MODELAMIENTO TRIDIMENSIONAL CON FINES DIDÁCTICOS DE
ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO Y
ALCANTARILLADO
ANDRES FELIPE QUIROGA CHINZA
COD: 20092085057
DIRECTOR:
JORGE ALBERTO VALERO FANDIÑO IC, MSc
Proyecto de grado como requisito parcial para optar por el título de Tecnólogo en
Saneamiento Ambiental
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGÍA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL
BOGOTA D.C.
2016
NOTA DE ACEPTACION
____________________
____________________
____________________
FIRMA DIRECTOR
_________________________
JORGE ALBERTO VALERO FANDIÑO
FIRMA JURADO
_______________________
BOGOTA D.C, _________________
3
AGRADECIMIENTOS
Quiero expresar mi más profundo y sincero agradecimiento a todas aquellas
personas que con su ayuda han colaborado en la realización del presente trabajo de
grado, en especial al profesor Jorge Alberto Valero Fandiño director del proyecto, por
la orientación, el seguimiento y la supervisión continúa de la misma, pero sobre todo
por la motivación y el apoyo recibido a lo largo de este proceso.
Un agradecimiento muy especial merece la comprensión, paciencia y el ánimo
recibidos de cada uno de los familiares y amigos testigos del esfuerzo requerido para
la culminación de este proceso.
A todos ellos, muchas gracias.
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Contenido RESUMEN .............................................................................................................................................. 7
ABSTRACT ............................................................................................................................................ 7
1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 8
2. JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................................... 10
3. OBJETIVOS ............................................................................................................................. 11
3.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................................... 11
3.2 OBJETIVOS EPECIFICOS ............................................................................................ 11
4 MARCO CONCEPTUAL ......................................................................................................... 12
4.1 MODELACIÓN GRAFICA 3D ........................................................................................ 12
4.2 SISTEMA DE ACUEDUCTO ......................................................................................... 13
4.3 SISTEMA DE ALCANTARILLADO ............................................................................... 15
5 METODOLOGIA ...................................................................................................................... 18
5.1 RECOPILACION DE LA INFORMACION .................................................................... 18
5.2 IDENTIFICACION DE ESTRUCTURAS A MODELAR ............................................. 18
5.3 MODELACIÓN 3D ........................................................................................................... 19
5.1 RENDERIZACION ........................................................................................................... 21
6 RESULTADOS ......................................................................................................................... 23
6.1 SISTEMA DE ACUEDUCTO ......................................................................................... 23
6.2 SISTEMA DE ALCANTARILLADO ............................................................................... 33
7 CONCLUSIONES .................................................................................................................... 50
8 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 52
5
CONTENIDO DE FIGURAS
Ilustración 1 Superficies Extruidas ........................................................................................ 19
Ilustración 2 Aplicación de colores ........................................................................................ 20
Ilustración 3 Aplicación de sombras ...................................................................................... 20
Ilustración 4 exteriores .......................................................................................................... 21
Ilustración 5 Interior. ............................................................................................................. 22
Ilustración 6 Efecto de agua. ................................................................................................. 22
Ilustración 7 isométrica Longitudinal. Bocatoma lateral con muro transversal ....................... 23
Ilustración 8 Bocatoma lateral con muro transversal ............................................................. 24
Ilustración 9 Vista isométrica planta. Bocatoma lateral con muro transversal ....................... 24
Ilustración 10 Vista isométrica Longitudinal. Bocatoma de fondo .......................................... 25
Ilustración 11 Vista isométrica transversal. Bocatoma de fondo ............................................ 26
Ilustración 12 Vista isométrica interior, compuerta de rebose ............................................... 26
Ilustración 13Vista isométrica transversal. Desarenador de alta tasa .................................... 27
Ilustración 14 Vista isométrica. Paneles hexagonales ........................................................... 28
Ilustración 15 Vista isométrica. Canales de recolección ........................................................ 28
Ilustración 16 Vista isométrica exterior. Tanque de almacenamiento semienterrado ............ 29
Ilustración 17 Vista interior en planta. Tanque de almacenamiento semienterrado ............... 30
Ilustración 18 tanque semienterrado vista exterior .......................................................... 30
Ilustración 19 Vista exterior. Tanque de almacenamiento elevado y cuarto de bombeo ........ 31
Ilustración 20 Vista interior transparencia. Tanque de almacenamiento elevado y cuarto de
bombeo................................................................................................................................. 32
Ilustración 21 Vista isométrica. Tanque de almacenamiento elevado y cuarto de bombeo ... 32
Ilustración 22 Conexión Domiciliaria ..................................................................................... 33
Ilustración 23 Vista isométrica. Pozo de inspección con cámara de caída a 45 Grados ........ 34
Ilustración 24 Vista isométrica interior. Pozo de inspección cañuelas ................................... 35
Ilustración 25 Vista isométrica interior. Pozo de inspección con tapa, cañuela, escalera y
tubería .................................................................................................................................. 35
Ilustración 26 Pozo de inspección con cámara de caída a 90 Grados .................................. 36
Ilustración 27 pozo de inspección con salida acampanada. .................................................. 37
Ilustración 28 Pozos de inspección con cámara de caída tipo muro interior. ......................... 38
6
Ilustración 29 Pozo de inspección con cámara de caída tipo escalera .......................... 39
Ilustración 30 vista interior escalas ....................................................................................... 39
Ilustración 31 Vista isométrica exterior. Sumidero mixto. ...................................................... 40
Ilustración 32 Vista isométrica interior. Sumidero mixto cámara lateral y longitudinal ........... 41
Ilustración 33 Vista isométrica interior. Sumidero mixto cámara lateral longitudinal .............. 42
Ilustración 34 Vista isométrica exterior. Rejilla sumidero transversal .................................... 43
Ilustración 35 Vista isométrica exterior. Canal de recolección sumidero transversal ............. 44
Ilustración 36 Vista isométrica exterior. Rejilla sumidero transversal .................................... 44
Ilustración 37 Vista isométrica. Canal triangular .................................................................... 45
Ilustración 38 Vista isométrica. Canal trapezoidal ................................................................. 46
Ilustración 39 Vista isométrica. Canal rectangular ........................................................... 47
Ilustración 40 Vista isométrica. Canal circular ....................................................................... 48
Ilustración 41 vista isométrica .canal herradura con pasillos laterales ................................... 49
7
TITULO: MODELAMIENTO TRIDIMENSIONAL CON FINES DIDÁCTICOS DE
ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO Y
ALCANTARILLADO
.
