterráneas de tal manera que se presenten recargas positivas y negativas.

5.2.2 Sistema de captación sobre el río Man

La estructura a través de la cual se capta el agua del río Man es un canal en concreto reforzado localizado en la margen derecha, la captación se encuentra luego de una curva meandrica producida por el curso del flujo del río, esta localización de la captación produce un problema de transporte de sedimentos lo cual conlleva a la disminución de la capacidad de paso del flujo a través del canal. El canal tiene una altura de 6,30 m, un ancho de 1,29 m y la cantidad de agua para captar depende del nivel del río.

En la zona de ubicación de la bocatoma (cota 58,52 msnm), se produce un avanzado proceso sedimentación, conllevando a la disminución de los niveles de agua a captar, además a la entrada de este canal se encuentra un estrechamiento el cual dificulta aun más el paso del agua, provocando en épocas de verano dificultades para alcanzar el caudal necesario para el tratamiento en la planta de agua potable. A la estructura le hace falta mantenimiento, aunque estructuralmente se ve bien. Desde esta cota de captación se transporta el agua hasta la misma cota para llegar a la estación de bombeo y luego por medio de este se eleva hasta la cota de la planta de tratamiento que se encuentra en la 120,87 msnm.

5.2.3 Sistema de desarenador

Estructura desarenadora no existe, sin embargo luego de la estructura de captación y de entrada de agua al sistema, se observa un canal de 100 m con una sección de 1,30 m de ancho y una profundidad de 3 m; este canal realiza la función de limpiar el agua de partículas sedimentables antes de llegar al pozo de bombeo de agua sin tratar.


RESUMEN EJECUTIVO

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Este canal no presenta zona adecuada de entrada y no tiene sistema de evacuación de sedimentos, es por esto que cuando se colmata disminuye la capacidad de entrada del agua al sistema de bombeo. La limpieza de este canal se realiza manualmente.

5.2.4 Pozo de succión de agua cruda

Después que el agua pasa a través del canal de entrada, llega a un pozo de bombeo que tiene una profundidad de 6,1 m, un ancho de 6,07 m y una longitud de 6,6 m; las aguas provenientes del sistema de captación llegan a una primera cámara en donde se logran sedimentar muchas partículas, dicho compartimiento se comunica con el pozo final de bombeo, por medio de tres compuertas de Ø 16”; de las tres compuertas dos funcionan aunque presentan fugas, la otra esta totalmente dañada. La estructura fue construida hace aproximadamente 10 años, se encuentra en buen estado aunque le falta mantenimiento.

Desde el pozo de succión se bombea el agua cruda a través de tres tuberías, cada una tiene una granada en el fondo de Ø 16” para proteger las bombas de sobre tamaños, éstos tramos de succión tienen una longitud total de 6,50 m cada uno. El montaje de la estación de bombeo del agua proveniente del río Man se encuentra dentro de la caseta de maquinas.

5.2.5 Sistema de bombeo de agua cruda y casa de maquinas

El sistema de bombeo de agua cruda funciona con tres bombas tipo SIHI HALBERG NOWA 150-50 BN 04102, normalmente funcionan bombeando un total de 170 L/s a la planta de tratamiento.

El sistema presenta un tramo de succión de acero al carbón de Ø 16” en donde inicialmente funciona una granada de protección, luego sigue una tubería de ascenso de 4,6 m y termina en un codo para unirse a una reducción de Ø 16” a Ø 6” en HF e ingresar a la bomba, las tres tuberías de succión presentan la misma configuración, trabajan a succión negativa y en paralelo.

Luego de la salida de la impulsión existe una válvula de retención o cheque de Ø 16”, pero por falta de protección en la línea, cuando ocurre un daño en la aducción hasta la planta de tratamiento, se genera un golpe de ariete con una onda muy fuerte que ha deteriorado la válvula de retención y los elementos de protección las carcasas de las bombas, esto genera fugas permanentes en toda la sala de maquinas produciendo riesgo de accidente.

5.2.6 Aducción sistema de bombeo – planta de tratamiento (PTAP)

La tubería de aducción tiene una longitud de 5.040 m, la primera parte de la línea tiene 2.373 m con Ø 16” en acero al carbón, la segunda parte de la


RESUMEN EJECUTIVO

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aducción en asbesto cemento con Ø 14” y una longitud de 2.668 m y realiza un recorrido desde la cota 58,52 msnm, hasta la cota 120,87 msnm.

En la aducción existen 5 válvulas de purga con diámetro de Ø 4”y funcionan correctamente, también se encuentran 12 válvulas ventosas de diámetro Ø 2”, de las cuales funcionan correctamente solo dos. En la tubería se encuentran algunas fugas por pequeñas fisuras provocadas durante algunos de los arreglos en la línea de aducción.

El caudal máximo para transportar esta sujeto a la capacidad del sistema de bombeo, sin embargo para la etapa de diseño en la cual es necesario transportar un caudal de 631,33 L/s, al transportar este caudal por esta tubería, se generan velocidades muy altas produciendo pérdidas que repercuten en el dimensionamiento de las bombas, elevando los costos de construcción y de mantenimiento, además de la ineficiencia hidráulica por el dimensionamiento del diámetro de la tubería.

5.2.7 Sistema de tratamiento de agua potable

La planta de tratamiento convencional existente está ubicada en el costado oriental del área urbana de Caucasia a un nivel inferior de los puntos de consumo. El máximo caudal de tratamiento reportado es de 173,26 L/s, inferior a las necesidades reales de la población estimadas en 349,57 L/s.

5.2.7.1 Sistema de entrada, aforo y mezcla rápida

El agua proveniente de la estación de bombeo ingresa a una estructura de aquietamiento de 1,20 m x 1,06 m x 1,73 m de profundidad que conecta directamente con una canaleta Parshall con una garganta de 12”. En esta canaleta se realiza la medición del caudal y el proceso de mezcla rápida.

La máxima capacidad de medición de esta canaleta se establece en 455,6 L/s y para el caudal máximo actual estimado en 173,3 L/s, la altura H en la canaleta sería de 40 cm y la altura del agua en la garganta seria de 32 cm con una sumergencia del 70% recomendado para canaletas con un ancho de garganta de 1 pie, por lo que la canaleta trabajaría con circulación libre lo que no dificultaría la medición de la altura y por consiguiente de los caudales.

La adición de coagulantes se hace en solución utilizando tanques provistos de mezcladores que dosifica la solución directamente a la canaleta Parshall. La altura de la dosificación de sulfato es de 1 m. El gradiente de velocidad de la canaleta es de 15915 s-1, lo que permite una mezcla óptima.

5.2.7.2 Sistema de floculación hidráulico

El agua se conduce al floculador a través de un compartimiento de 0,95 m x 1,42 m ubicado al final de la canaleta Parshall. Para el caudal la velocidad que


RESUMEN EJECUTIVO

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se desarrollaría a la entrada del primer compartimiento del floculador seria de 0,13 m/s, valor que está por debajo de lo establecido en el RAS/2000.

Dispone de tres cámaras de floculación. La primera presenta dos zonas de diferente gradiente y en la segunda y tercera cámara el gradiente de velocidad es uniforme en cada una. Debido al caudal estimado y a las dimensiones de la estructura, se genera un gradiente que varía de 4,98 s-1 a 13,72 s-1, incumpliendo con los parámetros recomendados por el RAS/2000. La velocidad que se presenta a lo largo de la estructuras en el tercer compartimiento establecida en 0,16 m/s se encuentra por debajo del rango recomendado por el RAS/2000, lo que puede generar sedimentación de partículas floculadas.

En términos generales se puede concluir que el floculador para el caudal de 173,25 L/s está subdimensionado.

5.2.7.3 Sistema de sedimentación de aguas floculadas

La planta de potabilización cuenta con un sistema de sedimentación de alta tasa, con dos unidades cada una con 150 placas de asbesto cemento con 1,2 m de largo x 2,4 m de ancho y 10 mm de espesor, con una inclinación de 60º. En algunos sectores del sedimentador se colocaron medios tubulares para mejorar su eficiencia.

Las aguas clarificadas se recogen en 4 canales con dientes de sierra de 5,6 m. de longitud, 0,15 m. de ancho y 0,20 m. de profundidad, y conducen el agua a dos canales en concreto de 0,30 m de ancho y 0,35 m de profundidad los cuales desaguan en una cámara de 1,35 m de profundidad x 1,00 m de ancho el cual dirige el agua hacia los filtros. Cada cámara de sedimentación tiene una longitud de 9,22 m x 5,60 m de ancho y 3,58 m de profundidad efectiva con una tolva en el fondo para almacenamiento de lodos. Las placas se apoyan en vigas de concreto que sirven de canales para la distribución del agua floculada.

El comportamiento hidráulico para el caudal estimado es adecuado, dado que en términos del tiempo de detención hidráulica (9,63 min), estaría muy cerca de la norma técnica del RAS/2000, que sugiere que este parámetro esté entre los valores 10 min y 15 min; de la misma manera según los datos de carga superficial obtenidos (145 m3/m2-día) muestra que se encuentra dentro del rango sugerido por el RAS/2000. Los datos anteriores demuestran que la estructura esta funcionando adecuadamente, aunque el tiempo de retención esta ligeramente inferior al mínimo recomendado.

5.2.7.4 Sistema de filtración

El sistema de filtración se realiza a través de cinco filtros rápidos. El lecho filtrante está compuesto por arena y antracita, cada filtro tiene un área superficial de 12,75 m2, tienen un ancho de 3 m por 4,25 m de largo y una profundidad total de 5,05 m. Debido a que el caudal de lavado en cada unidad


RESUMEN EJECUTIVO

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de filtración es de 173,3 L/s, obtenemos una velocidad Va de 1,64 m/min. La tasa de filtración es de 473,8 m3/m2-d.

El RAS/2000, para lechos de antracita sobre arena y con profundidad estándar, estima una tasa máxima de filtración de 300 m3/m2-d; la unidad de filtración de la planta de tratamiento del municipio de Caucasia para el caudal actual tendría una tasa de 234,9 m3/m2-d. A mayor tasa de filtración se requiere menor área del lecho y eso se traducirá en disminución de costos, pero se corren grandes riesgos de superar los topes de calidad del agua potable, lo que normalmente va acompañado de carreras más cortas en la operación del filtro.

5.2.7.5 Caseta de operaciones

En la planta de tratamiento del municipio de Caucasia se cuenta con una caseta de operaciones, la cual presenta una buena infraestructura, cuenta con un laboratorio de calidad ambiental en el cual se encuentran certificados algunos procesos como DBO, DQO5, además tiene un laboratorio para procedimiento de muestras microbiológicas y un espectrofotómetro para registrar los valores de cianuro y de mercurio.

En las planillas de control diario de análisis, operación y tratamiento, que son reportadas por los operarios de la planta se lleva un control de la calibración de los dosificadores en donde se indica la concentración con la cual se trabaja y el caudal suministrado para las dosis de sulfato, cal y cloro; además de los registros los diferentes ensayos de jarras, análisis fisicoquímicos rutinarios y los lavados de los cinco filtros.

En la planta se realiza cloración por medio de cloro gaseoso, existe una sala en la cual se encuentran las pipetas almacenadas y allí mismo se encuentra instalado el dosificador marca Regal, esta dosificación se realiza en el canal de aguas filtradas por medio de un sistema de bombeo.

5.2.8 Almacenamiento del sistema de abastecimiento

El sistema de almacenamiento del municipio de Caucasia es deficiente, en la actualidad se encuentra en servicio un tanque de almacenamiento enterrado y en concreto reforzado, que tiene un volumen útil de 694 m3. Este tanque se encuentra localizado en el lote de la planta de tratamiento; el agua le llega desde el canal general de aguas filtradas a través de una tubería de asbesto cemento de Ø 14”, con una longitud de 30,40 m.

El tanque no tiene medidor de nivel de agua y tampoco tiene macromedidor, tampoco presenta la suficiente capacidad de almacenamiento para la población actual del municipio según lo establecido por el RAS/2000.

Por otra parte, en la estación de bombeo localizada en el barrio Santa Helena se encuentra un tanque elevado de forma cilíndrica, con una capacidad de 830


RESUMEN EJECUTIVO

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m3, pero se encuentra fuera de funcionamiento; este tanque fue construido hace más de 20 años, presenta buen estado del concreto reforzado, era utilizado anteriormente para distribuir el agua que se captaba de los pozos de agua subterránea.

5.2.9 Red de distribución

La red de distribución del área urbana del municipio es una red matriz compuesta por tuberías en varios materiales como asbesto cemento, hierro fundido y PVC-P, que van desde Ø 16” hasta Ø ½”, esta red no tiene una distribución en mallas que permita equilibrar el sistema, pues aun conserva la concepción vieja de alimentar el tanque elevado por medio de los diferentes pozos de bombeo de agua subterránea.

Es por eso existen tres redes de tuberías principales que van desde el inicio de la red de distribución en tubería de asbesto cemento con diámetros de Ø 10” hasta Ø 6”, sin embargo el trazado de estas redes es abierto y desde estas tuberías se derivan otras en forma de espina de pescado que van disminuyendo su diámetro generando una ineficiente distribución del flujo para un municipio y con tan alta demanda.

En la actualidad el sistema funciona con el caudal que se entrega desde la planta de tratamiento, pasa al tanque de almacenamiento y luego es transportada a la estación de bombeo, ubicada en el barrio Santa Helena, allí se encuentran tres bombas las cuales succionan el agua directamente desde la tubería de diámetro Ø 16” enviándola directamente a la red de distribución; pretendiendo el sistema elevar la presión en la red de distribución y poder abastecer algunas zonas altas, sin embargo ésta práctica no es eficiente ya que el deterioro en el sistema de bombeo es muy acelerado, además que no se logra el propósito de abastecer mayor número de zonas, ya que el caudal suministrado no alcanza al demandado por la población.

5.2.9.1 Estación de bombeo barrio Santa Helena

La estación queda localizada en un lote dentro del barrio Santa Helena, en esta zona esta ubicado el tanque de almacenamiento elevado, también se encuentra la caseta en donde se ubican las bombas, cuya función es distribuir el agua a los diferentes sectores de acuerdo a lo programado por día y horas de abastecimiento, de tal forma que se alterna la entrega del servicio.

Este sistema de bombeo esta compuesto por tres bombas que distribuyen el agua a diferentes sectores. Las bombas presentan un avanzado proceso de deterioro, debido a que se encuentran sometidas a sobre presiones producidas por el golpe de ariete; produciendo un deterioro en los rodetes y en la carcasa.


RESUMEN EJECUTIVO

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FIGURA Nº 3. Ilustración del esquema de la red

TABLA Nº 4. Resumen de los bombeos de la red

DESCRIPCIÓN CAUDAL (L/S) SECTORES Nº DE

HABITANTES

Bombeo Nº 1 44 La Esperanza, La Playa, El Aguila Carrera 3, El Roble, El Castillo, La Victoria y Primero de Mayo

14267

Bombeo Nº 2 55

Centenario, Pajonal, La Troncal, Villa Granda, El Águila, María Auxiliadora, Clemente Arrieta, Parque de los Perros y Parque de la Virgen

9755

Bombeo Nº 3 50

En el día 1: La Ye, Santa Helena, Los Almendros, Pedro de Valdivia, San José, San Miguel, El Triángulo, Brisas del Triangulo, Valverde, Buenos Aires, Asovivienda, Colinas del Portal. En el día 2 se entrega servicio a los barrios siguientes: Pueblo Nuevo, San Rafael. Clemente Arrieta, Nueva Estrella, Santa Helena y Los Almendros

36186

Ø 2”

Ø 3”

Ø 4”

Ø 6” Ø 8” Ø 10”

Ø


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5.2.9.2 Simulación de la red de distribución

La red de distribución del municipio de Caucasia tiene un total de 99.912,59 m de tubería instalada, la cual presenta edades de funcionamiento desiguales. En la siguiente tabla se muestra un resumen de los tipos de materiales de la tubería existente, con sus respectivos diámetros y longitudes.

TABLA Nº 5. Resumen tuberías existentes en la red de distribución

DESCRIPCIÓN LONGITUD (m) % PORCENTAJES

Ø 3" AC 14.846,16 14.9%

Ø 4" AC 1.359,16 1.4%

Ø 6" AC 1.047,22 1.0%

Ø 8" AC 4.618,1 4.6%

Ø 10" AC 1.031,86 1.0%

Ø 16" AC 1.886,79 1.9%

TOTAL REDES EN ASBESTO CEMENTO 24.789.29 24.8%

Ø 2" PVC-P 12.027,58 12.0%

Ø 3" PVC-P 53.669,37 53.7%

Ø 4" PVC-P 3565,87 3.6%

Ø 6" PVC-P 4.364,11 4.4%

Ø 10" PVC-P 1.496,37 1.5%

TOTAL REDES EN PVC-P 75.123,3 75.2%

TOTAL 99.912,59 100%

En la zona urbana se encuentra otra cantidad de tuberías en redes menores, de las cuales muchos usuarios han realizado su propia conexión, éstas tienen diámetros desde Ø 1 ½” hasta Ø ½” pero no se tiene registro de las longitudes ni ubicación; esta situación agrava más el problema de presión, la distribución de los caudales y la forma de consumo de la población.

Además, dentro del sistema de redes de distribución se encuentran otros sistemas de abastecimiento que distribuyen el servicio abastecidos a través de unos pozos de bombeo de agua subterránea, sin embargo, el abastecimiento a través de éstos es deficiente ya que no logran abastecer toda la zona asignada, presentando problemas de despresurización de sus redes; el problema se vuelve aun más grave si se tiene en cuenta que el acuífero no alcanza a recuperarse. Además, los equipos instalados para el suministro de agua presentan graves problemas de funcionamiento por su vida útil y también debido al desgaste, al cual se encuentran sometidas por su incesante trabajo


RESUMEN EJECUTIVO

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Todos los sistemas presentan problemas por la dosificación en línea y la falta de mantenimiento de las estaciones, además de implementación de un sistema de aforo para conocer el caudal con el cual se encuentran abasteciendo la población.

TABLA Nº 6. Resumen de los pozos de agua subterránea en funcionamiento

POZO CAUDAL DE

BOMBEO (L/s)

Nº DE HABITANTES

CAUDAL REQUERIDO (L/s)

Pozo 5 15 2863 14,30

Pozo 7 21 3706 18,52

Pozo 8 8 2132 10,62

Pozo 9 15 4915 24,51

TOTAL 59 13.616 67,95

5.2.9.3 Resultados obtenidos en la simulación de Epanet

Primera simulación: El bombeo Nº 3 entrega agua a los siguientes barrios: La Ye, Santa Helena, Los Almendros, Pedro de Valdivia, San José, San Miguel, El Triangulo, Brisas del Triangulo. Valverde, Buenos Aires, Asovivienda y Colinas del Portal.

Simulación segunda: El bombeo Nº 3 suministra agua a los barrios Pueblo Nuevo, San Rafael, Clemente Arrieta, Nueva Estrella, Santa Helena y Los Almendros

Simulación tres: Se simula la red de tal forma que recibiera la cantidad de agua requerida por toda la población actual los 96962 habitantes.

TABLA Nº 7. Condiciones de simulación de la red de distribución

SIMULACIÓN CONDICIONES DE LA SIMULACIÓN

RESULTADOS

Escenario 1 239,26 L/hab-día Presiones negativas en horas de alto consumo

Escenario 2 204,06 L/hab-día Presiones negativas e incapacidad de transporte de caudal demandado

Escenario 3 257,14 L/hab-día El sistema no puede transportar el caudal suministrado por la fuente de abastecimiento

En conclusión la red de distribución presenta un estado crítico por insuficiencia, vida útil, inadecuada distribución de diámetros y redes, inoperancia de la


RESUMEN EJECUTIVO

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empresa prestadora del servicio y una inadecuada planeación del municipio; la empresa encargada de la administración del sistema no se ha preocupado por mejorar la calidad de las redes de distribución, ni por realizar mantenimiento adecuado, además, el registro de suscriptores se encuentra incompleto.

Para abastecerse de agua la población han recurrido a soluciones individuales, haciendo aljibes en sus viviendas, muchos de ellos no tiene ningún tratamiento generando enfermedades en la población; la falta de agua ha generado en la población un descontento buscando nuevas fuentes de abastecimiento.

El sistema es muy vulnerable en todos sus componentes, no existen planes de contingencia, no se atienden oportunamente los daños en la red de distribución.

TABLA Nº 8. Demanda actual y capacidad de los componentes del sistema de acueducto existente

COMPONENTE CAPACIDAD ACTUAL (L/s)

DEMANDA ACTUAL (L/s)

Fuente 2700 349,5

Captación 180 700

Desarenador 180 349,5

Sistema de bombeo aguas crudas 180 349,5

Red de aducción aguas crudas 284 349,5

Planta de tratamiento 180 349,5

Tanques de almacenamiento 745 m3 7550 m3

Red de distribución 166,81 490

5.2.10 Caracterización de agua potable

Con el fin de conocer las características físico-químicas y bacteriológicas del agua que consume la población del área urbana de Caucasia, se realizó una caracterización del agua cruda y del agua potable, las muestras se extrajeron de la bocatoma, en el tanque de almacenamiento, en la red de distribución, en aljibe y en un pozo de bombeo de agua subterránea.

♦ Coliformes y coliformes fecales

La cantidad de coliformes como número más probable en 100 mL reportados por el laboratorio es de 17.0x103 y el total de coliformes fecales es de 0.8x102 indicando una gran cantidad en ambos casos, ésta cantidad es debido a los terrenos en los cuales se cría ganado y a las descargas de agua residual.


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♦ Mercurio

A este parámetro se le ha realizado un gran seguimiento por parte de los interesados en este caso CORANTIOQUIA y la empresa encargada del sistema de acueducto, durante estos análisis se ha encontrado en algunas ocasiones valores por encima del limite permitido por el decreto 475/98.

♦ Ortofosfatos

El valor encontrado es bastante bajo e indica que no se encuentra muy disponible para el metabolismo biológico. Esto se corrobora por la apariencia del agua y la falta de presencia de organismos producidos por la abundancia de este parámetro en aguas.

♦ Coliformes totales

En el agua que consumen en la zona urbana de Caucasia se encuentra presencia de coliformes en las muestras que se obtuvieron del aljibe y en la salida de la planta de tratamiento, por lo tanto, para esta muestra no se está cumpliendo con la norma.

