Proyecto de Grado ICIV20092039 - Uniandes
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Universidad de los Andes
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil y
Ambiental
Proyecto de Grado Ingeniería Civil
DESARROLLO DE UNA METODOLOGÍA
PARA EL LEVANTAMIENTO DEL CATASTRO DE ACUEDUCTO.
Presentado por:
Oscar Andrés Santiago Urrea
Asesor:
Ing. Juan G. Saldarriaga
Bogotá D.C., Enero de 2010
Universidad de los Andes Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Desarrollo de una metodología para el levantamiento del Catastro de Acueducto
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Tabla de Contenido
1. Introducción 4
2. Antecedentes 8
3. Objetivos 9
3.1. Objetivos Generales 9
3.2. Objetivos Específicos 9
4. Justificación 10
5. El Catastro 14
6. Conceptos Básicos Acueductos 17
6.1. Teoría de Diseño y modelación hidráulica de Acueductos 21
7. Metodología para la elaboración del Catastro de Redes de Acueducto 29
7.1. Elaboración e investigación de una base cartográfica 29
7.1.1. Mapas topográficos 31
7.1.2. Aerofotografías 32
7.1.3. Planos digitales y no digitalizados 33
7.1.4. Registro de reparaciones de daños y mantenimiento 33
7.1.5. Placas de referencia del IGAC 34
7.1.6. Sistema de Información Geográfica (SIG) 35
7.2. Planimetría 36
7.2.1. Planeación del trabajo de campo 38
7.2.2. Tiempos de medición en campo 40
7.2.3. Instalación de placas de referencia topográficas 40
7.2.4. Poligonales 42
7.2.5. Radiación de detalles de la red 48
7.2.6. Marcación de los detalles de la red 50
7.3. Equipos 51
7.4. Personal 53
7.5. Preparativos de trabajo en campo 54
7.6. Captura de información en campo 59
7.6.1. Búsqueda de atributos de la red de distribución de acueducto 59
7.6.2. Medición y captura de atributos de la red 65
7.6.3. Post-procesamiento de datos adquiridos en campo 67
7.7. Montaje de la red en CAD 73
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7.8. Generación de shapes para subir la red al SIG partiendo del CAD 77
7.9. Validación de la red de Acueducto procesada y almacenada 79
8. Presentación de resultados del levantamiento de catastro de acueducto 81
9. Conclusiones y Recomendaciones 81
10. Bibliografía 83
11. Anexo1 Diagrama de flujo metodología del catastro de acueducto 84
12. Anexo 2- Disco compacto con aplicaciones y trabajos de catastro de acueducto
Índice de Tablas
Tabla 1. Programas de modelación hidráulica.
Tabla 2. Ficha técnica de esquinas que se debe llenar para recolectar datos.
Tabla 3. Ficha técnica de accesorios de la red.
Tabla 4. Ficha técnica de tubería de la red.
Tabla 5. Lista de coordenadas MAGNA-SIRGAS, Datum Bogotá en Gauss-Krüger
Tabla 6. Elementos de dibujo tipo CAD.
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1. Introducción
Los seres vivos se comunican mediante la transmisión de información; los seres humanos
por su parte, la producen por naturaleza, la generan y perfeccionan mediante códigos, que
pueden darse en forma de símbolos, gestos, acciones, habla, escucha, etc., de tal manera
toman el significado indicado para los individuos. El indispensable lenguaje que es tan útil
para el entendimiento y desarrollo de la comunicación dentro de la sociedad, se presenta en
cualquiera de los códigos mencionados anteriormente, presentando buenos resultados. De
esta manera la información, es un conjunto extenso de datos que mediante la acción de ser
procesados, son capaces de constituir un sin fin de conocimientos, luego de catalogar el
conocimiento en tipos o clasificación, luego conservarla para poder posteriormente
revisada.
Es así como los seres humanos han establecido la manera de aprendizaje necesario, para el
avance progresivo mediante los conocimientos en las áreas de las ciencias, la ingeniería,
etc., reuniendo esfuerzos por abarcar el conocimiento en su totalidad, de tal manera se
construye un sistema complejo capaz de procesar los volúmenes extensos de información
que luego facilite el acceso para su consulta.
Hoy día la información además de encontrarse en elementos físicos como lo son libros,
documentos, cartas, mapas, planos, etc., se ha pasado a otro nivel mediante la existencia de
aplicaciones computacionales, las cuales han facilitado la recolección, el procesamiento, y la
consulta, de forma más dinámica y de precisión o confiable, tal que esta se pueda encontrar
en grandes volúmenes, gracias a ser tipo computacional o estar en medios virtuales, que en
la mayoría de los casos son de fácil consulta y bastante fácil de compartir; la función del ser
humano actual es la de manejar y administrar estos sistemas computacionales y virtuales de
la mejor manera, por alguno de los medios disponibles.
Figura 1. Esquema general de procedimiento en el que se genera la información y se hace conocer, capturando datos de un
sistema real existente como lo es el terreno, el cual luego es modelado y simplificado para el diseño de la distribución del
agua.
Debido al desarrollo inevitable de los centros urbanos como las poblaciones medianas,
ciudades y pequeñas urbes, durante los últimos años, se han creado mecanismos mediante
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los cuales se ha permitido la regulación de los recursos; estos mecanismos en muchos casos
son entes de control que reafirman el progreso como lo son las empresas prestadoras de
servicios públicos, las cuales se han encargado desde su creación suministrar los servicios
domiciliarios básicos, al cual las personas del país tienen derecho de manera constitucional.
El origen de estas empresas prestadoras tiene como fin último dar cavidad completa al
marco legal de la Constitución, es desde ese punto que los servicios públicos deben ser
optimizados con el fin de que los recursos lleguen a los individuos del territorio colombiano,
las empresas por su parte se separan conformando toda una serie de servicio como lo es:
los sistemas de red eléctrica, sistemas de red de acueducto, red telefonía, sistemas de red
de alcantarillado.
Los instrumentos públicos que sirven como prestadores del servicio de acueducto en el país,
se han encargado de prestar el servicio del suministro de agua de manera clientelista, dando
el servicio a quien lo necesite sin importar el soporte técnico necesario para el óptimo
funcionamiento de las redes públicas de acueducto, lo cual ha causado que los sistemas
colapsen o se conviertan en sistemas obsoletos que realmente no presten ningún tipo de
servicio adecuado para la población. Debido a estos problemas técnicos, las empresas
prestadoras del servicio de acueducto deben destinar una serie de recursos económicos y
de personal para adquirir herramientas administrativas y técnicas para solucionar
problemas principalmente de dificultades de abastecimiento y calidad del diseño, que no
tuvieron en cuenta en el pasado.
La manera en que las empresas de servicios públicos y más precisamente las que prestan el
servicio de suministro de agua, tratan de remediar los impases de diseño es mediante la
exploración de las redes instaladas, para poder así conocer atributos del sistema, tuberías, y
demás generalidades de la red, en pocas palabras encontrar y determinar la topología de la
red.
Figura 2. Topología y atributos básicos de una red de acueducto, los cuales son característicos y determinantes para el
óptimo funcionamiento de la red (Metalcol, 2009).
Los entes internos, o externos que conforman las empresas de servicios públicos han
desarrollado una serie de metodologías para mantener la información de forma organizada
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y actualizada, de fácil acceso y comprensión, de tal manera se han plasmado los datos en
planos elaborados en formato CAD, que es una plataforma universal para el manejo de la
información técnica. La nueva tendencia de los consultores que son los colaboradores de las
empresas de servicios públicos, ha sido desarrollar el montaje de la información en un base
de datos con un paso posterior de dibujo en CAD, llamada sistema información geográfica
(SIG), el cual permite el manejo de datos de manera similar pero aún más sencilla y de
forma más organizada con bastantes funciones, que los generados en la plataforma CAD,
debido a la gran diversidad de funciones y aplicaciones que poseen, y su amigable interfaz.
Figura 3. Topología y atributos de un sector de la red de acueducto de la ciudad de Yopal. Imagen en formato CAD, con la información básica del levantamiento del catastro. Cortesía de AQUADATOS LTDA.
Los sistemas de información geográfica (SIG), son hoy la herramienta más potente en la cual
se puede fusionar el sistema CAD con un sistema completo de información, permitiendo que
esta información pueda ser caracterizada por medio de atributos, mapas, planos, etc., que
presentan los resultados amigables para el usuario, logrando una fuente de datos fácil de
manejar y actualizada a través de medios magnéticos, los cuales hagan que los sistemas de
redes de acueducto sean óptimas y se preste un excelente servicio para el usuario.
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Figura 4. Mapa temático que muestra los tipos de pozos encontrados luego del catastro de alcantarillado de Apartadó. Imagen del SIG montado en ArcGIS 9.2 luego de los trabajos de catastro de redes. Cortesía EMDEPA CONSULTORIA S.A.
Este documento pretende ser una guía para la elaboración del inventario de cualquier red
de acueducto, que como primer paso tiene funciones al administrar la red donde se
reconocer como la red está integrada, luego tendrán lugar los procesos de modelación y
optimización del sistema. El fin último del documento es el de presentar de forma clara y
ordenada los procesos necesarios para realizar el levantamiento del catastro de las redes de
acueducto, con base en artículos científicos, experiencias de personal dedicado a las
prácticas de levantamiento de redes, y el apoyo de empresas enfocadas en el tema.
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2. Antecedentes
Las empresas prestadoras del servicio público uniendo esfuerzos han tratado de dar cavidad
completa a la Constitución Colombiana para prestar el suministro del servicio con grandes
dificultades, pero con la prisa de dar cobertura a la población, las empresas incurren en
errores letales para la prestación óptima del servicio. En muchos de los casos, las empresas
que suministran el agua no tienen un plan integrado de acción al realizar nuevas
instalaciones de tuberías, reparaciones, mantenimiento o ampliaciones de las redes,
incurriendo a fallas tales como: no documentar los cambios o adendas que se realizan a la
red; instalación de válvulas o registros sin documentación ni localización adecuada;
desconocimiento total de tuberías instaladas debido a localización, diámetro, longitud,
material; quedando así la información en los individuos que realizaron el trabajo como lo
son fontaneros, maestros de obra, ayudantes, pero en definitivas cuentas en ningún registro
escrito que posteriormente arroje información sobre la red.
El conocimiento de la red anteriormente quedaba a cargo del o los fontaneros, los cuales
hacían los arreglos necesarios, adecuaciones, instalaciones de nuevas tuberías, manejo del
sistema a través de válvulas. Pero con el gran crecimiento de los pueblos y ciudades, estos
personajes olvidaron muchos de los atributos de las redes, causando daños informáticos
que hacen que las redes no funcionen correctamente, es así como las empresas que
suministran el servicio en el afán de conocer la red, desarrollan metodologías para el
inventario de las redes de acueducto de la mano con los desarrollos en tecnología que
hacen de manera más sencilla administrar las redes.
Aunque se realice un inventario de redes del acueducto este se debe hacerse de calidad; por
un lado los encargados del levantamiento que desarrollan los topógrafos debe estar
enfocado ya que en muchos de los casos, estos hacen el levantamiento de atributos de la
red que no son propios de la misma, realizando levantamientos en los cuales no se levantan
ningún atributo de importancia de la red, generando controversia en la localización de los
atributos, provocando discrepancia entre dos distintos levantamientos de la misma red.
A medida que se desarrollan proyectos de levantamiento catastral de acueducto, se
adquiere cierta experiencia, pero también cierta mediocridad debido a la complejidad del
trabajo, estos se ve representado en los casos en donde se reduce presupuesto y personal
para la elaboración del levantamiento específico de las redes, se procede entonces a
desarrollar un levantamiento básico de las redes que lo único que se consigue en tener una
información de baja calidad que posteriormente no servirá para hacer una evaluación de
sistema de distribución y producirán en conclusión repetir el trabajo de campo, generando
sobrecostos en los cuales se deben incurrir para tener información de calidad.
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3. Objetivos
3.1. Objetivo General
El objetivo principal del proyecto, es el desarrollo de una guía para la elaboración de un
catastro de acueducto, en cualquier condición que se presente el trabajo. Para ello se
generará una serie de herramientas computacionales, que permiten organizar la
información, la digitalización de la información en planos en plataforma CAD, el
montaje de los datos en un sistema de información geográfico (SIG), para un correcto
conocimiento de la red, que conlleva a un óptimo funcionamiento y a futuras
ampliaciones requeridas por la demanda de la población.
3.2. Objetivos Específicos
Documentar el complejo sistema de suministro de agua potable mediante
procedimientos que garanticen una captura correcta, mediante el catastro de
acueducto.
Documentar el proceso de levantamiento para el catastro de acueducto, para
obtener como resultado unos datos fidedignos que representen en un modelo lo
encontrado en el terreno de manera que se pueda hacer un modelo que sea de
calidad con respecto a la red encontrada en campo.
Facilitar una serie de herramientas que permiten capturar, procesar, verificar y
generar los planos de la red de acueducto para promover el desarrollo de las
aplicaciones en el catastro de acueducto en base a las experiencias adquiridas
que hagan parte de un conocimiento común.
Mostrar que el desarrollo del catastro de acueducto depende de acuerdos
previos con las entidades que presten el suministro, debido a la complejidad de
las redes.
Elaborar planos de calidad que representen fidedignamente la red de acueducto
haciendo uso de las aplicaciones computacionales que faciliten el proceso.
Mostrar como la tecnología incursiona en los proyectos de catastro de
acueducto, de forma tal, que son una herramienta potente para encontrar una
representación fiel del sistema.
Mostrar que el catastro de acueducto es una inversión necesaria con bastante
beneficio para las empresas prestadoras del suministro de agua, debido a las
ventajas que se tienen por poseer la información de la red, que posteriormente
sirvan para alimentar los modelos hidráulicos y administración de la red.
Mostrar la importancia del desarrollo de un proyecto de catastro de acueducto,
con el fin de incentivar la práctica de éstos, por medio de las empresas
prestadoras del servicio.
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4. Justificación
La República de Colombia mediante la Constitución de 1991, contempla una serie de
acciones legales mediante las cuales la población en general tiene una serie de derechos
fundamentales que son inviolables, debido que son indispensables para garantizar la vida de
los colombianos. Es así que en la Constitución en varios de sus artículos defiende el medio
ambiente y a los colombianos, para que no se vean violentados; por su parte el Artículo 366
de la Constitución, reglamenta los derechos como el bienestar y la calidad de vida que
deberían tener los colombianos con respecto a las necesidades de salud, educación,
saneamiento ambiental y por último agua potable, por ser preocupación del estado
colombiano. El estado debe dar prioridad total a estos intereses da tal forma que para
efectos de presupuestos y planes de las entidades territoriales, el gatos público social tendrá
prioridad sobre cualquier otra asignación presupuestal.
Figura 5. Grado de complejidad que debe tenerse para la elaboración del catastro de acueducto, ciudad de Yopal. Imagen en formato CAD, con la información del levantamiento del catastro. Cortesía de AQUADATOS LTDA.
El estado colombiano en su preocupación por prestar atención inmediata a las necesidades
de la población crea en el año 2000, mediante el Ministerio de Desarrollo Económico, el
Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS), el cual en
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su Título B.1.1 trata sobre el alcance de los aspectos generales de los sistemas de
que deben reunir los diferentes procesos involucrados en la conceptualización, el diseño, la
construcción, la supervisión técnica, la operación y el mantenimiento de los sistemas de
acueducto, con el fin de garantizar su seguridad, durabilidad, funcionabilidad, calidad,
efi (Min.Desarrollo & Colombia, RAS-2000). Dentro del marco legal
del RAS en su Titulo B el Capitulo B.7.7 denota todas las salvedades que deben tenerse para
la referenciación de la red de distribución de acueducto con todo su conjunto de atributos
necesarios para su correcta operación y mantenimiento; este denota todas características
necesarias para el catastro del acueducto más no la forma en que se debe realizar el trabajo
para que se obtengan buenos resultados.
El catastro de acueducto es entonces dentro de un marco legal complejo, una obligación
que deben tener las empresas prestadoras, con el estado y con los usuarios del recurso
hídrico, debido a esto se hace indispensable la elaboración detallada del catastro de tal
forma que sea de calidad, y que de tal manera en este presente proyecto se tratará de
garantizar los pasos necesarios para que la realización del catastro de acueducto sea
exitoso, con datos de calidad que mediante las herramientas de tipo CAD y SIG se
conviertan en una herramienta fundamental de las empresas prestadoras del servicio de
agua potable.
Figura 6. Diagrama ilustrativo donde se muestran los sistemas computacionales necesarios para la elaboración del catastro de acueducto. En la izquierda encontramos el procedimiento que se debe implementar en el programa de dibujo CAD y a la derecha encontramos el plano montado en el sistema de información geográfica SIG. Cortesía de CONSTRUSAN INGENIEROS CIVILES LTDA y EMDEPA CONSULTORIA S.A.
