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ENTREGA DE AGUAS EFLUENTE

FINAL – NIVELES DE INUNDACIÓN HAZEN AND SAWYER, P.C. │ NIPPON KOEI

Producto Final – Anexo No. 14

Entrega de Aguas Efluente Final – Niveles de In-

undación

Producto Final Julio 2011

Anexo No. 14

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TABLA DE CONTENIDO

ENTREGA DE AGUAS EFLUENTE FINAL

Introducción………………………………………………………………………………………….................1

1. Planos Relacionados…………………………………………………………………………………..2

2. Descripción del Sistema Existente……………………………………………………………………2

3. Condiciones Hidráulicas de la PTAR El Salitre Fase II…………………………………………….3

4. Diseño Referencial Estación de Bombeo del Efluente Final……………………………………….4

4.1. Reúso del Efluente……………………………………………………………………………..………6

5. Operación en Eventos en Temporada de Lluvias…………………………………………………..8


Anexo No. 14

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LISTA DE TABLAS

Tabla No. 1 Lista de Planos Relacionados a la Estación de Bombeo del Efluente Final ..................... 2

Tabla No. 2 Nivel de agua en el Río Bogotá ......................................................................................... 2

Tabla No. 3 Niveles de Agua Calculados (ver Plano G – 09) ............................................................... 3

Tabla No. 4 Nivel del Agua en el Canal de Aguas Negras con Periodo de Retorno de 100 años ...... 4

Tabla No. 5 Criterios de Diseño de la Nueva Estación de Bombeo ....................................................... 5

Tabla No. 6 Cabeza Estática de Bombeo .............................................................................................. 5

Tabla No. 7 Flujo por Gravedad Gradiente Hidráulico para el Bypass del Efluente del Canal

Existente de Agua Tratada a la Nueva Estación del Efluente (Box-Culvert 2 - 2,4 x 1,5 m) ......... 8

LISTA DE FIGURAS

Figura No. 1 Localización de la Nueva Estación de Bombeo del Efluente Final ................................... 1

Figura No. 2 Vista Esquemática Entrega de Agua para Reúso ............................................................. 7


Anexo No. 14

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ENTREGA DE AGUAS EFLUENTE Página 14-1


Introducción

El presente Anexo presenta las condiciones existentes de entrega de aguas de la PTAR El

Salitre al Río Bogotá y el diseño de la estación de bombeo de aguas del efluente final para

la ampliación de la Planta. La Figura No. 1 muestra la ubicación de esta estructura vista en

planta.

Figura No. 1

Localización de la Nueva Estación de Bombeo del Efluente Final

Nueva Estación

de Bombeo del

Efluente Final

Estación Existen-

te de Bombeo del

Efluente


Anexo No. 14

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1. Planos Relacionados

La Tabla No. 1 muestra los planos del diseño de referencia relacionados a la Estación de

Bombeo del Efluente Final:

Tabla No. 1

Lista de Planos Relacionados a la Estación de Bombeo del Efluente

Final

Número Nombre

C – 28 By-pass del Efluente del Canal Existente de Agua Tratada a la

Nueva Estación de Bombeo del Efluente

G – 07 Perfil Hidráulico de la Planta Existente con Todas las Unidades en

Operación Fase I

G – 08 Planta de Localización General – Estructuras Propuestas – Fase II

G – 09 Perfil Hidráulico de la Planta Propuesta Fase II

M – 102 Estación de Bombeo del Efluente – Planta de Localización

M – 103 Estación de Bombeo del Efluente – Plantas

M – 104 Estación de Bombeo del Efluente – Corte

2. Descripción del Sistema Existente

Los niveles de agua en el Río Bogotá se elevan y caen en respuesta a los regímenes de

lluvia y la escorrentía en la cuenca aguas arriba de la Planta. Es así como niveles altos en

el río pueden impactar negativamente la operación de la Planta. Como se puede observar

en la Figura No. 1, la PTAR El Salitre Fase I tiene una estación de bombeo para elevar la

descarga de agua tratada cuando los niveles en el río se encuentran altos.