♦ Coliformes fecales

Para que el agua pueda ser potable no debe haber ningún coliforme fecal, según el análisis de laboratorio no existen en el agua que se consume de la red de distribución ni en las demás muestras de agua recolectadas.

♦ Demanda química de oxigeno total (DQO Total)

Los valores reportados para este parámetro son más bajos que lo detectado por el método utilizado para su detección por el laboratorio de CORANTIOQUIA esto es menor que 12 mg/L.

♦ Hierro total

Para las muestras recolectadas en el municipio de Caucasia se encontraron valores por debajo del límite permitido por el decreto 475 de 1998, sin embargo el valor de la concentración de hierro en el agua proveniente del aljibe esta alta, este valor muestra una vez más la característica de este tipo de agua del subsuelo.

♦ Nitritos y nitratos

Estos dos iones se encuentran muy por debajo del nivel permisible en las muestras provenientes de la salida a la planta de tratamiento, en el pozo 7 y la muestra de la red de distribución, dicho valor está cercano al limite mínimo detectado por el método de análisis, sin embargo para la muestra del aljibe el


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valor de nitratos es muy alto, este valor se debe a la unión de esta agua del subsuelo con escorrentías de agua residuales.

♦ Turbiedad

Según el RAS 2000, la fuente de la cual se abastece Caucasia es una fuente buena porque la turbiedad es baja, sin embargo este valor produce que al agua se le debe adicionar mayor cantidad de ayudante de coagulación para obtener mejor tratamiento en la planta.

Los criterios organolépticos y físicos, como son color, turbiedad, sólidos totales y conductividad están cumpliendo lo estipulado en el Decreto 475/98 de calidad de agua.

5.3 MEJORAMIENTO Y OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO ACTUAL DEL MUNICIPIO DE CAUCASIA

5.3.1 Optimización del sistema de aprovechamiento de agua

Para la optimización de la estructura actual se requiere construir una bocatoma lateral, para ello se requiere proyectar un muro normal o inclinado con respecto a la dirección de la corriente, además de muros laterales para proteger y acondicionar la entrada del agua al conducto y para colocar los dispositivos necesarios para regular el flujo o impedir la entrada de materiales indeseables.

La estructura proyectada consta de un muro en el cual se coloca la rejilla de captación, esta rejilla tiene 2,01 m de longitud x 1,0 m de ancho para obtener un caudal de 814 L/s. Luego que el agua ha entrado en el sistema de captación, ésta es transportada a través de un canal con una sección de 1,2 m de ancho y una profundidad de 3 m, este nuevo canal tendrá una longitud de 50 m hasta empalmar con el canal existente y durante este recorrido se produce la sedimentación. Sin embargo, se debe ubicar una pantalla con orificios de Ø 2”, como estructura de disipación de energía en la entrada del canal para generar flujo laminar.

5.3.2 Optimización del sistema de bombeo y las redes de impulsión

Para garantizar los caudales requeridos en la impulsión se instalarán dos bombas tipo 150-50 Halberg Nowa, que funcionan con un caudal de 100 L/s a una altura de 98 metros con una potencia de 200 HP, con esto se logran suministrar 200 L/s sin embargo, se instalaran dos bombas más con una capacidad de 200 L/s a una altura de 70 metros con una potencia de 200 HP, la idea es mantener o el par de 100 L/s en stand by o bien sea una de 200 L/s, pero administrar siempre el total de 400 L/s necesarios en la planta de tratamiento, para abastecer la población de al zona urbana del municipio de Caucasia.


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Para la optimización de las redes de impulsión se debe realizar unas labores de adecuación en este trazado que van encaminadas a las mejoras en las purgas y en la ubicación de ventosas y reparación de las que se encuentran en mal estado.

Sin embargo, para poder brindar al sistema un total de 400 L/s y que nos permita tener completo abastecimiento para un periodo hasta el año 2013, se debe instalar una tubería HD paralela de Ø 26”, con la cual no se logra entregar 320 L/s y dejaríamos funcionando inicialmente la tubería actual por la cual se transportarían 80 L/s obteniendo un caudal de 400 L/s requeridos hasta el primer periodo, ya que las bombas que trabajarían necesitan 200 HP para transportar 400 L/s.

5.3.3 Optimización del sistema de tratamiento de agua potable

Para abastecer efectivamente de agua potable al 100% de la población de Caucasia, se debe construir otra planta de tratamiento de agua y un tanque de almacenamiento. El lugar donde se encuentra la actual planta de tratamiento de agua potable es considerado como el sitio idóneo para ubicar las nuevas estructuras. Además, se proyectaron las siguientes obras:

♦ Aumentar en 0,40 m la altura de llegada de agua cruda a la planta, la altura de la cámara de aquietamiento y de las estructuras que conforman las unidades de floculación y sedimentación.

♦ Reemplazar las canaletas metálicas que recogen el agua clarificada por unas de 0,25 m x 0,20 m. Su nueva posición será 0,40 m por encima de la posición actual, con lo cual se aumenta la altura de trayectoria de los flóculos más pequeños, mejorando la calidad del agua clarificada.

♦ Construir un nuevo filtro con las mismas dimensiones de los existentes, incluyendo el difusor de aire para mejorar la limpieza del lecho filtrante en el retrolavado.

♦ Optimizar la comunicación entre la salida del canal de general de aguas filtradas y el tanque de almacenamiento.

5.3.3.1 Aforo y mezcla rápida

Como unidad de mezcla rápida se proyectó una nueva canaleta Parshall prefabricada en fibra de vidrio de descarga libre con garganta 9” de ancho, que a su vez sirve para medir el caudal de entrada a la planta. En la canaleta el flujo es parcialmente sumergido, lo cual hace que el remanso levante la superficie de agua corriente abajo, formando el salto hidráulico al final de la garganta, siendo este el sitio más apropiado para la adición de los productos químicos.


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5.3.3.2 Optimización y ampliación del sistema de floculación

El tiempo de retención hidráulico teórico está en el rango recomendado, pero realizando pequeñas modificaciones estructurales y operativas se puede mejorar.

La modificación consistió en aumentar la altura de la lámina de agua con el incremento en la altura de los tabiques. El caudal a tratar es de 0,210 m3/s.

El floculador tendrá una unidad con tres tramos, con una longitud total de 43,95 m, 3,40 m de ancho y una altura lámina de agua de 2,0 m. El tiempo de retención hidráulica será de 24 minutos.

5.3.3.3 Optimización y ampliación del sistema de sedimentación

Se cambió el sistema de recolección actual por canaletas de 0,25 m x 0,25m con capacidad para trabajar a flujo libre. Se aumentó la altura libre entre la zona de sedimentación y las canaletas de recolección del agua clarificada, con lo cual se facilita la sedimentación de los flóculos más pequeños. El canal central se cambia de concreto a metálico, aumentando su capacidad. Finalmente, se cambian los canales de distribución del agua floculada por dos tuberías Novafort o similar con perforaciones laterales localizadas en la parte inferior a 60° con la vertical, con esto se evita la destrucción del flóculo a la salida.

Las dos unidades de sedimentación tratarán un caudal de 105 L/s cada una. El área superficial de la zona de sedimentación será de 96,6 m2 con una tasa superficial de 187 m3/m2/día.

Habrá dos tuberías difusoras de 24” de diámetro para la entrada del agua floculada, cada una con 74 orificios de 4” de diámetro espaciados cada 25 cm.

Para la recolección del agua decantada, se tendrán 5 canaletas, cada una con un caudal de 21 L/s, una longitud de 5,60 m y 45 vertederos. Estas canaletas tendrán 0,25 m de ancho y 0,30 m de altura. Los vertederos tendrán una altura de 10 cm y la separación entre ellos será de 5 cm.

Para la descarga de lodos, se tendrán orificios de 12” de diámetro.

5.3.3.4 Optimización y ampliación de la filtración

Se optó por aumentar el número de unidades, separadas en 2 líneas de filtración con 3 unidades cada una. Los filtros 1, 2, 3 conforman la primera línea, y los filtros 4 y 5 se juntarán con el nuevo filtro 6, para conformar la segunda línea.


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Con lo anterior, las nuevas condiciones de funcionamiento del sistema de filtración serán las siguientes:

Caudal a tratar 210 L/s

Número de unidades 6

El material filtrante consistirá en un lecho mixto de arena silícea (46 cm) y antracita (34 cm), el cual irá sobre la grava de soporte (40 cm).

Para el drenaje se utilizará un falso fondo con viguetas prefabricadas.

Como estructura de entrada se utilizará un canal de dimensiones grandes. Para el control de la cantidad de agua a cada unidad se empleará una compuerta deslizante de Ø 12”.

Como estructura de salida se utilizará un vertedero individual para cada unidad, del tipo rectangular de borde agudo que fija el nivel en la caja y sirve para aforar el caudal efluente, el ancho de la cresta es de 0,60 cm.

Para mejorar el lavado del lecho filtrante, se proyecto un sistema de tuberías difusoras con orificios de 1/8” cada 10 cm, localizados hacia abajo y separados entre si a 60° con la vertical. El difusor estará localizado sobre la primera capa de grava que conforma el lecho de soporte y cubierto por las últimas capas de grava, con el cual se realizará la inyección de aire difuso durante el retrolavado, para asi evitar que el lecho filtrante no se expanda ni se estratifique.

5.3.3.5 Dosificación de productos químicos

Por las características del agua a tratar se recomienda utilizar un polímero como agente coagulante y ayudante de floculación, para lograr un flóculo más pesado y una mejor clarificación. En éste caso la dosificación se haría en forma líquida con una bomba dosificadora, con lo cual se garantiza un mejor control de la dosis aplicada y se minimiza el desperdicio de coagulante.

5.3.4 Optimización del sistema de almacenamiento

Para comenzar con toda la optimización del acueducto se requiere la construcción de tanques modulares que permitan ampliar la capacidad hasta 8793 m3 y luego proyectarse para el almacenamiento total para el periodo de diseño.

El tanque de almacenamiento elevado funcionará como sistema aprovechable en cualquier emergencia de abastecimiento, no se utiliza como abastecimiento netamente porque alteraría el funcionamiento normal de la red y perderíamos presión suministrada desde la planta de agua potable.


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Como el plan de expansiones del proyecto generará inevitablemente cambios en las redes matrices de distribución, donde se deben instalar los macromedidores, sólo es pertinente considerar en la readecuación, la instalación de los medidores de nivel en los tanques de almacenamiento.

5.3.5 Optimización de las redes de distribución

La premisa más importante en el sistema de distribución es la de no seguir utilizando el rebombeo ubicado en el barrio Santa Helena, por lo tanto se pretende abastecer toda la zona urbana desde el tanque de almacenamiento.

Para garantizar un adecuado tránsito del flujo de agua, se necesita trazar una nueva tubería en HD Ø 16” desde el tanque de almacenamiento hasta el empalme con la tubería que va por la troncal. Para tener una red muy bien articulada se requiere instalar nuevos trazados de redes, exactamente se distribuyeron tres circuitos con diámetro de Ø 12”

TABLA Nº 9. Resumen de tuberías nuevas para red matriz y red secundaria

TIPO DE TUBERÍA LONGITUD (m) TIPO DE RED

Tubería Ø 16" HD 4946,28 Red matriz

Tubería Ø 12" HD 7565,3 Red secundaria

TABLA Nº 10. Longitudes de redes a reponer por material

TUBERÍA EXISTENTE TUBERÍA A REPONER

LONGITUD (m)

Ø 3" AC Ø 3" PVC 14.846,16

Ø 4" AC Ø 4" PVC 1.359,16

Ø 6" AC Ø 6" PVC 1.047,22

Ø 8" AC Ø 8" PVC 4.618,1

Además deben reconectarse al sistema un total de suscriptores es de 12535, para realizar una disminución de las pérdidas y se debe implementar un plan de reducción de pérdidas al periodo de diseño a un 30%.

Adicionalmente, se recomienda instalar macromedidores de Ø 8" sobre las redes matrices. También debe adquirirse un medidor ultrasónico de caudales (para aguas limpias) y un detector ultrasónico de fugas, cuyas especificaciones y costos, se incorporarán en el costo del Plan de control de pérdidas.


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5.4 ALTERNATIVAS DE FUENTES DE ABASTECIMIENTO, EXPLOTACIÓN Y TRANSPORTE DE AGUAS CRUDAS

5.4.1 Alternativa 1. Optimización del sistema de captación actual sobre el río Man - Fuente única

En esta alternativa se pretende captar la totalidad del caudal de diseño a través de la modificación de la estructura de captación existente y la expansión del sistema de bombeo; además, se debe cambiar la tubería de aducción existente o ampliar su capacidad adicionando una nueva, ya que la actual, no es suficiente para garantizar la demanda necesaria para la población presente.

La calidad de agua de la fuente es buena y mantiene un suficiente caudal para épocas de estiaje lo que garantiza en todo tiempo el caudal de captación necesario para el periodo de diseño del acueducto del municipio de Caucasia.

5.4.2 Alternativa 2. Abastecimiento, aprovechamiento y transporte de agua cruda desde el río Cauca - Fuente única

Se considera aprovechar el río Cauca como fuente para abastecer el sistema de acueducto del municipio de Caucasia. La captación se localizaría en terrenos cercanos de la estación hidrometeorológica la Coquera.

La cantidad de agua aportada por el río Cauca es suficiente para obtener el caudal requerido en el periodo de diseño, sin embargo esta fuente tiene muchas dificultades en su control ambiental ya que es muy extensa y en cualquier punto se puede generar practicas inadecuadas que pongan en peligro la calidad del agua, sin embargo este sistema se muestra como un amortiguador de problemas ambientales ya que su volumen de agua permite diluir muchas concentraciones de líquidos vertidos en las diferentes zonas, produciendo un tratamiento en flujo pistón diminuyendo su contaminación.

5.4.3 Alternativa 3. Sistema de captación desde la ciénaga Colombia

Este sistema cenagoso es abastecido en su gran parte por la quebrada Ciénaga, esta cuenca hidrográfica se encuentra en jurisdicción del municipio de Caucasia y posee un área de 71,55 km2.

Sin embargo, se descarta la posibilidad de abastecimiento a través de este, ya que la cantidad de líquido necesario para las actividades urbanas es muy alto y generaría un conflicto ambiental en este ecosistema acabando por completo con la flora y la fauna.


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5.4.4 Alternativa 4. Sistema de aprovechamiento mixto entre el río Man y captación de agua desde el subsuelo

Aunque las perspectivas del recurso subterráneo con que cuenta el Bajo Cauca permiten considerar las aguas subterráneas como una fuente alterna disponible que ayude a mitigar los problemas de abastecimiento que ha sufrido la región debido a la contaminación y deterioro a que han sido sometidas las fuentes superficiales de agua, pensar en un abastecimiento de una población de la envergadura de Caucasia únicamente mediante aguas subterráneas requeriría tener presentes algunas consideraciones adicionales.

Las características del acuífero confinado profundo se encuentran todavía en estudio, habiéndose llegado sólo a datos estimados sobre las reservas y la capacidad de recarga del mismo, inquietudes bastante sentidas en el caso de la población de Caucasia, ya que la continua explotación del acuífero a lo largo de los años, ha llevado a la marcada disminución de los caudales y una evidente fatiga en la capacidad de recarga del estrato. Es de esperar entonces que al implantar una red de pozos para explotar 5 veces más de los caudales hoy en día tomados, el acuífero no tendría el comportamiento requerido

5.4.5 Alternativa 5. Sistema de aprovechamiento mixto entre el río Man y el río Cauca

En esta alternativa se pretende aprovechar al máximo la infraestructura existente, de tal forma que la bocatoma actual permita obtener caudales que logren abastecer lo suficiente la población actual, para lograr transportar ese caudal es necesario optimizar la estación de bombeo y la red de aducción hasta la planta de tratamiento. La otra fuente de abastecimiento es el río Cauca la cual ofrece una gran cantidad de agua.

Esta alternativa mixta produce gran confianza ya que disminuye el riesgo de vulnerabilidad por poseer al periodo de diseño dos captaciones de agua, garantizando el suministro de agua por cualquier problema de emergencia.

Además, permite utilizar parte de la infraestructura existente en la bocatoma actual del río Man, disminuyendo la inversión inicial con la cual se solucionaría el grave problema de abastecimiento de agua.

5.4.6 Selección definitiva de alternativa de captación

Para la escogencia de las alternativas de captación, se diseñó una matriz de valoración que involucra aspectos ambientales, técnicos, económicos e institucionales, con el propósito de que dichos tópicos sirvan como indicadores ponderables para cada alternativa. Estos aspectos se componen de factores cualificables y cuantificables.


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Las 3 alternativas finales que garantizan la oferta adicional para el horizonte del proyecto son: la alternativa 1, la alternativa 2 y la alternativa 5.

Técnicamente las tres alternativas son viables, pero luego de realizar la evaluación matricial en la cual se requiere observar desde diferentes puntos de vista la alternativa definitiva, se encontró que la alternativa que genera mayor grado de confianza para mejorar el sistema de acueducto es la alternativa 5 (aprovechamiento mixto), debido a que en ésta se logra aprovechar la infraestructura existente, los costos de inversión inicial son menores y esto garantizaría poder conseguir con mayor facilidad los recursos para el mejoramiento del sistema actual.

Además, en esta alternativa de aprovechamiento mixto el estado de vulnerabilidad es menor al poseer dos fuentes de agua, esto garantiza la continuidad del servicio durante todo el periodo de diseño. En consecuencia, se selecciona la alternativa 5 – aprovechamiento mixto río Cauca – río Man, como la más confiable para captar y transportar el agua cruda.

5.5 ALTERNATIVAS DE DIAMETROS DE TUBERIAS EN LAS DIFERENTES ALTERNATIVAS

5.5.1 Alternativa 1. Captación del caudal para el periodo de diseño a partir del río Man con rehabilitación del sistema existente

Se propone diseñar un sistema en paralelo al sistema que actualmente funciona (tubería de Ø 16” acero al carbón y tubería de Ø 14” asbesto cemento). La tubería en paralelo tendría un diámetro de 34” y la misma longitud del sistema actual. La bomba debe ser capaz de elevar el agua con una cabeza de 65 mca para el caudal de diseño.

5.5.2 Alternativa 2. Captación del caudal para el periodo de diseño a partir del río Man con nuevo sistema de aducción

Se propone diseñar un sistema completamente nuevo para reemplazar el que actualmente existe. El sistema tendría la misma longitud del actual. La tubería de aducción sería de 36” de diámetro y la bomba impulsora debería dar una cabeza de 64 mca para el caudal de diseño.

5.5.3 Alternativa 3. Captación del caudal para el periodo de diseño a partir del río Cauca con nuevo sistema de aducción

Se propone diseñar un sistema completamente nuevo para reemplazar el que actualmente existe. El sistema tendría una longitud de 4375 m. La tubería de aducción sería de Ø 35” y la bomba impulsora debería dar una cabeza de 77 mca para el caudal de diseño.


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5.5.4 Alternativa 4. Captación del caudal para el periodo de diseño a partir del río Cauca y del río Man con nuevo sistema de aducción

Se propone la captación por partes iguales desde ambas fuentes.

Desde el río Man: Tubería con una longitud de 5037 m, diámetro 26” y bomba capaz de suministrar una cabeza de 65 mca.

Desde el río Cauca: Tubería con una longitud de 4375 m, diámetro 25” y bomba capaz de suministrar una cabeza de 78 mca.

5.5.5 Alternativa 5. Captación del caudal para el periodo de diseño a partir del río Cauca con nuevo sistema de aducción, y rehabilitación del sistema existente desde el río Man

Al igual que en la alternativa anterior, se propone la captación por partes iguales desde ambas fuentes.

Desde el río Man: Rehabilitación del sistema existente, colocando una tubería de refuerzo en paralelo. Esta tubería tendría una longitud de 5037 m, diámetro 23” y bomba capaz de suministrar una cabeza de 65 mca.

Desde el río Cauca: Sistema nuevo igual que el planteado para la alternativa No 4.

5.5.6 Selección del diámetro económico

Las alternativas que consideran sólo una tubería para transportar todo el caudal de diseño son altamente vulnerables (alternativas No 2 y No 3), ya que fallas en la captación, el sistema de bombeo o la tubería dejarían el municipio de Caucasia sin el suministro de agua mientras persista el daño. La alternativa No 1 también es muy vulnerable, a pesar de ser un sistema de dos tuberías en paralelo, porque el 90% del caudal de diseño es transportado por una tubería nueva y el otro 10 % iría por la tubería existente. Un daño en la tubería más gruesa dejaría al municipio prácticamente sin suministro de agua.

La alternativa No 4 tiene menos vulnerabilidad porque el caudal es captado en dos sitios con sistemas de bombeo independiente y dejando en estado de alerta la tubería existente.

La alternativa Nº 5 tiene vulnerabilidad media a fallas, ya que el transporte del agua se realizaría con tres tuberías (una nueva desde el río Cauca y desde el río Man una nueva y la existente). Finalmente se decide instalar dos tuberías de Ø 24” en ambos trazados río Man – Planta y río Cauca – Planta.


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5.6 DISEÑO DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

5.6.1 Diseño del sistema de aprovechamiento de agua

Para la ampliación del sistema a 2013 se diseña una nueva captación sobre el río Man, ubicada cerca de la captación existente, la cual esta conformada por un canal de aducción, vertederos para Q95 y nivel medio de funcionamiento, estación de bombeo y línea de impulsión de 24” CCP cuya longitud es de 4971,50 m.

Para la expansión del sistema de suministro se diseña una nueva captación sobre el río Cauca de características estructurales y arquitectónicas similares a la anterior, con un canal de aducción, vertederos para Q95 y nivel medio de funcionamiento, estación de bombeo y línea de impulsión de 24” CCP de 4343,13 m. Esta captación entrará en funcionamiento con la construcción de la segunda etapa de ampliación de la planta de tratamiento de agua potable.

El agua transportada por el canal de aducción llega hasta una rejilla de limpieza, luego pasa al cárcamo de succión. La estructura de captación está provista de una segunda rejilla que tiene las mismas dimensiones de la primera en cuanto a ancho, profundidad, largo y ángulo de inclinación de ésta respecto a la horizontal.