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Para entender claramente las falencias que presenta la realización del catastro de
acueducto hoy día, a continuación se enunciarán una serie de procesos erróneos que
provocan la mala calidad de los datos que se obtienen en campo y que posteriormente en el
trabajo de oficina terminan de ser alterados, modificando lo que se encuentra en la
realidad:
Normalmente la información que se encuentra en los planos que se han
elaborado en el pasado no coinciden con lo que se encuentra en el terreno; es
bastante factible que luego de realizado el trabajo de levantamiento con los
respectivos planos terminados, se verifique en campo la veracidad de los datos y
no se encuentre coincidencia en la localización relativa de los atributos de la red
de acueducto; en definidas cuentas se tienen medidas de distancias desde las
esquinas de los paramentos de las casas no son consistentes con lo plasmado en
los planos. En general este es un tipo de problema planimétrico que se hace
mucho más evidente cuando no se hace uso de los puntos certificados por el
Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). Llegado el caso que el casco urbano al
cual se esté efectuando el catastro no tenga la información geográfica del IGAC,
se hace necesario referenciar el catastro a la red de alcantarillado gracias a que es
visible y es más sencillo identificarla.
Mediante el levantamiento de la red se registran posteriormente los atributos de
la red en planos, que normalmente no coinciden con lo encontrado en terreno
por lo que es frecuente encontrar: diámetros, materiales y profundidades de las
tuberías que no coincidan. Esto se debe a procedimientos poco adecuados en la
captura de la información, haciendo que el presupuesto de tiempo y de dinero se
incremente debido, al tiempo y dinero que se debe emplear para la verificación
de una tubería de acueducto toma largas jornadas en encontrarla, y su
verificación puedes causar realizar dobles apiques o demás procedimientos.
La topología de la red mostrada en los planos no coincide con lo que se encuentra
en terreno, debido a la gran complejidad que se tiene al inspeccionar la red de
acueducto. La red de acueducto debe ser descifrada con gran precisión en las
esquinas de paramentos, mediante técnicas de inspección como georadar,
radiestesia, sonar, apiques, etc., ya que es allí donde normalmente se pueden
cometer errores, producidos por las intersecciones de las tuberías; normalmente
este error es poco frecuente a lo largo de una calle, ya que la tubería irá de forma
paralela a ella facilitando su ubicación. De tal manera es importante utilizar una
técnica de inspección diferente al apique, ya que estos representan costos y no
funcionan con gran exactitud.
Cuando se tiene la información en físico de la red de acueducto es bastante
común que se realice la digitalización y se inicie un modelo en un sistema de
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información geográfico con esta información adquirida con anterioridad, lo cual
hace que la red tenga un valor agregado para mostrar los usuarios, la red y la
operación, pero para efectos de modelación hidráulica o verificación de diseños,
no es suficiente, ya que no todas las veces se puede desde el SIG construir un
modelo con la información que se tiene. Las razones principales son: falta de
información, incompatibilidad altimétrica, digitalización, etc., lo cual hace del
trabajo en campo una herramienta valiosa la cual se debe generar con calidad,
para validar la información existente mediante programas computacionales de
modelación hidráulica.
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5. El Catastro
El catastro de acueducto, es similar al el catastro predial, ambos tratan de identificar los
atributos que en un determinado terreno o sistema integran; a diferencia del catastro
predial que se enfoca en localizar viviendas, lotes, ríos, calles, carreras, etc., el catastro de
acueducto se enfoca en la localización de tuberías, válvulas, hidrantes, etc., los cuales
componen la red de distribución de agua potable.
Cuando se presta el suministro de agua potable a una vivienda, el resultado final es la
apertura del grifo, pero si se piensa con detenimiento el proceso para que llegue a ese lugar
es bastante largo. En primera instancia se tiene que captar el agua de afluente que tenga las
condiciones mínimas para poder ser tratadas y poder convertirla en agua potable, luego de
pasar por la bocatoma, se procede en la mayoría de los casos a una conducción hasta un
lugar de abastecimiento el cual recolecta agua para que en tiempos de sequia o si se
presenta algún tipo de emergencia tener el suficiente recurso con el que poder trabajar.
Figura 7. Diagrama ilustrativo donde se muestran los procesos necesarios para que el suministro de agua llegue hasta el grifo de agua. En la fotografía de la izquierda se observa la captación del rio en el municipio de Güican (Boyacá), y la fotografía del centro el sistema operativo de la planta de tratamiento de el Roble operada por el Grupo Empresarial Triple A.
Luego de este punto el agua se dispone a ser tratada por medio de una planta de
tratamiento de agua potable (PTAP), con el fin de que cumpla con las características
mínimas exigidas por el RAS para agua potable; es de allí de la PTAP de donde sale el agua
para la distribución. Durante la distribución hay una serie de tuberías que tienen mayor
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importancia que otras, donde normalmente las principales son de diámetros mucho
mayores que las tuberías secundarias. La red es operada por medio de válvulas, las cuales
permiten el suministro desde las tuberías principales a las tuberías secundarias; de las
tuberías secundarias se desprenden una serie de tuberías llamadas acometidas, las cuales
son las que ingresan a las viviendas. Usualmente estas se ubican fácilmente ya que cuentan
con un medidor que mide el caudal de entrada a la vivienda, y así es como llega hasta el
grifo. La anterior descripción es una manera sencilla de reconocer el funcionamiento del
suministro de agua potable, y una manera general para describir a grandes rasgos los
componentes que componen la red de acueducto. El catastro de acueducto busca y enfatiza
sus esfuerzos por la ubicación, tipo, material, y demás características de los atributos de la
red, con grandes dificultades como el de la localización de la tubería debido a que va varios
metros por debajo de la tierra, pavimento, aceras, etc. El fin del catastro de la red de
acueducto es la recopilación de la información topográfica y topológica, plasmada en
formatos estándares que representan los elementos que la componen con cada uno de sus
atributos, como lo es la tubería con sus dimensiones, material, estado; otras propiedades de
la red de acueducto, son como por ejemplo los hidrantes, válvulas de lavado, válvulas de
presurizado, accesorios, etc. Lo anterior, comprende los componentes que integran el
sistema de acueducto, y que deben estar debidamente documentados para tener mayor
control sobre la red de suministro de agua potable.
Figura 8. Modelo definitivo obtenido del catastro de acueducto por medio de Epanet 2.0, para la operación de la red.
Cortesía de CONSTRUSAN INGENIEROS CIVILES LTDA.
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La importancia de disponer de un buen catastro de acueducto es vital, ya que facilita los
aspectos técnicos de las empresas prestadoras del servicio de agua potable sea de tipo
oficial, mixto o privado, además de servir como instrumento para la simulación hidráulica,
para determinar la capacidad del sistema y la viabilidad de atender la demanda del servicio
en términos de la cantidad del suministro mínimo que satisfaga las necesidades de los
habitantes y/o usuarios, en términos de cumplir con los lineamientos del Plan de
Ordenamiento Territorial de la ciudad o municipio. Además el catastro de acueducto facilita
las maniobras que las empresas de servicio público deben realizar como la operación y
regulación de la red, determinando las condiciones técnicas necesarias para la óptima
operación.
Finalmente algunas consideraciones de relevancia que se deben realizar para el catastro de
acueducto:
Evaluar de manera conceptual el funcionamiento de una red existente de acueducto,
debido a que un buen diseño o simulación de la red puede involucrar la vida útil del
sistema de distribución de agua potable.
Administrar la red de alcantarillado de una manera eficiente, mediante la
herramienta del SIG, haciendo planeaciones de actividades de mantenimiento o
reparación, distribución de los recursos operativos, indicadores de gestión, etc., y un
sinfín de aplicaciones que contiene esta herramienta de información.
La realización y actualización de planes maestros de acueducto, donde es importante
reconocer el comportamiento de la red, para optimizar mediante el diseño de la red
las tuberías, las válvulas, bombas, etc.
Disminuir los gatos producidos por los numerosos levantamientos topográficos, ya
que en muchos de los casos cada vez que hay la necesidad de desarrollar un nuevo
diseño hidráulico es necesario hacer el levantamiento, generando pérdidas
económicas, pérdidas de tiempo, congestión en el tráfico, retrasos en proyectos que
dependen del trazado de la tubería del acueducto, etc.
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6. Conceptos Básicos de Acueductos
El acueducto es un sistema o una red de sistemas interconectados, que permiten el
transporte de agua de forma continua desde un lugar en que se genera en su medio natural,
hasta el punto de consumo, que normalmente puede estar alejado del lugar de captación. El
nombre acueducto proviene del griego acuarelasae el cual tiene su significado en el
castellano como el transporte de agua.
Figura 9.Comparación de dos acueductos, a la izquierda se observa el acueducto desarrollado en la región de Nazca (Perú)
por los indígenas incas y aun permanece en funcionamiento. A la derecha se observa la imagen de google earth de la
represa de San Rafael que provee a la ciudad de Bogotá del suministro de agua, y está ubicada al nororiente de la ciudad.
El agua ha sido un recurso potencial que ha gestado el desarrollo de grandes civilizaciones
en el mundo, desde los egipcios pasando por los romanos y hoy día el mundo actual
globalizado. El hombre ha concentrado sus esfuerzos en su evolución y coevolución basados
en el manejo del recurso hídrico más importante que existe sobre el planeta tierra. Desde el
punto de vista histórico, el acueducto ha sido determinado como la manera en que se
provee a una determinada población de una cantidad necesaria para la subsistencia del
recurso hídrico, sin tener en cuenta la o las posibles fuentes de captación, y sin importar las
condiciones de transporte por medio de canales o tuberías, del material en que son
transportadas. Los acueductos primitivos no distribuían el agua a cada residencia como
funcionan hoy día, sino a pozos comunitarios en donde los habitantes recolectaban el agua
que luego transportaban en tanques o baldes hasta sus casas, haciendo de este un servicio
pésimo y muy poco saludable debido al manejo no higiénico del agua. A mediados del siglo
XVII, comenzó a ingresar el concepto de tuberías, que en sus principios fueron construidas
en materiales como madera, arcilla, o plomo, según el gradiente hidráulico requerido para
las primitivas redes de distribución; esta evolución fue momentánea debido a la necesidad
del recurso, pero con el aumento de la población y la densificación de la urbes, estas
tuberías primitivas fueron remplazadas con gran prontitud. Luego del desarrollo de la
tubería de hierro fundido y su relativo acceso por el bajo costo, hicieron posible que las
comunidades pudieran abastecerse de agua pública, que permitió llevar a cada residencia
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un punto de abastecimiento. Además de la innovación en tuberías, con el desarrollo de las
máquinas de vapor y mecánicas, se desarrollaron bombas, válvulas y demás elementos
esenciales de red de acueducto. Desde este momento en el que se construyeron tuberías
más eficientes, se comienza a hablar de sistemas de abastecimiento, es allí de donde parte
la exploración de la hidráulica de tuberías y desde este punto se innova en la utilización de
materiales que hacen el proceso de optimización de las redes sea aplicado.
El término acueducto se refiere usualmente a conductos construidos de una gran diversidad
de materiales, donde el fluido trabaja gracias a la pendiente hidráulica en muchos casos. El
transporte del agua desde la fuente, hasta el punto de recolección para su posterior
distribución, puede ser proveído por tuberías y canales abiertos, desde el punto de
recolección, hasta el punto de consumo, debe ser mediante tuberías ya que se busca que el
sistema sea en más óptimo mediante la presurización de las tuberías, lo cual significa que
éstas deben tener suficiente resistencia para altas presiones producidas por el agua que
transporta dentro y por las capas de tierra o material que tengo sobre ella. Hay diferentes
casos para la distribución del agua por medio de la tuberías, el primero que se tiene es si
llegado el caso se tuviese una altura de gradiente hidráulico favorable el flujo funcionará por
gravedad, el segundo caso ocurre cuando se tiene una altura de gradiente hidráulico
desfavorable donde se hace necesario, el uso de instrumentos mecánicos como bombas y
tanques elevados que suministren el servicio, a los lugares donde no llega el agua de
manera que fluya por gravedad.
Las fuentes naturales de agua de donde se genera la captación de agua son por excelencia
en Colombia, un principal proveedor del recurso, debido a estas características el RAS
enuncia en el Título B, los tipos de fuentes de donde se puede obtener el agua, en donde se
encuentran las fuente, y si corresponden a fuentes subterráneas y fuentes superficiales. En
el caso de las fuentes superficiales, se deben emplear estudios previos de tipo
geomorfológico, estudio hidrológico, un estudio cauteloso de la demanda, acompañado de
un estudio para la viabilidad de potabilización del recurso, para así captar el recurso
necesario y que sea suficiente para cumplir con la dotación mínima para cada habitante. Los
estudios deben estar guiados a la viabilidad de obtener el recurso de una fuente y sin causar
perjuicios a la fuente. El agua que se obtienen de origen superficial normalmente es
proveniente de ríos los cuales nacen en las cumbres de las montañas altas. Las fuente
subterráneas de agua, se obtienen como su nombre lo indica del suelo debido a
formaciones de acuíferos que se encuentran confinados o libres; es de valiosa importancia
hacer los mismos estudios que se realizan para las fuentes superficiales pero no bastan. Es
vital que se desarrollen estudios de suelos que confirmen las implicaciones que tengan el
uso de esta agua en el suelo que circunda al pozo de extracción, ya que puede generar
hundimientos en el terreno, erosión de la superficie, etc.
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Por otro lado, las líneas de conducción del sistema de acueducto son los conductos
destinados a transportar mediante gravedad o bombeo el agua desde el punto de aducción
hasta la planta de tratamiento de agua potable, y luego transportando el agua por toda la
red de distribución, concibiendo el suministro de agua potable; si se realiza una analogía
entre el sistema de suministro de agua y el cuerpo humano, se consideraría que las redes o
tuberías de agua potable, son las venas que llevan sangre a las diferentes partes del cuerpo.
De esta manera se considera de vital importancia las líneas de conducción, gracias a que son
los tubos por donde se abastece el suministro a cada punto de la red que lo requiera. Las
líneas de conducción se deben encaminar mediante un buen trabajo topográfico, ya que el
diseño dependerá de las curvas de nivel y al mismo tiempo depende de la localización de las
redes por encontrarse dentro las paramentos de la ciudad, y también estos deben ser
congruentes con el Plan de Ordenamiento Territorial (POT) que deben ser la guía para el
desarrollo del proyecto de acueducto, como son las ampliaciones de la red, e incluso el
mantenimiento de la red, con el propósito de no alterar las demás redes que coexisten con
la red de distribución de agua potable como las de comunicación o de energía. Debido a que
las líneas de conducción, se entienden como una serie de conductos o tubos, los cuales se
transporta el agua cruda y el agua potable, se hace indispensable el control sobre la
operación y el mantenimiento, dentro de un contexto de políticas en la calidad del
suministro del agua potable por parte de las empresas prestadoras del servicio y exigencia
por los usuarios del mismo.
Figura 10. Se observa de izquierda a derecha, las tuberías de: Acero, Concreto, Asbesto Cemento y PVC. Las cuales son
utilizadas en todo el territorio colombiano.
Siendo las tuberías de la red de acueducto, una parte primordial del sistema, se observa que
en el caso colombiano se maneja una gran cantidad de materiales para la construcción de
las tuberías; aunque esto ha venido cambiando por el avance en la tecnología y el desarrollo
del plástico, aun se tiene tuberías de materiales en hierro, acero, concreto, asbesto
cemento. Los materiales nombrados anteriormente, están siendo reemplazados por
tuberías en plástico, en técnicas de construcción y renovación de sistemas de acueducto,
debido a que su precio es asequible y compite con los demás materiales, haciendo su
funcionamiento óptimo. Las tuberías, como las fabricadas en asbesto cemento, han debido
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ser retiradas por solicitud directa del estado por su afectación directa a la salud humana, ya
que se ha comprobado que el asbesto es un elemento que produce asbestosis, la cual
produce una fibrosis pulmonar la cual se asocia a una enfermedad cancerígena; esto redujo
su utilización aunque en el territorio colombiano no ha sido removido totalmente de
algunas redes de distribución de agua potable. Por otro lado el plástico remplazó las
tuberías de hierro, debido a que las tuberías de hierro presentan alta predisposición al
oxidarse y dañar la calidad de agua que llega al consumidor; también reemplazó las tuberías
de acero por las de plástico, ya que son más lisas, más económicas, su transporte es más
sencillo y su ensamblaje en campo es más sencillo.
Dentro de las redes de acueducto, en algunos puntos el agua es almacenada con el fin de
equilibrar las tasas de suministro y de demanda del suministro del recurso del acueducto, a
corto y largo plazo, o cuando se necesite suministrar agua, como cuando ocurre un evento
de incendio. Normalmente el almacenamiento se centra en embalses de tierra, embalses de
concreto, o en tanques elevados. Es también conocido que los tanques de almacenamiento,
funcionan como reservorios, a lugares alejados de la red matriz y que necesitan del
suministro, a los cuales llega agua por medio del bombeo. Algunos de estos reservorios de
agua son multipropósito, como lo son las represas o embalses que al mismo tiempo son
hidroeléctricas debido a la cantidad de agua que pueden almacenar y a la topografía del
terreno, generando así abastecimiento de agua y abastecimiento de energía.
Figura 11. Se observa de izquierda a derecha, las estructuras de almacenamiento de agua, como los son la presa de Chivor
en Boyacá, la presa de Urrá en Córdoba y el tanque elevado en construcción en Maní, Casanare.