RESUMEN:
Se elaboraron un total de 19 estructuras de los sistemas de acueducto y alcantarillado, en el software de diseño y modelamiento tridimensional 3D ¨SketchUp¨, las cueles fueron creadas a partir de la recopilación de información existente y con la intención de guiar didácticamente el aprendizaje de los estudiantes de las asignaturas de ¨acueducto y alcantarillado¨
Palabras Claves: acueducto y alcantarillado, estructuras, modelamiento 3D, imágenes, maquetas virtuales
ABSTRACT
They were developed total United Nations of 19 Structures Systems aqueduct and sewage system, software design three-dimensional modeling SketchUp, the Were you strain created from the collection of existing information and with the intention of didactically guide Learning Students of the subjects of water and sewage
Key Words: Water and sewage, structures, 3D modeling, images, virtual models
8
1. INTRODUCCIÓN
Involucrar la tecnología en el sector educativo ha permitido, a través de los años,
desarrollar herramientas que facilitan el proceso de aprendizaje para cada uno de los
estudiantes. Hoy por hoy el desarrollo tecnológico permite acceder a grandes
recursos de información, procesarlos y transformarlos en herramientas de
enseñanza.
Los software de diseño son herramientas que resultan ser útiles cuando su finalidad
es apoyar o complementar actividades educativas que se pretenden llevar a cabo. Un
claro ejemplo de esto es el material audiovisual disponible para uso académico que
permite que los estudiantes entiendan de forma clara, dinámica y pedagógica lo que
se quiere transmitir. (3D, s.f)
El proyecto curricular Tecnología en Saneamiento ambiental de la Universidad
Distrital Francisco José de Caldas, ofrece la formación de personas capaces de
desempeñarse en el área ambiental con diferentes enfoques, ya sea el trabajo con la
comunidad, tratamiento de agua potable o residual, salud pública, y demás espacios
que requieran de la intervención de proyectos o actividades en pro de un ambiente
sano. Dentro de la formación integral que reciben los estudiantes se abarca el tema
de los sistemas de acueducto y alcantarillado, no obstante, la complejidad del tema
no se maneja en el tiempo necesario y cada docente tiene que manejar la
información de manera superficial.
El sistema de acueducto busca distribuir agua apta para el consumo humano,
incluida su conexión y medición, además de las actividades complementarias tales
como captación de agua, procesamiento, tratamiento, almacenamiento y transporte.
(Lopez Cualla, 2004).
Por su parte el sistema de alcantarillado busca la recolección de residuos,
principalmente líquidos y/o aguas lluvias, por medio de tuberías y conducto, además
las actividades complementarias de transporte, tratamiento y disposición final de
tales residuos. (Lopez Cualla, 2004).
La definición de cada uno de los sistemas da una clara idea de la complejidad de los
contenidos que se deben abordar en la asignatura, cabe anotar que no solamente se
abarca la teoría, sino que la parte de diseño resulta ser esencial.
Al asimilar la información de cada uno de los componentes se intenta complementar
con visitas a sistemas que permitan percibir de manera visual cada uno de los
procesos, sin embargo, no siempre es posible cumplir a cabalidad el objeto de las
visitas.
9
El presente trabajo de grado presenta la modelización tridimensional con propósitos
pedagógicos de un total de 18 figuras de las cuales las bocatomas, el Desarenador y
el tanque de almacenamiento corresponden al sistema de acueducto y Los pozos de
inspección y sumideros corresponden al sistema de alcantarillado.
10
2. JUSTIFICACIÓN
El ejercicio de la educación se define como los procesos de comunicación entre dos
o más personas que quieren transmitir conocimientos adquiridos anteriormente, se
realizan por medio de métodos y técnicas de enseñanza que buscan simplificar la
asimilación de este conocimiento. (Santana, 2009)
Con el paso de los años, las metodologías de aprendizaje y técnicas han tenido
drásticos cambios donde la educación no se limita a exponer temas de interés sino a
la interacción de los estudiantes con inquietudes y aportes. De igual manera, las
herramientas que la tecnología ha permitido explorar y emplear, reduce el tiempo
necesario para acceder a cualquier tipo de información, este avance tecnológico y la
modernización en los métodos de enseñanzas combinados, priorizan el
entendimiento de la información y no la replicación de la misma.
El material audiovisual disponible para ser utilizado como herramienta pedagógica,
permite que la información que se quiere transmitir se reciba a través del sentido de
la vista y del oído, resultando así, ser motivador, sensibilizador y estimulante para el
interés de los estudiantes. (Santana, 2009)
Dentro del proceso académico de un estudiante de saneamiento ambiental se han
implementado actividades complementarias como las salidas pedagogías, sin
embargo muchas veces no se logran llevar a cabo, se reduce el presupuesto o
simplemente no cumple con las expectativas por cuestiones de tiempo.
Esto se puede evidenciar en el espacio curricular Fundamento de acueducto y
alcantarillado, en el que solamente se dispone de 64 horas de trabajo académico
para desarrollarse en 16 semanas. Es decir se abarcan los dos sistemas en un solo
espacio académico, las temáticas tratadas enmarcan en gran parte cada uno de los
componentes de los sistemas, su funcionamiento y algo de parámetros de diseño
según guías técnicas. Las visitas a las plantas de tratamiento de agua potable y
residual resultan ser espacios de familiarización con las estructuras reales vistas
teóricamente en clase, sin embargo el funcionamiento continuo de las estructuras
que conforman los sistemas de acueducto y alcantarillado no permiten detallar y
precisar la idea de la estructura en su totalidad.