5.6.1.1 Diseño captación río Man

El sistema utilizado como captación proyectada está conformado por un canal de aducción, el cual conduce las aguas captadas directamente del río a la estación de bombeo y a la vez sirve como estructura de desarenado y deposito de sedimentos; el canal se dimensiona con una pendiente de la solera tal que garantiza una velocidad máxima de 5 cm/s, la cual permite que los sedimentos transportados por el agua sean depositados, con el fin de evitar que el agua transporte los sedimentos hasta la estructura de bombeo.

El canal de aducción del río Man tendrá una longitud de 130 m, una pendiente transversal de 1:1, una solera de 1 m por 4 m de ancho, una altura de lámina de agua de 4 m, un área de 34 m2, con un perímetro mojado de 18,81 m, radio hidráulico de 2,15 m, ancho superficial de 12,5 m y una pendiente longitudinal del canal de 0,024%.

Se diseñan rejillas para limpieza manual con ángulo de inclinación respecto a la horizontal de 45 grados. La rejilla tendrá una longitud efectiva de 5,08 m y 270 varillas, las varillas serán de 1,50 cm de ancho y profundidad de 2,50 cm, el vertedero de la captación se diseñará como vertedero frontal de cresta delgada.

La cámara de derivación tendrá unas dimensiones de 4,5 x 1,5 a fin de permitir maniobrar las válvulas y hacer cómodo el mantenimiento.


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Para la estación de bombeo del río Man se plantea la utilización de tres bombas, dos en funcionamiento y una de reserva en caso de aumento no previsible de la demanda, posible falla de alguna de las bombas en funcionamiento y para operación de mantenimiento y limpieza; estas bombas funcionan con la capacidad de bombeo necesaria para alimentar la primera etapa de construcción de la planta de tratamiento de agua potable (año 2013), cada una bombeará 130 L/s. El diámetro de impulsión de cada una de las bombas será de 12” para una velocidad de impulsión de 1,84 m/s.

Bombas sugeridas:

HS 5570, 705/715

Caudal = 260 L/s

Altura geométrica = 62 m

Altura dinámica total = 70,13 m

Voltaje motor = 460 V.

Potencia motor = 250 kw.

Diámetro impulsor = 455 mm

5.6.1.2 Diseño captación río Cauca

Caudal de diseño a ser bombeado es de 260 L/s, este caudal corresponde al necesario para cubrir la demanda de la población en el año 2035. En éste año la demanda se suplirá así:

Caudal estación de bombeo existente río Man = 147 L/s

Caudal estación de bombeo proyectada río Man = 260 L/s

Caudal estación de bombeo proyectada río Cauca = 260 L/s

El caudal de diseño del canal de aducción río Cauca es igual a tres veces el caudal requerido por la ampliación de del sistema de tratamiento de agua potable, el cual deberá realizarse en el año 2013. Se consideró también que la pendiente de la solera del canal debería ser aquella que garantizara una velocidad máxima de 5 cm/s.

Para el caudal de diseño del canal del río Cauca (780 L/s), se tiene: una longitud de 130 m, pendiente transversal de 1:1, solera 1 m, ancho de solera 4,5 m, altura de lámina de agua 4 m, área 34 m2, perímetro mojado 15,81 m, radio hidráulico de 2,15 m, ancho superficial de 12,5 m y una pendiente longitudinal del canal de 0,024%.

Se plantea una estación similar a la planteada para el río Man.

Bombas sugeridas:


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HS 5570, 705/715

Caudal = 260 L/s

Altura geométrica = 62 m

Altura dinámica total = 70,13 m

Voltaje motor = 460 V.

Potencia motor = 250 kw.

Diámetro impulsor = 455 mm

5.6.2 Redes de impulsión

Las líneas de impulsión se diseñaron para tuberías CCP (cilindro de acero con refuerzo de varillas y revestimiento de mortero de cemento). La tubería, piezas especiales y accesorios, se podrán instalar de cualquiera de los siguientes materiales: concreto (tipo cilindro de acero con recubrimiento de hormigón, mortero o ambos), en acero (con recubrimiento interior y exterior en mortero de cemento), en fibra de vidrio o en fundición de hierro dúctil.

Diseño de ventosas

En las líneas de impulsión diseñadas se ubicaron las válvulas de aire en los puntos más altos de la impulsión y espaciadas aproximadamente cada 500 m en los tramos que ascienden o descienden solamente. También se ubicaron en los puntos de cambio de dirección de una línea ascendente o de una descendente. En total se diseñaron 22 válvulas de ventosa, 14 serán ubicadas en la tubería de impulsión del río Man y las 8 restantes en la tubería de impulsión del río Cauca.

Las ventosas a instalar deberán ser de doble cámara o automáticas; estas válvulas cumplen una doble función: evacuar el aire acumulado en la tubería durante el llenado de la misma y evacuar el aire atrapado bajo presión en condiciones normales de funcionamiento. Por seguridad deben ser instaladas ventosas de diámetro 3”.

Diseño de dispositivos de purga

Los dispositivos de purga de desagüe o de limpieza se ubicaron en los puntos más bajos de las redes de impulsión. Estos sistemas están protegidos por una caja de inspección con dimensiones en planta comunes para toda ellas, altura variable dependiendo la profundidad de instalación de la red.

En total se diseñaron 19 válvulas de purga, 12 serán ubicadas en la tubería de impulsión del río Man y las 7 restantes en la tubería de impulsión del río Cauca.


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5.6.3 Diseño de la planta de tratamiento de agua potable

El presente estudio consiste en el diseño de una nueva planta de tratamiento de aguas naturales para 460 L/s, la cual se deberá construir en dos etapas, con dos módulos de 230 L/s en cada una.

El diseño también contempla una estructura única de llegada de todas las tuberías, en donde quedará localizada una canaleta Parshall que servirá para la medición y mezcla rápida de todo el caudal y de allí se desprenderá la tubería que lleva los 173 L/s a la planta actual y la nueva tubería que conducirá los 460 L/s a la planta nueva.

La planta existente seguirá tratando 173 L/s que es su capacidad máxima, y la nueva 230 L/s en primera etapa con dos módulos de floculación y sedimentación y cinco filtros; posteriormente, en su segunda etapa, otros 230 L/s también con dos módulos de floculación y sedimentación y otros cinco filtros.

5.6.3.1 Estructura única de llegada

Las tres tuberías provenientes de las estaciones de bombeo llegarán a una cámara por su parte superior, en el cual se encuentra la canaleta Parshall de 2 pies de garganta en el segundo de sus dos compartimientos. En esa canaleta se hará la medición y se aplicarán los coagulantes. De la canaleta el agua caerá en una cámara desde donde se derivará hacía las dos plantas.

Cámara de llegada

Se diseña con las siguientes consideraciones:

Dimensiones: 4,10 x 1,50 x 7,50

Caudal = 633 L/s

Sección de primer compartimento: 2,30 x 1,50

Canaleta Parshall

La canaleta que se escoge de 2 pies de garganta es con flujo o descarga libre, por lo que no tendrá ahogamiento aguas abajo.

Cámara de repartición hacia la planta existente y hacia la nueva

Se diseña de 1,50 x 1,50 x 7,50. De esta cámara salen dos tuberías por la parte inferior.


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El sistema que conduce de la cámara a la planta existente se diseña en tubería de diámetro 14” A.C. clase 20, para empatar con la existente que es del mismo material.

El sistema que conduce de la cámara a la planta nueva se diseña en tubería de diámetro 16” H.D. para las dos etapas de diseño. Como las dos etapas están juntas arquitectónicamente, se diseña una sola conducción, la cual entregará en paralelo al llegar a ellas. La conducción sale en diámetro 16” H.D. y reduce a 14” al llegar a cada etapa.

5.6.4 Floculadores

Se diseñan del tipo Alabama Helicoidal que consiste en originar una mezcla continua y decreciente en velocidad en varias cámaras; el agua circula horizontalmente en zigzag de una cámara a la siguiente y para pasar entre ellas lo hace a través de codos verticales de sección rectangular, produciendo un movimiento en “S”: los codos van aumentando progresivamente en su área cada dos cámaras, sujeto ese aumento a mantener también una disminución progresiva del gradiente, que no permitan sedimentación.

Cada floculador tendrá doce (12) cámaras y cada una posee un codo vertical, con un tiempo de detención de 20,62 minutos (mínimo de 20 minutos), para una detención total de 1238 s

Los gradientes de velocidad quedarían así:

G1 50,78 s-1

G2 47,59 s-1

G3 42,32 s-1

G4 38,08 s-1

G5 35,43 s-1

G6 31,74 s-1

5.6.5 Sedimentadores

Se diseñan de tipo acelerado con placas planas de asbesto – cemento (A.C.) de alta densidad. Son dos unidades que quedan en concordancia cada una con uno de los floculadores descritos antes.

Cada unidad tiene dos cámaras de sedimentación una de 12,42 m de largo por 3,40 m de ancho, con dos hileras de placas, una con 172 placas de 2,40 m x 1,20 m x 1,00 cm de espesor y otra con 162 placas de 0,99 m x 1,20 m x 1,00


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cm de espesor. La otra cámara tiene 11,24 m de largo, con dos hileras de 155 placas, una de 2,40 x 1,20 x 1,00 cm de espesor y otra con placas de 0,99 x 1,20 x 1,00 cm.

Esas dos cámaras están separadas por un box de 0,90 m de ancho libre, el cual les reparte el agua floculada por debajo de las placas a cada cámara; ese box tiene en su parte superior un canal, llamado canal primario, en el cual descarga las canaletas colectoras de agua sedimentada.

El fondo de los sedimentadores tiene en cada cámara una pendiente longitudinal de 17,23% y una transversal variable, que va desde cero en el inicio de la cámara hasta el 50% en su final.

De la última cámara del floculador, el agua pasa a través de una compuerta de 0,90 x 0,90 a un canal de 4,50 m de largo x 0,98 m de ancho x 3,26 m de alto. Del canal, el agua entra a un box, que la reparte a las dos cámaras del sedimentador, a través de 34 niples de PVC de diámetro 6” y 18 de diámetro 8”.

La recolección de agua sedimentada se hará por canaletas transversales con orificios de diámetro 11/4”, que descargan en el canal primario central que queda entre las dos cámaras del sedimentador. Cada sedimentador tiene 17 canaletas, cada una tiene 23 orificios de diámetro 1” por cada cara, para un total de 46.

El canal repartidor de agua sedimentada a los filtros se diseña de 17,10 m de largo x 1,00 m de ancho, con placa de fondo igual a la del canal anterior.

5.6.6 Filtros

Se selecciona de tasa constante, para lo cual la admisión a cada filtro se hará por vertedero; en cuanto al lavado de la unidad, éste será de autolavado o lavado de una unidad con la carga y parte del caudal que producen las otras unidades.

Son cinco unidades de 5,50 m x 3,06 m, con un área de 16,83 m2

Los falsos fondos se diseñan en viguetas de sección triangular en “V” invertida, de concreto reforzado, con orificios de diámetro ¾” cada 10 cm a ambos lados.

Los filtros están conformados por un lecho de soporte en grava (40 cm distribuidos en seis capas) y un lecho filtrante de arena y antracita (25 y 50 cm respectivamente).

Lavado de los filtros

Velocidad de lavado adoptada = 60 cm/min


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Área de un filtro = 16,83 m2

Caudal de lavado = 0,1683 m3/s

La recolección de aguas de lavado se hará por medio de dos canaletas longitudinales de 5,50 m de largo x 0,40 de ancho x 0,40 m de alto, que a su vez descargan en una cámara de 3,06 de largo x 0,70 de ancho x 1,70 de alto, en donde se localiza la compuerta de diámetro 16” de desagüe.

Sección de canaletas: 0,48 x 0,30

Vertedero de salida

Se diseña de 5,0 m de largo y queda ubicado en la parte extrema del canal de aguas filtradas será un vertedero de pared gruesa.

Q = 0,230 m3/s

L = 5,00 m

H = 0,09 m

Tubería de descarga de la planta de tratamiento a los tanques

Q = 0,460 m3/s

Longitud = 27 m

Diámetro = 20”

5.6.7 Sistema de almacenamiento

5.6.7.1 Optimización del sistema de almacenamiento

El sistema actual de almacenamiento del acueducto de la zona urbana del municipio de Caucasia es deficiente, en el cual existe un déficit actual de 6806 m3, pero para lograr un abastecimiento total hasta el periodo del año 2013 se requiere aumentar la capacidad hasta 8793 m3, por lo tanto se necesitaría construir para este período un almacenamiento de 8100 m3, por esto para comenzar con toda la optimización del acueducto se requiere la construcción de tanques modulares que permitan ampliar la capacidad hasta mínimo 8793 m3 y luego proyectarse para el almacenamiento total para el periodo de diseño.

Como el plan de expansiones del proyecto, generará inevitablemente, cambios en las redes matrices de distribución, donde se deben instalar los macromedidores, sólo es pertinente considerar en la readecuación, la instalación de los medidores de nivel en los tanques de almacenamiento.


RESUMEN EJECUTIVO

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Para lograr obtener el almacenamiento requerido de 8793 m3, se necesitan construir dos tanques de almacenamiento, cada modulo de 5000 m3.

El primer tanque de almacenamiento de 5000 m3 se ubicará en la zona de la entrada actual del terreno de la planta de tratamiento, en el fondo del lote de la PTAP se localizaran los otros dos tanques modulares de 5000 m3 necesarios para el periodo de diseño, sin embargo inicialmente para nivelar el déficit de almacenamiento en el sistema únicamente se requiere de un solo modulo de 5000 m3.

5.6.7.2 Expansión del sistema de almacenamiento

En el capitulo en el cual se explicó la optimización del sistema se indicó que era necesario implementar mayor cantidad de volumen para almacenamiento con el fin de alcanzar una población actual y hasta el periodo del año 2013, sin embargo, para completar con el almacenamiento hasta el periodo final de diseño se requiere un almacenamiento de agua de 13637 m3.

Por lo tanto el tanque de almacenamiento que se construya debe permitir que se adjunten nuevos módulos de almacenamiento para que se alcance el almacenamiento requerido al periodo de diseño del año 2035.

El área requerida para realizar todas estas ampliaciones es mayor que el área con la que se cuenta actualmente, por lo tanto se negociaran terrenos aledaños para la ubicación de las estructuras y obtener el mejor beneficio hidráulico de éstas.

En la etapa de optimización se anoto que se requería la construcción de dos tanques de 5000 m3, pero para la expansión del sistema se hace necesario construir otro tanque de 5000 m3 y de esta manera obtener el almacenamiento deseado para el periodo de diseño.

5.6.8 Redes de distribución

5.6.8.1 Optimización de las redes

La premisa más importante en el sistema de distribución es la de no seguir utilizando el re-bombeo ubicado en el barrio Santa Helena, por lo tanto el sistema se modificó y se pretende abastecer desde el tanque de almacenamiento toda la zona urbana.

Sin embargo, como se indicó en diagnóstico, las redes presentan deficiencias por el entramado con el cual fueron concebidas, existen tuberías en asbesto cemento, las cuales se deben reponer en su totalidad y además el sistema necesita modificar algunos trazados al igual que sus diámetros.


RESUMEN EJECUTIVO

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Se diseñaron cuatro circuitos para establecer en la red de distribución unos niveles de presiones adecuados y conformes con lo expresado en el RAS/2000, las cuales sirven además para controlar el sistema en las condiciones finales del diseño. En las tablas siguientes se presenta un resumen de diámetros de las tuberías nuevas y cuales se deben reponer para obtener un sistema adecuado.

TABLA Nº 11. Resumen de tuberías nuevas para red matriz y red secundaria

TIPO DE TUBERÍA LONGITUD (m) TIPO DE RED

Tubería Ø 16" HD 4946,28 Red matriz

Tubería Ø 12" HD 7565,3 Red secundaria

TABLA Nº 12. Longitudes de redes a reponer por material

TUBERÍA EXISTENTE TUBERÍA A REPONER

LONGITUD (m)

Ø 3" AC Ø 3" PVC 14.846,16

Ø 4" AC Ø 4" PVC 1.359,16

Ø 6" AC Ø 6" PVC 1.047,22

Ø 8" AC Ø 8" PVC 4.618,1

Existe un gran número de suscriptores que se encuentran desconectados del sistema, estos deben ser reconectados una vez el servicio de acueducto se logre normalizar; el total de suscriptores que serían reconectados es de 12.535. Para realizar una disminución de las pérdidas y estar de acuerdo a lo establecido por el RAS/2000, se debe implementar un plan de reducción de pérdidas al periodo de diseño a un 30%.

Adicionalmente, se recomienda instalar macromedidores de Ø 8" sobre las redes matrices que atienden los sectores que se despliegan desde la troncal, para confrontar estos valores con el total de agua facturada y tener un indicador global de pérdidas del sistema. También debe adquirirse un medidor ultrasónico de caudales (para aguas limpias) y un detector ultrasónico de fugas.


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FIGURA Nº 4. Circuito # 1


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5.6.9 Expansión del sistema de redes de distribución

Para garantizar la adecuada distribución del agua en el sistema de acueducto del municipio de Caucasia, es necesario realizar unas obras inmediatas para mejorar la distribución y poder tener flujo por gravedad y eliminar definitivamente el rebombeo, en el capítulo de optimización se explicaron estas obras.

Dichas obras pretenden garantizar un adecuado servicio hasta el año 2020, para el cual se debe haber instalado una nueva tubería de Ø 24” paralela a la tubería existente de Ø 16” en asbesto cemento, la cual para este año a cumplido su vida útil, la nueva tubería de Ø 24” se empalmara en la estación de bombeo del barrio El Palmar a la red de distribución.

Por lo tanto el sistema de acueducto queda servido por medio de una tubería de Ø 16” instalada de inmediato y la proyección de la expansión se logra con la instalación de la nueva tubería de Ø 24” en HD para el año de 2020.

En cuanto a las redes internas, en la optimización se logró establecer un sistema de tal forma que se garantizaran buenos flujos en el enmallado propuesto sin necesidad de ampliación de las redes en esta zona, sin embargo para las nuevas zonas de expansión en las cuales se encuentra el barrio El Triangulo se requiere crear un enmallado en esa zona con diámetros de Ø 12”.

6 DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO URBANO EXISTENTE EN EL MUNICIPIO DE CAUCASIA

El sistema de alcantarillado del municipio de Caucasia es deficiente y para la construcción del sistema de alcantarillado y recolección de aguas servidas, no se tuvo en cuenta la migración poblacional que soporta la cabecera, por lo cual, presenta insuficiencia hidráulica de las tuberías, carencia de redes de alcantarillado y terminación de la vida útil de estas muy pronto.

Debido a los procesos de urbanización no planificada, en algunos sectores no se tiene servicio de alcantarillado, ante lo cual la comunidad para satisfacer la necesidad de este servicio, optó por recoger y conducir las aguas residuales por tubos o canales que llegan hasta los cauces de los caños y el río Cauca.

Según informes de la Secretaría de Planeación Municipal, la cobertura del alcantarillado es del 60%. Este porcentaje se encuentra ubicado en los barrios El Centro, el Pajonal, Loma Fresca y Kennedy.

6.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO URBANO

El sistema de alcantarillado de la población de Caucasia se ha sectorizado dependiendo del caño al cual se realice el vertimiento. Los cauces existentes que cruzan la zona urbana son: La Salsa, El Silencio, El Atascoso y San Miguel


RESUMEN EJECUTIVO

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o La Ye, y las aguas del río Cauca. Además hay innumerables descargas individuales que entregan a cada corriente, así como a campo abierto, calles, ciénagas y lotes baldíos.

Cuencas sanitarias de los caños

√ Cuenca del Caño El Silencio

√ Cuenca del Caño La Salsa

√ Cuenca del Caño El Atascoso

√ Cuenca del Caño San Miguel

√ Caño San Miguel

√ Cuenca del Colector Cubierto Córdoba

√ Cuenca de la margen izquierda del río Cauca

√ Cuenca del Centro Poblado Puerto España

√ Cuenca del brazo abandonado del Río Cauca

√ Cuenca del caño de la Urbanización El Lago

6.1.1 Sistema de redes de alcantarillado de aguas combinadas y residuales

Para efectos de realizar el diagnóstico de las redes de alcantarillado urbano del municipio de Caucasia, se dividió inicialmente el perímetro urbano en seis distritos así:

Distrito Nº 1: Este distrito se encuentra ubicado al sur occidente del casco urbano, esta enmarcado de la siguiente forma: por el norte con el caño Atascoso, al occidente con la margen izquierda de la Troncal de Occidente, al sur con la vía a la Trampa(o río Man).

Distrito Nº 2: Se encuentra localizado al sur oriente del municipio y comprende los barrios ubicados entre la margen derecha de la Troncal de Occidente al occidente, el río Cauca al oriente, el río Man al sur y al norte con el caño El Silencio.

Distrito Nº 3: Este distrito se encuentra al norte del distrito Nº 2 y esta comprendido entre los caños El Silencio al sur y El Atascoso, al norte limitando al occidente con la Troncal de Occidente y al oriente con el río Cauca.


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Distrito Nº 4: Comprendido entre los caños El Atascoso al sur y un brazo del caño San Miguel, el cual desemboca en un brazo del río Cauca, este distrito limita al occidente con la margen derecha de la Troncal de Occidente y al oriente con el río Cauca.

FIGURA Nº 8. Distritos de alcantarillado

Distrito Nº 5: Esta ubicado en la parte norte del casco urbano, comprende los barrios ubicados al noroccidente, esta delimitado al sur con el caño El Atascoso, al oriente con la Troncal de Occidente, hasta llegar a la ciénaga de Machosolo o quebrada El Palmar y al occidente delimita con el perímetro Urbano por los caños San Miguel y la quebrada El Palmar.

Distrito Nº 6: Ubicado en la parte norte del casco urbano y esta delimitado al sur caño San Miguel hasta la desembocadura en un brazo viejo del río Cauca, al occidente con la Troncal de Occidente y al oriente con el río Cauca.

Los distritos 5 y 6 se investigaron por separado en los trabajos de campo, pero una vez se realizó la verificación de sentidos de flujo y los botaderos finales, se evidencio que las aguas residuales del distrito Nº 5 y Nº 6 descargan en el caño San Miguel, pero para su verificación hidráulica se optó por evaluar juntos estos distritos.


