Ingeniería Mecánica · 2026
Diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable para las comunidades del municipio de Suaita, Santander
El presente trabajo aborda el diseño de un sistema de bombeo moderno para la Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) en el municipio de Suaita, Santander, con el objetivo primordial de asegurar el suministro continuo y eficiente de agua potable a la población hasta el año 2040. La motivación de este proyecto surge de la crisis hídrica que enfrenta el municipio, caracterizada por la disminución del caudal de los ríos y el aumento de la demanda, exacerbada por factores como el cambio climático, la deforestación y la deficiente infraestructura hídrica actual. La solución propuesta se centra en la captación de agua del río Tolotá mediante un nuevo sistema de bombeo, el cual se proyecta para transportar el recurso hídrico a la PTAP existente. El estudio se sustenta en un enfoque cuantitativo y descriptivo, abarcando un diagnóstico exhaustivo de las condiciones actuales del sistema, la proyección de la demanda de agua hasta el horizonte de diseño, y el diseño detallado de la configuración espacial y la selección de equipos hidráulicos. Se incluyen análisis de eficiencia energética y una evaluación técnico-económica de las alternativas. Este enfoque integral busca no solo mitigar la escasez actual, sino también establecer una infraestructura hídrica resiliente que satisfaga las necesidades futuras de la comunidad de Suaita, contribuyendo al desarrollo sostenible y al bienestar de sus habitantes.
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Contenido
- Introducciónp. 15
- 1. Descripción del problemap. 16
- 2. Alcance del proyectop. 17
- 3. Objetivosp. 18
- 3.1 Objetivo generalp. 18
- 3.2 Objetivos específicosp. 18
- 4. Marco Teóricop. 19
- 4.1 Planta de tratamiento de agua potablep. 19
- 4.2 Sistemas de abastecimiento de aguap. 20
- 4.2.1 Captaciónp. 20
- 4.2.2 Bocatomasp. 21
- 4.2.3 Bocatomas directasp. 21
- 4.2.4 Bocatoma de rejillap. 21
- 4.2.5 Conducción (sistema de bombeo)p. 22
- 4.2.6 Tratamientop. 23
- 4.2.7 Distribuciónp. 23
- 4.2.8 Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico (RAS)p. 24
- 4.2.9 Proyecciones poblacionalesp. 24
- 4.2.10 Proyección de la población según el nivel de complejidadp. 25
- 4.2.11 Método de cálculo según la densidad poblacional del municipiop. 26
- 4.2.12 Criterios de diseñop. 28
- 5. Metodologíap. 31
- 5.1 Variables de estudiop. 32
- 5.2 Instrumentos de mediciónp. 32
- 5.3 Análisis estadísticop. 33
- 6. Desarrollo del proyectop. 34
- 6.1 Diagnosticar las condiciones de la planta de abastecimiento de aguap. 37
- 6.2 Levantamiento de la información sobre infraestructura hídrica existentep. 39
- 6.3 Evaluación del rendimiento del sistema de abastecimiento mediante auditoría internap. 43
- 6.3.1 Parámetros de auditoríap. 46
- 6.4 Topografíap. 49
- 6.4.1 Distancia entre el río Tolotá y Suaitap. 50
- 6.5 Calidad del aguap. 50
- 6.6 Análisis de la demanda actualp. 50
- 6.6.1 Caudal consumido por habitantep. 51
- 6.6.2 Dotación netap. 51
- 6.6.3 Nivel de pérdidas:p. 54
- 6.6.4 Dotación brutap. 55
- 6.6.5 Demandap. 56
- 6.6.6 Caudal medio diariop. 56
- 6.6.7 Caudal máximo diariop. 57
- 6.6.8 Caudal máximo horariop. 58
- 6.7 Determinación de la demanda para el año 2040p. 58
- 6.7.1 Caudal consumido por habitante, dotación neta y cálculo según nivel de complejidadp. 59
- 6.8 Caudal de diseñop. 61
- 7. Alternativasp. 61
- 7.1 Criterios de selecciónp. 62
- 7.2 Relación de consumop. 62
- 7.3 Diámetro de tuberíap. 62
- 7.3.1 Longitud y material de la tuberíap. 64
- 7.4 Condiciones proyectadas del sistemap. 68
- 8. Alternativas para el sistema de Bombeop. 69
- 8.1 Cálculo de parámetros hidráulicos y mecánicosp. 70
- 9. Diseño del sistema de bombeop. 74
- 9.1 Selección de bomba y sistema de controlp. 75