Es por esto que el presente Trabajo de grado ofrece una herramienta para el
desarrollo de la asignatura en cuanto a la ilustración de las estructuras en
modelaciones 3D que facilita la exploración de manera virtual las características de
cada uno de los componentes del sistema de alcantarillado y de esta forma crear una
idea clara y concisa de los aspectos importantes en el diseño y evaluación de estas
estructuras.
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3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Modelar tridimensionalmente con fines didácticos estructuras de los sistemas
de acueducto y alcantarillado
3.2 OBJETIVOS EPECIFICOS
Investigar y recopilar información actualizada sobre los sistemas de acueducto
y alcantarillado y cada uno de sus componentes
Ilustrar mediante modelados 3D las principales estructuras de los sistemas de
acueducto alcantarillado basado en sistemas nacionales.
Presentar las estructuras Modeladas en 3D como material didáctico por medio
magnético de fácil manejo y visualización.
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4 MARCO CONCEPTUAL
4.1 MODELACIÓN GRAFICA 3D
La modelación 3D en términos gráficos es un archivo que contiene la información
necesaria para visualizar un objeto en 3 Dimensiones, este archivo se caracteriza por
contener la geometría de la figura y los atributos de la superficie. (3D, s.f)
Existen diversos Software que permiten la creación de figuras en 3 Dimensiones
entre los que se destacan los siguientes:
AutoCAD es un programa de diseño técnico de objetos, planos, cortes, entre
otros que facilita la edición de dibujo según la necesidad del usuario.
SketchUp es un programa que permite crear estructuras en 3D de edificios,
paisajes, escenarios, etc.
Cada uno de estos programas ofrece herramientas y opciones diferentes que se
adaptan a las necesidades del diseñador en el que el nivel de complejidad se
establece según los criterios de diseño iniciales. La principal desventaja que
presentan estos programas es que para la edición y manipulación de las estructuras
modeladas se requiere un conocimiento técnico para el manejo del mismo.
En busca de una solución práctica de manejo y acceso fácil de las estructuras
modeladas son utilizados programas adicionales, para este caso kerkythea1, que
permiten extraer imágenes (RENDERS) de las estructuras con ángulos, enfoques y
vistas tridimensionales diferentes que permiten visualizar cada una de las
características técnicas de las estructuras
El RENDER es el proceso de producir imágenes desde una vista de modelos
tridimensionales, en una escena 3D. En palabras sencillas, es “tomar una foto” de la
escena. (3D, s.f).
Los sistemas de acueducto y alcantarillado comprenden un gran número de
estructuras, sin embargo para efectos del desarrollo del proyecto se escogieron un
total de 18 estructuras de los dos sistemas, el criterio de selección corresponde a la
poca información disponible y a las escasas posibilidades de acceso a las
estructuras por su continuo funcionamiento y condiciones topográficas.
A continuación se presentan los conceptos básicos relacionados con las estructuras
modeladas tridimensionalmente.
1 Software de renderizado.
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4.2 SISTEMA DE ACUEDUCTO
Un sistema de acueducto o de abastecimiento de agua potable según el reglamento
técnico de sector de agua potable y saneamiento básico (Ministerio de vivienda,
ciudad y dearrollo , universidad de los andes, 2010) es el conjunto de instalaciones
que conducen el agua desde su captación en la fuente de abastecimiento hasta la
acometida domiciliaria en el punto de empate con la instalación interna del predio a
servir. El sistema comprende los siguientes componentes: fuente de abastecimiento,
la captación de agua superficial y/o agua subterránea, la aducción y conducción,
procesos de tratamiento, las redes de distribución, las estaciones de bombeo y los
tanques de compensación.
4.2.1 FUENTE DE ABASTECIMIENTO
La fuente de abastecimiento es un depósito o curso de agua superficial natural como
en los casos de ríos, lagos. Embalses o aguas lluvia, también puede ser subterránea
o artificial. (Ministerio de vivienda, ciudad y dearrollo , universidad de los andes,
2010)
4.2.2 OBRAS DE CAPTACIÓN
Estructuras utilizadas para la captación del agua, su diseño depende del tipo de
fuente de abastecimiento. (Lopez Cualla, 2004). Generalmente se conocen como
Bocatomas en casos de agua superficial, o pozos en caso de agua subterránea.
Los factores determinantes para la selección de la bocatoma son la naturaleza del
cauce y la topografía general del proyecto, para los cuales se encuentran
referenciados los siguientes tipos de bocatomas: (Lopez Cualla, 2004)
4.2.2.1 BOCATOMA LATERAL
Se utiliza en el caso de ríos caudalosos de gran pendiente y con reducidas
variaciones de nivel a lo largo del periodo hidrológico. Este tipo de captación la
estructura debe ubicarse a una orilla y a una altura conveniente sobre el fondo,
teniendo en cuenta los niveles mínimos en las épocas de estiaje. (Lopez Cualla,
2004)
4.2.2.2 BOCATOMA LATERAL CON MURO TRANSVERSAL
Se utiliza en ríos relativamente pequeños o quebradas, en donde la profundidad del
cauce no es muy grande. La finalidad del muro transversal el elevar la lámina de
14
agua para ser captada lateralmente a través de una rejilla colocada en uno de los
muros laterales. (Lopez Cualla, 2004)
4.2.2.3 TOMA SUMERGIDA O BOCATOMA DE FONDO
El agua se capta a través de una rejilla colocada en la parte superior de una presa,
que a su vez se dirige en sentido normal de la corriente. El ancho de la presa puede
ser igual o menor que el ancho del rio.
Este tipo de bocatoma consta de una presa que esta al mismo nivel de la cota del
fondo del rio, construida generalmente en concreto ciclópeo. el canal de aducción
recibe el agua atreves de la rejilla , y entrega el agua captada a la cámara de
recolección , la sección de el canal puede ser de forma rectangular o semicircular.