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Del 49,41% del total de cámaras que se pudieron investigar, se verificó que no todas las estructuras cumplen con las especificaciones técnicas de construcción requeridas, para que un operario pueda subir y bajar en el momento de hacer el mantenimiento

Los sumideros y rejas, en general están en mal estado, no cumplen con las especificaciones técnicas. No se les hace ningún tipo de mantenimiento, la mayoría de estos sumideros están fuera de funcionamiento o no tienen la suficiente capacidad hidráulica, para recoger las aguas de escorrentía, debido a esto y a la poca pendiente del terreno, cuando llueve, la escorrentía superficial inunda las vías y zonas aledañas.

6.2 ANALISIS DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO EXISTENTE

Distrito Nº 1:

Este sistema de alcantarillado cuenta con 31 tramos de aguas residuales, 188 combinados y 15 de aguas lluvias, con una longitud de 8.234,76 m en tubería de concreto y 1.177,84 m en PVC, con diámetros que oscilan entre 6” y 16” para aguas residuales y combinadas y entre 10” y 30” para aguas lluvias. Cuenta además con 193 cámaras de inspección y 10 tramos que arrancan sin cámara de inspección.

143 tramos no se revisaron hidráulicamente por no contar con información; 15 tramos no tienen capacidad hidráulica transportar las aguas combinadas, 1 tramo no tiene capacidad para transportar las aguas lluvias y 76 tramos son suficientes hidráulicamente, pero 29 de ellos no cumplan con parámetros de diseño que exige el RAS/2000.

Tiene 4 botaderos que descargan al caño El Silencio y 11 al río Cauca, las descargas se hacen directamente a las corrientes de agua sin ningún tratamiento previo. En el sector del Lago existe una planta de tratamiento de aguas residuales, en este sector el alcantarillado es separado.

Distrito Nº 2:

Este sistema de alcantarillado cuenta con 439 tramos de redes de alcantarillado combinados con una longitud de 11.662,49 m en tubería de concreto, 6.504,46 m de PVC, con diámetros que oscilan entre 6” y 36”. Cuenta con 364 cámaras de inspección (225 inspeccionadas, 122 no se revisaron), y 12 arranques sin cámara de inspección, 15 botaderos y 5 sumideros (1 malo, 2 regulares y 2 fuera de servicio).

41 tramos no tienen capacidad hidráulica para recibir y transportar las aguas combinadas, 327 no se revisaron hidráulicamente por no contar con información y 71 son suficientes hidráulicamente, pero 29 de ellos no cumplen con parámetros de diseño según el RAS/2000. Este distrito cuenta con 15


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botaderos que descargan al caño El Silencio directamente sin ningún tratamiento previo.

Distrito Nº 3:

Este sistema 334 tramos de redes de alcantarillado combinados con una longitud de 11.084,38 m en tubería de concreto, 5060,85 m de PVC, con diámetros que oscilan entre 4” y 36”. Cuenta con 329 cámaras de inspección (260 fueron inspeccionadas y 73 no se revisaron), 22 arranques sin cámaras de inspección, 25 botaderos y 36 sumideros (1 malo, 22 regulares y 13 en buen estado).

141 tramos no tienen capacidad hidráulica para recibir y transportar las aguas combinadas, 93 no se revisaron hidráulicamente por falta de información y 100 son suficientes hidráulicamente, pero de estos 52 no cumplen con los parámetros de diseño del RAS/2000.

Tiene 14 botaderos que descargan al caño El Silencio, 1 que descarga al río Cauca y 10 que descargan al caño Atascoso, las descargas se hacen directamente a las corrientes de agua sin ningún tratamiento previo.

Distrito Nº 4:

El sistema cuenta con 428 tramos de redes de alcantarillado combinados con una longitud de 10.448,29 m en tubería de concreto, 3.338,68 m de PVC y 2,48 m en tubería de gres, con diámetros que oscilan entre 4” y 40”. Cuenta con 329 cámaras de inspección (260 inspeccionadas y 69 no se revisaron), 22 arranques sin cámaras de inspección, 25 botaderos y 53 sumideros (15 malos, 20 regulares y 18 en buen estado).

104 tramos no tienen capacidad hidráulica para recibir y transportar las aguas combinadas, 226 no se revisaron hidráulicamente y 98 son suficientes hidráulicamente, pero 4 de estos no cumplen parámetros del RAS/2000.

Tiene 7 botaderos que descargan al caño El Atascoso, 5 al río Cauca y 12 al caño San Miguel, las descargas se hacen directamente a las corrientes de agua sin ningún tratamiento previo.

Distritos Nº 5:

El sistema cuenta con 415 tramos de redes de alcantarillado combinados, con una longitud de 11.952,26 m en tubería de concreto, 6.278,49 m de PVC, con diámetros que oscilan entre 6” y 36”. Cuenta con 389 cámaras de inspección (53 no revisadas), 10 cajas de inspección (3 no inspeccionadas) y 3 tramos sin cámaras de inspección al inicio; además de 20 botaderos y 3 sumideros (1 sellado y 2 en buen estado).


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141 tramos no tienen capacidad hidráulica para recibir y transportar las aguas combinadas, 145 no se revisaron hidráulicamente y 125 tramos son insuficientes hidráulicamente. De los tramos que tienen suficiencia hidráulica, 17 tramos, no cumplen con los parámetros de diseño del RAS/2000.

Tiene 3 botaderos que descargan al caño La Ye, 11 al caño San Miguel, 5 al brazo viejo del río Cauca.

6.3 CARACTERIZACIÓN DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS

Con el fin de determinar las características fisicoquímicas de las aguas residuales del municipio, se llevó a cabo el monitoreo y muestreo en diferentes botaderos y caños del área urbana. Los muestreos se realizaron en verano, por lo tanto las muestras no están diluidas y corresponden a las características típicas de las aguas residuales urbanas del municipio.

√ Caudales promedio esperados y aforados

Comparando los caudales promedios obtenidos en cada uno de los sitios de muestreo; el comportamiento del caudal vs. tiempo, el caudal durante el tiempo de muestreo, se mantuvo en un rango de 0,96 L/s a 29,13 L/s, valores menores al caudal medio esperado de 196,41 L/s.

√ Temperatura

En los puntos muestreados en el municipio de Caucasia, el parámetro de la temperatura del agua osciló entre 25ºC y 32ºC, se tiene que este valor se encuentra por debajo del límite de vertimiento a cuerpos de agua establecido en el decreto 1594 de 1984 artículo 72, que indica que la temperatura debe ser menor de 40 ºC.

√ pH

La composición de las aguas residuales del municipio de Caucasia posee las características propias de este tipo de desecho, garantizando el buen funcionamiento de un sistema de fisicoquímico y biológico para su tratamiento, conforme a lo establecido por el Decreto 1594/84.

√ Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5)

Los valores de la DBO5 en el agua residual en los puntos muestreados en el municipio de Caucasia, se clasifican como concentración media, excepto en el caño El Silencio que la concentración es fuerte, pero se encuentra dentro de los rangos comúnmente encontrados en la literatura para este parámetro.

√ Demanda química de oxígeno (DQO)

El resultado del análisis de la DQO implica que los valores se encuentran entre la concentración media y fuerte de la composición típica de las aguas residuales domésticas.


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√ Nitrógeno total y fósforo total

La concentración del nitrógeno y fósforo en el agua residual en los diferentes puntos de muestreo se clasifica como media, excepto en el punto A Caño El Silencio que la concentración de Nitrógeno es fuerte, éstos valores se encuentran dentro de los rangos típicos para aguas residuales domésticas.

√ Sólidos suspendidos totales (SST), sólidos totales (ST) y sólidos sedimentables

En los muestreos realizados se encontró que todas las formas de sólidos se encuentran en el rango de concentración media o baja, excepto en el caño El silencio, en el que el valor de sólidos sedimentables es muy superior a la concentración establecida como fuerte, en los otros puntos se presentan valores típicos de las aguas residuales domésticas.

√ Grasas y aceites

El contenido de grasas y aceites en el agua residual doméstica del municipio de Caucasia fue de concentración medias y fuertes, concentraciones que deben ser removidas para evitar complicaciones en el cuerpo de agua receptor o en un futuro sistema de tratamiento.

√ Color y olor

Durante el muestreo de las aguas residuales las aguas residuales presentaron una coloración que varia entre carmelita claro a café verdoso, característico de aguas residuales frescas, y en el caso del caño Atascoso, estas presentaron una coloración gris durante todo el muestreo indicando que estas son unas aguas residuales maduras.

Normalmente, el agua residual presenta un olor desagradable producido por los gases liberados durante la descomposición de la materia orgánica presente en dicha agua. Dicho olor es el que se atribuye al generado por el agua residual del municipio de Caucasia.

6.4 ALTERNATIVAS DE MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES URBANAS

Se plantearan dos alternativas para recolectar y transportar las aguas residuales originadas por los habitantes del casco urbano y conectar el mayor porcentaje posible de viviendas a los sistemas de manejo y evacuación de aguas residuales urbanas que se propongan, primando el bien general sobre el particular.


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6.4.1 Alternativa Nº 1. Alcantarillado semicombinado con una planta de tratamiento de aguas residuales PTAR 1

En la alternativa Nº 1 se estudia el alcantarillado del área urbana como un alcantarillado semicombinado, en donde se toma sólo un porcentaje de área de aguas lluvias, provenientes de patios internos y techos internos que drenan a la red del alcantarillado, el resto de aguas lluvias drenan directamente a las vías y serán transportados directamente por cunetas y sumideros a los caños existentes.

FIGURA Nº 9. Esquema Alternativa Nº 1

En esta alternativa se trazaron seis colectores principales, los cuales recogen las aguas semicombinadas provenientes de las redes secundarias de cada uno de los distritos. Las aguas provenientes de los colectores son recogidas y transportadas mediante un interceptor principal, el cual transporta el caudal de aguas residuales hasta el sitio de tratamiento final el cual se localizará al norte del municipio.

La recolección y el transporte de las aguas residuales y semicombinadas de los colectores y redes secundarias se hacen por gravedad, en el interceptor principal es necesario realizar dos bombeos.


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6.4.1.1 Colector Nº 1. Distrito 1

El colector Nº 1 recoge las aguas semicombinadas del distrito Nº 1, localizado al sur oriente del municipio en la margen izquierda de la troncal de occidente. Con el tramo del colector que va paralelo al caño El Silencio, se recogen las descargas individuales y botaderos que descargan directamente al caño.

Este colector tiene una longitud aproximada de 1222,10 m en tubería de PVC de diámetros entre 8” y 33”. Se diseñarán y construirán dos aliviaderos que descargan sus aguas lluvias al caño El Silencio y un cruce sobre el caño el silencio.


El colector Nº 2 está ubicado en la zona sur del municipio recoge las aguas semicombinadas del distrito 2.

Este colector es trazado sobre redes existentes, pero deben reponerse ya que no cumplen con la capacidad hidráulicamente y la mayor parte de los tramos existentes son insuficientes o no pudieron ser investigados en la etapa de diagnóstico. El colector tiene una longitud aproximada de 887.46 m en tubería de PVC, con diámetros desde 8” hasta 24”.

6.4.1.3 Colector Nº 3. Distrito 2.y 3

El colector Nº 3 está ubicado en la zona sur del municipio, recoge las aguas semicombinadas del distrito 2 y 3.

El colector tiene una longitud aproximada de 1439.03 m en tubería de PVC con diámetros entre 10” y 36”.


El colector Nº 4 está ubicado en la zona central del municipio, paralelo al caño El Atascoso, margen norte, recoge parte de las aguas semicombinadas del distrito 3 y 4, además de recoger las descargas que entregan directamente al caño El Atascoso.

El colector tiene una longitud aproximada de 850,09 m, en tubería de PVC con diámetros que varían entre 12” y 36”.


El colector Nº 5 está ubicado también en la zona central del municipio, en la margen norte, paralela al caño San Miguel, recoge parte de las aguas semicombinadas del distrito 4 y 5, las aguas residuales provenientes de las redes secundarias y las descargas directas que llegan al caño San Miguel.


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El colector Nº 6 está ubicado en la zona norte del municipio, recoge las aguas semicombinadas del distrito 5.


6.4.1.7 Interceptor final

La finalidad de este interceptor es recoger las aguas provenientes de todos los colectores, redes secundarias y vertimientos directos de aguas residuales a las fuentes receptoras, mitigando el impacto de su contaminación y transportarlas al sitio de tratamiento final de aguas residuales.

El interceptor tiene una longitud de 5801 m más hasta el sitio de tratamiento, en tubería de PVC en diámetros que varían entre 18” y 54”. Este funciona por gravedad hasta la cámara C457, en este sitio es necesario realizar un bombeo para elevar el caudal de aguas proveniente del interceptor, en este sitio se debe aliviar después de realizar el bombeo para poder realizar la descarga de aguas lluvias al río Cauca y continuar con las aguas residuales por gravedad hasta el sitio de tratamiento, donde nuevamente es necesario realizar otro bombeo, para entregar a la planta de tratamiento las aguas residuales.

6.4.2 Alternativa N° 2. Alcantarillado semicombinado con dos plantas de tratamiento de aguas residuales, PTAR Nº1 y PTAR Nº 2

En la alternativa Nº 2 igual que la aternativa Nº 1 el alcantarillado del área urbana se considera semicombinado, en donde sólo se toma un porcentaje de área de aguas lluvias.

En esta alternativa se plantean los mismos seis colectores principales que se estudiaron y evaluaron en la alternativa 1.

En esta alternativa las aguas provenientes de los colectores son recogidas y transportadas mediante dos interceptores principales, los cuales transportan los caudales de aguas semicombinadas y residuales hacia dos sitios de tratamiento, uno localizado en la zona sur del municipio y otro en la zona norte.

La recolección y el transporte de las aguas residuales y semicombinadas de los colectores y redes secundarias se hacen por gravedad. En los Interceptores principales es necesario realizar bombeos.


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FIGURA Nº 10. Esquema Alternativa Nº 2

6.4.2.1 Interceptor Sur

Este interceptor recoge las aguas provenientes de los colectores uno, dos, tres y cuatro, redes secundarias y vertimientos directo de aguas residuales a las fuentes receptoras y las transporta al sitio de tratamiento final de aguas residuales, localizado en la zona sur del municipio.

El interceptor tiene una longitud de 2842.78 m hasta la cámara C100I, sitio de tratamiento, en tubería de PVC de diámetros que varían entre 33” y 39”.

6.4.2.2 Interceptor Norte

Este interceptor recoge las aguas provenientes de los colectores cinco y seis, algunas redes secundarias que descargan directamente al interceptor y los vertimientos directos de aguas residuales a las fuentes receptoras y las transporta al sitio de tratamiento final de aguas residuales, localizado en la zona norte del municipio.

El interceptor tiene una longitud de 2603,79 m hasta el sitio de tratamiento, en tubería de PVC de diámetros que varían entre 20” y 39”.


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6.4.3 Criterios de selección de la alternativa

La elección de la alternativa adoptada se sustenta con argumentos de tipo técnico, económico y ambiental. La realización del análisis comparativo se rige por las siguientes consideraciones:

♦ En la Alternativa 1, en el interceptor único es necesario realizar dos bombeos; en la Alternativa 2, en el interceptor norte dos bombeos, en el Interceptor sur dos bombeos, incluyendo además los costos de operación, energía y mantenimiento que se generarían en cada uno de estos bombeos.

♦ Se deberán aprovechar al máximo las redes existentes que se encuentren en buen estado físico y posean la capacidad hidráulica requerida para el transporte del caudal de diseño proyectado.

♦ En la alternativa 1 se proyecta concentrar las aguas residuales en una planta de tratamiento, en la alternativa 2 se plantean 2 plantas de tratamiento de aguas residuales, por lo tanto se deben estudiar los sobre costos en las labores de operación y mantenimiento, además del impacto al medio ambiente.

♦ Los colectores e interceptores, se proyectarán lo más cerca posible a las corrientes y caños, con el fin de interceptar las descargas de aguas residuales y botaderos y aliviar las aguas lluvias por encima de las cotas de creciente máxima de las corrientes receptoras, para evitar que los botaderos funcionen ahogados en épocas de lluvia.

6.4.3.1 Evaluación de las alternativas

Una vez evaluados los criterios de selección y realizada la evaluación matricial en los aspectos técnicos, económicos y ambientales, se selecciona la alternativa de alcantarillado Nº 1 como la mejor opción para dar solución a la problemática de saneamiento ambiental.

Uno de los criterios importantes, además de los evaluados, para descartar la alternativa 2, tiene que ver con las dificultades para ubicar el sitio de tratamiento en la zona sur.

6.5 ALTERNATIVAS DE ALCANTARILLADO SEGÚN MATERIALES

Para complementar las alternativas presentadas para el manejo y transporte de las aguas combinadas de la zona urbana del municipio de Caucasia, se presenta a continuación un análisis de costos de dos materiales, tubería en fibra de vidrio GRP y tubería en PVC para el interceptor de la alternativa seleccionada.


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Luego de revisar los precios ofrecidos en el mercado para tuberías de fibra de vidrio GRP y tubería de PVC, se hizo el análisis para el interceptor de la alternativa elegida. El material que presenta menor costo es el de la tubería en fibra de vidrio GRP, por lo cual se considera que para la reposición y construcción, de los colectores e interceptores de diámetros mayores de 24”, se debe utilizar, tubería de fibra de vidrio GRP. Sin embargo al momento de la ejecución de las obras se deben tener en cuenta las ofertas y los descuentos que se ofrecen en el mercado, además de contar con varias cotizaciones de diferentes proveedores y conocer las ventajas y desventajas técnicas y de instalación de las tuberías a utilizar en la obra.

La tubería de concreto no se evaluó debido a que en el diseño hidráulico se busca minimizar pendientes y aumentar velocidades, por esto se utilizó tubería de pared interna lisa (PVC o GRP), la cual causa menores pérdidas de carga, pues su rugosidad permite con menores pendientes, mayor velocidad de autolimpieza.

6.6 DISEÑO DEL ALCANTARILLADO SANITARIO

6.6.1 Características de las redes secundarias y colectores

6.6.1.1 Distrito 1

Las redes secundarias de alcantarillado de este distrito son semicombinadas. La longitud total de las redes secundarias diseñadas es de 8729,79 m, de los 29,49 m son en tubería de concreto en diámetro de 8”, 8529,59 m son en tubería de PVC en diámetros entre 8” y 20”, y 170,71 m en tubería de fibra de vidrio GRP en diámetros entre 24” hasta 36”.

En el distrito 1 se diseñaron 4 estructuras de alivio (2 estructuras de cañuela elevada y 2 de orificio). Para los tramos que cruzan los caños existentes, estos cruces se diseñaron en viaducto en tubería de hierro dúctil. Un tramo que es un cruce subfluvial por debajo del caño se diseñó en tubería de PVC empotrada en concreto.

Colector 1

El colector 1 recibe las aguas residuales provenientes de de las redes secundarias de los distrito 1 y 3. Este colector tiene una longitud de 1600,74 m de redes de alcantarillado semicombinado, 7,20 m de redes de aguas residuales y 22,26 m de aguas lluvias provenientes de las dos estructuras de alivio. De la longitud total de tubería 309,84 m son en tubería PVC en diámetros desde 8” hasta 20”, 12,01 m son en tubería de hierro dúctil de 8”, viaducto, y 1308,35 en tubería de fibra de vidrio tipo GRP en diámetros desde 24” hasta 32”.


RESUMEN EJECUTIVO

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Es necesario reponer 12 cámaras existentes, ya que no cumplen con las profundidades requeridas, en 2 cámaras se construirán estructuras de alivio con el fin de evacuar las aguas lluvias hacia el caño El Silencio, las demás cámaras de inspección son nuevas.

FIGURA Nº 11. Trazado del colector 1 y redes secundarias distrito 1

6.6.1.2 Distrito 2

Las redes secundarias de alcantarillado de este distrito son semicombinadas. La longitud total de las redes secundarias diseñadas es de 13.929,63 m, 13.512,29 en tubería de PVC de diámetros entre de 8”, y 20”, y 417,34 m en tubería de fibra de vidrio GRP en diámetros entre 24” hasta 32”.

Colector 2

El colector 2 recibe las aguas residuales provenientes de las redes secundarias del distrito 2. La longitud de este colector es de 699,30 m de redes de alcantarillado semicombinado, 135,31 m son en tubería PVC en diámetros


RESUMEN EJECUTIVO

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desde 8” hasta 20” y 563,99 m en tubería de fibra de vidrio tipo GRP en diámetros desde 24” hasta 32”.

Es necesario reponer 20 cámaras existentes, ya que no cumplen con las profundidades requeridas y construir 3 cámaras nuevas.


6.6.1.3 Distrito 3

Las redes secundarias de alcantarillado de este distrito son semicombinadas. La longitud total de las redes secundarias diseñadas es de 13.997,47 m, 13.802,00 en tubería de PVC de diámetros entre de 8” y 20”, y 195,47 m en tubería de fibra de vidrio GRP en diámetros entre 24” hasta 32”.

En el distrito 3 se diseñaron 6 estructuras de alivio (aliviaderos de orificio). En los tramos que presentan cruces de la tubería por debajo de los caños


RESUMEN EJECUTIVO

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existentes, se debe empotrar la tubería en la longitud que pasa por debajo del cauce del caño. Los tramos que son cruces en viaducto, en tubería de hierro dúctil.

Colector 3

El colector 3 recoge las aguas semicombinadas del distrito 3. La longitud del colector es de 880,27 m de redes de alcantarillado semicombinado, 239,73 m son en tubería PVC en diámetros desde 8” hasta 20”, 640,54 en tubería de fibra de vidrio tipo GRP en diámetros desde 24” hasta 32”.

Es necesario reponer 11 cámaras existentes, construir 2 cámaras nuevas y 1 aliviadero.


6.6.1.4 Distrito 4

Las redes secundarias de alcantarillado de este distrito son semicombinadas. La longitud total de las redes secundarias diseñadas es de 15.612,33 m,


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15363,18 m en tubería de PVC de diámetros entre de 8” y 20” y 249,15 m en tubería de fibra de vidrio GRP en diámetros entre 24” hasta 32”.

Colector 4

El colector 4 recoge aguas semicombinadas del distrito 4. La longitud del colector 4 es de 750,38 m, 259,56 m son en tubería PVC en diámetros desde 8” hasta 20” y 490,81 en tubería de fibra de vidrio tipo GRP en diámetros desde 24” hasta 40”.