Los niveles de agua actuales y futuros del Río Bogotá calculados para una tormenta con un

periodo de retorno de10 y 100 años se muestran en la siguiente Tabla.

Tabla No. 2

Nivel de agua en el Río Bogotá

Periodo de Retorno * Situación

Actual

Situación Futura (Con Ob-ras de Adecuación Hidráu-

lica)

10 años 44,14 m 42,64 m

100 años 44,70 m 42,98 m

(*) Datos tomados de las figuras 3.13 y 3.20 del estudio de

Monsalve 2008


Anexo No. 14

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Durante la construcción de la PTAR El Salitre Fase II los diques exteriores deben ser cons-

truidos hasta la elevación 45 m para proteger para proteger la Planta contra inundaciones.

Actualmente se está adelantando la planeación e implementación de obras de adecuación

hidráulica en el Río Bogotá. Se anticipa que estas obras estén concluidas cuando la PTAR

El Salitre Fase II se encuentre instalada.

La implementación de las obras de adecuación hidráulica del Río Bogotá traerá como con-

secuencia la disminución de los niveles de agua, proveyendo una protección adicional de

inundación a las propiedades adyacentes al río.

De acuerdo con la Tabla No. 2 se prevé que los niveles de agua en el Río Bogotá dismi-

nuirán alrededor de 1,7 m durante eventos de precipitación máxima.

3. Condiciones Hidráulicas de la PTAR El Salitre Fase II

El efluente de la Planta Actual es descargado al Río Bogotá después del tratamiento prima-

rio. La ampliación de la Planta adicionará nuevas unidades de procesos y reactores des-

pués de los clarificadores primarios, como consecuencia de esto se disminuirá el gradiente

hidráulico a través de la Planta. Los puntos hidráulicos de control y los niveles de agua cal-

culados en el diseño de la PTAR El Salitre Fase II se muestran en la siguiente Tabla.

Tabla No. 3

Niveles de Agua Calculados (ver Plano G – 09)

Elevación del Vertedero de la Nueva Estructura de Canales de Medida del Agua Tratada

El. 41,50 m

Elevación del Agua en el Vertedero de la Nueva Estructura de Canales de Medida del Agua Tratada a 14 m

3/s

El. 42,23 m

Nivel en el Río Bogotá alcanzado o excedido el 10% del tiempo o menos después de realizadas las obras de adecuación hidráulica del Río*

El. 40,75 m

*Nivel obtenido de la Figura No. 3.4 del Producto No. 2

entregado por el Consorcio

Cuando el Río Bogotá alcance el nivel 40,75 m el gradiente hidráulico comenzará a elevar-

se a través de los conductos del efluente de la Planta y en el vertedero de la nueva estruc-

tura de canales de medida del agua tratada. De acuerdo con esto, los operarios de la Plan-

ta deberán monitorear los niveles de agua en la Planta y activar el bombeo cuando los nive-

les en el Canal de Aguas Negras alcancen la elevación 40,81 aproximadamente. El nivel

40,75 m corresponde a la probabilidad de que el río el 10% del tiempo se encuentre en esta


Anexo No. 14

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elevación o mayor. Desde un punto de vista operativo, se proyecta que el efluente podría

ser bombeado de 35 a 40 días del año dependiendo de la frecuencia e intensidad de los

eventos de lluvia y los patrones del clima.

4. Diseño Referencial Estación de Bombeo del Efluente Final

De acuerdo con lo observado anteriormente la ampliación de la Planta requiere una nueva

estación de bombeo del efluente tratado, su localización se muestra en los Planos G – 08 y

M – 102. La estación de bombeo del efluente tratado debe ser dimensionada para entregar

el efluente final al canal de aguas negras y alcanzar el criterio de un periodo de retorno de

100 años como se muestra en la siguiente Tabla.

Tabla No. 4

Nivel del Agua en el Canal de Aguas Negras con Periodo de

Retorno de 100 años

Nivel del Río Bogotá El. 42,98 m

Pérdidas Hidráulicas para 14 m3/s de descarga al Río Bo-

gotá 0,20 m

Nivel estimado en la estación de bombeo del efluente El. 43,18 m

Nivel de diseño en el Canal de Aguas Negras El. 43,20 m

En temporada seca y cuando los niveles del Río Bogotá se encuentren por debajo de la

cota 40,75 m, todo el efluente de la Planta será descargado al río por gravedad. El efluente

tratado es transportado al río en un conducto box-culvert de dos celdas de 2,6 m x 2,6 m.