El funcionamiento técnico del sistema de acueducto, es en gran parte regulado por la
utilización de válvulas, ya que son accesorios especiales que regulan el funcionamiento de la
red. Las válvulas de compuerta son indispensables ya que si existiese un daño en la red se
podría cerrar el flujo aislando aquel daño, o también evitando el golpe de ariete en el caso
que se necesite igualar las presiones. Estas válvulas son fabricadas con terminaciones en las
uniones normalmente con forma de rosca, campana o brida. La válvula de cheque, es el
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dispositivo que permite que el agua fluya en una sola dirección, optimizando el flujo, y en el
caso de existir una bomba de distribución, no se vea afectada cuando se apaga debido a que
el agua tiende a devolverse. Las ventosas, son un tipo de válvula instalada en tuberías de
extensa longitud, lo cual hace que el aire dentro de la tubería salga y se presurice. La válvula
de regulación de presión, actúan reduciendo el flujo agua arriba, que conlleva a una
disminución de la presión hasta un nivel deseado. Los hidrantes también hacen parte del
sistema de acueducto, y son básicamente unas válvulas que se suministran agua, para los
casos de emergencia o simple limpieza de la red.
Figura 12. Distintos tipos de válvulas usadas en el funcionamiento del sistema de acueducto; la imagen de la izquierda corresponde a una válvula de compuerta, la imagen del medio es una válvula de expulsión de aire o ventosa, y la imagen de la derecha es una válvula de cheque que permite el flujo en una sola dirección. (Metalcol, 2009).
Este conjunto de tuberías, válvulas, accesorios, etc., son atributos de la red que conforman
los elementos necesarios para el funcionamiento y operación del sistema integrado de
distribución de agua potable.
6.1. Teoría de Diseño y modelación hidráulica de Acueductos
Generalmente la modelación se refiere al proceso de representar el comportamiento de la
red de distribución a través de sistemas de funciones de tipo matemático, mediante
herramientas computacionales. La modelación, es usada para predecir la respuesta del
sistema a eventos o cambios, en un determinado rango de tiempo o espacio, cambiando los
datos de entrada en el sistema para el cual se ejecuta un análisis. La modelación moderna,
es utilizada bajo programas de computadora que utiliza una interfaz gráfica, amigable con
los usuarios, donde se hace relativamente sencillo crear un modelo determinado por lo
existente en campo y con valiosa capacidad de visualizar los resultados también de manera
gráfica lo cual da una perspectiva de lo que se debería esperar en campo.
Los resultados de los modelos de distribución de agua, son analizados en profundidad con el
fin determinar las presiones existentes dentro de la tubería, la calidad del agua potable que
viaja por el sistema dependiendo de la tubería según su diámetro o material, para el
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seguimiento del flujo de agua que es transportada por la tubería, el seguimiento a la edad
del agua y las fuentes de captación. También es bastante útil para la planeación incluyendo
acciones de ampliación del sistema o incluso la rehabilitación que se requiera haciendo un
modelo previo y validándolo para su posterior implementación en el sistema disminuyendo
las posibles falla de los trabajos realizados. Por otro lado los resultados arrojados pueden
convertirse en un posible plan de acción para la operación de la red, contando con que la
simulación represente lo que se encuentra en campo la operación de la red en casos críticos
puede manejarse sin causar pérdidas excesivas del suministro ni cortes de agua
indeterminados.
Los procedimientos básicos con lo que se debe realizar la modelación de la red de
distribución del acueducto, se explica en el siguiente diagrama de procesos:
Figura 13. Diagrama de flujo para la modelación de una red de acueducto, basados en el catastro de acueducto (Walski,
2001).
Del diagrama anterior, se observa la metodología básica que se debe desarrollar para
encontrar un modelo óptimo que arroje resultados confiables; claro está que el desarrollo
de éste se basa en el catastro de acueducto, el cual se debe realizar con atención y en
conjunto con los que modelan la red (Walski, 2001).
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Dentro de un modelo de una red de suministro de agua existen dos formas de realización de
la simulación hidráulica; la primera forma para la modelación se hace mediante un estado
estable de la red donde la red se encuentra en un estado estático, y la segunda manera es
utilizando una simulación en periodo extendido, la cual trata el estudio de las características
de funcionamientos de la red a lo largo del tiempo y espacio. Dado que el comportamiento
de una red de distribución de agua potable es dinámico, los modelos generados por la
simulación extendida son los apropiados para determinar y observar las variaciones en las
presiones de las tuberías y nodos, los niveles de agua en tanques de almacenamiento,
operación óptima de estaciones de bombeo y las respectivas fluctuaciones de demanda que
se generan a lo largo del día por los individuos que hacen uso del sistema de suministro. La
duración mínima total de la simulación debe ser tal que se puedan capturar los eventos de
interés, como las fluctuaciones naturales de la demanda así determinando el diseño y
posterior operación integrada de la red de distribución de agua potable.
Imagen 14. Esquema general del ciclo del agua para el suministro de agua potable y la prestación del servicio de
alcantarillado de una ciudad. Tomado de (UNESCO, 2007).
Cuando se habla de modelación hidráulica en sistemas de distribución de agua potable, se
debe mencionar diferentes clasificaciones de los modelos que se realizan para la red según
el uso que se vaya a asignar y el grado de profundidad del estudio que realice a la red de
distribución. Esta clasificación puede hacerse a grandes rasgos pueden ser los siguientes:
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Modelo hidráulico simple: este tipo de modelo no maneja los datos de calidad de
agua esenciales para la administración de la red, pues solo se observan tras la
modelación el análisis hidráulicos en condiciones fijas para los elementos que
componen la red de distribución de agua potable.
Modelo hidráulico moderado: este tipo de modelación se lleva a cabo para
determinar pruebas de decaimiento de calidad del agua, para una calibración
hidráulica no rigurosa para simulaciones en periodos extendidos, y calibración con
datos históricos de cloro sobre el recorrido que hace el agua sobre la red de
distribución.
Modelo hidráulico complejo: este modelo debe estar configurado bajo muestras de
campo que sustancialmente sean confiables, para la calibración rigurosa de
simulación en periodos extendidos y calibración de cloro en el sistema de
distribución para soportar análisis detallados.
Mediante un estudio completo de las redes de distribución de agua potable es necesario
que se tengan en cuenta la totalidad de los distintos tipos de redes como lo son las redes
principales, las redes secundarias, redes menores y conexiones domiciliarias. Con el fin de
entender cuáles son los diferentes tipos de redes ó tuberías que se encuentran en la red, a
continuación se hace mención a cada una:
Las tuberías principales o redes matrices: son las tuberías que componen la red y
tienen diámetros nominales mayor o igual a 300 mm ó 12 pulgadas.
Las tuberías o redes secundarias de distribución: son aquellas tuberías con
diámetros nominales menores a 300 mm ó 12 pulgadas y mayores a 100 mm ó 4
pulgadas.
Las tuberías o redes menores de distribución: son aquellas tuberías de diámetros
menores o iguales a 100mm ó 4 pulgadas.
Las tuberías o conexiones domiciliarias: son tuberías de bajo diámetro de 1/2
pulgada a 3 pulgadas, que suministran el agua a cada suscriptor del sistema.
Aunque en grandes sistemas de distribución, para efecto del análisis y simulación, no resulta
práctico tener en cuenta las redes menores y conexiones domiciliarias debido a su
complejidad en la adecuación de modelo en un sistema de información sea en base a
software CAD o SIG, según el RAS, se considera como buena práctica de ingeniería para las
simulaciones hidráulicas se tengan en cuenta los siguientes criterios:
Sistemas con redes por medio de matrices y secundarias de distribución: en el
modelo no se analiza las redes menores por su gran complejidad dentro del
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modelo, las demandas se suponen concentradas en los nodos de la red secundaria
de donde se deprende la red menor.
Sistemas sin redes matrices: se analizan las redes secundarias y las redes menores,
mayores o iguales a 50mm ó 2 pulgadas.
Para llevar a cabo un proceso de modelación es indispensable que el levantamiento del
catastro de la red de distribución este hecho y evaluado por la calidad y cantidad de
atributos de la red obtenidos por el trabajo en campo, de los cuales dependerá
directamente de la naturaleza del modelo, ya que del trabajo de campo se necesitarán los
datos físicos y operacionales como:
Datos Físicos
Rugosidad de las tuberías
Altura piezométrica de las bombas y descargas características
Comportamiento de válvulas de regulación
Diámetros de tanques, elevaciones, etc.
Geometría precisa y completa de la red de distribución
Datos operacionales
Caudales y lecturas de elevaciones de la superficie del agua en lugares límites o
de bastante importancia, como tanque de almacenamiento, plantas de
tratamiento, etc.
Lecturas de caudal y presión en puntos claves del sistema, como lo son válvulas
de regulación, hidrantes, etc.
Demanda producida por altos consumidores
Tomas de muestras para medición de la calidad de agua en puntos específicos y
críticos de la red de distribución de agua potable.
El modelo que se genera para la simulación hidráulica en los programas computacionales
comerciales y gratuitos, calculan alturas en nodos y caudales en tuberías para un punto fijo
del nivel de agua en los depósitos de suministro y demandas de agua a lo largo de una
sucesión de una tubería en instantes temporales. Desde el instante que el modelo se corre
los niveles en el suministro y demandas en los nodos son actualizados de acuerdo con los
patrones de tiempo que se les ha asociado, mientras que los niveles de tanque son
actualizados utilizando la necesidad demanda del caudal. La solución de altura y demandas
en un determinado punto de la red de distribución durante el tiempo de simulación supone
el cálculo simultáneo de la conservación del caudal en cada nodo de la red y la relación de
pérdidas que supone el programa por su paso a través de los elementos de todo el sistema.
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Imagen 15. Modelo final de una red de acueducto montado en EPANET, para el municipio de Pasca en Cundinamarca.
Cortesía de CONSTRUSAN INGENIEROS CIVILES LTDA.
El método que usan los programas de modelación hidráulica realiza sus cálculos basados en
la metodología del gradiente. El método del gradiente hidráulico fue desarrollado e
imple
Newcastle Upon Tyne (Saldarriaga, 2007). El método consiste en determinar las ecuaciones
de energía para cada tubo, y combinarlas con las ecuaciones de masa de unión de cada
tubo, con el objetivo de encontrar una solución simultánea para el valor de los caudales en
cada una de las tuberías, y de la presión piezométrica en cada nodo que componen la red de
distribución de agua potable.
El proceso operacional de método del gradiente hidráulico se basa en tres condiciones, para
que el método sea efectivo:
En cada nodo que compone la red de distribución se debe cumplir la ecuación de
continuidad para el flujo, + = 0=1 .
Debe existir relación no lineal entre las pérdidas de fricción generadas por los
accesorios y la tubería, con el caudal para cada tubo que conforma la red de
distribución, = 22
log10 3.7+
2.51
2 3 .
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Por lo menos en cada tubo la energía total disponible se gasta en pequeñas pérdidas
por fricción y en pérdidas menores que se representan se la siguiente manera,
= + .
Para la realización del modelo hidráulico de la red de acueducto, que abastece de agua es
necesario disponer de un modelo preciso y completo; por ejemplo el software EPANET es un
motor que desarrolla el cálculo para el análisis hidráulico, con las ecuaciones de Darcy-
Weisbach =2
2 y Colebrook-White
1= 2 log10 3.7
+2.51
, dejando que el
programador de la red no controle el número de Reynolds en las tuberías que componen la
red de distribución.
Para la ejecución del método del gradiente hidráulico se hacen necesarias las ecuaciones
anteriormente descritas y las siguientes definiciones con el único fin de rescribir la red de
distribución de acueducto de manera numérica tal que la computadora sea capaz de
entender y reconocer mediante la provisión de los datos de manera matricial:
= Corresponde al número total de tuberías que se encuentran en la red de distribución
de acueducto.
= Corresponde al número total de nodos con altura piezométrica desconocida que se
encuentran en la red de distribución.
12 =Corresponde a la matriz de conectividad que se asocia a cada uno de los nodos de
la red, tiene por dimensión NTxNN.
= Corresponde al número total de nodos de altura piezométrica fija o conocida dentro
de la red de distribución de agua.
10 = Corresponde a la matriz que representa la topología de un tramo de tubería entre
dos nodos de altura piezométrica conocida, tiene por dimensión NTxNS
Tendiendo las anteriores definiciones claras se puede determinar la pérdida de la altura
piezométrica de una tubería que se encuentre dentro de dos nodos, como 11 +
12 = 10 0 . Donde 11 es la matriz diagonal de NTxNT que está definida
por el vector caudal representado como , el vector de alturas piezométricas
desconocidas de dimensión NNx1 y el vector de alturas piezométricas fijas o conocidas
0 de dimensión NSx1.
Mediante el desarrollo iterativo, se tiene estas anteriores matrices y ecuaciones tales que
se organizan de la siguiente manera en forma de ecuaciones con matrices:
+1 = 1 11 11 11 1( 12 +1 + 10 0 )
y
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21 ( 11 ) 1 12 ) +1 = 21 11 1 11 + 10 0
( 21 ) , representan un sistema de acueducto acoplado que debe ser resuelto
de manera iterativa. Q, representa el caudal requerido, N el número de nodos, 12 la
matriz de conectividad asociada a cada nodo de la red, 10 la matriz topológica para los
nodos de altura piezométrica fija, 0 la altura inicial de la cabeza de agua.
El primer paso para la solución es, suponer los caudales iníciales en cada tubo, luego se
resuelve el sistema de la ecuación (2). Con +1 se calcula +1 , con +1 se calcula de
nuevo +1 , y este proceso se repite hasta encontrar que +1 ~ .
El programa de computadora, verifica de manera veloz todos los pasos anteriores, al igual
que lo hace respetando las ecuaciones de Darcy-Weisbach, y Colebrook-White que
describen el flujo por la red. Algunos programas que ejecutan estas funciones son, el Epanet
el cual fue desarrollado por la EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos),
o el WaterCad en plataforma CAD desarrollado por Haestad Methods, o el programa Redes,
desarrollado por el CIACUA (Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados de la
Universidad de los Andes).
PROGRAMA CARÁCTER CREADOR PAIS
Aquanet Comercial Finite Technologies E.U.A
Epanet 2.0 Público EPA E.U.A
Eráclito Comercial Proteo s.r.l Italia
Mike Net Comcercial Boss International E.U.A
Redes Comercial Univ. De Los Andes Colombia
Netis Público Univ. South Bank Inglaterra
Pipe2000 Comercial Univ. De Kentucky E.U.A
Watercar V.6.5 Comercial Haestad Methods, Inc
E.U.A
Tabla 1. Cuadro comparativo entre distintos programas de modelaje de redes de distribución, con su respectivo creador y
país de origen.
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7. Metodología para la elaboración del Catastro de Redes de Acueducto
Como se ha venido mencionando durante todo el presente proyecto, las tuberías de
acueducto se encuentran instaladas bajo tierra, o concreto o pavimento, por lo que su
acceso y total conocimiento es restringido para los ojos humanos, la única manera en que se
puede hacer una aproximación del lugar por donde está instalada una tubería, es en el caso
en donde se encuentre algún atributo como válvulas, hidrantes, etc., que faciliten su
ubicación. Dentro de la compleja distribución del acueducto podemos encontrar tuberías de
diferentes diámetros, materiales, edades, en fin, un sin número de posible composiciones
de la red.
El siguiente paso es la realización de la metodología de la manera de cómo se debe
desarrollar un levantamiento catastral de los atributos de las redes del acueducto. Ver
Anexo 1, donde se explica los procedimientos claros para el término efectivo de este trabajo
de campo y oficina, que brinda valiosa importancia al conocimiento del funcionamiento de
la red.
7.1. Elaboración e investigación de una base cartográfica
Es de vital importancia el conocimiento previo de la zona de influencia a la cual se va a
realizar el levantamiento catastral de la red de suministro de acueducto, debido a que
puede brindar algunas pistas de cómo se debería hacer el trabajo de campo bajo un
enfoque general, más precisamente se deben hacer las investigaciones necesarias con el fin
de encontrar algún tipo de información sobre la red en cuestión, ya que esto sería de
acuerdo a su calidad una fuente útil de trabajo para el trabajo de campo. La exhaustiva
búsqueda de información, debe provenir de preferencia de la misma zona de influencia
donde funciona la red de acueducto ya que es allí donde la información se debería tener
actualizada y corroborada en su mayoría, debido al uso necesario de operación de las redes
de acueducto, es importante estudiar la información proveniente de planos impresos,
planos en medios magnéticos, entrevistas con la empresa prestadora del servicio de agua,
con el personal que presta el servicio de operación y mantenimiento de la red de
distribución que seguramente conocen la red. Mediante la recolección de esta valiosa
información se permite hacer un esquema básico de la cartografía y de la red de
distribución, identificando las líneas de conducción primerias, líneas secundarias,
probablemente conexiones prediales, así como cuerpos de agua, ríos, calles, carreras, etc.
Es muy útil para el personal de campo encargado del levantamiento de los atributos de la
red el conocer de antemano la red y, descifrando la conectividad que se encuentre en
general, también reconocer en campo los atributos especiales que componen la red, ya que
en muchos casos este es un avance para el trabajo de campo; claro está que si la
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información encontrada por el personal de campo es de pésima calidad se hará el trabajo
más difícil.