Es necesario reponer 18 cámaras existentes y construir 3 cámaras nuevas.

Colector 5

El colector 5 recoge aguas semicombinadas del distrito 4 y 5. La longitud de este colector es de 1505.72 m, de los cuales 1142,11 m pertenecen al distrito 4 y 363,61 m pertenecen al distrito 5; 665,30 m son en tubería PVC en diámetros desde 8” hasta 20”, 840,42 m en tubería de fibra de vidrio tipo GRP en diámetros desde 24” hasta 48”.

Es necesario reponer 23 cámaras existentes y construir 18 cámaras nuevas.

6.6.1.5 Distrito 5

Las redes secundarias de alcantarillado de este distrito son semicombinadas. La longitud total de las redes secundarias diseñadas en el distrito 5 es de 14275,96 m; 13577,37 m en tubería de PVC de diámetros entre de 8” y 20” y 698,59 m en tubería de fibra de vidrio GRP en diámetros entre 24” hasta 28”.

En el distrito 5, paralelos al caño San Miguel se diseñaron unos tramos de redes de alcantarillado de aguas residuales simplificados de diámetro Ø6”, con el fin de recoger las aguas residuales que descargan directamente al caño, o que están conectadas sin cumplir ninguna especificación a dos tuberías existentes, las cuales están en muy mal estado.

En el distrito 5 se diseñaron 4 estructuras de alivio (3 son aliviaderos de orificio y un aliviadero de cañuela).

En los tramos que presentan cruces de la tubería por debajo de los caños existentes, se debe empotrar la tubería en la longitud que pasa por debajo del cauce del caño.


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FIGURA Nº 14. Trazado del colector 4 y 5 y redes secundarias distrito 4

Colector 6

El colector 6, recoge aguas semicombinadas del distrito 5. La longitud del colector 6 es de 945,71 m, 801,38 m son en tubería PVC en diámetros desde 8” hasta 20”, 144,33 en tubería de fibra de vidrio tipo GRP en diámetros desde 24”.

Es necesario reponer 11 cámaras existentes y construir 8 cámaras nuevas y un aliviadero de cañuela.


RESUMEN EJECUTIVO

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FIGURA Nº 15. Trazado del colector 6 y las redes secundarias distrito 5

6.6.1.6 Interceptor principal

Este interceptor recoge las aguas provenientes de los colectores 1, 2, 3, 4, 5, y 6, algunas redes secundarias que descargan directamente al interceptor y vertimientos de aguas residuales que descargan directamente a las fuentes, mitigando el impacto de su contaminación y transportándolas al sitio de tratamiento final de aguas residuales, localizado en la zona norte del municipio.

El interceptor tiene una longitud de 5243,38 m hasta el sitio donde se realizará el bombeo, para poder transportar las aguas residuales a la planta de tratamiento de aguas residuales. De esta longitud 465.84 m son en tubería de PVC de diámetros que varían entre 12” y 20” y 4777,54 m en tubería en fibra de vidrio GRP de diámetros entre 24” y 80”.


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Es necesario reponer 31 cámaras existentes, construir 67 cámaras nuevas y se utiliza 1 cámara existente.

FIGURA Nº 16. Trazado del interceptor principal


RESUMEN EJECUTIVO

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7 SISTEMA DE DRENAJE PLUVIAL DEL MUNICIPIO DE CAUCASIA

7.1 CONDICIONES GENERALES DE DRENAJE

El municipio de Caucasia presenta condiciones de drenaje claramente controladas por la presencia del río Cauca, que es el principal cuerpo de agua del municipio. Hacia él drena la cuenca urbana del caño San Miguel en la parte norte del municipio; la cuenca del caño el Atascoso, que atraviesa el casco urbano en la parte central; y la cuenca del caño El Silencio, que forma una ciénaga aún poco intervenida al sur del casco urbano.

Las modificaciones a los cursos de agua están generando disminuciones bruscas de la velocidad y empozamientos en algunas cuencas, lo que genera una sobresedimentación y generación de malos olores, ya que estos canales son portadores de una significativa carga orgánica proveniente de las aguas residuales domesticas.

En el casco urbano desde siempre el manejo del drenaje se ha apoyado en la adecuación de los drenajes naturales, mal canalizados, de secciones irregulares, a los cuales descargan las aguas lluvias que corren a través de las calles, las que se pueden considerar los elementos secundarios y terciarios del sistema de drenaje.

7.2 DESCRIPCIÓN Y CARACTERIZACIÓN FÍSICA DEL SISTEMA DE DRENAJE

El sistema de drenaje pluvial de Caucasia es superficial, sus elementos principales son canales superficiales generalmente no revestidos, cuyo trazado corresponde al alineamiento de cauces o drenajes naturales.

El sistema principal tiene como elementos secundarios y terciarios las vías de la ciudad, es decir que las calles actúan también como canales de conducción de la escorrentía superficial hacia el sistema principal.

7.2.1 Inventario del sistema existente

A continuación se resaltan los principales aspectos para cada una de las subcuencas de drenaje de la ciudad y se recomienda:

♦ La acumulación de sedimentos en el fondo de los canales, así como basuras y el crecimiento de vegetación densa, es un problema grave que afecta de manera generalizada el sistema de drenaje de aguas pluviales del municipio de Caucasia.

♦ Buena parte de los sedimentos tienen su origen en las aguas residuales que corren por las vías y canales del municipio.


RESUMEN EJECUTIVO

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♦ No existe conciencia ciudadana en cuanto a los impactos ambientales, sanitarios y de funcionamiento de los canales, consecuencia de una inadecuada disposición de las basuras y de las aguas residuales de sus viviendas.

♦ Las autoridades municipales deben coordinar con la entidad responsable del alcantarillado sanitario una estrategia de mantenimiento sistemático y periódico de los canales. La programación de estas campañas deben tener en cuenta el ciclo anual de las lluvias.

♦ Se deben realizar campañas de limpieza con acciones y programas de educación ciudadana.

♦ Si no es posible aumentar la frecuencia de recolección se debe promover la instalación de recipientes y sitios de disposición especiales, para evitar que la basura vaya a los canales.

7.2.2 Modelación hidráulica

El flujo del agua a través del suelo y de los canales en una cuenca es un proceso distribuido porque el caudal, la velocidad y la profundidad varían en el espacio de la cuenca, y el tiempo. Estimaciones de los caudales o niveles de agua en puntos importantes del sistemas de canales pueden obtenerse utilizando un modelo matemático de transito distribuido de crecientes.

El cálculo del nivel del agua en una creciente es importante por que este nivel de línea la planicie de inundación y determina la altura requerida por estructuras tales como puentes y diques.

El modelo de onda dinámica es el método mas preciso para simular el transito de crecientes donde están involucradas las cuencas urbanas y sistemas de drenajes naturales de aguas lluvias.

Existen diversos procedimientos para efectuar estos cálculos, que se agrupan en dos categorías:

♦ Métodos hidrológicos: Se basan en la ecuación de la continuidad.

♦ Métodos hidráulicos: Además de la ecuación de la continuidad, utilizan las ecuaciones del movimiento del fluido.

Se utilizó un modelo de onda dinámica para el calculo del transito de las crecientes, ya que este es el método mas adecuado para el caso de corrientes con poca pendiente, como es el caso de Caucasia.


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7.2.3 Resultados de capacidad hidráulica

7.2.3.1 Caño San Miguel

El caño San Miguel presenta buena capacidad para drenar las aguas lluvias. Sin embargo, la modificación de su cauce por actividades antrópicas puede llevar a que se presenten represamientos durante eventos de lluvia. La máxima elevación del agua para el caño San Miguel se presenta al inicio de su recorrido, lejos de su desembocadura. En esta zona el caño atraviesa zonas fuertemente intervenidas por el hombre, con frecuentes rellenos de tierra, escombros y basuras, que eventualmente impiden el flujo normal del agua por el canal.

7.2.3.2 Caño El Atascoso

El perfil del agua en el caño Atascoso se observa que el drenaje natural es, en general, capaz de llevar la creciente de la modelación. Las profundidades de la lámina son mayores cuando la creciente atraviesa bajo la carretera troncal, donde se presenta una zona baja de pendiente suave que puede remansar el agua. Esta situación puede llevar al desbordamiento si la presencia de rellenos antrópicos (basuras, sedimentos y escombros) no es controlada.

7.2.3.3 Caño El Silencio

El caño El Silencio presenta un nivel máximo que no representa ningún riesgo para su parte alta. Además, la cuenca del caño en esta parte es rural, entonces en caso de inundación los territorios anegados serían zonas de desborde natural del cauce.

La llegada al casco urbano del municipio de Caucasia y la disminución de las pendientes hace que el nivel del agua en el caño aumente y eventualmente se desborde. La presencia de botaderos de escombros y basuras sobre el lecho del caño hace que la sección hidráulica se vea disminuida, con el consecuente riesgo de desborde de las aguas en época de lluvias.

7.2.4 Análisis de resultados

Los cauces, naturales tienen capacidad suficiente para drenar la escorrentía producida por las precipitaciones, sin embargo, por la alta intervención humana, se presentan algunos represamientos que sumados a el transporte de aguas residuales, generan efectos ambientales y sociales negativos.

Las zonas más propensas a inundarse por aguas lluvias son las más cercanas al río Cauca, donde las pendientes son bajas y el control hidráulico del flujo está dado por el nivel del agua en el río.


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7.3 ALTERNATIVAS DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

7.3.1 Alternativa Nº 1

Evacuación rápida de la escorrentía utilizando sólo canales, revestidos en concreto en los tramos donde sea necesario. No se utilizarían estructuras especiales de almacenamiento. Se realizaría una adecuación de los canales existentes: corrección de alineamientos, mejoras a la sección transversal, reparación del material del perímetro, etc.

7.3.1.1 Cuenca San Miguel

La implementación de la alternativa Nº 1 en la cuenca San Miguel implica la modificación de sus canales con las siguientes obras:

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño Córdoba. Dimensiones máximas: ancho de fondo 6.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del brazo Santa Helena. Dimensiones máximas: ancho de fondo 1.0 m, profundidad 0.7 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño San Miguel en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 3.0 m, profundidad 1.0 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño San Miguel en su parte media. Dimensiones máximas: ancho de fondo 8.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño San Miguel en su parte baja, entrega al brazo abandonado del río Cauca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 10.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Construcción de un box coulvert 2.0x2.0 para el paso bajo la carretera troncal del caño San Miguel.

- Construcción de cuatro box coulvert, de una y dos cajas, de 3.0x1.5, para los pasos de vía del caño San Miguel en su parte media y alta (calle 21 y carreras 11, 11A y 12).

- Construcción de cuatro box coulvert de dos cajas de 5.0x2.0 para los pasos de vía del caño San Miguel en su parte baja (carreras 2, 5, 7 y 8).


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7.3.1.2 Cuenca El Atascoso

- Canales trapeciales no revestidos para modificar la sección de los caños en la parte alta de la cuenca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 3.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 8.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño en su parte baja. Dimensiones máximas: ancho de fondo 18.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.

- Construcción de diez box coulvert, de dos y tres cajas, de 6.0x3.0, para los pasos de vía del caño El Atascoso en su parte baja (carreras 3, 4, 5, 6, 6A, 8, 9, 10, 13 y 13B).

7.3.1.3 Cuenca La Salsa

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño en la parte alta de la cuenca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 3.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño a su paso por el barrio Brisas del Triángulo. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.

7.3.1.4 Cuenca El Silencio

- Adecuación, conservación y mantenimiento óptimo del pondaje natural que es la ciénaga El Silencio. Esta es una de las actividades más importante que debe llevarse a cabo dentro del Plan Maestro para el municipio de Caucasia.

- Adecuación, conservación y mantenimiento óptimo de los pondajes naturales y de las zonas blandas ubicadas en la parte alta de la cuenca.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño en la parte baja de la cuenca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 10.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño en su entrega al río Cauca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 18.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.


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- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del brazo Caracolí. Dimensiones máximas: ancho de fondo 2.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Adecuación de la sección del puente ubicado en la carrera 2 con calle 13. Dimensiones máximas: ancho de fondo 10.0 m, profundidad 2.0 m.

- Construcción de un box coulvert 2.0x2.0 para el paso del brazo Caracolí bajo la carretera hacia Zaragoza.


Evacuación lenta de la escorrentía con estructuras de almacenamiento, utilizando pondajes y canales en lo posible sin revestimiento de concreto. Estas estructuras de almacenamiento reducen las inundaciones potenciales, minimizan la erosión al reducir la velocidad del flujo y mejoran la calidad del agua. Se realizaría una adecuación de los canales existentes: corrección de alineamientos, mejoras a la sección transversal, reparación del material del perímetro, etc.


La implementación de la alternativa Nº 2 en la cuenca San Miguel implica la modificación de sus canales y la construcción de las siguientes obras:

- Construcción de seis pondajes, tres de ellos ubicados en la parte alta de la cuenca, aguas arriba de la carretera troncal. Las áreas máximas del espejo de agua están entre 0.1 y 1.5 ha, y los volúmenes máximos de almacenamiento están entre 800 y 12000 m3.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño Córdoba. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido en concreto para modificar la sección del caño San Miguel en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 1.0 m, profundidad 1.0 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño San Miguel en su parte media. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño San Miguel en su parte baja, entrega al brazo abandonado del río Cauca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 7.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.


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- Construcción de tres box coulvert de 3.0x1.5, para los pasos de vía del caño San Miguel en su parte media (carreras 11, 11A y 12).



La implementación de la Alternativa Nº 2 en la cuenca El Atascoso implica la modificación de sus canales y la construcción de las siguientes obras:

- Construcción de dos pondajes ubicados en la parte alta de la cuenca, aguas arriba de la carretera troncal. Las áreas máximas del espejo de agua son 8.0 y 11.0 ha, y los volúmenes máximos de almacenamiento serán 96000 y 176000 m3, respectivamente.

- Construcción de un pondaje ubicado aguas abajo de la carretera troncal (carrera 16). El área máxima del espejo de agua es 1 ha, y el volumen máximo de almacenamiento es 16000 m3.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño Atascoso en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 2.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño Atascoso en su parte baja. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4.0 m, profundidad 1.6 m, taludes 1:1.

- Construcción de cinco box coulvert 4.0x2.0 para los pasos de vía en la parte baja (carreras 6A, 8, 10, 13 y 13B).

- Adecuación de la pendiente del caño El Atascoso en la parte baja para acoplarse al canal en concreto que existe actualmente.


La implementación de la Alternativa Nº 2 en la cuenca La Salsa requiere la construcción y adecuación de las siguientes obras:

- Construcción de dos pondajes ubicados en la parte alta de la cuenca, aguas arriba del barrio Brisas del Triángulo. Las áreas máximas del espejo de agua son 1,2 y 6.3 ha, y los volúmenes máximos de almacenamiento son 19400 y 100000 m3, respectivamente.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño La Salsa a su paso por el barrio Brisas del Triángulo, aguas arriba y aguas abajo de la


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carretera troncal. Dimensiones máximas: ancho de fondo 2.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.


La implementación de la Alternativa Nº 2 en la cuenca El Silencio requiere la ejecución de las siguientes obras:



- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño El Silencio en su parte baja. Dimensiones máximas: ancho de fondo 8.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño El Silencio en su entrega al río Cauca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 8.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.





Evacuación de la escorrentía con estructuras de almacenamiento de tamaño mediano y canales con o sin revestimiento de concreto. Es una alternativa que combina la detención de la escorrentía en pondajes y su evacuación eficiente con canales revestidos donde sea necesario.

La alternativa Nº 3 es un punto medio entre las alternativas Nº 1 y Nº 2. Se intenta conciliar los extremos de solución planteadas en las dos alternativas anteriores para afrontar el problema del drenaje en el municipio de Caucasia.

La construcción de pondajes de tamaño mediano en las partes altas de las cuencas permitirá la construcción de canales no revestidos en la mayoría del sistema de drenaje. La gran cantidad de agua aportada por estas zonas llegará


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a las partes bajas regulada por los pondajes, con los consecuentes beneficios en la disminución de la frecuencia y severidad de las inundaciones, reducción de la erosión y mejoramiento de la calidad del agua.

Se realizaría una adecuación de los canales existentes: corrección de alineamientos, mejoras a la sección transversal, reparación del material del perímetro, etc. Esta alternativa implicaría la modificación del sistema de drenaje del municipio de Caucasia de la siguiente manera:


La implementación de la Alternativa Nº 3 en la cuenca San Miguel implica la modificación de sus canales y la construcción de las siguientes obras:

- Construcción de cuatro pondajes, tres de ellos ubicados en la parte alta de la cuenca, aguas arriba de la carretera troncal. Las áreas máximas del espejo de agua están entre 0.1 y 1.0 ha, y los volúmenes máximos de almacenamiento están entre 800 y 8000 m3.

- Sección en box coulvert de dos cajas para cubrir el curso del caño Córdoba en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 3.0 m, profundidad 1.5 m. En la parte baja se proyecta un canal trapecial revestido en concreto con taludes 1:1, ancho de fondo 6.0 m y profundidad máxima 1.5 m.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del brazo Santa Helena. Dimensiones máximas: ancho de fondo 1.0 m, profundidad 0.7 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño San Miguel en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 2.0 m, profundidad 1.0 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño San Miguel en su parte media. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1. Cerca de la confluencia del caño Córdoba se proyecta el canal revestido en concreto con taludes 1:1, ancho de fondo 6.0 m y profundidad máxima 1.5 m.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño San Miguel en su parte baja, entrega al brazo abandonado del río Cauca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 8.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.

- Construcción de tres box coulvert de dos cajas de 2.0x1.5, para los pasos de vía del caño San Miguel en su parte media (carreras 11, 11A y 12).


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La implementación de la Alternativa Nº 3 en la cuenca El Atascoso implica la modificación de sus canales y la construcción de las siguientes obras:

- Construcción de dos pondajes ubicados en la parte alta de la cuenca, aguas arriba de la carretera troncal. Las áreas máximas del espejo de agua son 4.0 y 6.0 ha, y los volúmenes máximos de almacenamiento serán 48000 y 96000 m3, respectivamente.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño Atascoso en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 6.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño Atascoso en su parte baja. Dimensiones máximas: ancho de fondo 10.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1. La parte más baja del caño, antes de la entrega al río Cauca, será revestida en concreto con las mismas dimensiones de la porción no revestida.

- Construcción de diez box coulvert de dos cajas de 5.0x3.0 para los pasos de vía en la parte baja (carreras 6A, 8, 10, 13 y 13B).


La implementación de la Alternativa Nº 3 en la cuenca La Salsa requiere la construcción y adecuación de las siguientes obras:

- Construcción de un pondaje ubicado en la parte alta de la cuenca, aguas arriba del barrio Brisas del Triángulo. El área máxima del espejo de agua es 5.0 ha, y el volumen máximo de almacenamiento es 70000 m3.

- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño La Salsa a su paso por el barrio Brisas del Triángulo, aguas arriba y aguas abajo de la carretera troncal. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4.0 m, profundidad 1.5 m, taludes 1:1.




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- Canal trapecial no revestido para modificar la sección del caño en la parte baja de la cuenca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 6.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.

- Canal trapecial revestido en concreto para modificar la sección del caño en su entrega al río Cauca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 10.0 m, profundidad 2.0 m, taludes 1:1.




7.3.4 Evaluación de las alternativas

El manejo de la escorrentía es claramente diferente para cada una de las alternativas. La evacuación rápida implica grandes velocidades en los canales, por lo que generalmente es necesario el revestimiento de éstos con concreto; además el caudal pico de las cuencas se verá aumentado. La evacuación lenta permite dejar los canales con revestimientos de pastos firmes porque las velocidades son más moderadas; el almacenamiento disminuye el caudal pico de las crecientes y aumenta el tiempo de respuesta de la cuenca.

7.3.4.1 Aspectos de impacto urbano y ambiental

La alternativa Nº 1 es la más atractiva desde el punto de vista urbanístico, ya que no arrebata tantas franjas de terreno para el crecimiento del municipio, pero conlleva una agresiva modificación del régimen de escorrentía de las cuencas.

El manejo de los materiales de desecho de las excavaciones evidentemente sería más fácil si se elige la alternativa de evacuación rápida de la escorrentía.

Las alternativas Nº 2 y Nº 3 tendrían unos efectos ambientales no tangibles muy positivos, si los pondajes son correctamente manejadoso. Obviamente, requiere que las aguas residuales del municipio no vayan de ninguna manera a estos cuerpos de agua.


RESUMEN EJECUTIVO

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Una de las preocupaciones más grandes de cualquier administración municipal está relacionada con los costos de las obras a construir. En el caso del drenaje pluvial para el municipio de Caucasia, las obras son costosas, especialmente en la cuenca El Atascoso.

Para los diferentes aspectos se utilizaron factores de ponderación. Los resultados de la evaluación se presentan a continuación.

Cuenca San Miguel

El orden de elegibilidad es: alternativa Nº 2, alternativa Nº 1, alternativa Nº 3.

Cuenca El Atascoso


Cuenca La Salsa


Cuenca El Silencio


Cuenca El Silencio – La Salsa


7.4 DISEÑO DEL PLAN DE MANEJO PLUVIAL DE CAUCASIA

Se realizaría una adecuación de los canales existentes: corrección de alineamientos, mejoras a la sección transversal, reparación del material del perímetro, etc.

7.4.1 Cuenca San Miguel

La adecuación de la cuenca San Miguel implica la modificación de sus canales y la construcción de las siguientes obras:

- Construcción de tres pondajes. Las áreas máximas del espejo de agua están entre 0,1 y 1,5 ha, y los volúmenes máximos de almacenamiento están entre 800 y 12000 m3.

- Canal rectangular no revestido para modificar la sección del caño Córdoba. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4,0 m, profundidad 1,5 m.


RESUMEN EJECUTIVO

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- Canal rectangular no revestido en concreto para modificar la sección del caño San Miguel en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 1,0 m, profundidad 1,0 m.

- Canal rectangular no revestido para modificar la sección del caño San Miguel en su parte media. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4,0 m, profundidad 1,5 m.

