Determinación de reglas de operación para redes de distribución

El objetivo de esta tesis es analizar y determinar la forma de operación de las redes de distribución, para evitar que el receptor del sistema tenga contacto con las biopelículas presentes a lo largo del sistema de acueducto.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 I

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

 

 

 

 

 

Determinación de reglas de operación (restricciones) 

de redes de distribución de agua potable con el fin 

de lograr una operación sin posibilidad de 

desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 II

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

AGRADECIMIENTOS 

 

El desarrollo de este proyecto de grado fue posible gracias a la asesoría del Ingeniero Juan 

Saldarriaga  quien  me  guió  en  la  investigación,  análisis  realizados  y  en  la  redacción  del 

documento.  Adicionalmente  quiero  agradecer  a  las  personas  del  CIACUA  y  en  especial  a 

Diego Páez quien me orientóen el proceso investigativo. Por otra parte quiero agradecer a 

mi  familia,  María  Teresa  Cortes,  Álvaro  Peñuela,  Juan  Pablo  Peñuela  y  María  Camila 

Peñuela,  pues  fueron  ellos  quienes  me  permitieron  llegar  a  este  momento  de  mi  vida 

profesional y finalmente a Sebastián Sandino quien me ha acompañado en todo el proceso 

de desarrollo de este documento, siendo mi apoyo permanente. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 III

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

TABLA DE CONTENIDO 

 

1.  INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 1 

1.1. Importancia del Estudio de las Biopelículas ........................................................................... 1 

1.2. Programas para el Análisis ..................................................................................................... 2 

1.3. Objetivos ................................................................................................................................ 3 
1.3.1.  Objetivo General .............................................................................................................. 3 
1.3.2.  Objetivos Específicos ....................................................................................................... 3 

 

2.  ANTECEDENTES ...................................................................................................................... 

 

3.  MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 
3.1. Las Biopelículas ...................................................................................................................... 7 
3.1.1.  Composición de las Biopelículas ...................................................................................... 7 
3.1.2.  Estructura de las Biopelículas .......................................................................................... 9 
3.2. Aspectos Hidráulicos Involucrados en el Desprendimiento de la Biopelícula ..................... 11 
3.2.1.  Interacción del Flujo con la Pared de la Tubería ........................................................... 11 
3.2.2.  Velocidad del Flujo en las Tuberías ............................................................................... 12 
3.2.3.  Esfuerzo Cortante en la Pared de las Tuberías .............................................................. 13 
3.2.4.  Perdidas por Fricción ..................................................................................................... 14 
3.2.5.  Cambio en la Dirección del Flujo al interior de las Tuberías ......................................... 15 
3.3. Programa de Lavado ............................................................................................................ 16 
3.3.1.  Introducción al Programa de Lavado ............................................................................. 16 
3.3.2.  Operación del Programa ................................................................................................ 17 
3.3.2.1. Las Velocidades Mínimas y Máximas ............................................................................ 17 
3.3.2.2. Presión Mínima .............................................................................................................. 18 
3.3.2.3. Válvulas .......................................................................................................................... 18 
3.3.2.4. Hidrantes ....................................................................................................................... 18 
3.3.2.5. Nivel de Aproximación ................................................................................................... 19 
3.3.2.6. Función Objetivo ............................................................................................................ 19 
3.3.2.7. Influencia ....................................................................................................................... 20 
3.3.2.8. Reporte de Lavado ......................................................................................................... 20 

 

4.  METODOLOGÍA Y RESULTADOS .......................................................................................... 22 
4.1. Software Utilizado para la Modelación ................................................................................ 22 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 IV

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.2. La Red R-28 ........................................................................................................................... 22 
4.2.1.  Caso 1............................................................................................................................. 24 
4.2.2.  Caso 2............................................................................................................................. 24 
4.2.3.  Caso 3............................................................................................................................. 25 
4.2.4.  Caso 4............................................................................................................................. 25 
4.2.5.  Caso 5............................................................................................................................. 26 
4.3. Metodología de Análisis ....................................................................................................... 26 
4.4. Resultados ............................................................................................................................ 30 
4.4.1.  Prueba 1 ......................................................................................................................... 30 
4.4.1.1. Caso 1............................................................................................................................. 31 
4.4.1.2. Caso 2............................................................................................................................. 32 
4.4.1.3. Caso 3............................................................................................................................. 33 
4.4.1.4. Caso 4............................................................................................................................. 34 
4.4.1.5. Caso 5............................................................................................................................. 35 
4.4.2.  Prueba 2 ......................................................................................................................... 37 
4.4.2.1. Caso 1............................................................................................................................. 37 
4.4.2.2. Caso 2............................................................................................................................. 38 
4.4.2.3. Caso 3............................................................................................................................. 39 
4.4.2.4. Caso 4............................................................................................................................. 41 
4.4.2.5. Caso 5............................................................................................................................. 42 
4.4.3.  Prueba 3 ......................................................................................................................... 44 
4.4.3.1. Caso 1............................................................................................................................. 44 
4.4.3.2. Caso 2............................................................................................................................. 45 
4.4.3.3. Caso 3............................................................................................................................. 46 
4.4.3.4. Caso 4............................................................................................................................. 47 
4.4.3.5. Caso 5............................................................................................................................. 48 
4.4.4.  Prueba 4 ......................................................................................................................... 49 
4.4.4.1. Caso 1............................................................................................................................. 49 
4.4.4.2. Caso 2............................................................................................................................. 50 
4.4.4.3. Caso 3............................................................................................................................. 52 
4.4.4.4. Caso 4............................................................................................................................. 53 
4.4.4.5. Caso 5............................................................................................................................. 54 
4.4.5.  Comparación de las Pruebas 1, 2, 3 y 4 ......................................................................... 56 

