Aplicativo para el diseño optimizado de redes de alcantarillado sanitario

Abstract

Los tiempos requeridos entre la planificación, el desarrollo y la ejecución de obras de saneamiento básico en el país, han traído consigo la pérdida de recursos económicos para las entidades territoriales, evidenciando ausencia de cobertura de los servicios de acueducto y alcantarillado, especialmente en zonas en donde por sus condiciones topográficas y económicas no es viable, en una relación costo beneficio, su accesibilidad al servicio.

De acuerdo con el comunicado del 31 de agosto de 2018, por parte de la Contraloría General de la Republica “…Solo se han ejecutado $ 3.8 billones de $5.7 billones de los recursos para agua potable y saneamiento básico que administra el Consorcio FIA…”, indicando que no se ha logrado la regionalización de la prestación del servicio de agua potable y saneamiento básico, ni se ha optado por un modelo empresarial moderno y sostenible. Este mismo informe revela que una de las causas de la baja la cobertura de estos servicios, se debe a que los Planes Departamentales de Agua del país, no cuentan con una estructura de planeación y ejecución de proyectos eficiente.

Dada la ausencia de instrumentos técnicos para el fortalecimiento de capacidades, que permita a los Planes Departamentales de Agua o en general entidades del estado que abordan componentes de agua y saneamiento desarrollar estudios de infraestructura de alcantarillado sanitario o revisar en detalle la información presentada por sus contratistas, resultan proyectos insuficientes e ineficientes, abandonando en gran parte, las inversiones y discontinuidad en la prestación del servicio.

De acuerdo con la necesidad citada, en este proyecto se desarrolló una herramienta de apoyo que permite realizar el diseño al menor costo de una red de alcantarillado sanitario a partir de un conjunto de datos de entrada, teniendo en cuenta las restricciones hidráulicas de acuerdo con las disposiciones de la normatividad vigente. La herramienta está enfocada a las entidades territoriales o en los entes encargados de la priorización de las inversiones para facilitar la planificación y ejecución de proyectos de pequeña escala, para satisfacer sus necesidades de saneamiento básico.

El presente documento presenta un marco teórico, en donde se describen los componentes de un sistema de alcantarillado y se definen conceptos relacionados con la hidráulica de redes. Así mismo se describen uno a uno, los componentes del aplicativo, y su funcionamiento. Posteriormente se presentan los resultados para tres (3) escenarios de aplicación, involucrando el análisis respecto a costos constructivos y tiempos computacionales. Cabe mencionar que el aplicativo, permite la optimización del trazado en perfil más no en planta, es decir, el usuario deberá tener preestablecido el alineamiento de la red, para posteriormente con ayuda del aplicativo, definir las profundidades, diámetros y pendientes que arrojen el menor costo, cumpliendo las restricciones hidráulicas que se definan a partir los rangos dispuestos en la normatividad.

Con este aplicativo, es posible que aquellos proyectos de alcantarillado prioritarios para determinada zona puedan ser revisados y rediseñados, de manera ágil y sistematizada, y a menor costo, permitiendo aproximar a los montos reales de ejecución, evitando exhaustivos procesos de planificación, contratación, ejecución, viabilización y puesta en funcionamiento.

The time required between planning, development and execution of basic sanitation works in the country, have brought with them the loss of economic resources for territorial entities, evidencing the lack of coverage of water and sewerage services, especially in areas where due to their topographic and economic conditions it is not feasible, in a cost-benefit relationship, their accessibility to the service.

According to the communiqué of August 31, 2018, by the Contraloría General de la República "...Only $ 3.8 billion of $5.7 billion of the resources for drinking water and basic sanitation managed by the FIA Consortium have been executed...", indicating that the regionalization of the provision of drinking water and basic sanitation services has not been achieved, nor has a modern and sustainable business model been opted for. This same report reveals that one of the causes of the low coverage of these services is due to the fact that the country's Departmental Water Plans do not have an efficient planning and project execution structure.

Given the absence of technical instruments for capacity building, which allow the Departmental Water Plans or in general state entities that address water and sanitation components to develop sanitary sewerage infrastructure studies or review in detail the information submitted by their contractors, insufficient and inefficient projects result, abandoning, to a large extent, investments and discontinuity in the provision of the service.

In accordance with the aforementioned need, this project developed a support tool that allows the least cost design of a sanitary sewerage network from a set of input data, taking into account the hydraulic restrictions in accordance with the provisions of current regulations. The tool is focused on territorial entities or entities in charge of prioritizing investments to facilitate the planning and execution of small-scale projects to meet their basic sanitation needs.

This document presents a theoretical framework, where the components of a sewerage system are described and concepts related to network hydraulics are defined. Likewise, the components of the application and its operation are described one by one. Subsequently, the results for three (3) application scenarios are presented, involving the analysis of construction costs and computational times. It is worth mentioning that the application allows the optimization of the layout in profile but not in plant, i.e., the user must have pre-established the alignment of the network, and then with the help of the application, define the depths, diameters and slopes that yield the lowest cost, complying with the hydraulic restrictions defined from the ranges provided in the regulations.

With this application, it is possible that priority sewerage projects for a given area can be reviewed and redesigned, in an agile and systematized manner, and at a lower cost, allowing to approximate the actual amounts of execution, avoiding exhaustive processes of planning, contracting, execution, feasibility and commissioning.