Como se nombró anteriormente la importancia de tener o realizar la base cartográfica de
calidad para el levantamiento del catastro de acueducto, es de vital importancia también
para la calidad del trabajo a realizar debido a que sobre esta se va a montar la red de
distribución que se levante por el personal de campo a cargo. La base cartográfica es
básicamente la composición de las manzanas del pueblo o ciudad donde se esté haciendo el
levantamiento; es importante que contenga datos como el nombre de los barrios, la
nomenclatura de las calles, los sitios de interés, etc. Es importante que el trabajo de campo
sea organizado y que entregue periódicamente avances al personal de oficina, el cual debe
ir organizando la información recibida en los dibujos tipo CAD, mediante la asignación
ordenada de capas que se encuentren nombradas de forma clara con su respectiva fecha de
adquisición, de tal manera que no vaya a tener en el futuro ninguna confusión durante el
proceso; esto evita que dos capas que contengan la misma información se confundan, como
por ejemplos las manzanas obtenidas del POT y las manzanas obtenidas por la comisión de
topografía producidas por el trabajo de planimetría.
Imagen 16. Base cartográfica suministrada por el IGAC en formato DWG, en donde se identifican las calles, carreras, ríos y
sitios de interés.
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Debido al cambio constante que tienen los pueblos y ciudades en la configuración de los
barrios, se aconseja realizar un polígono cerrado donde los barrios estén inscritos dentro de
la figura, para posteriormente realizar un recorrido en campo el cual corrobore la
información; este recorrido normalmente se debe hacer con la ayuda de las Juntas de
Acción Comunal de cada barrio ya que son ellos los que realmente conocen los límites de los
barrios. Al mismo tiempo que se realiza este recorrido de reconocimiento de barrios, se
debe ejecutar el reconocimiento de la nomenclatura, ya que esta debe ser la última versión
con el fin que no ocurran incoherencias dentro del levantamiento. Para subir la información
catastral encontrada al SIG, se recomienda que se asigne la información separada a las calles
y carreras para poder así realizar procesos espaciales de cercanía, como por ejemplo asignar
dirección a los nodos de la red de suministro de acueducto.
7.1.1. Mapas topográficos
De manera similar a como se actúa para la recopilación de información para la base
cartográfica, se hace para la investigación y elaboración de los planos topográficos en donde
se encuentra la red de distribución de agua potable. En primera instancia se debe acudir a
los entes territoriales como lo son alcaldías, luego a las empresas públicas, las cuales deben
tener información actualizada y comprobada de las áreas urbanas, límites urbanos y rurales,
ríos, lagos, bosques, curvas de nivel, etc., los cuales brinden una primera aproximación para
la realización del levantamiento del catastro de acueducto.
Imagen 17. Levantamiento topográfico de la zona de interés a la cual se le está realizando el levantamiento del catastro de
acueducto. Cortesía de CONSTRUSAN INGENIEROS CIVILES LTDA.
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La información encontrada debe ser de buena calidad para poder apoyar el trabajo de
campo; normalmente esta información encontrada es de buena calidad, ya que la
configuración topográfica de las zonas cambian levemente con el paso del tiempo. Este
recurso, es indispensable para hacer un programa base para el trabajo de campo, ya que
según la experiencia del personal sabrían con esta información la manera más sencilla para
ellos de hacer un levantamiento de calidad y en el menor tiempo posible.
7.1.2. Aerofotografías
Las aerofotografías, ortofotos e imágenes de satélite, son una herramienta bastante útil
para la elaboración del catastro de acueducto, debido a que es un elemento bastante
ilustrativo por ser la representación fidedigna de lo que se encuentra en campo; claro está
que si son aerofotografías y ortofotos e incluso imágenes digitales se debe tener presente la
fecha en fueron tomadas, ya que la configuración espacial de los pueblos y ciudades
cambian constantemente están pueden estar desactualizadas, haciendo que el trabajo no
sea de calidad.
Figura 18. Aerofotografía adquirida de Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), en donde se observa el centro urbano y
una gran extensión del área rural de la ciudad de Mompóx, Bolívar.
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Por otro lado la utilidad de una fotografía que se encuentre actualizada, es bastantes grande
ya que servirá en el proceso de oficina para colocarse como referencia o fondo en los planos
generados para la presentación del catastro, y también sirven en SIG como imágenes para
georeferenciar los trabajos realizados con el fin que contengan una buen resultado.
También las aerofotografías son bastante ilustrativas a la hora de realizar presentación o
adelantos del trabajo del catastro de acueducto.
7.1.3. Planos digitales y no digitalizados
Los planos en papel o en formato digital de las redes de acueducto, son de valiosa
importancia; es clave recopilar la mayor cantidad de información, luego proceder a
estudiarlos y posteriormente a clasificarlos según su aporte al proyecto de levantamiento
del catastro. Es indispensable identificar en cada uno de los planos encontrados el sistema
de coordenadas en que trabaja con su respectivo grado de confiabilidad, debido a que si se
encontrar un plano de buena calidad se podría incorporar al trabajo de oficina con solo
verificar la consistencia de los datos, con el sistema altimétrico que se adopte el proyecto en
definitivas cuentas.
Es importante en el estudio de los planos encontrados observar con cuidadosa cautela el
rótulo, ya que si en él se consignan palabras plano de obra, o adecuación o reparación, tiene
una alta confiabilidad que otros, que por ejemplo dicen plano de diseño o plano del
proyecto, ya que éstos son bastante pobres en las información de los atributos de las redes.
Por otro lado son bastante valiosos planos que contengan información sobre estructuras
especiales que se hayan adecuado para la operación de la red como un viaducto especial
para el paso de la tubería.
7.1.4. Registro de reparaciones de daños y mantenimiento
Por otra parte es de valiosa importancia, el conocimiento de las modificaciones que ha
tenido que hacerse a la red, sea por reparaciones de daños o mantenimiento, ya que a la
hora de recolectar los datos para la integración de la información como diámetros y
materiales de las tuberías ó reparaciones a válvulas, debido a que no se pueden comprobar
en terreno absolutamente todos los atributos de la red por estar ocultos o sin información
alguna. Se recomienda adicionalmente consultar y corroborar la información con el personal
encargado de la operación y control, ya que estos pueden resolver dudas sobre
inconsistencias que se tengan en la red de distribución.
Se recomienda que tanto el personal que en trabaje en campo como el de oficina, esté
integrado en el proceso de reconocimiento de la red, ya que así no habrá confusiones
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durante la realización del proyecto evitando el retraso del trabajo y aumentando la
perspectiva en la calidad del trabajo a realizar.
7.1.5. Placas de referencia del IGAC
Los puntos de referencia son determinantes para la elaboración correcta del catastro de
acueducto, ya que los atributos y la red en sí, deben estar referenciado a nivel topográfico,
de tal forma que si se realizará de nuevo el levantamiento se obtuviesen los mismos
resultados. Es fundamental que el catastro de acueducto, la información cartográfica y los
planos catastrales de los inmuebles, se encuentren bajo el mismo sistema de referencia
topográfico y coordenado, ya que si no se amarran éstos, el trabajo quedaría incompleto.
Está claro que se deben adquirir los puntos certificados por el IGAC en la zona de influencia
del trabajo, contando con por lo menos uno como punto de referencia altimétrica para todo
el trabajo.
Figura 19. BM de referencia para la nivelación topográfica. Esta placa es una coordenada exacta, que es proporcionada por
Instituto Geográfico Agustín Codazzi. En la fotografía se aprecia el año de instalación y el código de la placa, por otra lado
se encuentra la certificación expedida por el IGAC..
No basta con adquirir los puntos del IGAC, sino también es necesario asegurar que lo puntos
adquiridos por el personal existan en el terreno y que se encuentran bajo condiciones
favorables de trabajo, ya que existen puntos de IGAC que muchas veces o no se encuentran
o no tienen acogida por las malas condiciones de localización para instalar un GPS de alta
precisión, haciendo que el trabajo en campo se retrase o tenga falencias en los datos
obtenidos.
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7.1.6. Sistema de Información Geográfica (SIG)
Un sistema de información geográfico (SIG) es una herramienta computacional
implementada para la realización de planos y el análisis de objetos o eventos que tienen
ocurrencia en una determinada zona. La tecnología SIG integra una base de datos de gran
cantidad de almacenamiento y procesamiento, con el análisis estadístico espacial gracias a
desempeñarse como herramienta de mapeo. El SIG es una herramienta poderosa debido a
la utilización de capas de datos que interactúan entre sí creando relaciones entre los
diferentes datos y mostrándolos de manera sintetizada, el cual forma un complejo conjunto
geográfico el cual puede ser actualizado fácilmente. Los principales usos para los que se
emplea el SIG en el catastro de acueducto en primera para determinar análisis de
proximidad donde identifican usuarios que tenga un área de influencia de un nodo
particular de la red; otra aplicación utilizada es el del obtener los nodos que están
suministrando agua potable a un mismo usuario, y también es usado para presentar y
comunicar los planes maestros de una manera gráficas que se puede entender de forma
sencilla. El SIG como herramienta de alimentación para un modelo hidráulico trae
beneficios como la construcción de un modelo esqueletizado, generalización de la demanda
y un sinfín de operaciones más.
Figura 20. Estructuración del catastro de acueducto de Apartadó (Antioquia). Imagen del SIG montado en ArcGIS 9.2 luego
de los trabajos de catastro de redes. Cortesía EMDEPA CONSULTORIA S.A.
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En el caso colombiano es posible que algunas de las redes de acueductos existentes tengan
montada la información en el SIG; esto sería de gran ayuda ya que si el trabajo estuviera
bien hecho solo quedaría verificar la información y trabajar sobre esta base. Normalmente
para el caso colombiano no se encuentra ningún sistema de información geográfico que
contenga las redes de distribución, ni los atributos de las redes, es así como se procede a
montar la información en SIG de la información producida en campo. Es importante aclarar
que cuando el catastro de acueducto se encuentre terminado en su totalidad, la empresa
que desarrolló el levantamiento topográfico y el trabajo de oficina, entre en su totalidad los
archivos necesarios para consultar el SIG y los planos, si dado el caso las empresas
prestadoras del servicio de agua potable no tuviesen el software ni el personal para la
consulta del SIG, la empresa que levantó el catastro está obligada a brindar el software y
capacitación para continuar con el desarrollo continuo del catastro.
7.2. Planimetría
La planimetría es una subdivisión de la topografía, la cual es realizada por el personal de
campo que se encarga de hacer un levantamiento del relieve en un plano. En el catastro de
acueducto es la base de donde se da inicio a localización de los paramentos de las esquinas,
calles y carreras; a partir de estos se localizan las válvulas, los hidrantes y tuberías, las cuales
quedan ubicadas en un marco de coordenadas determinadas por el norte y el este, según el
punto de referencia certificado por el IGAC que se tome para la realización del trabajo.
Se recomienda que al mismo tiempo que se realice el levantamiento de los atributos de la
red de acueducto, se integre la actividad por parte del personal de campo del manzaneo,
con el fin de determinar zonas verdes, aclarar en planos las esquinas; haciendo un trabajo
conjunto donde se puedan evitar errores en las mediciones y teniendo herramientas para
comprobarlos datos obtenidos en campo. Mediante este trabajo se tendrá como entregable
final la localización real de los objetos que conforman la red; como consecuencia de ello es
inevitable las recomendaciones sobre el cuidado en la toma de datos y los equipos idóneos
para la recolección de los mismos.
Además si se estuviese realizando el catastro de alcantarillado, este trabajo sería importante
gracias que al trabajo del personal se localizan los centros de las tapas de los pozos de
inspección, sumideros y descargas a la red de alcantarillado, debido a que estos elementos
comparten al igual que el acueducto los paramentos y esquinas para ser referenciados
mediante el trabajo de campo.
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Imagen 21. Levantamiento topográfico de la zona por medio de los BM que suministran el IGAC, para amarrar las
coordenadas a este sistema de referencia. Cortesía de CONSTRUSAN INGENIEROS CIVILES LTDA.
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Los trabajos de campo para la planimetría se han realizado durante los últimos años con
estaciones totales las cuales tienen una gran precisión en la medición y consecución de
datos de distancias y ángulos. Una de las características más atractivas por la cuales en
Colombia la estación total ha adquirido tanta popularidad, es que los modelos recientes
llevan consigo carteras digitales, las cuales recolectan, almacenan información para luego
ser descargadas a una computadora para su post-procesamiento. Aunque este tipo de
tecnología ha tenido amplia acogida, por otro lado la tecnología GPS (Global Positioning
System) no se ha quedado atrás, es así como la implementación de ambas y su
complemento una de otra ha optimizado el trabajo de campo haciendo más ligero y sencillo.
De hecho la tecnología GPS ha tenido suficientes avances técnicos, en pro de la localización
de cualquier punto sobre el globo terrestre, haciendo mediciones y localizando puntos con
una precisión de milímetros, aunque este ha sido un avance que a potencializado el empleo
de esta tecnología aún no remplaza la estación total, y como anteriormente se había dicho
se convierte el catastro de acueducto en una simbiosis de estas dos tecnologías,
posibilitando así la medición correcta de los atributos encontrados por el personal de campo
de la red de distribución de agua potable. Actualmente los usuarios de la tecnología GPS la
defienden, ya que no tienen en cuenta las limitaciones que esta presenta, no se trata solo
que por medio de un dispositivo de localización obtener un punto con unas coordenadas; en
verdad es un procedimiento complejo, donde se deben tener en cuenta condiciones tales
como la planeación del trabajo en campo, para que la recepción de datos sea la más
acertada por medio de los satélites, el tiempo necesario para las mediciones, el lugar de
donde se tomarán los datos por medio del dispositivo GPS, etc., un sinfín de actividades
posteriores a la medición las cuales garantizan el correcto uso de los dispositivos y un
trabajo de campo de calidad.
7.2.1. Planeación del trabajo de campo
Con el fin de generar una planificación de campo que permita una correcta recolección de
datos, la planeación es decisiva para ejecutar el trabajo es así que se deben consultar las
efemérides (Efemérides son una serie de valores que describen la posición de los satélites
en el firmamento en un momento en especial) del sistema de GPS con el que se va a llevar a
cabo las mediciones.
Las efemérides para el sistema GPS están compuestas de tres sistemas de datos que están
disponibles para la determinación de los vectores de posición y velocidad de los satélites
utilizados por los dispositivos de recepción de datos dentro de un marco terrestre de
referencia para cualquier instante en el que se realice el trabajo de campo. Los sistemas que
se utilizan son:
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Datos de almanaque: estos datos proveen al usuario del sistema GPS unos datos con
baja precisión, que sirven para la búsqueda de los satélites por parte del dispositivo
receptor con el fin planear tentativamente los trabajos de campo mientras que se
define las acciones de trabajo.
Efemérides transmitidas: Las estaciones de rastreo que se encuentran distribuidas
alrededor del eje del Ecuador alrededor de todo el mundo, reciben las señales
emitidas por los satélites en un lapso de 7 días y luego envían las observaciones a la
estación de control ubicada en Colorado Springs (E.U.A), quien se encarga de calcular
las órbitas de los satélites. A partir de éstas predice órbitas que describen el
movimiento de los satélites en el futuro, funcionando esta como herramienta
fundamental en el proceso de planeación definitiva para los trabajos de campos que
se requieran con GPS en el catastro de acueducto.
Efemérides precisas: Las efemérides precisas son determinadas por el International
GPS Service (IGS), en base a los datos recogidos por las estaciones de referencia
distribuidas por el globo terrestre. Estas son calculadas y no predichas, por lo cual
produce que su publicación no sea en tiempo real para los usuarios, lo cual indica
que el proceso de post-procesamiento debe esperarlas para completar la totalidad
del trabajo realizado en campo. Las efemérides precisas luego de su corrección por
parte del IGS son publicadas en la página web http://igscb.jpl.nasa.gov de donde se
podrá descargar y hacer uso para corregir el trabajo realizado por el personal de
campo.
Imagen 22. Mapa donde se ubican las estaciones de control para la tecnología GPS, la estación principal está ubicada en
Colorado Springs, las demás estaciones de monitoreo y control se encuentran situadas sobre la línea ecuatorial del planeta
Tierra.
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7.2.2. Tiempos de medición en campo
Los tiempos de medición son importantes en la planeación del trabajo de campo, debido a
que los dispositivos GPS en muchos casos dependen de tiempos extensos de rastreo de
satélites con el fin de lograr una precisión de calidad. Estos tiempos extensos en la
recolección de datos se pueden disminuir gracias a software de planeación precisa como se
explicó anteriormente;
aproximaciones bastante reales a lo que se presenta en campo. Estos software son
suministrados por los fabricantes de los dispositivos GPS, con el fin que los usuarios puedan
realizar un buen trabajo de campo. En realidad el tiempo que se emplee para el rastreo
depende de la cantidad de satélites y la proximidad de la distancia a la base que se
denomina como vector.
En general un punto de precisión necesario para el levantamiento del catastro de acueducto
que debe ser de unos pocos milímetros de tolerancia; dentro de las ciudades puede tomar
cerca de 2 horas, lo que indica la inviabilidad en la actualidad de realizar el catastro de
acueducto mediante la tecnología GPS haciendo que se tenga la necesidad del uso de
estaciones totales las cuales tienen un rendimiento más alto. Aunque existe el GPS
diferencial, el cual utiliza una base y un vector de precisión los cuales se están corrigiendo
simultáneamente, no es más que aproximación apenas de lo que se realiza con la estación
total, ya que no se alcanza la misma exactitud para el trabajo; este dispositivo es bastante
utilizado para el levantamiento topográfico de vías y sus atributos.