 

5.  CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................................................. 58 

 

6.  BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 61 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 V

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

LISTA DE TABLAS 

 

Tabla 1.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 1 de la Prueba 1. 

 

31 

Tabla 2.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 2 de la Prueba 1. 

 

33 

Tabla 3.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 3 de la Prueba 1. 

 

34 

Tabla 4.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 4 de la Prueba 1. 

 

34 

Tabla 5.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 5 de la Prueba 1. 

 

35 

Tabla 6.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 1 de la Prueba 2. 

 

37 

Tabla 7.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 2 de la Prueba 2. 

 

38 

Tabla 8.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 3 de la Prueba 2. 

 

40 

Tabla 9.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 4 de la Prueba 2. 

 

41 

Tabla 10.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 5 de la Prueba 2. 

 

43 

Tabla 11.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 1 de la Prueba 3. 

 

44 

Tabla 12.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 2 de la Prueba 3. 

 

45 

Tabla 13.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 3 de la Prueba 3. 

 

46 

Tabla 14.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 4 de la Prueba 3. 

 

47 

Tabla 15.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 5 de la Prueba 3. 

 

48 

Tabla 16.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 1 de la Prueba 4. 

 

50 

Tabla 17.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 2 de la Prueba 4. 

 

51 

Tabla 18.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 3 de la Prueba 4. 

 

52 

Tabla 19.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 4 de la Prueba 4. 

 

53 

Tabla 20.Tuberías con desprendimiento de biopelícula en el Caso 5 de la Prueba 4. 

 

55 

Tabla  21.Matriz  del  número  de  tuberías  afectadas  por  desprendimiento  de  biopelícula  en  los 

diferentes casos de las pruebas realizadas. 

 

 

 

 

 

 

56 

 

 

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 VI

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

LISTA DE  FIGURAS 

 

Figura 1.Tres etapas de formación de la biopelícula. 

 

 

 

 

 

10 

Figura 2.Diagrama del Comportamiento de la Capa Límite en una tubería. 

 

 

12 

Figura 3.Desprendimiento de la Biopelícula. 

 

 

 

 

 

 

15 

Figura 4.Opción para modificar los rangos de velocidad de las tuberías.  

 

 

17 

Figura 5.Opción para modificar los Hidrantes en la Red.  

 

 

 

 

19 

Figura 6.Reporte de Lavado. 

 

 

 

 

 

 

 

 

21 

Figura 7.Red R-28 original sin modificaciones.   

 

 

 

 

 

23 

Figura 8.Red R-28 sin las Tuberías 16 y 33. 

 

 

 

 

 

 

24 

Figura 9.Red R-28 sin la Tubería 23. 

 

 

 

 

 

 

 

24 

Figura 10.Red R-28 sin la Tubería 25. 

 

 

 

 

 

 

 

25 

Figura 11.Red R-28 sin la Tubería 2. 

 

 

 

 

 

 

 

25 

Figura 12.Red R-28 sin la Tubería 46. 

 

 

 

 

 

 

 

26 

Figura  13.Procedimiento utilizado para observar los casos de  desprendimiento de  Biopelícula en 

las diferentes pruebas.   

 

 

 

 

 

 

 

 

29 

Figura 14.Error Caso 1 de la Prueba 1 para 5 tuberías evaluadas. 

 

 

 

31 

Figura 15.Reporte de Lavado para el Caso 1 de la Prueba 1 para 4 tuberías evaluadas.   

32 

Figura 16.Error del Programa de Lavado por Presiones Negativas. 

 

 

 

33 

Figura 17.Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 1. 

 

 

 

 

35 

Figura 18.Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 1. 

 

 

 

 

36 

Figura 19.Reporte de Lavado para el Caso 1 de la Prueba 2. 

 

 

 

 

37 

Figura 20.Error del Programa de Lavado. 

 

 

 

 

 

 

38 

Figura21.Reporte de Lavado para el Caso 2 de la Prueba 2. 