(Lopez Cualla, 2004)
La cámara de recolección es cuadrada o rectangular con muros de concreto
reforzado en su interior se encuentra un vertedero de excesos lateral que entrega el
agua de nuevo al cauce de la fuente. (Lopez Cualla, 2004)
4.2.3 ADUCCIÓN
Se denomina aducción al transporte de agua sin tratamiento, este puede efectuarse
en tuberías o conductos a presión o por gravedad, todo depende de las condiciones
topográficas y la distancia a recorrer. Puede realizarse en conductos abiertos o
cerrados o abiertos. (Lopez Cualla, 2004)
4.2.4 DESARENADOR
Es una estructura cuyo único propósito es sedimentar partículas en suspensión por la
acción de la gravedad. Este elemento constituye un tratamiento primario. (Lopez
Cualla, 2004)
4.2.5 TANQUE DE ALMACENAMIENTO
Los tanques de almacenamiento o de compensación tiene la función de almacenar
agua y compensar las variaciones entre el caudal de entrada y el consumo a lo largo
del día (Ministerio de vivienda, ciudad y dearrollo , universidad de los andes, 2010),
estos pueden ser:
Tanques enterrados en el caso en el que todo el cuerpo del tanque se
encuentre por debajo de la superficie del terreno. (Lopez Cualla, 2004)).
Tanques semienterrados, cuando parte del cuerpo se encuentra por debajo de
la superficie del terreno. Los tanques enterrados, semienterrados para
15
sistemas de abastecimiento de agua por lo general son construidos en
hormigón, material que es poco sensible a los medios agresivos. (Lopez
Cualla, 2004)
Tanque elevado se proyecta cuando en las proximidades de la localidad no
existen terrenos a suficiente altura que permita presiones de servicio
adecuadas. Los tanques elevados pueden ser metálicos de mampostería o de
hormigón. (Fredy, 2005)
4.3 SISTEMA DE ALCANTARILLADO
4.3.1 POZOS DE INSPECCIÓN
Los pozos de inspección son la unión de tramos de la red del alcantarillado, estos
permiten el cambio de dirección en el alineamiento horizontal o vertical, el cambio de
diámetro o sección y las labores de inspección, limpieza y mantenimiento general del
sistema. (Lopez Cualla, 2004).
El pozo puede construirse en mampostería o concreto en el sitio o prefabricado y sus
dimensiones están estandarizadas generalmente.
Los pozos de inspección constan de los siguientes elementos:
Tapa de acceso: tiene como fin permitir el ingreso para la realización de
labores de limpieza y mantenimiento general de las tuberías, así como proveer
al sistema una adecuada ventilación para lo cual tiene varios orificios.
(Medellin, 2010)
Cilindro: es el cuerpo principal del pozo a una altura variable, según la
profundidad de la tubería concurrente. (EMCALI, 2011)
Reducción cónica: elemento ubicado entre la tapa y el cilindro que permite la
conexión estructural de estos elementos de diámetros diferentes. (EMCALI,
2011)
Cañuela: en la base del cilindro de localiza la cañuela, la cual es un canal
semicircular en concreto encargado de hacer la transición de flujo entre la
tuberías entrantes y el colector saliente de acuerdo con el régimen de flujo de
ellas y las pérdidas de energía ocasionadas. (EMCALI, 2011)
4.3.2 CÁMARA DE CAÍDA
Son estructuras utilizadas para realizar la unión de colectores en alcantarillados de
alta pendiente, con el objetico de evitar velocidades superiores a la máxima permitida
y la posible erosión de la tubería. (Ministerio de vivienda, ciudad y dearrollo ,
universidad de los andes, 2010)
16
El requerimiento mínimo para que exista una cámara e caída es que haya una
diferencia mayor al 0.75 m entre la cotas de batea de la tubería entrante y saliente
(Ministerio de vivienda, ciudad y dearrollo , universidad de los andes, 2010)
4.3.2.1 CAMARA DE CAÍDA TIPO ESCALERA
Son estructuras utilizadas cuando las pendientes en las tuberías es muy alta, estas
estructuras constas de escalas interiores que permiten reducir la velocidad de el
agua que circula por el sistema de alcantarillado. (EMCALI, 2011).
4.3.2.2 POZO DE INSPECCION CON CAMPANA O BOQUILLA DE
SALIDA
En este caso el pozo de inspección cuenta con una campana de concreto en un
costado el cual permite que el amarre del tubo sea por fuera del pozo para circular
los gases (EMCALI, 2011)
4.3.3 SUMIDEROS
Son las estructuras encargadas de recoger la escorrentía superficial de las calles e
introducirla a la tubería del alcantarillado pluvial o combinado. Se ubican a lado y
lado de la calle y en la esquina aguas debajo de la manzana antes del cruce
peatonal, también deben colocarse en todos los puntos bajo o depresiones de la red
vial en las reducciones de pendientes longitudinales de las vías, y antes de los
puentes vehiculares. (EMCALI, 2011)
4.3.3.1 SUMIDERO DE VENTANA O SUMIDERO LATERAL
Consiste en una captación lateral a través de una abertura vertical sobre el borde
de la acera, a manera de vertedero lateral en la cuneta de la calle. Al ser una
ventana abierta, capta muchos sedimentos y basuras que pasan por la caja de
recolección. (EMCALI, 2011)
4.3.3.2 SUMIDERO DE CUNETA O SUMIDERO LONGITUDINAL
Consiste en una captación con rejilla por el fondo de la cuneta de la calle. La
orientación de las rejillas es paralela a la dirección del flujo en la cuneta, pero en
algunos casos se orienta diagonalmente para facilitar el tránsito. (EMCALI, 2011)
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4.3.3.3 SUMIDERO MIXTO
Es la combinación de un sumidero de ventana y uno de cuneta. De esta manera
se incrementa la eficiencia de captación de la ventana y se reduce el ancho de la
rejilla necesaria. (EMCALI, 2011)
4.3.3.3.1 SUMIDERO DE CALZADA O TRANSVERSAL
Consiste en una captación por el fondo con rejilla a lo ancho de la calzada de la
vía. Se utiliza cuando el aporte de escorrentía superficial y de sedimentación es
alto. (EMCALI, 2011)
18
5 METODOLOGIA
La creación de la herramienta pedagógica que permite visualizar las características
principales de las estructuras que componen los sistemas de acueducto y
alcantarillado conlleva un proceso complejo que para el cumplimiento del objetivo
principal del presente trabajo de grado inició con la recopilación de la información de
cada una de estas estructuras.