7.2.3. Instalación de placas de referencia topográficas
Como se ha mencionado con anterioridad, se debe tener mucho cuidado con el trabajo
planimétrico ya que de éste dependerá la calidad del resultado final del trabajo de catastro
de acueducto. Antes de iniciar los trabajos planimétricos se debe encontrar la placa del
IGAC, la cual debe estar debidamente certificada por esta entidad, como se había
mencionado. Lo que sucede en muchos casos y normalmente cuando se trabaja en el casco
urbano de municipios pequeños, es la no existencia de esta placa de información geográfica
debido a que se destruyó, o simplemente no existe, es así como el personal de campo debe
ubicar la placa más cercana del trabajo que se vaya a realizar, la cual pueda provee el IGAC y
la cual se encuentre en condiciones adecuadas para amarrar el levantamiento. Luego de
encontrar la placa certificada por el IGAC más próxima al trabajo de campo, se procede a
amarrar desde ese punto conocido, hasta un nuevo punto de referencia mucho más cercano
al trabajo de campo que posiciona mediante la colocación de un mojón especial el cual no
tenga ninguna posibilidad de ser movido, ya que tiene que pasar por un proceso de GPS
para encontrar con precisión ese punto nuevo de referencia. Es importante elaborar una
ficha técnica para cada placa sea del IGAC o instalada por el personal de campo, con los
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respectivos datos con el fin que se puedan ejecutar futuros levantamientos topográficos con
la utilización de esta información.
Imagen 23. Instalación de placa de referencia en el caso urbano del municipio de Pasca (Cundinamarca) debido a que no se
contaba con la placa del IGAC, se muestra la ficha técnica en la cual se debe tener en cuenta datos como ubicación espacial
dentro del caso urbano, coordenadas planas, geográficas, nombre del punto, fotografía de reconocimiento del lugar.
Cortesía de CONSTRUSAN INGENIEROS CIVILES LTDA.
Una vez que se haya comprobado el punto certificado por el IGAC y/o los puntos nuevos
ubicados por medio de los mojones los cuales normalmente se localizan en sardineles,
cabezales o sitios que ofrezcan estabilidad; en el caso que no se pueda instalar en alguno de
estos, entonces se debe fabricar un mojón especial el cual debe ser en concreto con unas
dimensiones mínimas de 0.25x0.25x0.8m verificando que 0.2m de los 0.8m sobresalgan en
el terreno para colocar la placa respectiva que será el punto de amarre para el
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levantamiento. Entonces se da inicio a los trabajos de campo para la planimetría y
levantamiento de los atributos de la red.
7.2.4. Poligonales
Con los puntos del IGAC claramente definidos y/o las placas auxiliares instaladas se puede
dar inicio el levantamiento en campo del trazado de la red de distribución de acueducto que
más adelante será la base con en la que se trabajará en oficina el trabajo. El trabajo en
campo consiste en trazar poligonales las cuales sean adecuadas para poder radiar todos los
detalles que se encuentren de la red de agua potable. Estos procedimientos se deben
ejecutar mediante equipos calibrados y de tecnología de punta ya que son aspectos
indispensables para la precisión de las mediciones a realizar. Se tienen entonces:
Estación total con cartera electrónica incluida
Este dispositivo es empleado en los trabajos de topografía, ya que cuenta con un
conjunto de herramientas de medición, mediante mediciones electro-ópticas. Este
dispositivo es capaz de realizar mediciones de medición de ángulos con un error
también es utilizado para medir distancias por medio de prismas
que pueden comprender hasta un alcance de 4 a 5 Km; es usa para realizar la
nivelación de los terrenos con una exactitud de 2mm en 5 km y cartera electrónica la
cual es procesada luego por la computadora.
Bastones de prisma para estación total
Los bastones se hacen necesarios debido a la utilización de la estación total, debido a
que la estación total reconoce los prismas que poseen los bastones. Es importante
por lo menos operar en campo con un par de bastones para agilizar el trabajo. Se
recomienda también que los bastones se encuentren en buen estado para evitar que
la altura telescópica que se genera no cambia a medida que se realiza el trabajo y
también verificar el estado del prisma ya que este debe estar limpio, libres de
humedad, el ojo de pollo en buen estado y no presentar ninguna alteración en su
juego de espejos.
Nivel de precisión automático o electrónico
Los niveles automáticos cuentan con un dispositivo que permite la autonivelación; la
mayoría de estos instrumentos logran una nivelación aproximada usando una base
con tres tornillos niveladores que centran una burbuja circular ó ojo de pollo. Luego
de centrar manualmente el compensador de nivel automático nivela la visual y la
mantiene a nivel con toda precisión. La rapidez y facilidad con que se puede ajustar
hace que el trabajo de campo sea muy bueno.
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Mira ó estadal milimétrico
La mira ó estadal es usada para la nivelación que se realiza con del nivel de precisión.
Este objeto es una regla calibrada en metros, centímetro y milímetros, el cual
presenta la altura del terreno de forma telescópica según eje de referencia, se
recomienda que para la nivelación esta se encuentre en buen estado en sus topes,
que la escala sea visible y que el ojo de pollo esté dentro de sus parámetros.
Imagen 24. Se observa en la fotografía izquierda el dispositivo GPS que se utiliza para los puntos delta de la poligonal
amarrado a una placa del IGAC, en el centro se encuentra la estación total de referencia Trimble 5503 la cual permite
almacenar gran cantidad de datos y desarrollar una cartera electrónica por medio de su pantalla y teclado alfanumérico, y
por último la imagen de la izquierda es un nivel de precisión automático con la respectiva mira.
Las poligonales que se deben construir para el levantamiento planimétrico de la red de
distribución de acueducto deben ser cerradas; en caso contrario, si la poligonales por algún
motivo llegase a ser abierta debería comenzará en un punto certificado por el IGAC y
rectificado por el personal de campo, y terminará en otro punto del IGAC que tenga el
mismo proceso de verificación; si se realizara la poligonal abierta terminando o comenzando
de un punto no conocido, no se podrá confirmar la veracidad de los datos tomados en
campo y por lo tanto será un trabajo no válido.
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Imagen 25. Se observa en la figura superior un ejemplo típico de lo que corresponde a una poligonal cerrada, la cual tiene
un punto de partida el cual corresponde al mismo punto de cierre de la poligonal. La figura intermedia muestra el concepto
de lo que en una poligonal abierta con la cual no se puede desarrollar el trabajo de catastro de acueducto. Por último se
tiene la poligonal abierta pero referenciada en el punto de partida y en el punto de cierra, los cuales deben estar
certificados por el IGAC.
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Aunque la estación total tiene una gran capacidad visual, se recomienda que las poligonales
que se fabriquen para el levantamiento de la red no contengan ángulos agudos, ni distancias
superiores a 300 metros entre los deltas; llegado el caso que se pudieran realizar, esto es
debido a que los deltas que servirán para realizar la radiación de los detalles y según se
separación será muy difícil la recolección de los atributos de la red, se recomienda entonces
que la distancia máxima para la medición de un detalle ó atributos de la red sea de unos 200
metros. Por otro lado la distancia entre los deltas que se destinen para cerrar la poligonal
puede ser mayor a 300 metros, aunque se recomienda que esta distancia sea la deseable
para alcanzar el cierra especificado de la poligonal.
Los cierres mínimos que se pueden lograr con los implementos topográficos nombrados
anteriormente para la realización del catastro de acueducto son:
El cierre planimétrico mínimo que se puede lograr es de un metro por cada 20
kilómetros de poligonal realizada, esto será un relación de 1:20.000.
El cierra altimétrico mínimo que se esperaría del equipo será = 12
, donde k es la longitud del circuito de nivelación en kilómetros, se debe tener en
cuenta la longitud de nivelación y contranivelación.
Los deltas generados por la poligonal deben ser nivelados con nivel de precisión ó nivel
electrónico; esto permitirá conocer la cota exacta de los deltas con respecto al punto
certificado del IGAC con cota geométrica conocida; por otro lado permitirá que la estación
total genere mediante la nivelación geométrica valores de calidad de las mediciones de
cotas para los detalles de la red que se levanten por medio de la radiación. Será esta
información útil cuando por medio de la estación total y su cartera electrónica se registre la
altura vertical instrumental de cada unos de los deltas y las alturas que pueden tomar los
bastones con los prismas.
Para que los prismas funcionen de manera correcta en el trabajo de campo, se deben tener
una serie de precauciones tales como, que los bastones que se usen para el levantamiento
tengan la misma altura vertical durante todo el levantamiento, con el fin de evitar la entrada
de datos a la cartera electrónica provocando una serie de inconsistencia por la cantidad de
datos ingresados por el individuo que maneja la estación. Cuando se haga uso de las
extensiones telescópicas que poseen los bastones con los prismas en los lugares que
necesite, el individuo que tiene a cargo la estación total debe estar atento a cambiar la
entrada de datos en la cartera electrónica modificando la altura del prisma; así se evitarán
confusiones durante el proceso del levantamiento de los atributos de la red de distribución
de agua potable.
Por su parte los detalles que se levanten por medio de la poligonal serán los únicos puntos
que tengan cota trigonométrica, ya que los deltas que componen la poligonal y los deltas
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auxiliares que se utilicen serán nivelados con nivel de precisión; por lo tanto éstos tendrán
cota geométrica. Todos los deltas serán puntos de cambio para la nivelación trigonométrica;
en ninguno de los casos se podrá admitir que un delta principal y auxiliar sea nivelado por
medio de la vista intermedia de los niveles de precisión.
Imagen 26. Se muestran los distintos tipos de nivelación que se pueden encontrar en el levantamiento y atributos de la red
de suministro de agua potable. La imagen de arriba muestra la nivelación geométrica realizada mediante el nivel de
precisión ó nivel automático. La imagen de abajo muestra el desarrollo de la nivelación trigonométrica realizada mediante
la estación total y el prisma, donde la cota A debe ser obtenida geométricamente para que la cota B que puede ser un
atributo de la red sea medido trigonométricamente.
De por sí las cotas geométricas son bastante útiles para la construcción de un modelo digital
del terreno levantado por el personal de campo, que hará posible el equipo de trabajo en
oficina. Aunque es una herramienta para construir modelos digitales del terreno no
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solamente sirve para eso; también es utilizado para detectar errores en oficina en las
nivelaciones geométricas realizadas en campo.
Figura 27. Modelo digital, el cual muestra la elevación mediante una escala de colores, construido mediante la recolección
de cotas geométricas y cotas trigonométricas para la red de distribución de agua potable de Apartadó (Antioquia). Imagen
obtenida del SIG montado en ArcGIS 9.2 luego de los trabajos de catastro de redes. Cortesía EMDEPA CONSULTORIA S.A.
Una vez ya verificados los cierres necesarios de las poligonales que se construyeron para el
levantamiento de la red de distribución de agua potable, se debe suministrar a la comisión
topográfica ó personal de campo el inventario de coordenadas y cotas geométricas de los
puntos delta para retroalimentar la cartera electrónica de la estación total, de tal forma que
se inicie con el proceso de radiación de los detalles.
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7.2.5. Radiación de detalles de la red
La radiación de detalles es el paso que precede al el levantamiento de la poligonal y es de
esa forma como se controla el levantamiento de los atributos de la red. Normalmente el
personal de campo no tiene idea de los elementos que tienen que levantar como atributos
de la red de distribución, por lo que se hace necesario que éstos tengan información previa
de los elementos a levantar para agilizar el trabajo en campo. Los elementos que
comúnmente tiene que levantar desde que se posible su identificación son, tuberías de
abastecimiento de agua potable, registros de los usuarios del servicio de acueducto,
bocatoma, planta de tratamiento de agua potable, hidrantes y esquinas de los paramentos.
Por medio del trabajo organizado de campo se hacen breves descripciones de los deltas y de
los detalles que se levantan topográficamente, los cuales son de vital importancia en el
trabajo de oficina, ya que cuando se realice adelantos en los planos en formato de dibujo
CAD permitan generar bloques que representen los elementos de tipo nodo y unir los nodos
con elementos lineales. Las características que se usen el personal de campo se debe hacer
en forma de código con el fin de agilizar el trabajo de levantamiento; entonces por ejemplo
hidrante, y así con los demás atributos de la red incluso se pueden asignar números a la
distinción de los diferentes atributos, se recomienda que se desarrolle una lista previa con
los códigos para los atributos que se vayan a manejar; es importante que durante todo el
levantamiento los códigos de los atributos no cambien y se mantengan para que en el
futuro no se presenten ningún tipo de contradicciones.
Por otro lado el levantamiento en campo se debe realizar con cuidado y verificando las
carteras digitales de las estaciones totales, es importante que el encargado de la estación
total tenga una cartera de soporte que sea escrita a mano, con el fin enlistar los puntos que
por diferentes razones se capturan erróneamente y quedan registrados en la cartera
electrónica para posteriormente eliminarlos, ya que existirá otra versión ó versiones del
mismo punto, para que en la etapa de post-procesamiento del dibujo topográfico sea
eliminado y sólo quede el punto correcto.
El éxito anticipado del trabajo de campo es el orden en el levantamiento para obtener los
atributos de la red de suministro de agua potable, ya que deben estar caracterizados por un
código y algo que diferencie un atributo del otro tal como una secuencia numérica; no es
suficiente con identificar qué tipo de atributo es, sino también mostrar que es distinto de los
otros debido a su ubicación. Por ejemplo si las válvulas de operación de denotan como
diferenciaría de
una válvula de operación de otra sería con una secuencia -
gran ayuda para el personal de oficina esta identificación, ya que se sabría de que válvula se
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está hablando; por otro lado las tuberías deben tener el mismo formato que los demás
atributos pero estas solo basta con asignarle el diámetro y material si llegara a conocer.
Figura 28. Elementos y atributos de la red que debe ser levantada por el personal de campo. Se tiene en la parte superior
izquierda los paramentos y los sardineles lo cuales durante la etapa de oficina serán de gran utilidad, se encuentra la parte
superior derecha señalada con un óvalo pequeño las caja de donde se derivan las tomas domiciliarias y los contadores;
también se encuentra en el óvalo grande las evidencias de las perforaciones hechas en el pasado por reparación de la red
de acueducto las cuales son una pista del lugar de ubicación de las redes; en la parte inferior derecha se muestra la planta
de tratamiento que también hace parte del catastro y debe ser levantada, y por último se tiene la bocatoma que es de
donde se capta el agua.
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7.2.6. Marcación de los detalles de la red
Con el fin de dar seguimiento y cabalidad a la calidad del trabajo en campo para el
levantamiento del catastro de la red, se hace indispensable realizar una marcación en
campo que sea clara de los atributos que conforman el sistema de distribución de agua
potable, asegurando que cada atributo tenga un carácter o identificación única para que en
los procesos de oficina e incluso en los da campo se eviten ciertos tipos de errores como la
inexistencia o duplicidad de algunos de los atributos del sistema. Es muy importante que la
asignación de la identificación del atributo se haga cuidadosamente para los procesos de
recolección de datos, para que en el futuro la localización por parte de los operadores de la
red se les facilite; debido a esto el personal de campo debe demarcar claramente con algún
tipo de pintura indeleble y llamativa cada atributo. La marcación en sí debe hacerse lo más
próxima posible al atributo ya sea en sardinales, aceras, postes o en algunos casos el mismo
objeto que compone la red, con el fin que los planos definitivos del catastro de acueducto
concuerde con lo que se debería encontrar en campo.
Figura 29. Atributos de la red los cuales deben ser marcados con una identificación clara y única para fines prácticos del
levantamiento de la red, con fines posteriores para la correcta operación por parte de la empresa prestadora del servicio.
En la figura se observa la línea de conducción la cual se encuentra en la vía pública y un hidrante el cual se ubica en el
sardinel de la misma.
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El trabajo de campo realizado con las instrucciones y recomendaciones que se describieron
anteriormente, son actividades vitales para el desarrollo del trabajo de campo hasta buen
término debido a que se cuenta con información de campo de calidad y por consiguiente en
oficina, por lo tanto se aconseja que el personas de campo siga con la tarea rigurosa de
búsqueda, identificación y marcación de los atributos de la red de distribución.
7.3. Equipos
Durante el proceso de ejecución de un trabajo de castro de acueducto hay un sin número de
equipos que se utilizan; a continuación se realizarán dos divisiones principales en el trabajo,
las cuales corresponden al proceso de captura de datos o trabajo de campo el cual tiene a
su vez tres subcategorías, y por otro lado se tiene el trabajo en oficina que cuenta también
con otra subcategoría.
Para introducir los equipos que se utilizan en la categoría de trabajo de campo, se tiene
primero los implementos básicos de seguridad industrial:
Overoles
Guantes de carnaza
Gafas de seguridad
Casco
Chalecos reflectivos
Señales de control de tráfico cuando lo amerite
Conos reflectivos lo suficientemente grandes para ser percibidos en las zonas trafico
vehicular
También son indispensables los equipos de localización e identificación como:
Barras, pica, pala, mazos, cortadora de concreto, etc., en los casos que se requiera
hacer algún tipo de descapote o de apique para dar con la localización de algún atributo
que se suponga que hace parte de la red.