Por otro lado el caudal máximo descargado será de 14 m3/s, bajo esta condición la veloci-

dad en las dos celdas es de 1,04 m/s. En la Tabla No. 5 se muestran los criterios de diseño

de la nueva estación de bombeo los cuales se pueden observar en los Planos M – 103 y M

– 104.


Anexo No. 14

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Tabla No. 5

Criterios de Diseño de la Nueva Estación de Bombeo

Parámetro

Capacidad de Diseño 14 m3/s

Número de Bombas 6

Bombas en servicio 5

Unidades de Reserva 1

Capacidad por unidad 2,8 m3/s

Nivel Máximo de Agua del Pozo Húmedo (14 m

3/s)

El. 41,2 m +/-

Nivel Mínimo de Agua del Pozo Húmedo (14 m

3/s)

El. 40,0 m +/-

Cabeza Dinámica Total 4,7 m Tipo de Bomba Flujo Axial (1)

Motor 250 (2)

(1) Para este propósito el contratista deberá considerar entre otras el factor

económico en la selección de las bombas

(2) El dimensionamiento del motor depende de la eficiencia de la bomba y

la curva de requerimiento energético en el rango de operación

Normalmente el efluente tratado fluye por gravedad a través del pozo húmedo de la esta-

ción de bombeo. Bajo estas condiciones el efluente final atravesará dos compuertas desli-

zantes motorizadas de 2,6 m de ancho por 4,0 m de altura, la cota de la solera es 38,0 m.

Es así como el flujo por gravedad entra a la estructura de mezcla y descarga del efluente, la

cual tiene un ancho de 10 m y su placa se encuentra en la elevación 38,0 m. En este punto

se monitorea la calidad del efluente.

Cuando el agua alcanza la elevación 40,81 m en el Canal de Aguas Negras la cabeza está-

tica de bombeo es pequeña. Mientras que durante eventos extremos con lluvias con un

periodo de retorno de 100 años, la cabeza estática es 2,0 m como se muestra a continua-

ción.

Tabla No. 6

Cabeza Estática de Bombeo

Nivel en el Canal El. 43,20

Nivel máximo para bombas El. 41,20

Cabeza Estática 2,00 m


Anexo No. 14

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4.1. Reúso del Efluente

También es importante recalcar, con base en el Anexo No. 24 que de acuerdo con las de-

cisiones que en un futuro se tomen respecto al desvío del efluente de la Planta con clora-

ción al distrito de riego de La Ramada, estas nuevas las condiciones de bombeo deberán

ser revisadas por El Cliente. Sin embargo, El Consorcio considera importante darle holgura

a la estación de bombeo del efluente para que parte del efluente de la Planta pueda ser

entregado en un punto de La Ramada.

Todos los requerimientos físicos, técnicos e institucionales no han sido definidos actual-

mente. Una de las opciones es descargar parte del efluente tratado a través de tubería al

Canal Chicú en el sistema de La Ramada. Con base en conversaciones sostenidas con El

Cliente en una reunión de seguimiento realizada el 5 de Agosto de 2010 en las instalacio-

nes de la CAR, el caudal de agua que se necesitaría en La Ramada podría estar alrededor

de 5,4 m3/s. Con base en este caudal, una tubería de 2,4 m de diámetro y una longitud

aproximada de 2100 m (Ver Figura No. 2), las pérdidas calculadas son las siguientes:

Pérdidas por Fricción (C = 100) = 0,62 m / 1000 m, ó 1,3 m

Pérdidas por velocidad cabeza de velocidad (K = 10) = 0,67 m

Pérdidas Totales = 1,97 m

Los requerimientos adicionales para transportar 5,4 m3/s del efluente tratado a través de

una tubería de 2,4 m de diámetro desde el Río Bogotá al Canal Chicú se calculan en 1,97m

de cabeza dinámica. Esto es equivalente a los 2,0 m de cabeza estática necesitados para

bombear el efluente tratado al Canal de Aguas Negras durante los niveles altos en el Río

Bogotá con un periodo de retorno de 100 años.