- Canal rectangular no revestido para modificar la sección del caño San Miguel en su parte baja, entrega al brazo abandonado del río Cauca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 7,0 m, profundidad 1,5 m.

- Construcción de tres box coulvert de 3,0x1,5, para los pasos de vía del caño San Miguel en su parte media (carreras 11, 11A y 12).

- Construcción de cuatro box coulvert de dos cajas de 3,5x1,5 para los pasos de vía del caño San Miguel en su parte baja (carreras 2, 5, 7 y 8).

- Adecuación de los canales existentes: corrección de alineamientos, mejoras a la sección transversal, reparación del material del perímetro, etc.

Para la evacuación lenta requiere considerar pondajes para el almacenamiento del agua durante el evento de precipitación. Durante y largo tiempo después de terminada la precipitación, los pondajes evacuarán lentamente el agua almacenada, razón por la cual los canales para transportarla no necesitan una gran sección e incluso pueden ser no revestidos.

Pondaje 18

Deberá estar ubicado en los lotes baldíos al sur de la Terminal de Transporte del municipio. Tendrá un volumen máximo de almacenamiento de 8000 m3 y una profundidad máxima de 2 m.

Pondaje 25

Estaría ubicado dentro de los límites de la antigua ciénaga de La Yé, cerca de la intersección de la calle 26 con carrera 9AA. Tendrá un volumen máximo de almacenamiento de 5600 m3 y una profundidad máxima de 2 m.

Pondaje 27

Estaría ubicado en predios que actualmente pertenecen a la señora Norma Correa, aguas arriba de la carretera troncal. Tendría un volumen máximo de almacenamiento de 8000 m3 y una profundidad máxima de 2 m.


RESUMEN EJECUTIVO

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7.4.1.1 Caño Córdoba

Requiere la adecuación de todos los tramos del canal para recibir el caudal liberado por el pondaje 1. Ningún tramo requiere ser revestido.

Deben verificarse las velocidades en los canales, la velocidad máxima no debe exceder 0,7-1,8 m/s y la velocidad mínima no puede estar por debajo de 0,5 m/s, la cual garantiza auto limpieza.

7.4.1.2 Brazo Santa Helena

El brazo Santa Helena no requiere cambios mayores en la geometría de sus canales, aparte de una adecuación de sus orillas y un mantenimiento adecuado. Deben tomarse las medidas necesarias para evitar que se presenten velocidades altas que puedan afectar la estabilidad, sin necesidad de revestir el perímetro del canal con concreto.

7.4.1.3 Caño San Miguel

Para una mayor claridad, se presentarán los resultados obtenidos para el caño San Miguel de manera fraccionada.

FIGURA Nº 17. Estructura de la red de drenaje del caño San Miguel

Parte alta

Los pasos de vía en esta parte del caño San Miguel no requieren ser modificados. Los tramos del canal abiertos deben ser modificados a secciones rectangulares no revestidas, con ancho de fondo de 1 m, profundidad máxima de 1 m. Las velocidades máximas en el canal no afectarán la estabilidad de los materiales en el perímetro.


RESUMEN EJECUTIVO

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Parte media

La parte media del caño San Miguel requiere de la adecuación de todos los tramos de canal, especialmente de los pasos bajo las vías. En estos tramos se proponen box coulvert de una caja de 3,0x1,5. Los tramos de canal abierto necesitarán del perímetro revestido en concreto, serán en sección rectangular, con ancho de fondo entre 3 y 4 m, profundidad máxima entre 1 y 1,5 m. Las velocidades en los canales del caño San Miguel deben ser revisadas.

Parte baja

Nuevamente, las modificaciones más importantes a los canales se presentan en los tramos pasos de vía. Se proponen box coulvert de dos cajas de 3,5x1,5 en las vías de menor importancia, y un box coulvert de una caja de 7,0x2,0 al paso bajo la carrera 2. Las velocidades están fuertemente gobernadas por los niveles del río Cauca.

7.4.2 Cuenca El Atascoso

FIGURA Nº 18. Esquema general de las cuencas El Atascoso y El Silencio

En la cuenca El Atascoso se debe realizar la modificación de sus canales y la construcción de las siguientes obras:


RESUMEN EJECUTIVO

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- Construcción de un pondaje ubicado en la parte alta de la cuenca, aguas arriba de la carretera troncal.

- Canal rectangular no revestido para modificar la sección del caño Atascoso en su parte alta. Dimensiones máximas: ancho de fondo 6,0 m, profundidad 2,0 m.

- Canal rectangular no revestido para modificar la sección del caño Atascoso en su parte baja. Dimensiones máximas: ancho de fondo 10,0 m, profundidad 2,0 m. La parte más baja del caño, antes de la entrega al río Cauca, será revestida en concreto con las mismas dimensiones de la porción no revestida.

- Construcción de diez box coulverts de dos cajas de 5,0x3,0 para los pasos de vía en la parte baja (carreras 6A, 8, 10, 13 y 13B).

La adecuación de la cuenca El Atascoso implica la construcción de nuevos canales y pondajes para el almacenamiento del agua durante el evento de precipitación. La FIGURA Nº 19 presenta un esquema de la red de drenaje utilizada.

FIGURA Nº 19. Estructura de la red de drenaje del caño El Atascoso

Pondaje 3

Recibirá la escorrentía de toda la cuenca del caño El Atascoso aguas arriba de la carretera troncal, para descargarla con una menor tasa hacia la zona baja.


RESUMEN EJECUTIVO

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Este embalse tendrá un volumen máximo de almacenamiento de 96000 m3 y una profundidad máxima de 4 m.

7.4.2.1 Parte alta de la cuenca

En esta zona se prevé el pondaje artificial propuesto. Se requiere la adecuación de todos los tramos del canal, excepto del box coulvert bajo la carretera troncal, para recibir el caudal liberado por el pondajes 3. Ningún tramo nuevo requiere ser revestido. Las dimensiones de los canales varían entre 2 y 6 m para el ancho de fondo, y entre 1.5 y 2 m para la profundidad máxima. Si se toman las medidas adecuadas, estas velocidades no deberían comprometer la estabilidad de los taludes.

7.4.2.2 Parte baja de la cuenca

Se dará una mayor claridad presentando los resultados de manera separada, esto es, tramos en canal abierto del cauce principal y tramos en box coulvert.

Tramos en canal abierto

Se considera la adecuación de los tramos del canal para recibir los caudales regulados por los pondajes de la parte alta de la cuenca. Se conservará el tramo de canal que actualmente está revestido, pero mejorando su sección hidráulica y corrigiendo su pendiente longitudinal.

Se propone un canal rectangular, revestido en concreto, con ancho de fondo de 10 m y profundidad máxima de 2 m.

La velocidad en los canales no debería comprometer la estabilidad de los recubrimientos.

Tramos en box coulvert

Actualmente existen múltiples box coulvert y pontones en la parte baja del caño El Atascoso. Se ha procurado conservar esta infraestructura, aunque la propuesta para este caño es bastante onerosa porque considera la reposición y/o construcción de todos estos pasos de vía.

7.4.3 Cuenca La Salsa

- Canal rectangular no revestido para modificar la sección del caño en la parte alta de la cuenca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 3,0 m, profundidad 2,0 m.

- Canal rectangular revestido en concreto para modificar la sección del caño a su paso por el barrio Brisas del Triángulo. Dimensiones máximas: ancho de fondo 4,0 m, profundidad 2,0 m.


RESUMEN EJECUTIVO

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La evacuación rápida en la cuenca del caño La Salsa implica la construcción de nuevos canales para del drenaje de la escorrentía. De acuerdo con los resultados de la modelación, todos ellos deben ser revestidos.

FIGURA Nº 20. Estructura de la red de drenaje del caño La Salsa

Los tramos de canal ubicados en la parte más baja de la cuenca y en terrenos urbanizados requerirían la construcción de canales rectangulares revestidos en concreto. Estos canales tendrían dimensiones para el ancho de fondo de 4 m, para la profundidad de 2 m.

Finalmente, el caño La Salsa atraviesa la carretera a través de un box coulvert de una caja con sección 3x3 con suficiente capacidad para la evacuación de las aguas lluvias de la cuenca.

7.4.4 Cuenca El Silencio




RESUMEN EJECUTIVO

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- Canal rectangular no revestido para modificar la sección del caño en la parte baja de la cuenca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 10.0 m, profundidad 2.0 m.

- Canal rectangular revestido en concreto para modificar la sección del caño en su entrega al río Cauca. Dimensiones máximas: ancho de fondo 18,0 m, profundidad 2,0 m.

- Canal rectangular no revestido para modificar la sección del brazo Caracolí. Dimensiones máximas: ancho de fondo 2,0 m, profundidad 1,5 m.

- Adecuación de la sección del puente ubicado en la carrera 2 con calle 13. Dimensiones máximas: ancho de fondo 10,0 m, profundidad 2,0 m.

- Construcción de un box coulvert 2,0x2,0 para el paso del brazo Caracolí bajo la carretera hacia Zaragoza.


Para la parte baja de la cuenca El Silencio requiere la implementación de pondajes en los que se efectúa el almacenamiento adicional dentro del sistema.

FIGURA Nº 21. Estructura de la red de drenaje del caño El Silencio


RESUMEN EJECUTIVO

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Algunos tramos en canal abierto en la parte baja del caño El Silencio, no requieren mayores modificaciones a su cauce. Para los tramos que si requieren la modificación de la sección transversal del flujo, se construirán jarillones para aumentar la capacidad del canal. El tramo que entrega al río Cauca debe ampliar su sección, aumentando su ancho de fondo y su profundidad máxima. Todo el canal sería de sección rectangular, con dimensiones máximas de 8 m para el ancho de fondo y 2 m para la profundidad.

Para el brazo Caracolí no se propone embalses artificiales al interior de esta microcuenca.

8 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

8.1 ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

8.1.1 Lagunas de estabilización

Se propone la implementación de un sistema de lagunas facultativas, que son en general el método más simple para el tratamiento de las aguas residuales, debido a que responden a las condiciones que usualmente tienen lugar en la naturaleza para el manejo, decaimiento y aprovechamiento de la materia orgánica. Considerando las concentraciones máximas esperadas de carga orgánica, sólidos en suspensión y patógenos en el efluente, se propone tratar el agua mediante una secuencia de laguna(s) facultativa(s) seguida por laguna(s) de maduración.

8.1.1.1 Ventajas de las lagunas facultativas

- Bajo costo

- Sus procesos de operación y construcción son en la mayoría de los casos simples

- Buena capacidad para absorber descargas importantes en términos de caudal y/o concentración

- Elevada estabilización de la materia orgánica

- Producen efluentes de buena calidad con importante remoción de material particulado, contenido de materia orgánica y concentración de patógenos

- Posibilidades de uso como regulador para sistemas de riego

- Nulo consumo de energía


RESUMEN EJECUTIVO

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8.1.1.2 Desventajas

- El área necesaria para su construcción es superior a la de cualquier otro tipo de tratamiento

- Al ser relativamente simple su operación y mantenimiento, esto se presta al descuido del personal encargado de la misma lo que rápidamente lleva a la desestabilización del sistema

- Puede ser más complejo el manejo, control y evacuación de los lodos precipitados en la laguna, en comparación de los sistemas mecanizados

- Una laguna diseñada inicialmente como facultativa, ante una mala operación o escaso mantenimiento puede dar pasos a “volverse” anaeróbica

- Al ser su sistema eminentemente natural de tratamiento, su funcionamiento se ve afectado por las condiciones ambientales predominantes en el sector para el momento. Si bien estos se consideran en el diseño inicial del sistema, se encuentran por fuera del control del operador

- Una mala operación en un sistema de lagunas, tiene como síntoma inmediato, además del cambio en la coloración del agua, la presencia de olores ofensivos

- Si se permite el crecimiento desmedido de vegetación acuática, ésta se convierte en una barrera para la acción de la radiación solar y de los vientos y además se convierte en un nicho perfecto para el crecimiento de vectores y zancudos

8.1.2 Humedal Natural -Brazo Abandonado del Río Cauca-

El biotratamiento a bajo costo de aguas residuales por medio de humedales artificiales o naturales se ha realizado con diferentes grados de éxito en el mundo y la viabilidad técnica de la eliminación de conexiones erradas y el control efectivo de aguas de exceso en los alcantarillados combinados es compleja, se considera que esta tecnología podría ser aplicada a las aguas combinadas y de escorrentía de las cuencas al interior del municipio de Caucasia, llevándolas al brazo abandonado del río Cauca que actualmente es un gran humedal natural, reportando beneficios ecológicos a la región.

8.1.2.1 Sistemas de tratamiento con macrófitas acuáticas

Los sistemas de tratamiento con humedales pueden dividirse en tres grupos, conforme al tipo de flujo que ocurra en su interior. El primer grupo, que es el más frecuente, comprende los sistemas compuestos de un solo tipo de unidad de flujo horizontal bajo la superficie. El segundo tipo agrupa los sistemas que cuentan con unidades de flujo superficial. El último grupo incluye los sistemas


RESUMEN EJECUTIVO

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híbridos, conformados por varias etapas de unidades de tratamiento diferentes, incluyendo unidades de flujo vertical.

8.1.2.1.1 Sistemas de flujo horizontal bajo la superficie con plantas emergentes (HSS)

En este sistema se utiliza una mezcla de suelo orgánico y arena arcillosa, con una permeabilidad baja. Esta mezcla se escogió con el objetivo de beneficiar el crecimiento de las plantas vegetales e incrementar la capacidad de absorción del suelo.

Recomendaciones:

- Uso del suelo con buena permeabilidad compuesta de gravilla pequeña no fracturada (K > 10-1 cm/s)

- Un tamizado menor de 6 mm y una sedimentación por encima de las unidades de flujo horizontal

- Mantenimiento del flujo bajo la superficie de suelo

Los componentes con que cuenta un sistema HSS son los siguientes:

- Una zanja de alimentación normalmente compuesta de un ducto perforado relleno de piedra lisa gruesa

- Un medio filtrante sembrado

- Una cámara de control de nivel

8.1.2.1.2 Sistemas de flujo horizontal en la superficie con plantas emergentes y flotantes (HESE Y HESF)

En los sistemas HESE no solo se utilizan plantas flotantes, también se realiza el tratamiento con plantas emergentes; los juncos (Juncus sp.) también son utilizados en el tratamiento biológico.

La profundidad del agua en sitios donde se utilizan plantas emergentes varía normalmente entre 0,2 a 0,4 m.

Se recomienda un tamizado y una decantación a la entrada y señala también que estos tipos de sistemas crean, de vez en cuando, problemas de olores y proliferación de mosquitos.

8.1.2.1.3 Sistemas híbridos

El tercer grupo de sistemas de tratamiento utiliza de manera secuencial distintos tipos de flujo en el tratamiento, incluyendo por lo general unidades de


RESUMEN EJECUTIVO

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flujo vertical y horizontal. Las etapas de este tipo de tratamiento normalmente son:

- Tamizado o pozo séptico

- Flujo vertical (2 V)

- 2 etapas de flujo horizontal subsuperficial en medio arenoso (2 HSS)

- Etapa de flujo horizontal bajo la superficie (HSS)

Estas etapas no implican una camisa de fuerza, los diseños normalmente son variaciones de este tipo de arreglos.

8.1.3 Lechos Percoladores

El sistema con filtros percoladores es uno, sino el más económico sistema de tratamiento por costo de inversión y mantenimiento, debido a su bajo requerimiento de áreas de terreno necesario para la reducción de las cargas contaminantes.

Adicionalmente la eficiencia de remoción que se logra con un sistema con filtros percoladores se ve complementada por la presencia de los tanques Imhoff. Otra de sus ventajas es la facilidad y flexibilidad de mantenimiento y la baja producción de lodos que presenta por la digestión llevada a cabo en los tanques Imhoff. Una de sus desventajas es que genera impactos de mayor intensidad en cuanto a olores, ruido y polvo si se compara con las otras alternativas.

El sistema completo consiste en conducir las aguas procedentes del sistema de cribado, desarenado y medición a un tanque Imhoff primario, donde el agua será retenida durante un tiempo aproximado de 2 horas luego de las cuales será transportada hacia los lechos percoladores en grava donde permanecerá durante un periodo corto de tiempo, al cabo de este periodo el efluente del lecho percolador se conducirá hacia un tanque Imhoff secundario donde se busca clarificar el efluente antes de su vertimiento final. Los lodos digeridos en los tanques Imhoff serán enviados a un sistema de lechos de secado.

8.1.3.1 Ventajas

El filtro percolador es un sistema relativamente compacto, que logra eficiencias aceptables con un consumo de energía reducido. Tiene menores costos operativos que otras alternativas compactas.


RESUMEN EJECUTIVO

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8.1.3.2 Desventajas

Entre las principales desventajas están la posibilidad de obstruirse por los sólidos presentes en el afluente. Cuando existe operación deficiente se presentan malos olores y generación de vectores tales como moscas, los cuales se pueden prevenir con medidas operativas.

8.1.4 Lagunas aireadas

Usualmente las lagunas aireadas tienen grandes dimensiones, sin embargo estas son menores que las de las lagunas de estabilización. Sus tiempos de detención fluctúan entre 3 y 20 días.

Para el municipio de Caucasia se propone un tratamiento que consta de dos (2) lagunas cuadradas de aireación y una última laguna de sedimentación. La primera laguna será aerobia de mezcla completa y la segunda, una laguna facultativa aireada parcialmente.

8.1.4.1 Ventajas

- Las lagunas aireadas soportan sobrecargas puntuales sin presentar mayor alteración en el tratamiento

- Tienen una alta flexibilidad de ajustes por ser un sistema aireado

- Su producción de lodos puede disminuirse con la implementación de una laguna de sedimentación

- Genera impactos de moderada intensidad (olor, ruido y polvo)

- Este sistema permite obtener remociones de DBO mayores del 90% y de coliformes fecales del 90 al 95%, con periodos de aireación de 2 a 6 días

- También debe anotarse que requieren menos área que las lagunas de estabilización, los lodos son más estabilizados y se producen en cantidades menores que en los sistemas aireados convencionales

8.1.4.2 Desventajas

- El consumo energético de este sistema de tratamiento es alto

- Dependiendo de los aireadores utilizados se pueden producir efectos indeseables tales como emisiones de aerosoles o ruido

- El área ocupada es superior a otras alternativas compactas


RESUMEN EJECUTIVO

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8.1.5 Zanjón de oxidación

El zanjón de oxidación es un proceso de lodos activados, del tipo de aireación prolongada, que utiliza un canal cerrado con dos curvas para la aireación y la mezcla. Se utilizan equipos mecánicos de aireación y circulación del licor mezclado. El sistema está compuesto por: estructuras de tratamiento preliminar: cribado, desarenador y aforo, zanjón de oxidación, sedimentador final, sistema de bombeo de lodos y lechos de secado.

8.1.5.1 Ventajas

- No necesita sedimentador primario ni digestores

- Acepta choques de descarga puntual pico

- Alta remoción de carga orgánica carbonácea

- Efluentes de buenas características organolépticas

- Remoción apreciable de nitrógeno orgánico

- Proceso estable si los lodos son manejados apropiadamente

8.1.5.2 Desventajas

- Su correcta operación requiere de equipo mecanizado operando las 24 horas (aireadores, bombas, etc)

- Alto consumo de energía

- Requiere de personal capacitado para la operación

- Eventual aspersión de partículas de agua y espumas

- Requiere mantenimiento y reposición de equipos

- Baja remoción de carga patogénica (90-95%)

8.1.6 Evaluación de las alternativas

Las alternativas menos costosas son aquellas que requieren menos costos de operación y mantenimiento, así su inversión inicial sea muy alta. De esta manera, la alternativa más económica es el tratamiento utilizando lagunas de estabilización, así su inversión inicial se más alta que para el sistema de lodos activados.

Las principales ventajas ambientales de los sistemas de tratamiento considerados están relacionadas con las características del efluente, apto para


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ser descargado en el río Cauca. Las desventajas están relacionadas con los malos olores y eventual crecimiento de mosquitos y demás vectores portadores de enfermedades. La PTAR considerada tendría estos problemas de manera marginal pues se planea construirla en un lote alejado del casco urbano del municipio.

Las alternativas preseleccionadas son: alternativa 1 (laguna de estabilización), alternativa 2 (lechos percoladores) y la alternativa 3 (lodos activados de aireación prolongada).

La selección de la mejor alternativa debe regirse por una metodología que minimice las opiniones individuales de los especialistas y evalúe imparcialmente cada una, ofreciendo un orden de elegibilidad, en la matriz para la valoración.

Conforme a los aspectos técnicos, socio – ambientales y económicos evaluados en la matriz de valoración, la alternativa escogida es la A-1 –laguna de estabilización.

8.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

8.2.1 Estación de bombeo de aguas residuales

Para la estación de bombeo de aguas residuales de Caucasia, el tipo de sistema seleccionado es el de bombeo mediante bombas sumergibles ubicadas en pozo húmedo. Este sistema permite reducir el tamaño de las estructuras pues no requiere de la construcción de un pozo seco destinado a las bombas.

La estación es un sistema de bombeo que succionará las aguas residuales conducidas por el colector principal, a una profundidad de 7,8 m y la impulsará hasta la estructura de entrada a la planta de tratamiento de aguas residuales.

Para la estación se diseñó un sistema de 6 bombas sumergibles (5 activas y una de suplencia). Se requerirán bombas de tipo ABS modelo AFP 2001 o similares capaces de bombear combinadamente 180 L/s cada una a una cabeza de 26,35 m y una bomba idéntica de suplencia.

El sistema está conformado por cinco unidades de bombeo dispuestas en paralelo para operar en forma simultánea de acuerdo con el caudal a bombear y la curva de comportamiento del alcantarillado , de acuerdo con los niveles que se presenten en el pozo de succión; la sexta unidad es de reserva, sin embargo en la programación de la operación automática, todas las unidades serán rotadas para garantizar un desgaste uniforme y lograr además tiempos de parada mayores; es decir, que la última unidad en apagarse, sea también la última en arrancar.


RESUMEN EJECUTIVO

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8.2.1.1 Canal de entrada e instalación para retención de sólidos

La tubería de conducción del alcantarillado descarga las aguas por gravedad en un canal en concreto reforzado ubicado a la entrada de la estación de bombeo en el cual se realiza un cribado de control de sólidos grandes y se realiza el ingreso de las aguas al pozo de succión. Este canal de 1,50m de ancho y 4,0m de longitud permite las labores de medición, cribado y muestreo de las aguas de entrada al sistema de bombeo, con una velocidad aproximada de 1,10m/s.