El georadar, el cual es una técnica que basa sus principios en ondas eléctricas; este tipo
de dispositivo en el país ha tenido gran acogida por los trabajadores de campo aunque
no cuenta con una eficiencia deseada debido al procesamiento de los datos que se
adquieren del uso del dispositivo.
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Radiestesia ó rabdomancia, la cual es una técnica bastante usual para la localización de
tuberías en el país, debido al bajo costo de los dispositivos y a la alta eficiencia de
localización; aunque no existe explicación científica para este método primitivo, se usa
con bastante frecuencia.
Pintura esmalte preferiblemente de tonos rojos o amarillos, para la identificación de los
atributos.
Y por último en la categoría de trabajo de campo se tienen los equipos de medición y
adquisición de datos como:
Los equipos de medición son esencialmente los elementos como, la estación total con
los demás elementos como prismas, nivel de precisión, etc., anteriormente descritos en
la construcción de poligonales.
Flexómetro o decámetro, el cual se utiliza para referenciar y confirmar algunos detalles
de la radiación.
Cámara fotográfica digital con el fin de realizar un registro fotográfico de cada sitio en
donde se encuentra una esquina de interés para las redes de acueducto, con el fin de
hacer una captura de datos de calidad; en la actualidad se ofrecen fotografías digitales
las cuales capturan en panorámicas de las esquinas, las cuales son más valiosas que las
fotografías convencionales.
Computadora de mano que tenga cargado los formatos para el levantamiento de
atributos de la red, el cual puede implementarse mediante la aplicación de programas
de información geográfica como ArcPad que figura como complemento del sistema de
información geográfico ArcGIS.
Por último se tienen los equipos para el trabajo de oficina los cuales son:
Computadora de escritorio de alto desempeño para la ejecución de la gran cantidad de
datos para el procesamiento, para el dibujo y para la implementación de la red en el
sistema de información geográfico, con fin último que este procesamiento sea eficiente.
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7.4. Personal
Para la realización del catastro de acueducto se hace necesaria e indispensable la operación
de dos partes, las cuales son el personal de campo y el personal de oficina. El personal de
campo debe:
Estar encabezado por un jefe de campo el cual preferiblemente debe ser ingeniero civil
con experiencia en trabajos relativos a la hidráulica de acueductos. Es requerida la
experiencia ya que éste debe reconocer las estructuras, topología y atributos usuales de
una red de distribución de acueducto; al mismo tiempo debe tener el conocimiento
necesario para la operación de los programas tipo CAD como AutoCAD, los programas
de información de geográfica como ArcGIS ó ArcView y ArcPad, adicionando la
capacidad de liderar el personal bajo su mando. El jefe de campo estará a cargo de la
comisión que efectúa la captura de atributos e información de la red de distribución con
el fin que pueda armar la topología de la red. El trabajo del jefe en campo será
repartido entre el campo y en oficina, debido al alto conocimiento que tiene este
personaje sobre la red de distribución de agua potable lo cual lo hace indispensable
para el armado de la red en oficina.
Incluir una comisión de tres personas como mínimo, para realizar un trabajo eficiente
con los instrumentos y equipos de medición; es necesario que los integrantes de la
comisión adquieran una serie de entrenamientos antes de la realización del trabajo que
cubran aspectos como la seguridad industrial y conceptos básicos de los que es una red
de distribución de agua potable con el fin de que estos puedan identificar
correctamente lo que encuentran a lo largo del levantamiento de la red. El
entrenamiento se realiza con el fin que las personas establezcan unos procedimientos
rutinarios para la adquisición de datos. Se hace indispensable que la comisión sea de un
mayor número de personas si el trabajo que se adelanta tiene la intervención del tráfico
vehicular el cual puede producir un accidente, con el fin que sea controlado de manera
segura para el flujo vehicular y la comisión.
Por otro lado el personal que se encuentra en oficina es tan valioso como el de campo el
cual debe:
Estar conformado por lo menos de un ingeniero civil y un auxiliar de ingeniería los
cuales son los encargados de revisar la información suministrada por el personal de
campo ya sea cruda o con algún tipo de procesamiento; estos deben, con las fotografías
digitales de las esquinas, corroborar algunos de los atributos, verificar que los atributos
no se repitan y subir la información a los programas de información geográfica con el fin
de ir armando el catastro de acueducto. Es de suponer que estos deben tener el
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conocimiento suficiente de los programas y de lo que es una red de acueducto; además
el trabajo debe ser complementado por el ingeniero jefe de campo.
Figura 30. Personal y equipos necesarios para el levantamiento de las redes de distribución y los atributos de la red de
suministro de agua potable.
7.5. Preparativos de trabajo en campo
Para dar inicio a los trabajos de campo se hace necesario que la comisión encargada de las
mediciones y la recolección de datos estén integradas como anteriormente se hizo mención
con especial cuidado con el personal idóneo para la realización y con la suficiente
preparación para el desarrollo del trabajo; además se debe contar con equipos en muy buen
estado y calibrados ya que de estos equipos dependerá la exactitud de los datos tomados.
Es necesario que los encargados del trabajo en campo planeen la manera en que se realizará
en trabajo en campo para esto deben elaborar una guía trabajo, basada en los planos
iníciales que se tengan para dar inicio al trabajo. Ya en campo la comisión de campo debe
tener la información impresa sobre todo los planos divididos por zonas, realizar formularios
básicos llenados a mano ya que serán el respaldo de los que se deben cargar en el momento
de la medición con la computadora de mano; estos formularios son llenados en la
computadora de mano para facilitar el trabajo, e ir implementando desde el trabajo en
campo el sistema de información geográfica mediante el programa ArcPad. La herramienta
ArcPad es una extensión para las computadoras de mano, la cual mediante la pre-carga de
los planos y un una computadora de mano con posicionador o GPS, es capaz de capturar el
atributo que compone la red de distribución de agua potable y de esta forma agregarlo al
sistema general de información geográfico que se maneja en oficina actualizando de manera
constante la información.
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Figura 31. Interface de operación correspondiente a la computadora de mano donde se puede observar el plano catastral
de la zona de donde se realiza el levantamiento y los formatos necesarios para la entrada de datos. Los formatos de
entrada de datos son personalizables y dependen del modo del levantamiento de la red de distribución de agua potable.
Los formularios de campo que son llenados por medio de la computadora de mano se
deben a adaptar a los requerimientos de trabajo y a la forma en que se hace el
levantamiento; es así como se recomienda realizar con anterioridad las pruebas necesarias
con los dispositivos de recolección de datos, con el fin de que los formularios, los equipos y
el personal sean los idóneos para que el trabajo sea de calidad. No es lógico hacer una serie
de formatos para el levantamiento de la red extensos que brinden al post-procesamiento
una gran inversión de personal y de tiempo para una serie de datos mínimos necesarios que
se deben obtener; es así como se recomienda por medio del programa ArcPad generar estos
formatos según necesidades reales para el levantamiento, que contengan información
básica como nomenclatura de la zona, manzana catastral, diámetros de tuberías, tipo de
tubería, tipo de rasante, accesorios, etc.
Los formularios a los que se hicieron mención anteriormente son la representación digital
de los formatos básicos que se deben generar para la elaboración del levantamiento del
catastro de acueducto con las características necesarias tal como el RAS 2000 lo exige,
aunque los formatos con la información pueden variar estos como se explicó anteriormente
depende de las personas que lo realizan; las figuras que se muestran a continuación son los
formatos que en físico se deben llenar o se deben implementar mediante la captura de
información digital, de la manera en que se enuncia en el documento del Ministerio de
Desarrollo Económico de Colombia, el Banco Mundial y Unicef Colombia en el texto Catastro
de redes expedido en el año de 2002, (Unicef, 2002):
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Tabla 2. Ficha técnica con los datos básicos para la recolección de información de las esquinas, para el catastro de la red de
acueducto.
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Tabla 3. Ficha técnica con los datos básicos para la recolección de información de los accesorios de las esquinas, para el
catastro de la red de acueducto.
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Tabla 4. Ficha técnica con los datos básicos para la recolección de información de la tubería existente, para el catastro de la
red de acueducto.
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Gracias a la obtención de información de manera digital por medio de la computadora de
mano y los formularios digitales, es de bastante importancia hacer la actualización de los
objetos levantados con sus coordenadas y demás topologías con el fin de facilitar esta
información al proyecto e ir chequeando el trabajo de campo por medio de la oficina y
posteriormente en campo.
7.6. Captura de información en campo
Para el proceso de captura de información de campo se debe contar con el personal, el
equipo y los demás requerimientos para que se pueda llevar a cabo el levantamiento. Es
indispensable que la comisión de planimetría ya haya hecho la marcación de los atributos de
la red de agua potable condicionando los atributos para que sean únicos ya que se evitaran
confusiones en oficina con estas marcaciones.
Cuando el personal en campo esté en el proceso de levantamiento debe tener en cuenta la
seguridad ya que por lo general las redes de agua potable están ubicadas en las vías públicas
y andenes por lo que deben tener la correcta señalización para la prevención de accidentes;
además deben seguir unos pasos rutinarios para la captura de datos como lo es la búsqueda
de las tuberías de suministro de agua potable, la medición y captura de los atributos de las
tuberías de acueducto y posterior entrega de datos crudos o procesados.
7.6.1. Búsqueda de atributos de la red de distribución de acueducto
Las redes de distribución de agua potable y alcantarillado por lo general se encuentran bajo
los corredores públicos viales y andenes dentro de los cascos urbanos de los municipios y
ciudades; por esta razón se hace dispendiosa la tarea de investigación de estas redes. Por un
lado la búsqueda de las redes alcantarillado es relativamente sencilla ya que estas redes
disponen de pozos de inspección los cuales en muchas ocasiones son visibles determinando
la trayectoria de las tuberías que conducen el agua residual, pero cuando se está
investigando el sistema de distribución de agua potable no se encuentran muchos indicios
de por donde se localiza la tubería que conduce el agua potable, aunque muchas veces se
localizan los demás componentes como válvulas, hidrantes, etc., es así como se hace
necesario el uso de técnicas de búsqueda y localización para tuberías mediante algunos
dispositivos los cuales aceleran la localización. Los métodos que se aplican para la búsqueda
de atributos de la red son:
Determinación visual de atributos: La determinación visual es bastante común para la
localización de algunos atributos de la red de distribución de agua potable como lo son
las distintas válvulas con que se operan normalmente y los hidrantes; estos atributos de
la red deben estar plenamente identificadas con el correspondiente nombre como
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anteriormente se describió, para proceder posteriormente a la captura de datos; en el
caso de que el atributo encontrado no se encuentre etiquetado con la identificación del
grupo de planimetría se debe informar la falta en la demarcación para ser tenido en
cuenta posteriormente. Por lo general las válvulas principales que controlan la red de
distribución son conocidas por el personal que opera la red y se encuentran con una
buena señalización en el terreno como lo son en cajillas y respectiva tapa que indica el
tipo de válvula; también hay otras secundarias que no se encuentra identificada como
las principales pero los operarios de la red las conocen. Por otro lado hay válvulas,
registros, y demás atributos que controlan parte de la red que no es posible localizarlos
visualmente ni tampoco con ayuda de los operarios de la red haciendo que sea
imposible saber la localización de los atributos. Los atributos descritos que no son
encontrados son simplemente no tenidos en cuenta ya que no tienen relevancia en el
sistema de distribución principal y por consiguiente no tendrá efectos negativos sobre
la prestación del servicio y otro motivo para obviarlo es que su búsqueda sería
demasiado dispendiosa; por otro lado si alguno de estos atributos resulta ser
encontrado por medio de alguna de las técnicas de búsqueda que se describan a
continuación se debe hacer la necesaria adición a los planos y al proyecto.
Figura 32. En las figuras se observan los atributos que son visibles de fácil identificación y que agilizan el proceso de
recolección de datos; se muestran los hidrantes y las válvulas con su plena identificación debido a su importancia. Se
observa la dificultad poder identificar algunos elementos si no se hacen visibles.
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Determinación de atributos mediante planos y fichas de reparaciones: Los planos y
fichas de reparación adquiridos mediante la etapa de investigación para la realización
del catastro de acueducto, son una de las mejores herramientas que se adquieren para
el desarrollo de un buen trabajo. Los planos constructivos de la red de distribución que
pueden ser encontrados son tan buena herramienta que solo basta con realizar una
verificación de los atributos consignados allí sirven para determinar la topología de la
red; si en la verificación de los datos que se encuentran consignados en los planos no
corresponden se procede a descartar la información ya que será una representación
errónea de lo que se encuentra en la actualidad en el terreno; por lo general cuando los
planos son de buena calidad de estos se puede adquirir información como la ubicación
de los atributos, materiales de las tuberías de conducción, diámetro de la tubería, fecha
de instalación de los atributos, longitudes de tuberías de conducción instaladas entre
otros. Si también se cuenta con la información de fichas técnicas de reparación o
mantenimiento, estas contendrán dentro de sus descripciones la fecha en que se realizó
la reparación o modificación del atributo de la red, materiales que se utilizaron para la
reparación de la tubería, diámetros de las tuberías reparadas o reemplazadas, tipos de
accesorios que se utilizaron para la reparación de la red, información del personal que
realizó la reparación.
Figura 33. En los trabajo de reemplazo de tuberías o de accesorios como lo desarrolla la empresa de Acueducto de Bogotá
se encuentra mucha de la información necesarias de los elemento que se encuentran instalados bajo tierra para las redes
de distribución de agua potable; por otro lado los planos constructivos son una buena referencia para encontrar y
referenciar los atributos de la red.
En conclusión, si se tiene un buen plano constructivo y fichas técnicas de reparación,
resulta tenerse una información lo bastante confiable ya que las líneas de conducción
de agua potable por lo general no son trasladadas, ni tampoco sufren modificaciones de
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consideración durante su uso, a parte de las reparaciones realizadas por necesidades
del sistema como ampliaciones o mantenimiento.
Localización de tuberías por medio del dispositivo de georradar: El dispositivo de
georradar es un conjunto de equipos dispuestos para la búsqueda y localización. El
equipo está compuesto por antenas que emiten y receptan señales
electromagnéticas las cuales emplean frecuencias de 800, 500 o 100 Mhz
dependiendo del tipo de terreno que se esté investigando y de la profundidad a la
cual se quiere investigar con un máximo de 5 metros de profundidad; emplea
también una aplicación computacional capaz de procesar las señales generadas por
el dispositivo, una computadora portátil.
El funcionamiento del dispositivo de georradar resulta de la emisión de ondas
electromagnéticas que penetran en el subsuelo y van siendo reflejadas en función de
la compactación de las capas inferiores, tipo de material que se encuentre, humedad
relativa, etc. Estas reflexiones son captadas por las antenas receptoras, que envían
los datos al procesador y de allí a la computadora portátil donde, mediante el
software apropiado se puede modificar la imagen capturada para un mejor análisis.
Este equipo es utiliza para la localización o seguimiento de cables, tuberías y/u
objetos, aunque el dispositivo tiene un sinfín de ventajas para la localización también
cuenta con una serie de limitaciones las cuales son principalmente cuando se
encuentre con terrenos bastantes húmedos o removidos, ya que los perfiles
arrojados por el procesamiento serán de baja calidad complicando la labor de
interpretación de lo que se encuentra bajo la rasante por parte del personal que
hace uso del dispositivo; otra de las dificultades en las que el dispositivo tiene
falencias son cuando en el terreno de investigación el suelo se compone de arcillas o
gravas de diferentes diámetros obteniendo así información de baja calidad. Por otro
lado hay que tener en cuenta el alto precio que representa la adquisición de este
dispositivo para realizar el levantamiento de la red de distribución de agua potable.
La cualidad más importante del dispositivo se encuentra en la entrega de resultados
en tiempo real, lo cual hace que el trabajo de campo en condiciones optimas sea de
alta productividad con una alta asertividad en los elementos identificados mediante
este método; aunque normalmente se utiliza para la búsqueda y localización de
tuberías, es posible en algunos casos se encuentren algunos atributos que
complementan la red de distribución de agua potable como válvulas que a
simplemente vista no fueron percibidas debido que estaban ocultas por el material
de la rasante.
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Figura 34. En la presente figura se observa en la parte izquierda el dispositivo georradar en donde se tienen los
componentes que lo conforman como lo es la carretilla la cual le da movimiento, las antenas emisoras y receptoras de las
señales y el operario con su computadora portátil del equipo. En la figura en la parte derecha se observa los resultados
arrojados por el procesamiento de las señales; se muestran dos partes la primera donde se observan los puntos rojos que
corresponden a tuberías de acueducto con un perfil del terreno general y otra con un perfil del terreno detallado con los
mismos puntos rojos que representan las tuberías existentes a través de ese trayecto.