Con base en este análisis el efluente tratado puede ser bombeado al Canal Chicú alrededor

del 90% del tiempo. Cuando el Río Bogotá alcance el nivel 40,75 m o mayor, el efluente no

podrá ser bombeado al Canal Chicú pero será descargado al Canal de Aguas Negras. Du-

rante estos eventos podría no necesitarse agua del efluente tratado para irrigación en La

Ramada.

Producto No. 6 Julio2011

Anexo No. 14

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Figura No. 2

Vista Esquemática Entrega de Agua para Reúso

PTAR El

Salitre

Canal de

Aguas Ne-

gras

Canal

Chicú

Río

Bogotá 1,2 km

0,9 km

Producto No. 6 Julio 2011

Anexo No. 14

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5. Operación en Eventos en Temporada de Lluvias

La capacidad del tratamiento secundario está limitada a 14 m3/s. Durante eventos en tem-

porada de lluvias, los caudales por encima de 14 m3/s serán desviados hacia la planta de

tratamiento existente (Fase I), en donde recibirán tratamiento primario para luego ser trans-

portados hacia la estructura de entrega actual. La planta existente tiene una capacidad

máxima nominal de 7,5 m3/s, y una capacidad máxima hidráulica de 10 m3/s.

El vertedero de la estructura existente de los canales de medida de agua tratada se encu-

entra en la elevación 43,64 m (ver Plano G – 7), que resulta mayor a la elevación del agua

proyectada para el Río Bogotá en un evento de inundación con un periodo de retorno de

100 años (42,98 m).

Con el fin de cumplir requerimientos de regulación ambiental, se planea tener solo una des-

carga de efluente para la PTAR El Salitre. Para esto, se diseñó una nueva conducción de

bypass desde la estación de bombeo del efluente actual hasta la nueva estructura de mez-

cla y descarga (ver Plano C – 28), con una longitud de 250 metros. Esta conducción de

bypass es un box-culvert de dos celdas de 2,4 m de ancho por 1,5 m de altura. La Tabla

No. 7 muestra los cálculos correspondientes al gradiente hidráulico.

Tabla No. 7

Flujo por Gravedad Gradiente Hidráulico para el Bypass del

Efluente del Canal Existente de Agua Tratada a la Nueva

Estación del Efluente (Box-Culvert 2 - 2,4 x 1,5 m)

Caudal Desviado 7,5 m3/s 10,0 m

3/s

Nivel del Río Bogotá (Periodo de Retor-no 100 años)

42,98 m 42,98 m

Pérdida de Cabeza en las Nuevas Insta-laciones de Descarga

0,03 m 0,03 m

Box-Culvert 2 - 1,5 x 2,4 m

Pérdida por Fricción 0,09 m 0,17 m

Pérdida por Cabeza de Velocidad 0,1 m 0,2 m

Gradiente Hidráulico en la Estación de Bombeo del Efluente

43,2 m 43,38 m

Vertedero de la Canaleta Existente 43,64 m 43,64 m

Parte superior del Muro de la Canaleta Existente

45,14 m 45,14 m

Con base en los parámetros hidráulicos anteriormente descritos, se puede establecer que

una vez los trabajos de adecuación hidráulica del Río Bogotá se completen y se confirmen

las relaciones caudal/profundidad para el canal natural, la estación de bombeo existente

Producto No. 6 Julio 2011

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podrá no necesitarse. Sin embargo, se recomienda que dicha estación existente se man-

tenga en operación por los próximos 10 años hasta que se documenten las condiciones

hidráulicas del río.

El nuevo sistema de conducción de bypass desde la estación de bombeo existente del

efluente hasta la nueva estación de bombeo del efluente final, debe tener la capacidad de

conducir hasta 10 m3/s (capacidad máxima de la Planta Existente) por gravedad. Los deta-

lles pertinentes se pueden observar en los Planos C – 28, M – 102, M - 103 y M – 104.

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