En el extremo inicial del canal de entrada justo después del final del colector de entrada, se localizará la compuerta de aislamiento de la estación, cuya sección está prevista de 1,0m por 1,0m. Esta compuerta será de acero, con actuador eléctrico, vástago ascendente y rueda de manejo para operación manual.

8.2.2 Diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales

8.2.2.1 Tratamiento preliminar

El tratamiento preliminar estará compuesto por dos unidades capaces de tratar los caudales afluentes de aguas residuales actuales y futuros para el año 2035. Las estructuras que hacen parte de este primer proceso de tratamiento, en orden de secuencia hidráulica del flujo son:

8.2.2.1.1 Estructura de llegada de disipación

Esta estructura será indispensable para la disipación de la energía hidráulica presente en el flujo. La estructura como tal consiste básicamente en una cámara de disipación muy reforzada en el fondo para la amortiguación del impacto del flujo, el tubo de llegada tendrá una descarga vertical en dirección hacia el fondo de la cámara, aguas abajo de esta cámara se ubicara una pantalla de aquietamiento en concreto reforzado con abertura inferior para direccionar y orientar en un estado mas tranquilo las líneas de flujo hacia el canal de aducción y lograr así un flujo en régimen subcrítico y lo mas laminar posible.

8.2.2.1.2 Canal de aducción de afluencias

El canal de aducción a la entrada de la planta esta previsto para direccionar el agua provinente de la estructura de aquietamiento hacia los sistemas de cribado, este canal debe estar diseñado para que el flujo de entrada tenga una velocidad superior a los 0,30 m/s. El ancho del canal será de 1,0 m, adicionalmente tendrá 0,5 m de borde libre (escogido) y el largo del canal será de 2,0 m


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8.2.2.1.3 Sistema de cribado

Se instalan dos rejillas en serie para cribado medio y fino con ángulo de inclinación de 45º para limpieza manual, las profundidades en el canal de aducción están gobernadas aguas abajo por el aforador “Sutro” que opera como sección de control y aguas arriba por las pérdidas generadas en las rejillas de cribado grueso y medio.

8.2.2.1.4 Cribado grueso

Se adopta una separación entre barras de 11/2” y se utilizan barras de sección circular de ¼” pulgadas de diámetro en acero, de tipo comercial para refuerzo, corrugadas y recubiertas con pintura epoxica anticorrosiva. La rejilla estaría conformada por 21 barras mas 22 espaciamientos con un ancho total de 0,84 m, lo que generaría un ancho de ocupación de 0,973 m. El tipo de rejilla a utilizar será de operación manual.

8.2.2.1.5 Cribado fino

Se adopta una separación entre barras de 10,0 mm y se utilizan platinas de sección rectangular de ¼” pulgadas de espesor y 11/2” pulgadas de ancho. La rejilla está conformada por 60 platinas que ocupan un ancho total de 38,10 m mas 61 espaciamientos con un ancho total de 0,61 m.

8.2.2.1.6 Desarenador

Para el sistema desarenado se diseñaron dos estructuras cada una con canal de decaimiento de sección transversal rectangular, acompañado de una sección de control de velocidad tipo Sutro de cresta delgada, la cual permite garantizar una velocidad constante a lo largo del canal; con el objeto de no permitir asentamiento de materia orgánica indeseables en esta parte del sistema, se conservará una velocidad cercana y por encima a los 0,30 m/s. Se diseñaran para cada una de las dos estructuras dos módulos o canales de desarenado en paralelo con el fin de permitir la limpieza y reserva de uno de los dos mientras se efectúa la operación del modulo restante.

El caudal total de diseño es de 570 L/s, la altura máxima de lámina de agua es de 1,30 m y el ancho calculado del canal desarenador es de 1,25 m. La longitud o largo del canal desarenador será de 13,0, diseñado para remover partículas de diámetros mayores de 0,21 mm.

El vertedero Sutro deberá estar construido en acrílico de un (1) centímetro de espesor.


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8.2.2.2 Tratamiento primario

El tratamiento primario seleccionado en el estudio de alternativas es cuatro tanques Imhoff en los cuales se realizan simultáneamente la sedimentación primaria, la retención de grasas y aceites y la digestión de los lodos primarios.

8.2.2.2.1 Tanque Imhoff primario (sedimentador – digestor primario)

Se selecciona el tanque Imhoff rectangular con 2 compartimientos en paralelo, cada uno de los cuales está provisto de 2 canales de sedimentación laterales y un canal central para el escape de gases y retención de espumas y sólidos flotantes, en la parte inferior se dispone de dos tolvas para el almacenamiento de lodos digeridos.

Se diseñaron 4 unidades para tratar el caudal de diseño al año 2035 (437 L/s) con un tiempo de retención de 2 horas, cada tanque Imhoff tendrá un área de 300 m2, una longitud de 27,50 m y un ancho de 11 m.

La producción total de lodos será de 3005 m3/día, el volumen para digestión por compartimiento se diseñó de 376 m3, por lo tanto la altura total del digestor de lodos será de 1,50 m.

Las tolvas de lodos se diseñaron con la premisa de que la producción de lodos de desecho es el 10% de la DBO removida en el digestor. Asumiendo una eficiencia en remoción de carga del 40% de la DBO y 60% de sólidos, se tiene una concentración de diseño de DBO de 186 mg/L y una producción de lodos digeridos de 378 kg/día. Se tendrán 4 tolvas, cada una de 35 m3, con base inferior de 1,0 m x 1,0 m, base superior de 6,68 m x 5,90 m y una altura de 1,40 m para que el ángulo de inclinación sea de 25º.

La purga de lodos se realizará por medio de tubería que opera bajo la carga hidráulica del mismo tanque Imhoff, el diámetro será de 6” y sumergencia de 1,30 m; esta tubería se encargara de conducir los lodos hasta los lechos de secado y tendrá una longitud de 100 m.

8.2.2.3 Tratamiento biológico secundario

8.2.2.3.1 Lechos percoladores

Para el diseño biológico e hidráulico de los lechos percoladores se considera una eficiencia promedio de remoción de 60% en carga, se utilizará para el lecho material plástico PVC Surfpac o similar. Se tendrán 4 unidades de filtros percoladores cada uno con un volumen de 1157,3 m3, 18,30 m (60 ft) de diámetro y 4,40 m de altura.


RESUMEN EJECUTIVO

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Cada unidad de percolación está dotada de un distribuidor de flujo de rotación, que contará con la instalación de un rotor o micromotor para la impulsión y giro de los brazos rociadores.

Se diseña un falso fondo constituido por viguetas de concreto sobrepuestas en la placa fondo del tanque y plaquetas ranuradas, prefabricadas en concreto reforzado, para servir de soporte al lecho de grava, permitir la salida y recolección del flujo y permitir la circulación del aire en las cantidades necesarias para conservar las condiciones aerobias en todos los puntos del lecho percolador.

8.2.2.3.2 Tanque Imhoff secundario (sedimentador – digestor secundario)

Se selecciona para la sedimentación y digestión secundaria, 4 tanques Imhoff rectangulares con 2 compartimientos en paralelo, cada uno de los cuales está provisto de 2 canales de sedimentación laterales y un canal central para el escape de gases y retención de espumas y sólidos flotantes, en la parte inferior se dispone de 2 tolvas para el almacenamiento de lodos digeridos. Cada tanque tendrá un área de 500 m2 y 14 m de ancho y 35 m de longitud; el tiempo de retención en la zona de sedimentación será de 2 horas. En la zona de digestión de lodos se tendrá una producción total de lodos de 5303 m3 y la altura del digestor de lodos será de 2,70 m

Para el diseño de las tolvas de almacenamiento de lodos se tiene que la producción de lodos de desecho es del 10% de la DBO removida en el digestor y la eficiencia en remoción de carga del 40% de la DBO efluente del filtro percolador; con una concentración típica del 4,0% y peso específico de los lodos hidratados de 1,02, el volumen diario correspondiente es de 0,28 m3/día por compartimiento, por lo tanto se requieren 5 unidades con 7m3 de volumen por tolva. De acuerdo a la geometría de una pirámide truncada y considerando que existen dos tolvas, cada una deberá tener una base inferior de 1,0 m x 1,0 m, una base superior de 6,8 m x 7,4 m y una altura de 1,85.

Para la purga de lodos se emplea una tubería de evacuación de lodos por tolva en diámetro nominal de 6” controlado por una válvula de compuerta de sello elástico del mismo diámetro la salida de cada tubería al exterior.

8.2.2.4 Tratamiento de lodos

8.2.2.4.1 Lodos primarios

La producción diaria de lodos primarios digeridos para los caudales de diseño de la PTAR se estimó en 1,16 m3/día por compartimiento de cada tanque Imhoff, el retiro de los mismos se debe hacer en períodos de 4 meses, el volumen total para retiro en una sola cochada es de 1114 m3, que en una capa


RESUMEN EJECUTIVO

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de máximo 0,30 m de espesor, requiere un área de lechos de secado de 3712 m2, dando un período suficiente para la deshidratación.

Los lechos de arena y grava para la deshidratación de los lodos están conformados por dos capas de arena, la superior es de tamaño fino de 0,15 m de espesor y la inferior de tamaño grueso de 0,075 m de espesor; tres capas de grava de 0,075 m de espesor que van variando en granulometría de la parte superior a la inferior de grava fina a grava gruesa. Tienen un área total de 80 m2 (8,0 x 10,0 m), cada lecho compuestos a su vez por dos módulos.

Los lixiviados son captados por un sistema de tuberías perforadas en el semiperimetro o ranuradas para subdrenaje de 4” de diámetro y colocadas en forma de longitudinal a lo ancho de los lechos; los líquidos captados son transportados a una cámara para recolección de los mismos, desde donde serán drenados para retornarlos hasta la cámara de entrada del tratamiento preliminar.

8.2.2.4.2 Lodos secundarios

La producción diaria de lodos secundarios digeridos para los caudales de diseño de la PTAR se estimó en 0,28 m3/día por compartimiento de cada tanque Imhoff, el retiro de los mismos se debe hacer en períodos de 4 meses, el volumen total para retiro en una sola cochada es de 269 m3, que en una capa de máximo 0,30 m de espesor, requiere un área de lechos de secado de 896 m2, dando un período suficiente para la deshidratación.

Se opta por 16 lechos con dimensiones cada uno de 12,0 x 10,0 para área total de 1920 m2.

8.2.2.5 Estabilizacion con hidroxido de calcio – Ca(OH)2

Se requiere para la inhibición total de la actividad microbiana que el pH de los lodos extraídos de cada uno de los reactores de digestión se encuentre por encima de 12,0 durante un periodo mayor a dos (2) horas, adicionalmente se mejoran las condiciones de deshidratación por acción absorbente de la cal.

Relación kg Ca(OH)2 / kg de sólidos secos: 0,12 lodos primarios

Relación kg Ca(OH)2 / kg de sólidos secos: 0,30 lodos secundarios

8.2.2.6 Oxidacion y desinfeccion con hipoclorito de sodio – NaOCl

Para la oxidación total del efluente que conlleva a la eliminación total del amoniaco y a la nitrificación completa, se recomienda la adición de un agente oxidante de gran acción agresiva para la eliminación adicional de cualquier población patógena, para la eliminación de los compuestos órgano clorados, cloraminas y dicloraminas y reducir el ión hipoclorito a tricloruro de nitrógeno y


RESUMEN EJECUTIVO

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obtener un cloro residual libre se recomienda una relación de cloro a amoniaco de 8,5 a 1,0.

9 ASPECTOS INSTITUCIONALES Y FINANCIEROS

Caucasia pertenece a la categoría cinco, en la clasificación del Departamento Nacional de Planeación. En su estructura administrativa cuenta con cuatro Secretarias, Gobierno, Salud, Planeación y Hacienda. La UMATA depende directamente del despacho del Alcalde.

9.1 DIAGNÓSTICO FINANCIERO

El objetivo principal del análisis financiero es realizar un diagnóstico sobre la capacidad de endeudamiento y de la capacidad de pago del municipio de Caucasia, de acuerdo con la Ley 60 de 1993, que trata sobre la distribución de recursos y competencias, y de la Ley 358 de 1997, que dicta las disposiciones en materia de endeudamiento de las entidades territoriales.

TABLA Nº 13. Estado de actividad financiera (2004 y 2003)

ACUMULADO ($Miles) % PARTICIPACIÓN CONCEPTO

Dic. 2004 Dic. 2003 2004 2003

% VARIACIÓN

Ingresos operacionales 26.128.144 20.051.752 100,0 100,0 30,3

Ingresos fiscales 11.999.752 7.909.048 45,9 39,4 51,7

Venta de servicios 523.874 213.693 2,0 1,1 145,2

Transferencias 13.604.518 11.929.011 52,1 59,5 14,0

Gastos operacionales 12.017.546 11.533.870 46,0 57,5 4,2

De administración 2.643.060 2.989.422 10,1 14,9 - 11,6

Provisiones, agotamiento, depreciación, amortización

974.798 1.656.994 3,7 8,3 - 41,2

Transferencias 348 5.826 0,0 0,0 - 94,0

Gasto Público Social 4.321.149 4.729.216 16,5 23,6 - 8,6

Gasto de inversión social 4.078.191 1.993.749 15,6 9,9 104,5

Operaciones interinstitucionales 0 158.663 0,0 0,8 - 100,0

Excedente (déficit) operacional 14.110.598 8.517.882 54,0 42,5 65,7

Otros ingresos 278.582 758.934 1,1 3,8 - 63,3

Otros gastos 2.686.741 2.449.871 10,3 12,2 9,7

Excedente (déficit) antes de ajustes por inflación

11.702.439 6.826.945 44,8 34,0 71,4


RESUMEN EJECUTIVO

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Los valores de ingresos que registra el informe de la Contraloría del 2003 y los que entrega el Municipio, en el Estado de Actividad del 2004, con registro del año anterior – 2003, no coinciden en el valor total de ingresos, con una diferencia de $237 millones, y se encuentran mayores diferencias según la clasificación de las distintas fuentes de ingresos.

Para el 2004, los ingresos operacionales del municipio de Caucasia ascendieron a $26,128.1 millones, lo que representó un incremento del 30% nominal, frente al año 2003.

Los gastos representan en total el 46% de los ingresos operacionales, por lo tanto el 54% de los ingresos corresponde a excedente operacional. Descontando otros ingresos y gastos, el excedente neto equivale al 44,8% de los ingresos operacionales.

Puede observarse que en el 2003 el municipio apenas cumplía con la relación entre gastos e ingresos corrientes de libre destinación. En el 2004, la relación mejoró significativamente

9.1.1 Inversión por el SGP

En relación a la inversión que se hace por el Sistema General de Participación, la distribución de recursos es la siguiente:

TABLA Nº 14. Distribución del Sistema General de Participación (millones de pesos)

CONCEPTO 2005 2004 2003

Régimen subsidiado de salud 2.619,0 2.043,0 1.703,7

Salud pública 253,0 268,9 277,5

Oferta en salud pública 444,0 471,9 473,2

Aportes patronales en salud 147,0 158,7

Alimentación escolar 87,0 87,6 20,2

Educación 856,0 1.060,5 782,0

Sostenibilidad cobertura educativa 983,5 663,7

Agua potable y saneamiento básico 837,0 929,2 676,1

Cultura 61,0 66,5 81,7

Deportes y recreación 82,0 93,2 123,6

Otros sectores 288,0 326,3 184,9

TOTAL FONDO SGP 5.674,0 6.330,6 5.145,3

Fuente: Acuerdo 023 del 26 de Noviembre del 2004 e Informes de Ejecución de Ingresos y Egresos, Municipio de Caucasia.


RESUMEN EJECUTIVO

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Desde anteriores vigencias, la participación del sector agua potable y saneamiento básico en el SGP oscila entre el 13 y 15%. Esta ha sido la principal fuente de financiación de la inversión del municipio en sistemas de acueducto y alcantarillado. Vale la pena destacar que para el 2004, a partir de los recursos de regalías directas, también se hicieron inversiones en el sector por $467 millones.

Se concluye que el presupuesto de inversión del municipio ha sido bastante constante en los últimos 4 años, con experiencia en el manejo de convenios interinstitucionales.

9.1.2 Análisis de endeudamiento

De conformidad con lo dispuesto en el Artículo 364 de la Constitución y la Ley 358 de 1997 (que reglamenta este Artículo), el endeudamiento de las entidades territoriales no podrá exceder su capacidad de pago.

TABLA Nº 15. Cálculo de ahorro operacional

2004 2003 2002

Ingresos totales 26.406 21.046 16.756

Egresos totales 13.983 16.282 12.812

Ahorro operacional 12.423 4.765 3.944

40% del ahorro operacional 4.969 1.906 1.577

Pago de intereses 1.200 1.414

% Capacidad de endeudamiento 24,1% 74,2%

Fuente: cálculos propios con base en el Informe Fiscal y Financiero del Municipio de Caucasia - Contraloría Departamental, 2003; el Estado de Actividad 2004 del Municipio, y el Informe del Ministerio de Hacienda a Junio 2004.

La relación saldo de la deuda/ingresos corrientes en el 2004, es de casi el 52%.

Aún más restrictivo que los anteriores indicadores, para evaluar la capacidad de endeudamiento del municipio, lo constituye el Acuerdo de reestructuración de la deuda, que el municipio suscribió con los acreedores y el Ministerio de Hacienda y Crédito Público, en febrero del 2002. Este Acuerdo sigue los principios para pago de pasivos establecido en la Ley 550 de 1999, ante la crítica situación fiscal y financiera del municipio, expresada en la incapacidad para financiar los gastos de normal funcionamiento y la acumulación de pasivos al cierre de la vigencia del 2001, con un déficit que ascendía a $40.000 millones aproximadamente.

Se constituyó un encargo fiduciario con el fin de administrar los recursos de libre destinación y destinación específica de Caucasia, que hacen parte del


RESUMEN EJECUTIVO

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Acuerdo. Hace referencia a que el 30% del ahorro operacional (en el 2003 y siguientes años del Acuerdo), los recursos del Sistema General de Participación, la sobretasa a la gasolina, el impuesto de peaje al transporte del petróleo y el saldo de los depósitos judiciales, son los ingresos que el municipio debe destinar para el pago de las deudas involucradas en el saneamiento fiscal.

9.2 ALTERNATIVAS ADMINISTRATIVAS Y FINANCIERAS PARA LA GERENCIA DE LOS SERVICIOS DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO

Dadas las condiciones financieras del municipio de Caucasia, éste no tendría la capacidad requerida para constituir una empresa, por lo tanto, se analiza el esquema mixto, el municipio en asocio con un empresario privado.

A. Contrato con un particular (situación actual): La limitación de este esquema consiste en que no hay un incentivo a la realización de inversiones para el mejoramiento de la cobertura, continuidad o la calidad del servicio. Según queda estipulado en el contrato, la forma de remuneración al contratista puede llevar a que éste tampoco tenga incentivos para hacer una buena gestión comercial. Los aspectos técnicos del sistema tampoco han mejorado, como es el índice de pérdidas técnicas.

B. Empresa Mixta: Este esquema soluciona los inconvenientes presentados en el anterior.

C. Empresa Regional: El argumento central para analizar esta alternativa es la generación de economías de escala. En la región del Bajo Cauca, Caucasia es el municipio con mayor población. Las distancias entre cabeceras de los municipios vecinos son considerables. La localización y topografía no permitirían plantear que en el esquema regional se pueden compartir las conducciones principales, de la bocatoma hacia una misma planta de tratamiento. Por lo tanto, los municipios vecinos no parecerían contar con características que viabilicen el esquema de asociación regional para la prestación del servicio.

9.2.1 Alternativas institucionales para la prestación de los servicios

9.2.1.1 Alternativa Nº 1: Operador actual

El operador actual es Aguascol Arbelaéz S.A. E.S.P., el contrato se rige por el derecho privado, de acuerdo a la Ley 142/94, y tiene una duración de 15 años. Acuantioquia se encuentra en proceso de liquidación, situación en la que se debe definir a quien pasa la propiedad de la infraestructura de los sistemas de acueducto y alcantarillado que tiene en Caucasia.


RESUMEN EJECUTIVO

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Las tarifas tienen dos componentes: 1) el cargo fijo que se determina con base en los costos medios de administración y, 2) un cargo por unidad de consumo, que tiene tres componentes, el CMO, CMT y CMI.

La Resolución establece en los artículos 10 y 21 que las entidades prestadoras que no reporten la información PUC, base para realizar en análisis comparativo, tendrán el menor costo medio (incluyendo impuestos) de la muestra analizada, menos un 10%, hasta tanto no reporten dicha información al Sistema Unico de Información (SUI)1.

En la tabla presentada a continuación se presentan los costos medios calculados para el operador actual.

TABLA Nº 16. Costos medios Operador actual

COSTOS MEDIOS ACUEDUCTO ALCANTARILLADO

Costo medio de administración - CMA ($) 4.141 2.071

Costo Medio de Operación – CMO ($/m3) 98,78 39,84

Costo medio de inversión –CMI ($/m3) 167,2

Fuente: elaboración propia.

9.2.1.2 Alternativa Nº 2: Empresa Mixta

Esta alternativa consiste en la constitución de una empresa E.S.P. en la que participen el municipio, el departamento y un inversionista socio privado. El departamento más el municipio deben ser los accionistas mayoritarios.

La participación del departamento estaría determinada por la valoración de la infraestructura existente en Caucasia (traspaso de la propiedad actual de Acuantioquia). La del municipio está limitada por los recursos de presupuesto que anualmente puede dar para inversión y otorgamiento de subsidios.

TABLA Nº 17. Costos medios Empresa Mixta




Costo medio de inversión –CMI ($/m3) 683,4 253,1


1 La muestra tiene 23 municipios, donde no se encuentra Caucasia.


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9.2.1.3 Alternativa Nº 3: Empresa Regional

Esta alternativa consiste en la constitución de una empresa con la participación del Departamento, de un inversionista socio privado y de los municipios de Tarazá, Nechí y Caucasia.