Radiestesia o rabdomancia para la localización de tuberías del sistema de
distribución de agua potable: Una de las técnicas de localización de tuberías más
efectivas y económica es la que se realiza por medio de la radiestesia la cual no solo
ayuda a la localización de las tuberías que conducen el agua sino también para la
detección de aguas subterráneas o reservorios de agua subterránea; es un método
ampliamente usado alrededor del mundo y uno de los más antiguos usados por el
hombre. El método consiste en la utilización de dos tipos de dispositivos: uno es una
elemento fabricado de madera en forma de Y, otro de los dispositivos son un par de
alambres fabricados de aleación de cobre con unos trozos de bambú. Estos dos
dispositivos funcionan de una manera que aún la rama científica no ha podido dar
explicación alguna, la operación de los dispositivos es distinta dependiendo del que
se haga uso. Para el dispositivo que tiene forma de orqueta o de Y, su
funcionamiento se basa en tomar de los dos extremos libres la barra de madera y
dar pequeños pasos en donde se crea hay una tubería de agua; cuando el operario
del dispositivo se encuentre con el tubo que está enterrado sentirá una leve
vibración en dirección vertical la cual le indicará el sitio exacto donde se encuentra la
tubería; para el funcionamiento del dispositivo de alambre es un poco más sencillo,
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solo basta que el par de alambres tengan una figura en L, donde la parte corta será el
mango de donde se sostendrá y se le pondrá la pieza de bambú para que el
elemento quede libre; para la operación de esté es básicamente la misma que para
el anterior dispositivo solo que este solo funciona cuando el operario se aproxima de
manera perpendicular a donde se sospecha que la tubería, causando que los
alambres se entrecrucen y en este punto será donde se encuentre la tubería.
Figura 35. La parte izquierda de esta figura se observa el dispositivo de búsqueda por rabdomancia o radiestesia el cual se
compone de un par de alambres que en su parte corta contienen un sujetador con el cual se otorga libre movimiento para
la detección de las tuberías. La parte derecha de la presente figura se observa el dispositivo en forma de Y el cual hace una
vibración vertical cuando encuentre o detecte la tubería.
Es muy importante tener en cuenta al momento de operación de este dispositivo de
búsqueda de tuberías conductoras de agua, que tanto como las redes de acueducto
y alcantarillado son conductos que transportan agua, por lo tanto se debe tener
especial cuidado al encontrar un punto donde el dispositivo marque el paso del agua
ya que no diferencia entre acueducto y alcantarillado, por lo cual el operario deberá
estar atento para no cometer este tipo de errores.
Apique o investigación por medio de zanjas: Para el trabajo de catastro de acueducto se
hace necesario el buscar, identificar y levantar en planos los atributos de la red y más si
son vitales para la operación de la misma, de tal manera se hace necesaria la búsqueda
de elementos relevantes los cuales deben ser identificados plenamente y están ocultos
y se tienen indicios de el lugar donde se encuentran, primero se realizan los métodos no
invasivos para la localización e identificación como los descritos anteriormente
esperando tener una respuesta si no se consigue una respuesta mediante estos
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métodos se hace necesario la investigación por medio de zanjas o apiques, los cuales
son verídicos ya que prueban o niegan la existencia de algún atributo que se supone
desconocido para la red. Este tipo de búsqueda se debe determinar con la empresa
contratante de catastro de acueducto, ya que los apiques o zanjas son costosas ya que
requieren la reconstrucción de los lugares en que se realizan; aunque es uno de los
métodos más asertivo es uno de los más costosos debido a la utilización de personal
para la apertura de zanjas y posterior arreglo, por lo tanto hace que el trabajo de
recolección de datos aumente y no sea un método eficiente para los interesados en el
proyecto, aunque dados los casos y conveniencias deben realizarse.
Figura 36. El método de investigación por apique o zanja es un poco engorroso, ya que como se ve en la figura se hace
necesario que exista una señalización adecuada y una cuadrilla de apertura y cierra de zanjas para la obtención de algunos
atributos de la red de distribución de agua potable. Este es la última opción que se debe contemplar para la localización de
atributos, ya que con los otros métodos de búsqueda anteriormente nombrados se podrían ubicar.
7.6.2. Medición y captura de atributos de la red
Para la iniciación de los trabajos de medición y captura de atributos de la red de distribución
de agua potable se hace indispensable que los anteriores trabajos como los son la radiación
de detalles y posterior verificación, la marcación correcta e identificación plena de los
atributos, el desempeño óptimo de los equipos, el entrenamiento del personal de campo
para la medición y captura, las fichas técnicas a llenar y la localización exacta de los
atributos que no eran visibles y fueron encontrados con los métodos de búsqueda y
localización.
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Para la medición de los elementos y atributos de la red de distribución de agua potable se
hace necesario que el equipo tenga los elementos necesarios de comunicación como lo es
un sistema de radio-teléfonos con el fin que el trabajo sea coordinado y no se presenten
confusiones para la medición de los elementos; cabe recalcar en el estado de los equipos de
medición y captura ya de la calibración y calidad de estos dependerá en buena parte la labor
de procedimiento en campo, se hace necesario que a cualquier duda en la medición de
algún datos se verifique su veracidad, mediante los elementos como cintas o la repetición
de la medición.
Para la captura de información por medio de las fichas digitales que se encuentran en la
computadora de mano se hace necesario que el operario se encuentre junto o sobre el
computadora reconozca la localización; luego de que reconoce la localización se procede a
llenar las fichas técnicas teniendo la precaución de no dejar en blanco ninguna de las
casillas, que ya todas ellas brindan la información necesaria para el trabajo del catastro. Se
hace necesario que se realicen los procedimientos de búsqueda para reconocer la ubicación
de las tuberías y accesorios, por lo tanto la toma de datos debe estar condicionada a esta
búsqueda con fines que el trabajo contenga la calidad necesitada para este tipo de trabajos.
Figura 37. Para la medición y captura de la información se hace necesario que el personal, los equipos, fichas técnicas y la
búsqueda sean un conjunto para que el trabajo tenga armonía y se lleve a buen término.
Para la captura de información también existen las fichas técnicas para las tuberías que se
deben encontrar por medio de los métodos de investigación; para esto es posible la
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utilización de dos o más medios de investigación ya que con el conjunto de dispositivos se
hace que la información sea de carácter fidedigno, logrando detalles necesarios para el
proyecto sobre el conocimiento de la tubería como lo es el diámetro, material, la rasante,
profundidad a la que se encuentra y estado de la misma. Es de vital importancia que en las
esquinas se encuentre toda la información hacer de la red de acueducto ya que es un punto
crítico donde convergen algunas redes como las de alcantarillado, teléfonos, energía, etc.,
las cuales pueden ser afectadas si no se realiza la adecuada investigación para efectos de
futuros arreglos sino se realizó un trabajo de calidad. La manera en que se corregirán
algunos datos logrados mediante la medición y captura de información será en el momento
de post-procesamiento mediante las herramientas computacionales o de dibujo.
7.6.3. Post-procesamiento de datos adquiridos en campo
Para el paso de post-procesamiento de datos adquiridos en campo no se hace indispensable
la terminación o culminación de la totalidad del trabajo; basta con hacer un inicio de post-
procesamiento para luego hacer actualización de la información existente en oficina. Es
preciso e indispensable mantener la base de coordenadas durante el trabajo de post-
procesamiento; por otro lado hace necesario que las mediciones realizadas con la tecnología
GPS sean corregidas ya que la precisión para los datos crudos serán de más o menos 3
metros que con el proceso de corrección que se explicó anteriormente se reduciría a una
diferencia de milímetros.
Para el proceso de corrección de los datos crudos se hace indispensable hacer el cálculo de
las coordenadas que maneja el GPS que suelen ser geográficas o elipsoidales con referencia
a la latitud representada por la letra griega y la longitud que representada con la letra
griega con respecto a la tierra; estos datos normalmente los dispositivos los arrojan en el
formato de grados, minutos y segundos, los cuales permiten ubicar el punto dentro del
planeta Tierra.
Como parte del post-procesamiento está la corrección de los datos y la posterior
transformación de coordenadas geográficas o elipsoidales a coordenadas plana, para ello
existen varios software desarrollados para el caso particular de Colombia con el fin de
modificar las coordenadas. Los programas gratuitos que se pueden encontrar en la Internet
son Magna-Sirgas el cual fue desarrollado por Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC)
con el fin de que los trabajo fueran referenciados en las mismas coordenadas que ellos
manejan; el programa se puede adquirir por medio de la dirección electrónica
www.igac.gov.co . Por otro lado empresas como la Empresa Acueducto y Alcantarillado de
Bogotá desarrolló otro programa con el que se deben hacer los trabajos de post-
procesamiento este programa se llama CONCOORD y también tiene la particularidad de ser
un programa gratuito, el CONCOORD cumple la misma función que Magna-Sirgas.
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Figura 38. Interface de los programas gratuitos disponibles para realizar la conversión de las coordenadas; en la parte
izquierda se observa el CONCOORD el cual es desarrollado por el Acueducto de Bogotá, y el de la parte derecha que es
desarrollado por el IGAC, el Magna Sirgas.
Está claro que con el fin de realizar un buen trabajo de levantamiento mediante el uso de la
tecnología GPS y contar con las precisiones adecuadas no basta con tener los equipos y
programas computacionales adecuados, es también necesario seguir el procedimiento de
planeación que se describió en capítulos anteriores, el tiempo de rastreo para que las
mediciones tengan la suficiente certeza y por supuesto la calidad del trabajo en oficina por
parte del post-procesamiento de la información como lo son la transformación de las
coordenadas como base única cartográfica a manejar.
Para el trabajo de oficina en el procesamiento de datos que se obtienen por medio de GPS
en campo es necesario que se tenga en cuenta la utilización del Datum MAGNA (Marco
Geocéntrico Nacional) el cual es una densificación del sistema SIRGAS (Sistema de
Referencia Geocéntrico para las Américas), el cual se basa en el elipsoide WGS84 por su
siglas en ingles (World Geodetic System 1984) el cual es totalmente compatible con la
tecnología manejada por el GPS, a diferencia del Datum Bogotá el cual es solo de referencia
para la ciudad de Bogotá el cual en su momento fue basado en el elipsoide Internacional de
Hayford 1924. El sistema MAGNA-SIRGAS proporciona, primariamente, coordenadas
tridimensionales geocéntricas (X,Y,Z), las cuales pueden expresarse en coordenadas
geográficas.
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Figura 39. La parte superior de la figura muestra la deferencia de alturas con respecto al elipsoide la cual corresponde a
una altura elipsoidal; se observa también la altura relativa del geoide con respecto al elipsoide y por otra parte se observa
el nivel o altura que alcanza la topografía del terreno, todos corresponden a la perpendicularidad al elipsoide de referencia,
mientras que la altura real topográfica es distinta. En la parte inferior de la figura se observa la diferencia entre los distintos
marcos de referencia de la Tierra; se observa que la esfera regular es en lugares consecuente con la figura de la Tierra o
geoide; se observa que por su parte el elipsoide tiene la figura más semejante al geoide.
Debido a las confusiones como consecuencia de estos cambios de coordenadas se debe ser
cuidadoso a la hora de hacer mención a los cambios coordenados, ya que cualquiera de
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estos cambios en las coordenadas provoca la modificación del trabajo y se tengan datos
erróneos y el trabajo tenga dificultades.
Es importante tener en cuenta al momento del post-procesamiento de datos adquiridos en
campo reconocer los diferentes tipos de proyecciones de coordenadas geográficas o
elipsoidales planas que se utilizan para la referenciación para el territorio de Colombia, estas
pueden ser coordenadas planas de Gaus-Krüger y las planas cartesianas.
El sistema de proyección cartográfico Gaus-Krüger, es una representación del elipsoide
sobre un plano, es decir, que el ángulo formado entre dos líneas sobre la superficie
terrestre se mantiene al ser éstas proyectadas sobre el plano. Los meridianos y
paralelos se interceptan perpendicularmente, pero no son líneas rectas, sino curvas
complejas, excepto el meridiano central y el paralelo de referencia. La escala de la
representación permanece constante sobre el meridiano central, pero ésta varía al
alejarse de éste, introduciendo deformaciones en función de la longitud terrestre.
Figura 40. Sistema de proyección cartográfica Gaus-Krüger.
El sistema de proyección UTM (Universal Transverse Mercator) corresponde con el de
Gaus-Krüger, sólo que utiliza un factor de escala equivalente a 0.9996 para el meridiano
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central y usos de 6°. En Colombia el origen de las coordenadas Gaus-Krüger se definió
en costado sur del observatorio Astronómico de Bogotá, asignando los valores de
Norte=1.000.000 m y E= 1.000.000 m. Los orígenes complementarios se han establecido
a 3° y 6° de longitud este y oeste de dicho punto.
MAGNA SIRGAS ORIGENES PROYECCIONES GAUS-KRÜGER COLOMBIA
ORIGEN COODENADAS ELIPSOIDALES
COORDENADAS DE Gaus-Krüger
LATITUD (N) LONGITUD (W) NORTE (m) ESTE (m)
Bogotá-MAGNA 4°35´46,3215´´ 74°04´39,0285´´ 1000000 1000000
Este Central-MAGNA 4°35´46,3215´´ 71°04´39,0285´´ 1000000 1000000
Este Este-MAGNA 4°35´46,3215´´ 68°04´39,0285´´ 1000000 1000000
Oeste-MAGNA 4°35´46,3215´´ 77°04´39,0285´´ 1000000 1000000
Oeste Oeste-MAGNA 4°35´46,3215´´ 80°04´39,0285´´ 1000000 1000000
COORDENADAS EN DATUM BOGOTÁ PROYECCIONES GAUS-KRÜGER COLOMBIA
ORIGEN COODENADAS ELIPSOIDALES
COORDENADAS DE Gaus-Krüger
LATITUD (N) LONGITUD (W) NORTE (m) ESTE (m)
Bogotá-BOGOTÁ 4°35´56,57´´ 74°04´51,30´´ 1000000 1000000
Este Central-BOGOTÁ 4°35´56,57´´ 71°04´51,30´´ 1000000 1000000
Este Este-BOGOTÁ 4°35´56,57´´ 68°04´51,30´´ 1000000 1000000
Oeste-BOGOTÁ 4°35´56,57´´ 77°04´51,30´´ 1000000 1000000
Oeste Oeste-BOGOTÁ 4°35´56,57´´ 80°04´51,30´´ 1000000 1000000
Tabla 5. En la primera parte de la tabla se encuentran las coordenadas MAGNA-SIRGAS de los orígenes de las zonas de proyección Gauss-Krüger en Colombia. La segunda parte de la tabla corresponde a las coordenadas en Datum Bogotá de los orígenes de las zonas de proyección Gauss-Krüger en Colombia.
Proyección cartesiana: El sistema de proyección cartesiana equivale a una
representación conforme del elipsoide sobre un plano paralelo al tangente que
tocaría al elipsoide en el punto de origen. La proyección del meridiano que pasa por
este punto representa el eje de la coordenada Norte. No obstante, los puntos sobre
el elipsoide y los equivalentes proyectados sobre el plano no tienen una relación
geométrica, ésta es puramente matemática. La proyección cartesiana es utilizada
para la elaboración de planos y ciudades de cartografía a escalas mayores que
1:5000, de ahí la existencia de tantos orígenes de coordenadas como ciudades. Al
igual que en el sistema de Gauss-Krüger, la proyección cartesiana puede prestarse
para ambigüedades en la definición unívoca de coordenadas, por tal razón, éstas
siempre van acompañadas del origen que se refieren.
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Figura 41. Proyección cartesiana.
Los trabajos de campo generan una serie de información la cual debe ser recolectada y
procesada tal como:
Las carteras electrónicas que se obtienen del proceso de medición son archivos en
formato de texto, los cuales son datos crudos listos para ser procesados.
Totalidad de los puntos levantados deberá ser entregada en un archivo
preferiblemente Microsoft Excel, con las siguientes columnas donde se tenga la
información del número del punto, nombre del punto, coordenadas (norte y este) y
la cota trigonométrica.
Lista de los puntos que se descartaron durante la medición; está lista debe
presentarse a oficina en medio magnético para que en la generación del dibujo no se
incluyan estos puntos que son erróneos y que quedan registrados en la cartera
electrónica.
Dibujo en sistema CAD de la topografía el cual debe contener la totalidad de puntos
levantados y debe ser en modo tridimensional; esto quiere decir que los puntos
deben tener elevación, no se puede aceptar los dibujos topográficos en modo de dos
dimensiones ya que se requiere generar modelos de elevación. Las capas y sus
colores dependen de los requerimientos de los contratantes y deberá ser
consecuentes cuando se implemente el sistema de información geográfico de la red.
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Esquemas en mano alzada, deben ser entregados mediante previa identificación del
sitio de donde se hace referencia el dibujo.
7.7. Montaje de la red en CAD
El montaje de la red en sistema CAD es fundamental ya que de este se dependerá el modelo
en algún programa de modelación hidráulica, la red de distribución de agua potable
contiene numerosos componentes del sistema, y lo relevante es determinar la manera de
cómo éstos están interconectados. Normalmente la red se compone de de nodos, los cuales
representan características específicas de los atributos del sistema, y los vínculos que
definen las relaciones entre los nodos.
