Presentamos el proceso metodológico de un proyecto real de diseño de acueducto rural en el Eje Cafetero colombiano, anonimizado por razones de confidencialidad. El proyecto atendió a una población de aproximadamente 1.800 habitantes en una vereda del departamento de Caldas, que llevaba más de 10 años con un sistema de acueducto obsoleto, intermitente y con IRCA clasificado en riesgo alto (42 puntos). El resultado fue un sistema completamente nuevo, con IRCA proyectado inferior a 5 puntos al finalizar la construcción.
Descripción del proyecto: municipio, población y problemática
El sistema original fue construido en la década de 1980 con tubería de asbesto-cemento (AC), en su mayor parte deteriorada. La bocatoma de captación era una simple derivación sin estructura de control, que en cada creciente del río se colmataba con sedimentos y dejaba al acueducto sin agua por períodos de 1–5 días. La planta de tratamiento existente era una unidad compacta de los años 1990 que operaba con eficiencia inferior al 50%, sin desinfección confiable y sin operador capacitado. El IRCA promedio del último año era 42 puntos (riesgo alto), con picos de hasta 68 puntos en temporadas de lluvia.
Estudio hidrológico de la fuente hídrica
El primer paso fue caracterizar hidrológicamente la fuente: una quebrada con cuenca de 28 km². El estudio incluyó:
- Recopilación de datos: Se identificaron dos estaciones pluviométricas del IDEAM en cuencas vecinas con régimen hidrológico similar. Con 32 años de datos (1990–2022) se construyeron las curvas IDF para el municipio.
- Aforos de campo: Se realizaron 8 aforos con molinete hidrométrico en diferentes épocas del año (dos en temporada seca, cuatro en temporada de transición, dos en temporada húmeda). El caudal mínimo registrado fue Q = 6,8 L/s en el mes de agosto.
- Análisis de frecuencias: Con el registro histórico de la estación más cercana se calcularon caudales de creciente para Tr 5, 10, 25 y 100 años (Q100 = 48,3 m³/s). Estos caudales definieron el dimensionamiento de la presa de derivación.
- Caudal de diseño del acueducto: Con una población de diseño de 2.100 hab para el año 2045, dotación neta de 100 L/hab/día (nivel de complejidad bajo), y factor de mayoración de 1,3 para caudal máximo diario, el caudal de diseño resultó Q = 2,98 L/s. Con el caudal mínimo de la fuente de 6,8 L/s, la relación Q_captación/Q_disponible es del 44%, inferior al 50% máximo recomendado por el RAS 2000.
Diseño de la bocatoma lateral
Con base en los estudios hidrológicos y el análisis de transporte de sedimentos (concentración media de 2.800 mg/L en crecientes), se diseñó una bocatoma lateral con los siguientes componentes:
- Presa de derivación en concreto ciclópeo: Altura 1,20 m, longitud 18 m. Diseñada para soportar el caudal de Tr 100 años sin desbordamiento lateral. Umbral de captación a 0,80 m sobre la solera del río.
- Rejilla de captación: Área útil 0,8 m², barras de 10 mm con separación de 25 mm. Ángulo de inclinación 15°. Capacidad de captación máxima: 8 L/s.
- Desripiador: Cámara de 3,0 m × 1,5 m × 1,2 m (longitud × ancho × profundidad) con umbral de rebose a 0,60 m de altura. Eficiencia de remoción de partículas >0,5 mm: 85%.
- Compuertas: Dos compuertas de acero inoxidable de 0,3 m × 0,4 m: una en la entrada de la bocatoma y una en la purga del desripiador.
Red de distribución modelada en EPANET
La red de distribución se diseñó en PVC RDE 21 para las tuberías principales y RDE 32 para las secundarias. El modelo EPANET incluyó 48 nodos de demanda, 52 tramos de tubería (longitud total: 6,4 km), 2 tanques de almacenamiento y 1 punto de bombeo de respaldo para el sector de mayor cota. Resultados del análisis hidráulico en condición de máxima demanda:
- Presión mínima en red: 12,4 m.c.a. (nodo más desfavorable, cota más alta)
- Presión máxima en red: 54,8 m.c.a. (sector bajo)
- Velocidad máxima: 1,8 m/s en la tubería de conducción principal
- Todos los criterios del RAS 2000 nivel de complejidad bajo cumplidos
Lecciones aprendidas
Los aspectos más relevantes de este proyecto para otros municipios en situación similar: (1) El estudio hidrológico previo al diseño evitó sobredimensionar la bocatoma, reduciendo el costo de la obra en un 18%. (2) La incorporación del FIME como tecnología de tratamiento (en lugar de la planta convencional originalmente propuesta) redujo los costos de operación proyectados en un 40%. (3) La participación activa del operador comunitario desde la fase de diseño garantizó que el sistema resultante sea operable con los recursos humanos locales disponibles.
¿Tiene un proyecto similar en su municipio? BIC puede diseñar su acueducto rural con la misma metodología, con toda la documentación técnica para formulación SGR o Minvivienda. Contáctenos: ingenieriabernal.co | WhatsApp +57 302 477 8910