TABLA Nº 18. Costos medios Empresa Regional




Costo medio de inversión –CMI ($/m3) 683,4 253,1


9.2.1.4 Estructura de costos con la nueva regulación

Dado que Caucasia no reportó la información de los servicios al SUI, en los costos de referencia de CMA y CMO se debe aplicar el costo mínimo de la muestra de municipios que se incluyeron en el modelo DEA (estudio adelantado por la CRA).

• Costo medio de administración (CMA).

El menor costo medio de la muestra en el DEA es de $4.058,13 por suscriptor, menos el 10% de castigo para Caucasia, pues no presentó los PUCs 2002-2003, se establece un CMA de $3.652,31 por suscriptor, que es el que tendría que aplicar Caucasia.

• Costo medio de operación (CMO).

El menor costo medio de la muestra es de $129,74 por suscriptor, menos el 10% de castigo se obtiene un CMO de $116,76 por suscriptor.

• Costo medio generado por tasas ambientales (CMT): para el servicio de acueducto, el costo medio de la tasa de uso de agua es el resultado de la relación entre la tasa por el uso del agua ($/m3) establecida por Corantioquia (definido por la CRA).

En la tasa retributiva para el servicio de alcantarillado, se determinará por separado el costo medio para los suscriptores con caracterización de vertimientos de aquellos que no tienen caracterización. El costo medio es la relación entre monto total a pagar y la sumatoria de los volúmenes vertidos, facturados por el prestador.

• Costos de inversión (CMI): es el resultado de la relación entre el valor presente neto de las inversiones en expansión, reposición y rehabilitación


RESUMEN EJECUTIVO

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de los sistemas de acueducto y alcantarillado, más la valoración de los activos de los sistemas, y el valor presente de la demanda proyectada.

9.2.1.5 Comparación de alternativas para la prestación de servicios

Las alternativas se comparan en los 5 factores de evaluación que aplica el Departamento Nacional de Planeación – DNP, en el Banco de Proyectos de Inversión (fichas BPIN), a saber: conveniencia técnica, conveniencia institucional, aspectos ambientales, factibilidad económica y factibilidad financiera.

Antes de evaluar los factores definidos, se presenta a continuación el análisis de los costos de referencia y se compara con la tarifa actual del municipio (ajustada al análisis DEA que aplica la nueva regulación).

TABLA Nº 19. Análisis del costo de referencia según alternativa

ALTERNATIVA

COSTOS MEDIOS CAUCASIA OPERADOR EMPRESA MIXTA

EMPRESA REGIONAL

Costo referencia 4.759,45 6.982,09 5.996,72 6.742,08

CMA 3.652,31 6.212,07 4.868,03 5.534,12

CMO 116,76 138,62 192,19 271,76

CMI 990,38 631,40 936,50 936,20


9.2.1.5.1 Análisis de resultados

Evaluadas las alternativas, conforme a los factores definidos, se tiene que la Empresa Mixta es la mejor alternativa considerada, le sigue la empresa regional y luego está el operador actual. Las tres alternativas consideradas requieren ajustes de orden jurídico, los cuales deben estar de acuerdo a las disposiciones normativas, lo cual es posible en todos los casos.

La participación del municipio en los tres casos es indispensable y hasta ahora ha sido muy limitada; se evalúa que el proceso más sencillo para la administración municipal es esperar la definición de Acuantioquia sobre el traspaso de la propiedad de la infraestructura existente. En los dos casos de constitución de una empresa, el municipio debe comprometerse a aportar los recursos de destinación a saneamiento básico que estén libres, luego de cumplir el acuerdo de reestructuración de deuda, provenientes del sistema general de participaciones. A la vez, debe comenzar a tener un activo papel en la consecución de socios inversionistas, para lo cual posiblemente deberá contar con el aval del Departamento y de la Nación.


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El principal reto que tendría la empresa mixta es gerenciar la consecución de los recursos financieros y la ejecución de las obras de inversión para mejorar significativamente las coberturas de los servicios, especialmente el sistema de alcantarillado.

Los niveles de inversión son menores en el operador actual, pues éste no está contratado para realizar obras de expansión, lo cual afecta la cobertura; así mismo, no actúa sobre la calidad del agua y la continuidad del servicio. Estas dificultades se superan con los esquemas de empresas.

En cuanto a la sostenibilidad financiera de los servicios, se encuentra que el menor incremento en relación a las actuales tarifas lo tiene la empresa mixta.

9.2.2 Alternativas financieras para la ejecución del Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado

El municipio no tiene capacidad de endeudamiento y no puede contraer obligaciones, ni siquiera solicitando autorización del Ministerio de Hacienda y Crédito Público. Por lo anterior, se considera que para mejorar la prestación de los servicios, Caucasia debe buscar un socio inversionista y operador privado, que pueda desarrollar el plan maestro de acueducto y alcantarillado.

De recursos de presupuesto de la Nación, para apalancar una parte de las inversiones requeridas, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial cuenta con la ventanilla única a la que acceden los municipios que ha determinado el Señor Presidente en los Consejos Comunitarios. El préstamo del Banco Mundial, orientado a la modernización del sector a través de la vinculación del sector privado se ejecuta en la Costa Atlántica. Otra fuente de financiación, que ha operado en el sector es el Fondo Nacional de Regalías, el cual se encuentra en proceso de reestructuración y es operado por el Departamento Nacional de Planeación.

La nueva E.S.P. puede hacer uso de su capacidad de endeudamiento y solicitar un crédito a FINDETER. La misma idea contiene la propuesta de empresa regional, pero en este caso, los estudios técnicos preliminares determinarán la factibilidad de integrar sistemas de municipios vecinos. Dadas las distancias y localización, esta alternativa no parece viable en términos de conformar economías de escala.

La empresa constituída puede acceder a préstamos de FINDETER, el cual puede redescontar hasta el 100% del total de las inversiones, en un plazo de hasta 12 años, con 3 años de gracia, operación que se realiza a través de la banca comercial.

Una alternativa regional es la financiación del proyecto a través del IDEA, Instituto para el Desarrollo de Antioquia, el cual puede apalancar a empresas


RESUMEN EJECUTIVO

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públicas o privadas que estén destinadas a la prestación de un servicio público, que sea de especial importancia para el desarrollo del Departamento.

9.3 FINANCIAMIENTO DEL PLAN MAESTRO DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO DE CAUCASIA

Las obras a ejecutar estarían distribuidas en el tiempo así: en forma inmediata se realizaría la construcción del almacenamiento de 10.000 m3, un módulo de PTAP de 230 L/s, la captación, bombeo e impulsión en el río Man, la red de distribución primaria de acueducto en tubería de Ø16”, la red de distribución secundaria en tubería de Ø12” y redes de recolección secundarias de alcantarillado; a corto plazo (año 2008) se deben construir los colectores e interceptor del alcantarillado sanitario para que en el año 2009 se pueda construir la PTAR; para el año 2015 sería necesario ejecutar las siguientes obras: la captación, bombeo e impulsión en el río Cauca, 2ª etapa de la PTAP para 230 L/s, un almacenamiento de 5.000 m3, reemplazar la tubería de Ø16” en AC por una en HD de 24” de diámetro y el alcantarillado pluvial.

TABLA Nº 20. Resumen del costo de las obras del PMAA ($ corrientes)

ÍTEM VALOR

Acueducto $ 66.901.684.226

Captación, aducción río Man $ 5.431.310.723

Captación, aducción río Cauca $ 4.869.665.558

PTAP etapa 1 $ 1.783.895.523

PTAP etapa 2 $ 1.626.534.409

Tanque almacenamiento (10.000 m3) $ 2.085.335.843

Tanque almacenamiento (5.000 m3) $ 1.042.667.922

Redes distribución primaria tubería de 16" $ 3.969.869.619

Redes distribución primaria tubería de 24" $ 2.646.579.746

Redes distribución secundaria $ 7.309.296.459

Redes distribución terciaria $ 36.136.528.424

Alcantarillado sanitario $ 53.389.240.521

Redes secundarias $ 31.172.266.185

Colectores $ 6.271.432.312

Interceptor principal $ 15.945.542.025

Alcantarillado aguas lluvias $ 16.187.982.795

Bombeo y tratamiento de aguas residuales $ 18.678.064.424

TOTAL OBRAS PMAA $ 155.156.971.965


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Con la proyección de los ingresos y egresos operacionales de la nueva empresa, a 20 años, se genera la capacidad financiera para asegurar el pago de la deuda. Se espera que el crédito pueda ser otorgado por FINDETER, el IDEA u otra entidad financiera, por un valor de $16.559 millones, lo que representa el 9,23% del costo total del plan maestro.

El operador – inversionista será un particular. Se espera el aporte de recursos de inversión por $15.387 millones, lo que representa el 8,58% del costo total del plan maestro. Estos recursos ingresan como aporte de capital para la nueva empresa.

También es necesario que la Nación, a través de la ventanilla única del MAVDT, aporte el 70,6% de los recursos de inversión requeridos para la ejecución del proyecto completo.

El departamento de Antioquia este año está realizando inversiones por cerca de $2.000 millones para la rehabilitación del sistema de captación y tratamiento de agua potable de la actual captación en el río Man. Se espera que el Departamento, a través de la Gerencia de Servicios Públicos, pueda aportar en el periodo 2006 al 2015 un total de recursos por $6.900 millones para completar un aporte de 3,85% del costo total.

Así mismo, se requiere la inversión de Corantioquia, con un aporte de $9.902 millones de pesos correspondiente al 5,52% de los costos del proyecto. La suma de $1.316 millones constituye un aporte del operador – inversionista. La empresa prestadora del servicio, vía tarifas, realiza un considerable esfuerzo para ejecutar las inversiones objeto de los recursos de crédito.

Dado que la capacidad de endeudamiento de la nueva empresa se lleva al máximo del servicio de la deuda que puede asumir, es necesario que el municipio de Caucasia, en calidad de socio de la nueva empresa, realice aportes por valor de $4.000 millones, para efectos de completar los requerimientos de inversión.

El otorgamiento de subsidios para los estratos 1, 2 y 3 queda condicionado a la capacidad y compromiso del municipio por hacer los aportes necesarios, de esta forma, se solicita que el municipio de Caucasia comprometa anualmente $300 millones para subsidios y $3.000 millones para inversiones del PMMA del monto correspondiente a la destinación obligatoria del Sistema General de Participaciones para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico.

9.4 ESTRUCTURA DE TARIFAS

La estructura de las tarifas, según estrato, para acueducto y alcantarillado, definidas según la Resolución 287 del 2004 de la CRA, serían las siguientes:


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TABLA Nº 21. Estructura de tarifas para acueducto con proyecto

ESTRATO CARGO FIJO CONSUMO BÁSICO

CONSUMO COMPLEMENTARIO

CONSUMO SUNTUARIO

1 2,920,50 620,80 776,00 776,00 2 2,985,40 667,36 776,00 776,00 3 3,082,75 721,68 776,00 776,00 4 3,245,00 776,00 776,00 776,00 5 3,569,50 931,20 776,00 776,00

Comercial 3,569,50 931,20 776,00 776,00 Oficial 3,245,00 776,00 776,00 776,00

Fuente: elaboración propia

TABLA Nº 22. Estructura de tarifas para alcantarillado con proyecto

ESTRATO CARGO FIJO CONSUMO BÁSICO

CONSUMO COMPLEMENTARIO

CONSUMO SUNTUARIO

1 1.525,62 263,41 351,22 351,22 2 1.558,08 344,19 351,22 351,22 3 1.590,54 351,22 351,22 351,22 4 1.623,00 351,22 351,22 351,22 5 1.785,30 421,46 351,22 351,22

Comercial 1.785,30 421,46 351,22 351,22 Oficial 1.623,00 351,22 351,22 351,22


9.4.1 Impacto de las nuevas tarifas para los usuarios

Con relación a la estructura actual de tarifas, las nuevas tarifas (con proyecto), tendrían los siguientes incrementos (en términos reales):

TABLA Nº 23. Impacto tarifas de acueducto

CARGO FIJO CONSUMO BÁSICO ESTRATO

ACTUAL AJUSTADO % VAR. ACTUAL AJUSTADO % VAR. 1 2.857,76 2.920,50 2,2 605,74 620,80 2,5 2 2.877,14 2.985,40 3,8 648,05 667,36 3,0 3 2.924,99 3.082,75 5,4 700,68 721,68 3,0 4 2.935,86 3.245,00 10,5 757,65 776,00 2,4 5 3.523,03 3.569,50 1,3 994,45 931,20 -6,4

Comercial 3.523,03 3.569,50 1,3 990,22 931,20 -6,0 Oficial 2.935,86 3.245,00 10,5 825,18 776,00 -6,0



RESUMEN EJECUTIVO

108

En acueducto, se observa que en el cargo fijo el mayor incremento se da en el estrato 4, pues no recibe subsidio. El incremento en los estratos 1,2 y 3 se alivia por efecto del subsidio. La tarifa por consumo tiene un incremento del 2,4% en el estrato 4 y los porcentajes de subsidio se han reducido en los estratos 1,2 y 3. El aporte en el estrato 5 y sector comercial es el máximo permitido, del 20%.

TABLA Nº 24. Impacto tarifas de alcantarillado

CARGO FIJO CONSUMO BÁSICO ESTRATO

ACTUAL AJUSTADO % VAR. ACTUAL AJUSTADO % VAR.

1 1.524,36 1.525,62 0,1 263,35 263,41 0,0

2 1.536,41 1.558,08 1,4 338,79 344,19 1,6

3 1.566,51 1.590,54 1,5 345,42 351,22 1,7

4 1.584,58 1.623,00 2,4 349,40 351,22 0,5

5 1.901,49 1.785,30 392,15 421,46

Comercial 1.584,58 1.785,30 12,7 419,27 421,46 0,5

Oficial 1.584,58 1.623,00 2,4 349,40 351,22 0,5 Fuente: elaboración propia.

En los estratos bajos el incremento es bajo, dado el subsidio. Para compensar el subsidio, hay un incremento del 12,7% para el sector comercial.

9.5 ESTRUCTURA ORGÁNICA DE LA NUEVA EMPRESA

La nueva empresa contaría con la vinculación de 55 trabajadores, distribuidos en 23 del área administrativa y 32 del área operativa. La estructuración de la empresa sería la presentada en la FIGURA Nº 22:

9.6 ESTADO DE INGRESOS Y EGRESOS PARA LA EMPRESA PRESTADORA

En la situación inicial con proyecto, la facturación por concepto de prestación de los servicios de acueducto y alcantarillado asciende a $3.806,7 millones al año. Los ingresos dependen de la gestión comercial de recaudo que realice la nueva empresa, por el servicio de acueducto se facturarían $215 millones al mes, para un total al año de $2.580 millones y por el servicio de alcantarillado se facturarían $102,2 millones al mes, para un total al año de $1.226,8 millones.

En cuanto a los egresos, se tienen los gastos administrativos y los gastos de operación, los cuales quedan establecidos en la estructura de tarifas propuesta.


RESUMEN EJECUTIVO

109

FIGURA Nº 22. Organigrama de la nueva empresa


9.7 CAPACIDAD DE ENDEUDAMIENTO Y SERVICIO DE LA DEUDA

Las inversiones del PMAA permiten aumentar la actual cobertura del sistema de acueducto del 75% al 100% y el sistema de alcantarillado tendrá una cobertura superior al 95%.

Los gastos de operación se proyectan según la estructura considerada en el cálculo de las tarifas. Para lograr el pago de la deuda es indispensable que los gastos de operación se mantengan como un 60% de los ingresos por servicios de la empresa. No se consideran gastos distintos a los de operación.

Para el cálculo del servicio de la deuda se toma las condiciones financieras de FINDETER, que comprende el pago del préstamo en 7 años, con dos períodos de gracia y una tasa de interés de DTF más 5 puntos.

Como se observa en la TABLA Nº 25, luego del pago del servicio de la deuda la empresa puede generar superávits los primeros 5 años. Sobre los siguientes 4 años se genera la mayor presión de amortización de los préstamos de inversión, por lo cual la empresa hace uso del superávit acumulado para su pago. A partir del año 10 se vuelven a tener flujos anuales netos positivos (valor promedio de $1.500 millones al año). Al final del año 20 hay un valor acumulado de $14.963 millones.


RESUMEN EJECUTIVO

110

Miles$ (2005) Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7 Año 8 Año 9 Año 10

Ingresos Servicios 2.856.061,9 2.926.892,2 2.999.479,1 3.073.866,2 3.150.098,1 3.228.220,5 3.308.280,4 3.390.325,7 3.474.405,8 3.560.571,1Servicio de Acueducto 1.937.836,9 1.985.895,2 2.035.145,4 2.085.617,0 2.137.340,3 2.190.346,4 2.244.667,0 2.300.334,7 2.357.383,0 2.415.846,1Servicio de Alcantarillado 918.225,0 940.997,0 964.333,7 988.249,2 1.012.757,8 1.037.874,2 1.063.613,4 1.089.991,0 1.117.022,8 1.144.725,0

Gastos 1.701.226,5 1.701.226,5 1.711.028,4 1.711.028,4 1.720.850,4 1.720.850,4 1.730.692,7 1.730.692,7 1.740.555,6 1.740.555,6Salarios y prestaciones 752.756,4 752.756,4 760.731,1 760.731,1 768.705,8 768.705,8 776.680,5 776.680,5 784.655,2 784.655,2Otros gastos personal 166.105,8 166.105,8 167.932,9 167.932,9 169.780,2 169.780,2 171.647,8 171.647,8 173.535,9 173.535,9Costos de producción 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3Costos de ventas 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1

Utilidad operacional 1.154.835,3 1.225.665,7 1.288.450,7 1.362.837,8 1.429.247,7 1.507.370,1 1.577.587,7 1.659.633,0 1.733.850,3 1.820.015,5

Ingresos Financieros 125.666,7 128.783,3 131.977,1 135.250,1 138.604,3 142.041,7 145.564,3 149.174,3 152.873,9 156.665,1Otros GastosUtilidad antes impuestos 1.280.502,0 1.354.448,9 1.420.427,8 1.498.087,9 1.567.852,0 1.649.411,8 1.723.152,0 1.808.807,4 1.886.724,1 1.976.680,7Impuestos, contribuciones 149.535,6 153.244,1 157.044,6 160.939,3 164.930,6 169.020,9 173.212,6 177.508,2 181.910,4 186.421,8

Ahorro Operacional 1.130.966,4 1.201.204,8 1.263.383,2 1.337.148,6 1.402.921,4 1.480.391,0 1.549.939,4 1.631.299,1 1.704.813,7 1.790.258,8

Servicio de deuda 215.965,1 215.965,1 842.884,0 1.079.660,6 1.357.873,7 2.066.633,9 2.259.760,5 2.159.002,4 2.043.709,8 1.684.466Superávit - déficit / año 915.001,3 985.239,7 420.499,2 257.488,0 45.047,7 -586.242,9 -709.821,0 -527.703,2 -338.896,1 105.792,4Superávit - déficit / acum. 915.001,3 1.900.240,9 2.320.740,1 2.578.228,1 2.623.275,8 2.037.032,9 1.327.211,9 799.508,6 460.612,5 566.404,8

TABLA Nº 25. Capacidad de endeudamiento de la Nueva Empresa (miles de pesos año 2005)


RESUMEN EJECUTIVO

111

Miles$ (2005) Año 11 Año 12 Año 13 Año 14 Año 15 Año 16 Año 17 Año 18 Año 19 Año 20

Ingresos Servicios 3.648.873,2 3.739.365,3 3.832.101,6 3.927.137,7 4.024.530,7 4.124.339,1 4.226.622,7 4.331.442,9 4.438.862,7 4.548.946,5Servicio de Acueducto 2.475.759,1 2.537.157,9 2.600.079,4 2.664.561,4 2.730.642,5 2.798.362,5 2.867.761,8 2.938.882,3 3.011.766,6 3.086.458,4Servicio de Alcantarillado 1.173.114,2 1.202.207,4 1.232.022,1 1.262.576,3 1.293.888,2 1.325.976,6 1.358.860,8 1.392.560,6 1.427.096,1 1.462.488,1

Gastos 1.750.439,2 1.750.439,2 1.760.343,8 1.760.343,8 1.770.269,6 1.770.269,6 1.780.216,9 1.780.216,9 1.790.185,9 1.790.185,9Salarios y prestaciones 792.630,0 792.630,0 800.604,7 800.604,7 808.579,4 808.579,4 816.554,1 816.554,1 824.528,8 824.528,8Otros gastos personal 175.444,8 175.444,8 177.374,7 177.374,7 179.325,8 179.325,8 181.298,4 181.298,4 183.292,7 183.292,7Costos de producción 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3 430.876,3Costos de ventas 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1 351.488,1

Utilidad operacional 1.898.434,1 1.988.926,1 2.071.757,8 2.166.793,9 2.254.261,1 2.354.069,4 2.446.405,7 2.551.226,0 2.648.676,8 2.758.760,6

Ingresos Financieros 160.550,4 164.532,1 168.612,5 172.794,1 177.079,4 181.470,9 185.971,4 190.583,5 195.310,0 200.153,6Otros GastosUtilidad antes impuestos 2.058.984,5 2.153.458,2 2.240.370,2 2.339.588,0 2.431.340,4 2.535.540,4 2.632.377,1 2.741.809,5 2.843.986,7 2.958.914,2Impuestos, contribuciones 191.045,1 195.783,0 200.638,4 205.614,3 210.713,5 215.939,2 221.294,5 226.782,6 232.406,8 238.170,5

Ahorro Operacional 1.867.939,4 1.957.675,2 2.039.731,8 2.133.973,7 2.220.626,9 2.319.601,2 2.411.082,7 2.515.026,9 2.611.579,9 2.720.743,7

Servicio de deuda 1.669.714 1.131.839 839.861 487.367 473.326 485.846 724.095 702.751 962.689 923.206Superávit - déficit / año 198.225,5 825.835,8 1.199.870,5 1.646.606,5 1.747.300,9 1.833.755,6 1.686.987,8 1.812.275,8 1.648.890,8 1.797.537,7Superávit - déficit / acum. 764.630,4 1.590.466,1 2.790.336,7 4.436.943,2 6.184.244,1 8.017.999,7 9.704.987,5 11.517.263,2 13.166.154,0 14.963.691,8

TABLA Nº 25. Capacidad de endeudamiento de la Nueva Empresa (miles de pesos año 2005) – Continuación


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