- 10. Selección del sistema de controlp. 81
- 10.1 Definición del sistema de alimentación y conductores eléctricosp. 85
- 10.2 Análisis del golpe de arietep. 87
- 10.2.1 Cálculo del golpe de arietep. 91
- 11. Análisis hidráulico con Software de simulaciónp. 96
- 12. Evaluación técnica y económicap. 97
- 12.1 Generación de alternativas al sistema de bombeop. 98
- 12.2 Alternativa 1: 1 bomba de gran capacidadp. 98
- 12.3 Alternativa 2: 2 bombas de capacidad media conectadas en seriep. 98
- 12.4 Comparación de alternativas mediante análisis multicriteriop. 99
- 13. Estimaciones de consumo energético y estrategias ambientalesp. 102
- 13.1 Estimación del consumo energéticop. 102
- 14. Impacto ambiental (Huella de carbono)p. 103
- 15. Elaboración de presupuestosp. 104
- 15.1 Comparación de alternativasp. 104
- 16. Selección de la mejor opciónp. 105
- 17. Conclusionesp. 106
- Referencias Bibliográficasp. 108
- Apéndicesp. 110
- Tabla 1. Resultados de búsqueda documentalp. 39
- Tabla 2. Análisis FODAp. 48
- Tabla 3. Tamaños de tuberías según el flujo volumétricop. 70
- Tabla 4. Cálculo de pérdidas por tuberías y accesorios a la descargap. 71
- Tabla 5. Cálculo de pérdidas en la succiónp. 72
- Tabla 6. Cálculo del OPEX a 15 añosp. 101
- Tabla 7. Matriz de evaluación multicriterio cuantitativap. 104
- Tabla 8. Tabla de cálculo de indicadores financierosp. 106
- Figura 1. Planta de tratamiento de agua potablep. 20
- Figura 2. Foto de la toma de rejilla de la planta de Suaitap. 22
- Figura 3. Métodos de cálculo autorizados según los niveles de complejidad de la poblaciónp. 26
- Figura 4. Método según la densidad poblacionalp. 27
- Figura 5. Ubicación de Suaitap. 35
- Figura 6. Distribución de los tipos de viviendas del municipio de Suaitap. 36
- Figura 7. Distribución de los servicios públicos en el municipio de Suaitap. 36
- Figura 8. Esquema de captaciones de aguap. 41
- Figura 9. Diagrama de procesos de tratamiento de la PTAPp. 42
- Figura 10. Flujograma de trabajop. 47
- Figura 11. Mapa topográfico de Suaitap. 49
- Figura 12. Nivel de complejidad del sistemap. 51
- Figura 13. Dotación neta según el climap. 52
- Figura 14. Dotaciones según complejosp. 52
- Figura 15. Consumo de agua según cada tipo de instalaciónp. 53
- Figura 16. Coeficiente de consumo máximo diariop. 56
- Figura 17. Coeficiente de consumo máximo horariop. 57
- Figura 18. Velocidad máxima aceptable en las tuberías de succión, según diámetrop. 64
- Figura 19. Cálculo de las pérdidas de altura de la tubería en la herramienta Omni calculatorp. 65
- Figura 20. Detalles en una línea de descargap. 67
- Figura 21. Datos de la bombap. 75
- Figura 22. Plano de montaje de la bomba C-10Bp. 76
- Figura 23. Tabla de dimensiones de la bomba C-10Bp. 76
- Figura 24. Gráfica de la bombap. 77
- Figura 25. Tabla de datos de bomba RNIp. 78
- Figura 26. Plano de la bomba RNI-65-20p. 79
- Figura 27. Gráfica de la bomba RNI-60-20p. 80
- Figura 28. Conexión delta y conexión estrellap. 82
- Figura 29. Cantidad de cable para arranque delta estrella a 400Vp. 83
- Figura 30. Variador de frecuencia VARIACHE 3p. 84
- Figura 31. Ejemplo del golpe de arietep. 88
- Figura 32. Módulo de elasticidadp. 92
- Figura 33. Valores de K en función de la longitudp. 93
- Figura 34. Valores de C según la inclinaciónp. 94
- Figura 35. Simulación de alternativa 1 en Hidroflo 3p. 96
- Figura 36. Simulación de la alternativa 2 a través de Hidroflo 3p. 97
- Apéndice A. Pozo de captaciónp. 110
- Apéndice B. Pozo de cribadop. 111
- Apéndice C. Pozo de decantadop. 112
- Apéndice D. Cuarto de bombasp. 113
- Apéndice E. Tanque de almacenamientop. 114
- (Documentación histórica)p. 115
- Apéndice G. Hoja de Excel de definición de formulas para la herramienta de cálculop. 118
- Apéndice H. Reporte Hidroflo 3 para la alternativa 2p. 119
- Apéndice I. Reporte Hidroflo alternativa 1p. 124