5.1 RECOPILACION DE LA INFORMACION
Es necesario conocer de antemano el funcionamiento de los sistemas de acueducto
y alcantarillado y cada uno de sus procesos, para esto se consulto el reglamento
técnico de sector de agua potable y saneamiento básico, publicaciones sobre los
Fundamentos básicos de los sistemas de acueducto y alcantarillado, teoría y diseño
de los sistemas de acueducto y alcantarillado. Durante la revisión bibliográfica fue
posible evidenciar que cada uno de los autores referencia estructuras diferentes
dependiendo las condiciones de diseño.
Existen estructuras convencionales para cada proceso, sin embargo, cada una de
esas estructuras derivan una serie de alternativas que se adaptan a las
circunstancias de cantidad, calidad y localización, la documentación consultada
provee ilustraciones que da una idea muy banal de lo que puede ser la estructura en
realidad.
5.2 IDENTIFICACION DE ESTRUCTURAS A MODELAR
Se escogieron un total de 18 figuras que complementen el material didáctico y que
faciliten la asimilación de la información entregada a los estudiantes. Las estructuras
modeladas en 3D son:
Acueducto
Bocatoma lateral con muro transversal
Bocatoma de fondo
Desarenador de alta tasa
Tanque de almacenamiento semienterrado de doble compartimiento
Tanque de almacenamiento elevado
Alcantarillado
Pozos de inspección con cámara de caída 900,450, tipo escalera, muro interno
cañuela, boquilla, cono de reducción y escaleras.
Pozos de inspección y tuberías
Sumidero con cámara mixto
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Sumidero con cámara transversal
Canales de conducción triangulares
Canales de conducción trapezoidales
Canales de conducción rectangulares
Canales de conducción circulares
Canales de conducción tipo herradura con pasillos laterales
Conexión domiciliaria.
5.3 MODELACIÓN 3D
A través del programa SketchUp y gracias a cada una de sus herramientas fue
posible moldear en tercera dimensión cada estructura, se utilizaron figuras
geométricas como base principal de los dibujos, para luego extrudir cada una de
superficies y lograr la forma adecuada de cada estructura.
Esta modelación permitió visualizar la estructura en ausencia o en presencia de
algunas o todas sus partes. El software SketchUp permite ver las estructuras tipo
Rayos x, lo que da transparencia a los muros exteriores y perite visualizar el interior
de las estructuras.
Una vez realizadas las estructuras en 3D se aplicaron los materiales según el tipo de
estructura que se esté modelando, para la mayoría de los casos se utilizó el color
Cladding Stuco Sand Gray de la opción ladrillos y revestimientos para las superficies
de los muros; Color Corriente de agua en movimiento para generar el efecto de
lámina de agua para los cauces de agua potable y residual.
Ilustración 1 Superficies Extruidas
Fuente: Autor
20
Ilustración 2 Aplicación de colores
Fuente: Autor
Ilustración 3 Aplicación de sombras
21
Fuente: Autor
5.1 RENDERIZACION
La producción de RENDERS se realiza por medio del programa twilight, a cada
modelación realizada se le atribuyen características como el material, la
ambientación, iluminación, las texturas, entre otras. Se busca conseguir un efecto
realista de cada una de las estructuras permitiendo tomar imágenes desde varios
ángulos de la vista interna y externa.
Ilustración 4 exteriores
Fuente: Autor
22
Ilustración 5 Interior.
Fuente: Autor
Ilustración 6 Efecto de agua.
Fuente: Autor
23
6 RESULTADOS
6.1 SISTEMA DE ACUEDUCTO
6.1.1 BOCATOMA LATERAL CON MURO TRANSVERSAL
Estructura que consta de dos muros laterales que encausan el agua estos se crean
partiendo de un rectángulo en el piso, se les da un espesor a los muros de 25 cms,
una rejilla creada a partir de círculos ubicada en el muro longitudinal los cuales se
extruden para generar los barrotes de la rejilla, un muro transversal que hace las
veces de represa, con un cámara de recolección que se divide en dos con un muro
de rebose que contiene una compuerta que funciona atreves de una válvula de
tornillo.
Ilustración 7 isométrica Longitudinal. Bocatoma lateral con muro transversal
Fuente: Autor
24
Ilustración 8 Bocatoma lateral con muro transversal
Fuente: Autor
Ilustración 9 Vista isométrica planta. Bocatoma lateral con muro transversal
Fuente: Autor
25
6.1.2 BOCATOMA DE FONDO
Esta estructura cuenta con dos muros laterales de concreto reforzado los cuales se
crean por separado en planta y se extruden a la altura determinada 2.50mts, una
rejilla conformada por barrotes de acero que se crea a partir de círculos que se
dibujan en el muro y se extruden para generar los barrotes de la rejilla, esta se ubica
en el suelo de la estructura, de la cual se deriva la canaleta de recolección que
transporta el agua hasta la cámara de almacenamiento, esta está dividida con un
muro de rebose y así el agua excedente es devuelta al rio por medio de una
compuerta y una válvula de tornillo, el líquido que es retenido en la cámara es
enviado a la línea de aducción por una compuerta a través de una tubería.
Ilustración 10 Vista isométrica Longitudinal. Bocatoma de fondo
Fuente: Autor
26
Ilustración 11 Vista isométrica transversal. Bocatoma de fondo
Fuente: Autor
Ilustración 12 Vista isométrica interior, compuerta de rebose
Fuente: Autor
27
6.1.3 DESARENADOR DE ALTA TASA
En esta estructura se crean los muros laterales y transversales, conformando una
caja con un espesor de muro de 0.20 cms, luego se genera el dibujo de los
hexágonos del panal para después extrudirlos y darles la inclinación que es de 60
grados, cuenta con unas canaletas de recolección del agua clarificada y unas
válvulas de tornillo en la afluente del Desarenador de alta tasa.