La red de distribución de agua potable tiene diferentes tipos de elementos nodales, los
cuales corresponden a atributos propios de la red, entre ellos se deben considerar las
tuberías, los tanques de reserva o tanque de suministro, bombas, válvulas de control, que
en el modelo de dibujo en CAD serán representados como nodos. Aunque no solo los nodos
representan la red sí son los puntos que unen los elementos de red, un elemento de
conexión por ejemplo puede ser unir dos elementos tipo nodo, como los dos extremos de
una tubería donde la tubería es representada por este elemento de conexión. También lo
elementos tales como válvulas y bombas son en algunos casos catalogados como
conectores en vez de ser nodos. A continuación se hace una lista de cómo se deben
expresar los elementos dentro de un dibujo tipo CAD:
ELEMENTO TIPO PROPOSITO PRIMARIO DE DIBUJO
Tanque de suministro Nodo Provee del suministro de agua al sistema
Tanques de reserva Nodo Recoge lo excesos de agua en el sistema y suministra agua en momentos de gran demanda
Unión Nodo Demanda o Suministro de agua fuera y hacia el sistema
Tubería Conector Conectar nodos de un nodo a otro nodo
Bomba Nodo ó Conector
Controla el gradiente hidráulico para superar las diferencias de elevación y perdidas por fricción
Válvula Nodo ó Conector
Controla el flujo y/o presión en el sistema, según criterios de operación
Tabla 6. Tabla donde se muestran los tipos de elementos y como deben ser dibujados en la base CAD.
Debido a la gran cantidad de los cientos o miles de elementos que contiene una red y que
todos ellos son importantes para la operación de la misma, es de vital consideración que el
modelo tenga la relación más estrecha posible entre lo que se encuentra en el terreno y en
el dibujo; por lo tanto se debe identificar cada uno tan claramente cómo se pueda haciendo
que este elemento sea único, se recomienda para la numeración la que se usó para el
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levantamiento de la red, aunque está se puede modificar haciéndola más explícita y clara
mediante la marcación alfanumérica lo hará único y si se encontrase inconsistencias será
sencillos hacer los cambios claros sin alterar lo que se encuentra en campo. Aunque las
convenciones de los nombres de los atributos están a disposición del dibujante, se
recomienda que se usen una serie de prefijos, sufijos, números y textos; en general las
etiquetas deben ser lo más breve posible para evitar que el dibujo se convierta en algo
engorroso para lo cual solo se debe incluir la información suficiente para identificar el
elemento dentro del plano.
Figura 42. En la figura se observa la unión de nodos con conexiones, los nodos son algunos atributos de la red, mientras
que las líneas son las tuberías de conducción. Se observa que en la parte izquierda las tuberías se encuentran nombradas
por el año de instalación más no por algo que la identifique claramente como lo sería la posición; por otro lado en la parte
derecha se encuentra un ejemplo de debería hacerse la clasificación de las tuberías.
Los elementos de dibujo que son conectores que representan las tuberías, también deben
tener una identificación clara la cual no se recomienda que las tuberías no se enumeren al
azar; por lo tanto se debe hacer una enumeración que puede iniciarse de la fuente de
suministro de agua y así sucesivamente a lo largo de toda la red de distribución. Para tener
un buen dibujo como resultado final se puede seguir el ejemplo anterior ya que contiene
alguna información necesaria.
Unos de los requisitos más importantes para obtener una representación fidedigna de lo
que se encuentra en campo y que se deben tener en cuenta para la elaboración del dibujo
de la red de distribución de agua potable, son los elementos que la componen, pero no solo
los elementos sino, la forma de cómo se encuentran interconectados en red. Si se adelanta
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un dibujo de una red de distribución de agua potable y este no representa fielmente lo
encontrado en campo, entonces el dibujo no servirá de mucho por lo cual no representa lo
que sucede en realidad en la red, por ejemplo cuando en el dibujo se conectan dos nodos
que realmente no se encuentran unidos en la realidad.
El hecho de que la red pareciese cruzarse en un plano, esto no significa que necesariamente
exista una conexión hidráulica en ese lugar; por lo tanto el digitador o dibujante se debe
referir directamente a las ubicaciones y localizaciones logradas por el personal de campo
mediante los equipos de búsqueda con lo es el georradar, radiestesia, apiques, etc.,
haciendo así que la información encontrada en campo sea consecuente con la que se
registrará en el plano. Es posible que en algunos casos las tuberías tengan un cruzamiento
sobrepuesto lo que indica que una tubería se encuentra por encima de otra, lo cual hace
que la red sea distorsionada en el dibujo lo cual sería una falta gravísima en el catastro, se
recomienda revisar la documentación obtenida de campo para cada caso en donde las
tuberías se cruzan y si no se encontrase algún información referente se debe dar aviso al
equipo de campo para hacer una nueva investigación al sitio en cuestión. Cuando las
tuberías tienen algún tipo de conexión adicional como una derivación o la colocación de
tuberías en serie se debe registrar de manera clara en el dibujo, ya que de esto dependerá
la precisión del plano y el trabajo del catastro de acueducto.
Figura 42. Se observan en la figura la distinción de los cruces que se pueden encontrar en un dibujo de la red de
distribución de agua potable.
Aunque los planos y los dibujos que se realizan normalmente también suelen tener
conexiones completas como las mostradas en la gráfica anterior, cuando se realiza este tipo
de cruce no siempre quedan realizados de la manera correcta en el dibujo CAD. Los dibujos
tipo CAD tienen las característica de no ser sino solo dibujos, y no estar condicionados para
la posterior elaboración de un modelo hidráulico el cual debe estar en perfectas condiciones
de dibujo; el problema general que a menudo se comete en el CAD es que los nodos no son
correctamente conectados o simplemente no son conectados, pero que a simple vista si lo
pareciesen, realmente este es un error de escala, ya que a una gran escala no se perciben
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errores de conexión entre elementos lo que se recomienda es que el dibujo CAD se maneje
a escalas donde se puedan percibir estos tipos de errores y que las líneas realmente se unan
con los nodos.
Figura 43. Errores comunes que se pueden cometer cuando se realizan los empalmes con las líneas conectoras.
Los atributos que se asignen al dibujo de la red de distribución deben ser agregados como
dibujo tipo bloque, ya que son dispositivos o atributos que se encuentran son representados
como objetos puntuales siendo consecuentes con la tabla de objetos anterior que integran
la red; es así que como para cada elemento se debe asignar un bloque que represente el
tipo de accesorio que es, de la misma forma esto contribuirá a la presentación del plano
definitivo.
Figura 44. La importancia de realizar los bloques que al mismo tiempo representen las convenciones que se deben
encontrar en dibujos o plano, estos deben ser consecuentes con los que los contratantes asignen.
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La terminación del trabajo de campo y post-procesamiento da fin al proceso de captura de
datos, sino se encuentran inconsistencias al momento de dibujar lo encontrado en campo
quedará el modelo preliminar de la red de distribución de acueducto en formato CAD, para
lo cual será la base para implementar los sistema de información geográfica.
Figura 45. Modelo definitivo obtenido del catastro de acueducto por medio de AutoCad. Cortesía de CONSTRUSAN
INGENIEROS CIVILES LTDA.
7.8. Generación de shapes para subir la red al SIG partiendo del CAD
Para la implementación del sistema de información geográfica es indispensable crear la base
para la alimentación de los datos del sistema; como ya se generó una basé informática
bastante completa por medio de la herramienta de dibujo CAD, se hace necesario que esta
información sea exportada a las herramientas SIG, para no perder y agilizar el proceso de
constitución de sistema de información. Es por esto que en la actualidad las empresas que
desarrollan el software para la base CAD y SIG, tienen la opción de hacer un traslado de
información de un programa a otro con relativa facilidad haciendo más amigable para el
usuario la utilización de estas dos poderosas herramientas. Por su parte cada herramienta
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tiene fines últimos que no coinciden entre ellas, pero con las opciones de exportar
información de un lenguaje a otro la implementación de los sistemas de información
geográfica ha venido en aumento.
El proceso de implementación de los shapefiles que requiere el sistema de información
geográfica procedente de la herramienta de dibujo CAD es relativamente sencillo, si
previamente el dibujo o plano según la clase de atributo tuviese una capa que lo
diferenciase de las otras capas existentes o de los demás atributos. Es así como se podrían
crear los archivos necesarios para la creación del sistema de información.
El proceso que se debe seguir cuando se obtiene terminado el plano con las características
necesarias para la exportación es el siguiente:
Se debe tener el archivo definitivo del resultado del proceso de dibujo por medio de la
herramienta CAD; este archivo deberá contener una extensión .DWG la cual es
característica de un archivo de este tipo. Se recomienda trabajar con una copia de
seguridad ya que si sucediera algún problema con la exportación esté archivo podría
sufrir algún tipo de daño; también se recomienda que el archivo tenga una marcación
como la siguiente: CATASTRO_CAD_FINAL.DWG. Este archivo se deberá guardar como
copia en la carpeta madre del programa tipo SIG (la carpeta madre del programa por lo
general será c:\Arc\GIS\ CATASTRO_CAD_FINAL.dwg). Por lo general se utiliza la
herramienta computacional ArcMap para la realización de este tipo de exportaciones.
Luego de haber guardado una copia del dibujo de CAD se procede a abrir el programa
ArcMap. Desde allí se debe adicionar el dibujo al programa por medio del comando add
frame y posteriormente seleccionando el elemento que se quiere adicionar para la
importación. Si el archivo que su quiere exportar tuviese una sola capa se tendría que
hacer este proceso que se describe a continuación solo una vez. Pero como el archivo
tendrá muchas más se tiene que hacer el procedimiento como cuantas capas se tengan.
EL archivo CAD por defecto combina todas las capas del documento, anotaciones,
comentarios, etc.
Cuando se tenga la ventana de las capas que se quieren adicionar, allí se hace doble clic
para observar las propiedades de la capas, de allí se selecciona las características que se
quieren exportar de las capas y elementos para que se queden en la base SIG. Se
procede a adicionar la capa con las características deseadas para el SIG.
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Se hace indispensable que para cada capa se realice el mismo proceso y así poder
utilizar la información que se realizo en CAD y sea de utilidad para la nueva base SIG.
Se recomienda ingresar a la dirección web http://gispathway.com, en donde se enuncia este
proceso y otros más asociados a la utilización del SIG. Adicionalmente en el presente
documento se adiciona un video con las explicaciones necesarias para realizar la
exportación.
7.9. Validación de la red de Acueducto procesada y almacenada
La manera en que se debe realizar la validación de la red de acueducto que tuvo el proceso
de planeación, levantamiento, búsqueda de atributos, captura de información de los
atributos, trabajo en oficina de dibujo y posterior implementación en los sistemas de
información geográfica, es mediante uno de los programas que se utilizan para la
modelación hidráulica de la red de distribución de agua potable; para la explicación se hará
uso del programa Epanet 2.0, pero se podría adelantar con cualquiera de los software
existentes.
Como fue explicado con anterioridad el programa Epanet es una versión de modelación
hidráulica gratuita, por lo tanto muchos de sus aplicaciones adicionales lo son también, en la
red se puede adquirir algunos programas para hacer varias exportaciones para que
funcionen los archivos en el programa Epanet. Del resultado del catastro se tiene
información en base CAD y SIG, de las cuales se podría extraer la información, como se
explicó para la exportación del CAD para el SIG, en este punto se hará del CAD al Epanet. Si
fuese una actualización de la red por medio del SIG también se podría hacer la exportación
de SIG a Epanet.
En la red existe un software que permite la exportación de una manera muy sencilla la cual
se llama EpaCAD; esta herramienta lo único que hace es traducir la información de CAD a
Epanet, la única restricción que el programa tiene es que el archivo CAD de estar
identificado con la extensión .DXF; se recomienda que el archivo que se procese por medio
del programa sea una copia del archivo original y tenga la siguiente extensión
CATASTRO_CAD_FINAL.DXF.
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Figura 46. Interface que utiliza el programa de exportación de CAD a Epanet. Como se muestra en la imagen el archivo que
será exportado deberá tener extensión .DXF para poder ser procesado por el programa.
De esta manera se obtiene un archivo que podrá ejecutarse en Epanet con el fin de cargar la
red de distribución de agua potable y poder hacer un modelo básico con el propósito de
identificar las falencias que aún permanecen en el dibujo y que el Epanet es estricto con las
uniones de los conectores a los nodos.
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8. Presentación de resultados del levantamiento de catastro de acueducto
La presentación de los resultados del trabajo de levantamiento del catastro de acueducto es
bastante sencilla si se cuenta con los elementos en base CAD y SIG, ya que es allí donde
reposa la información del proyecto. Para realizar una explicación técnica se recomienda el
uso del CAD, ya que es allí donde se consigna con detallo los elementos técnicos, pero si se
desea hacer alguna presentación general se recomienda usar la base SIG ya que por medio
de esta aplicación se pueden elaborar gráficas mostrando de manera temática el trabajo
realizado.
La idea de la utilización del SIG para la presentación, es mostrar mapas o planos temáticos
que muestren el desempeño y comportamiento de los atributos que componen la red de
distribución; se hace indispensable la elaboración de algunas estadísticas del trabajo
realizado y de la composición de la red, tales como:
Cantidad de accesorios de la red
Tipos de accesorios de la red
Estado de los accesorios de la red
Años de instalación de las tuberías y accesorios
Materiales de las tuberías de la red
Rasante que tiene la tubería
Diámetros de la red
Profundidad media de la tubería
Cantidad de accesorios encontrados
Tipo de búsqueda según accesorio
Estructura especiales levantadas
Tramos en donde no se obtuvieron datos
Tramos de expansión de la red
Tramos a reemplazar por material de tuberías
Dificultades encontradas en la red
Es importante mostrar las estadísticas de los trabajos realizados, mostrar el procedimiento
que se siguió para demostrar la calidad de trabajo que se está presentando; se recomienda
hacer mención de las etapas de planeación, de trabajo en campo, de trabajo en oficina, de
montaje de las redes en los sistemas computacionales, y mostrar las ventajas que se
adquieren por haber adquirido la información tan valiosa sobre la red. También se deben
hacer las recomendaciones técnicas necesarias para hacer que el sistema funcione de
manera óptima, haciendo a su vez recomendaciones para futuras ampliaciones y cambios en
sistema de distribución de agua potable.
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9. Conclusiones y Recomendaciones
Los procedimientos expuestos durante todo el documento son solo una guía de
cómo debe realizarse el levantamiento del catastro de acueducto, ya que las
diferentes entidades que requieran de este tipo de trabajo solicitarán un nivel de
detalle parecido o mayor al explicado por este documento.
El presente documento tiene aplicaciones directas a la cotidianidad colombiana; por
lo tanto sería una herramienta fundamental para las entidades que requieren de
este tipo de trabajo exigieran como mínimo los procedimientos expuesto para
contar que se realiza un buen trabajo por parte de los ejecutores del catastro de
acueducto.
Los procesos de medición por medio de la tecnología GPS deben tener el riguroso
procedimiento explicado en el presente documento el cual contempla la planeación
de trabajos de campo, tiempos de medición y post-procesamiento de la información
capturada.
El c
una inversión, ya que de su elaboración surgirán procesos como optimización de la
red mediante la modelación hidráulica la cual es una herramienta altamente
codiciada por los operadores de la red; también mediante el catastro se dispondrán
planes de acción mediante los cuales mejorar la calidad en el suministro, renovación
de redes, renovaciones, operación y control total del suministro.
El trabajo de levantamiento de la red de acueducto es la reunión de un grupo
interdisciplinario de especialistas, los cuales hacen posible el trabajo mediante el
flujo de información que encuentran en el campo y es plasmado en un papel.
Es importante tener en cuenta las dificultades que se presentan para la elaboración
de este tipo de trabajos, debido a su complejidad se hace indispensable una
excelente planeación e investigación previa para que el trabajo se pueda en cursar,
por lo tanto el personal utilizado debe estar altamente capacitado para este trabajo.
Mediante la elaboración del sistema de información geográfica, se demuestra la
herramienta que se adquiere por el desarrollo del catastro, ya que esta permite
hacer actualizaciones en un lapso de tiempo corto causadas por cambios que se
ejecuten en el campo.
Se recomienda que la entidad que presta el servicio de agua potable mantenga
actualizada al día la información de la red, ya que cualquier modificación de esta
puede hacer que la red colapse. También se recomienda que el catastro de
acueducto no queda finalizado con la entrega de por parte las firmas contratistas de
este tipo de trabajo, sino que el catastro va complementándose con el tiempo.
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10. Bibliografía
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11. Anexo1
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12. Anexo 2
El anexo 2 corresponde al disco compacto en formato DVD el cual contiene la siguiente información:
Normatividad Colombiana vigente. Esta carpeta se integra por la normatividad de la
Empresa de Acueducto y Alcantarillado (EAAB), y de la Empresas Publicas de Medellín
(EPM), y corresponde a normatividad actual que cada empresa contiene en sus
procedimientos en cuestión de calidad.
Documentación. La carpeta Documentación contiene los artículos investigados durante la
elaboración de este documento.
Aplicación de los Catastro Realizados. La carpeta de Catastros realizados, son dos ejemplos
que dos empresas colombianas facilitaron para la consolidación de este trabajo de grado;
de antemano el agradecimiento a Construsan Ingenieros Civiles y Aquadatos, por su
colaboración.
Aplicaciones Informáticas. En la carpeta aplicaciones se encuentra los programas
necesarios para la transformación de coordenadas, transformación de formatos y un video
que describe el proceso de procesamiento de los datos.