Ilustración 13Vista isométrica transversal. Desarenador de alta tasa
Fuente: Autor
28
Ilustración 14 Vista isométrica. Paneles hexagonales
Fuente: Autor
Ilustración 15 Vista isométrica. Canales de recolección
Fuente: Autor
29
6.1.4 TANQUE DE ALMACENAMIENTO SEMIENTERRADO
El tanque de almacenamiento semienterrado es una estructura de forma cubica, en
concreto reforzado que se dibuja creando un cuadrado que se eleva a 3 mts, luego
se procede hacer los muros de 40 cms y generar la caja donde se ubican
estratégicamente las columnas que son creadas de igual manera que la caja
principal, pero en menor tamaño y se alargan hasta los 3 mts para que coincidan las
alturas. Parte del tanque se encuentra enterrado en el suelo, en un constado se
ubica una escalera tipo gato para el acceso en el techo del tanque la cual se dibujó
barrote por barrote. Esta comunica con la parte superior del tanque que es donde se
encuentra ubicados los respiradores, estos son tuberías de 10 pulgadas con un codo
de 90 grados adaptado y escalado para que coincidan los diámetros.
Ilustración 16 Vista isométrica exterior. Tanque de almacenamiento semienterrado
Fuente: Autor
30
Ilustración 17 Vista interior en planta. Tanque de almacenamiento semienterrado
.
Fuente: Autor
Ilustración 18 tanque semienterrado vista exterior
Fuente: Autor
31
6.1.5 TANQUE DE ALMACENAMIE ELEVADO
Un tanque elevado se proyecta cuando en las proximidades de la localidad no
existen terrenos a suficiente altura que permita presiones de servicio adecuadas. Los
tanques elevados pueden ser metálicos de mampostería o de hormigón. (Fredy,
2005).
El tanque elevado cuenta con una estructura de soporte Para la creación de esta
estructura se dibujaron cuatro círculos de 50 cms de diámetro que se elevan a la
altura de 12 mts, y un círculo de 1 de un metro de diámetro que se eleva a mismos
12 mts. partiendo de estos cilindros ya creados se generan los demás, los cuales
conforman la estructura con un comando del software que se llama¨ escalar ¨ el cual
permite darle largo, ancho y grosor específicos a cada uno de los cilindros ya
creados para pasar a ubicarlos de tal manera que le dé forma a la estructura de
soporte. El tanque de almacenamiento en si consta de una esfera hueca, con una
cama cóncava en la parte inferior.
Ilustración 19 Vista exterior. Tanque de almacenamiento elevado y cuarto de bombeo
Fuente: Autor
32
Ilustración 20 Vista interior transparencia. Tanque de almacenamiento elevado y cuarto de bombeo
Fuente: Autor
Ilustración 21 Vista isométrica. Tanque de almacenamiento elevado y cuarto de bombeo
Fuente: Autor
33
6.2 SISTEMA DE ALCANTARILLADO
6.2.1 CONEXIÓN DOMICILIARIA A LA RED PUBLICA
La conexión domiciliara consta de una tubería que es creada a partir de un circulo y
extruida hasta generar el cilindro. Se transporta por gravedad las aguas residuales
domésticas hasta la caja de inspección que es un cubo creado a través de un
cuadrado que a su vez va conectada por otra tubería que es la encarga de
conectarse con la tubería principal del alcantarillado.
Ilustración 22 Conexión Domiciliaria
Fuente: Autor
34
6.2.2 POZOS DE INSPECCIÓN CON CÁMARA DE CAÍDA A 900 CAÑUELA,
BOQUILLA, CONO DE REDUCCIÓN Y ESCALERAS.
Los pozos de inspección son la unión de tramos de la red del alcantarillado, estos
permiten el cambio de dirección en el alineamiento horizontal o vertical, el cambio de
diámetro o sección y las labores de inspección, limpieza y mantenimiento general del
sistema. (Lopez Cualla, 2004). Está compuesto por:
Tapa de acceso: se dibuja partiendo de un círculo al cual se le da altura y se
le pega una imagen encima para darle el efecto de grabado con el nombre de
la empresa prestadora del servicio.
Cilindro: se dibuja partiendo de un circulo de 1.50 mts de diámetro, se le da
espesor al cilindro y se eleva una altura de 2.50mts. Para efecto de generar el
cono de reducción se dibuja un circulo de menor diámetro que se ubica 60
cms por encima de la cota del cilindro, se uno con dos líneas paralelas y se
utiliza un comando que se llama ¨sígueme ¨
Cañuela: se crea con la interconexión de tuberías con la parte inferior del
cilindro y utilizando los comandos de ¨intersección de caras con el entorno¨.
Ilustración 23 Vista isométrica. Pozo de inspección con cámara de caída a 45 Grados
Fuente: Autor
35
Ilustración 24 Vista isométrica interior. Pozo de inspección cañuelas
Fuente: Autor
Ilustración 25 Vista isométrica interior. Pozo de inspección con tapa, cañuela, escalera y tubería
Fuente: Autor
36
6.2.3 POZOS DE INSPECCIÓN Y TUBERÍAS
Tapa de acceso: se dibuja partiendo de un círculo al cual se le da altura y se
le pega una imagen encima para darle el efecto de grabado con el nombre de
la empresa pública prestadora del servicio.
Cilindro: se dibuja partiendo de un circulo de 1.50 mts de diámetro, se le da
espesor al cilindro y se eleva una altura de 2.50mts. Para efecto de generar el
cono de reducción se dibuja un círculo de menor diámetro que se ubica 60
cms por encima de la cota del cilindro, se uno con dos líneas paralelas y se
utiliza un comando que se llama ¨sígueme ¨.
Cámara de caída a 900: se dibujan las tuberías y se conectan a través de un
codo de 90 grados, con el comando intercesión de modelos se crea el vacío
por donde entra el agua a el pozo de inspección.
Ilustración 26 Pozo de inspección con cámara de caída a 90 Grados
Fuente: Autor
37
6.2.4 POZOS DE INSPECCIÓN CON SALIDA ACAMPANADA
En algunos casos es necesario instalar una salida acampanada en la parte inferior
del pozo de inspección para que la altura de la lámina del agua dentro del pozo no
adopte valores demasiado grandes. A continuación se describe la creación de la
salida campanada.
Campana: se dibuja partiendo de dos cubos, uno más pequeño que el otro, se ubican
cara con cara y con el lápiz se dibuja una línea desde cada esquina del cubo de
mayor medida al de menor medida, con el comando sígueme seleccionamos
arrastrando el mouse hasta crear la figura, después insertamos la tubería y se
entrelazan las caras para generar el vacío en la estructura, por donde saldrá el agua
del pozo de inspección.
Ilustración 27 pozo de inspección con salida acampanada.
Fuente: Autor
38
6.2.5 POZOS DE INSPECCIÓN CON CÁMARA DE CAÍDA TIPO MURO INTERIOR
Para la creación del muro disipador de energía se siguieron los siguientes pasos:
teniendo el pozo dibujado, se crea un rectángulo el cual se eleva a 0.15 mts para
generar la pared interior, en la cara frontal del muro creado se dibujan 4 líneas a 0.10
mts una de la otra, para generar las escalas que tienen como función amortiguar el
golpe del agua y disminuir la velocidad con la que ingresa al pozo.
Ilustración 28 Pozos de inspección con cámara de caída tipo muro interior.
Fuente: Autor
6.2.6 POZOS DE INSPECCIÓN CON CÁMARA DE CAÍDA TIPO ESCALERA
Este dibujo consta de cuatro secciones, dos tuberías horizontales y una a 35 grados ambas
tuberías con un diámetro de 5 mts, y una caja de 6 mts de altura. En la tubería inclinada se
encuentran ubicadas las escalas. Estas se crearon a partir de un cubo que se interconecta
con la tubería, con el comando intersección de modelos se seleccionan los dos dibujos y se
da entrer. se borran las partes que quedan por fuera de la tubería y solo se deja lo que esta
por dentro para así crear las escalas que tienen como función reducir la velocidad de el agua
que baja .
39
Ilustración 29 Pozo de inspección con cámara de caída tipo escalera
Fuente: Autor
Ilustración 30 vista interior escalas
Fuente: Autor
40
5.1.1 SUMIDERO CON CÁMARA LATERAL
Los sumideros son las estructuras encargadas de recoger la escorrentía superficial
de las calles e introducirla a la tubería del alcantarillado pluvial o combinado. Se
ubican a lado y lado de la calle y en la esquina aguas debajo de la manzana antes
del cruce peatonal, también deben colocarse en todos los puntos bajo o depresiones
de la red vial en las reducciones de pendientes longitudinales de las vías, y antes de
los puentes vehiculares. (EAAB, 2006) (Lopez Cualla, 2004)
Para su represtación, se creó una caja con un espesor de muros de 10 cms, donde
se ubica la tapa en la parte posterior, en la parte interna de la caja se ubican los
barrotes en forma de C que hacen parte de la escalera de acceso y la tubería que
transporta las aguas lluvias 0,20m por debajo de la cota de la tapa, se encuentra la
rejilla o sumidero por donde ingresa el agua a la estructura
Ilustración 31 Vista isométrica exterior. Sumidero mixto.
Fuente: Autor
41
Ilustración 32 Vista isométrica interior. Sumidero mixto cámara lateral y longitudinal
Fuente: Autor
42
Ilustración 33 Vista isométrica interior. Sumidero mixto cámara lateral longitudinal
Fuente: Autor
43
5.1.2 SUMIDERO TRANSVERSAL
Para crear la acera y la vía donde se ubica la rejilla que atraviesa la carretera para
recoger el agua lluvia se crearon dos rectángulos que se elevan a 20 cms y uno se
ubica 30 cms por encima del otro para generar que la acera se encuentre 20 cm por
encima de la vía
En la parte posterior del dibujo se ubica la estructura de recolección del agua lluvia.
La canaleta se crea a partir de una caja la cual cuenta con una inclinación de 100
que dirige el agua al centro de la estructura donde una caja mas pequeña que
recibe el agua sin sedimentos y esta conectada a una tubería que lleva el agua
lluvia hacia el pozo de inspección
Ilustración 34 Vista isométrica exterior. Rejilla sumidero transversal
Fuente: Autor
44
Ilustración 35 Vista isométrica exterior. Canal de recolección sumidero transversal
Fuente: Autor
Ilustración 36 Vista isométrica exterior. Rejilla sumidero transversal
Fuente: Autor
45
5.1.3 CANALES DE CONDUCCIÓN TRIANGULARES
Adicionalmente se buscó modelar canales artificiales los cuales son frecuentemente
utilizados en la aducción de sistemas de acueducto y en sistemas de alcantarillados.
(Ministerio de vivienda, ciudad y dearrollo , universidad de los andes, 2010), el uso
de los diferentes tipos de canales está sujeto a los criterios iniciales de diseño,
condiciones ambientales, ecológicas, económicas y topográficas.
Esta estructura es originada a partir de dibujar un rectángulo el cual es elevado para
generar un caja. En la parte frontal de la caja se dibuja el triángulo y se extrude hasta
que el sólido del triángulo se elimine o desaparezca y así genera el canal triangular.
Por último se pasa a la aplicación de colores, texturas y el agua para dar un efecto
de realismo.
Ilustración 37 Vista isométrica. Canal triangular
Fuente: Autor
46
5.1.1 CANALES DE CONDUCCIÓN TRAPEZOIDALES
Se cran un rectángulo, se eleva para generar una caja, en la parte frontal se dibuja la
forma trapezoidal y con el comando ¨extrudir¨ se desplaza hasta crear el canal.
Ilustración 38 Vista isométrica. Canal trapezoidal
Fuente: Autor
47
5.1.2 CANALES DE CONDUCCIÓN RECTANGULAR
Esta estructura es originada a partir de dibujar un rectángulo el cual es elevado para
generar un caja. En la parte frontal de la caja se dibuja el rectángulo y se extrude
hasta que el sólido del rectángulo interno se elimine o desaparezca y así generar el
canal rectangular, por último se pasa a la aplicación de colores, texturas y el agua
para dar un efecto de realismo.
Ilustración 39 Vista isométrica. Canal rectangular
Fuente: Autor
48
5.1.3 CANALES DE CONDUCCIÓN CIRCULARES
Esta estructura es originada a partir de dibujar un circulo el cual es elevado para
generar un cilindro. En la parte frontal del cilindro se dibuja otro círculo de menor
diámetro y se extrude hasta que el cilindro interno se elimine o desaparezca y así
genera el canal triangular, por último se pasa a la aplicación de colores, texturas y el
agua para dar un efecto de realismo.
Ilustración 40 Vista isométrica. Canal circular
.
Fuente: Autor
49
5.1.4 CANALES DE CONDUCCIÓN TIPO HERRADURA CON PASILLOS
LATERALES
Esta estructura es originada a partir de dibujar un rectángulo el cual es elevado para
generar un caja. En la parte frontal de la caja se dibuja un semicírculo partiendo de
0.50 mts de la base de la caja lo cual forma una herradura y los pasillos del canal, se
extrude hasta que el sólido de la herradura se elimine o desaparezca y así genera el
canal tipo herradura. Por último se pasa a la aplicación de colores, texturas y el agua
para dar un efecto de realismo.
Ilustración 41 vista isométrica .canal herradura con pasillos laterales
Fuente: Autor
Cada una de las estructuras presentadas anteriormente se entrega en formato digital
(.Skp) como archivos editables que se deben visualizar por medio del Software
SketchUp PRO VER ANEXO 1.
Se presenta Una galería de imágenes en formato (Jpg.) de los RENDERS generados
de cada una de la estructuras en diferentes ángulos y enfoques de captura. VER
ANEXO 2.
50
6 CONCLUSIONES
Un sistema de acueducto está compuesto por la fuente de abastecimiento, las
obras de captación, la aducción, el tratamiento, el almacenamiento, la
conducción y la red de distribución.
Existen estructuras convencionales que no se adaptan a las condiciones de
cantidad, calidad y localización por lo cual es necesario implementar
alternativas que modifican el diseño inicial para adaptarse a las circunstancias
de diseño.
Existen más de 8 tipos de obras de captación de agua, cada una se diferencia
en su campo de aplicación determinado por las condiciones de la fuente de
abastecimiento.
Los RENDERS generados cuentan con la ventaja de exportarse como
archivos JPG, es decir, formato de imágenes que se pueden visualizar
mediante cualquier visor de imágenes.
Se requiere un conocimiento avanzado en interpretación de planos
arquitectónicos y estructurales para la comprensión de cada una de las
imágenes ilustradas en la bibliografía consultada. Mediante el presente trabajo
de grado se facilita la comprensión de cada estructura.
Las ayudas audiovisuales utilizadas como herramienta pedagógica, permiten
que la información que se quiere transmitir se reciba a través del sentido de la
vista y del oído, resultando así, ser motivador, sensibilizador y estimulante
para el interés de los estudiantes.
51
7 RECOMENDACIONES
Para un mejor desempeño en la creación del dibujo es necesario tener
conocimientos previos en el área de construcción e interpretación de planos
estructurales y arquitectónicos.
Es necesario contar con buenos y suficientes equipos para el desarrollo del
trabajo, la generación de RENDERS puede demorar varios minutos
dependiendo del procesador del computador, para lo cual es necesario contar
con un procesador adicional para agilizar el proceso de modelación.
Se recomienda fundamentar en la literatura y no en lo encontrado en la web,
dado que las estructuras son descritas de manera más precisa en los libros.
Se debe contar con el apoyo y la guía de profesionales en el área de sistemas
de acueducto y alcantarillado como la ingeniería sanitara, ingeniería civil,
arquitectura, entre otras.
Se debe tener conocimiento en programas de diseño y modelación 3D y 2D.
52
9 Bibliografía 3D, m. (s.f de s.f de s.f). Conceptos fundamentales del modelado 3D. Obtenido de Conceptos
fundamentales del modelado 3D: http://abc.mitreum.net/wp-content/uploads/clase2-
parte1-teoria.pdf
alfredo, l. c. (2000). acuaducto. bogota, colombia.
EAAB. (2006). . (2006 Plan maestro de acueducto y alcantarillado. Documento técnico de soporte
PMAA de Bogotá D.C.
EMCALI. (10 de 08 de 2011). Norma tecnica de recoleccion de aguas residuales. Obtenido de
https://www.emcali.com.co/documents/11733/154846/NDC-SE-RA-
001+Camaras+Inspeccion
Fredy, C. R. (2005). Teoria diseño de acueducto y alcantarillado. Medeliin: Universidad de Medellín.
Centro General de Investigaciones.
Lopez Cualla, R. A. (2004). Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Escuela colombiana
de Ingeniería. bogota.
Medellin, E. p. (12 de 11 de 2010). Redes y acometidas de alcantarillado. Obtenido de Redes y
acometidas de alcantarillado:
https://www.epm.com.co/site/Portals/3/documentos/proveedores/cap8.pdf
Ministerio de vivienda, ciudad y dearrollo, universidad de los andes. (2010). RAS 2010. Obtenido de
RAS 2010: http://comunidad.udistrital.edu.co/javalerof/documentos-2/documentos/
Santana, m. s. (11 de 03 de 2009). LA ENSEÑANZA DE LAS MATEMÁTICAS Y LAS NTIC. UNA
ESTRATEGIA DE FORMACIÓN PERMANENTE. Obtenido de Enseñnasa y aprendizaje:
http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/8927/D-TESIS_CAPITULO_2.pdf?sequence=4
territorio, M. d. (2000). Reglamento tecnico del sector de agua potable y saneamiento. En M. d.
territorio, Reglamento tecnico del sector de agua potable y saneamiento. bogota.
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