 

 

 

 

39 

Figura22.Reporte de Lavado para el Caso 3 de la Prueba 2. 

 

 

 

 

41 

Figura23.Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 2. 

 

 

 

 

42 

Figura24.Reporte de Lavado para el Caso 5 de la Prueba 2. 

 

 

 

 

43 

Figura25.Reporte de Lavado para el Caso 1 de la Prueba 3. 

 

 

 

 

45 

Figura 26.Error del Programa de Lavado. 

 

 

 

 

 

 

46 

Figura 27.Reporte de Lavado para el Caso 3 de la Prueba 3. 

 

 

 

 

47 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 VII

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Figura 28.Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 3. 

 

 

 

 

48 

Figura 29.Reporte de Lavado para el Caso 5 de la Prueba 3. 

 

 

 

 

49 

Figura 30.Reporte de Lavado para el Caso 1 de la Prueba 4. 

 

 

 

 

50 

Figura 31.Reporte de Lavado para el Caso 2 de la Prueba 4. 

 

 

 

 

52 

Figura 32.Reporte de Lavado para el Caso 3 de la Prueba 4. 

 

 

 

 

53 

Figura 33.Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 4. 

 

 

 

 

54 

Figura 34.Reporte de Lavado para el Caso 5 de la Prueba 4. 

 

 

 

 

55 

Figura 35.Curva de tuberías Afectadas para cada caso en las diferentes Pruebas. 

 

57 

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 1

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

1.  INTRODUCCIÓN. 

 

 

1.1 Importancia del Estudio de las Biopelículas 

La población mundial ha determinado estándares de condiciones químicas y microbiológicas para 

determinar  los  casos  en  los  cuales  el  agua  puede  ser  considerada  potable  o  contaminada. Para 

cada  parámetro  medido  en  el  agua  se  han  determinado  diferentes  rangos  los  cuales  indican  la 

calidad  del  agua  de  consumo.  Estos  parámetros  son  medidos  en  las  salidas  de  las  plantas  de 

tratamiento de agua potable que surten las redes de distribución que alimentan las poblaciones. 

 

Anteriormente  se  consideraba  que  cumplir  con  los  parámetros  de  calidad  a  las  salidas  de  las 

plantas  de  tratamiento  de  agua  potable  (PTAP),  así  como  la  adición  de  un  desinfectante,  era 

suficiente  para  entregar  agua  de  buena  calidad  a  los  usuarios  de  las  redes  de  distribución;  sin 

embargo estudios relativamente recientes demostraron que variables hidráulicas y componentes 

del  agua  son  la  causa  de  la  creación  de  colonias  de  bacterias  al  interior  de  las  tuberías  que 

comprenden las redes. Esto demuestra que una gran cantidad de microorganismos son capaces 

de  soportar  condiciones  inhóspitas  en  las  cuales  se  manejan  ambientes  de  temperaturas 

extremas, oxígeno reducido y nutrientes reducidos. 

 

Gracias  a  estudios  realizados  en  las  redes  de  distribución  de  agua  potable  (RDAP),  se  ha 

demostrado que los microorganismos que se presentan en estas son capaces de asociarse de tal 

forma  que  encuentran  beneficio  propio  en  el  desarrollo  de  su  colonia;  esto  es  visible  en  las 

Biopelículas  ya  que  al  interior    de  ellas  se  encuentran  condiciones  aptas  para  el  desarrollo 

bacteriano, ya que se crean ecosistemas adecuados para que estos organismos se desarrollen y 

adicionalmente se reproduzcan. 

 

Dentro  de  las  Biopelículas  normalmente  no  se  encuentran  organismos  tóxicos  o  causantes  de 

enfermedades  dentro  de  las  colonias,  sin  embargo  se  ha  demostrado  que  la  presencia  de 

biopelícula en las tuberías permite que en el caso de que en la red se introduzca un organismo 

patógeno, este encuentre condiciones aptas para su supervivencia. Adicionalmente en los casos 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 2

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

que  se  ha  registrado  desprendimiento  de  biopelícula  se  han  presentado  rechazos  del  recurso 

debido a la presencia de olores y sabores desagradables en el agua. 

 

Los organismos patógenos que posiblemente se presenten al interior de las redes de distribución 

pueden ingresar de diferentes maneras; entre ellas se encuentran las partículas de turbiedad que 

sobrepasan  los  filtros  de  las  PTAP,  partículas  de  carbón  activado  provenientes  de  los  filtros, 

uniones o tuberías rotas, presencia de presiones negativas en la red, las cuales causan ingreso de 

aguas contaminadas, entre otras razones (Gelves& Saldarriaga. 2005). 

 

Las Biopelículas son grupos de microorganismos ordenados que se asocian entre ellos y la pared 

de la tubería con una sustancia que ellos mismos segregan. Estas biopelículas que se forman en la 

pared interior están compuesta por una serie de bacterias que aunque no suelen ser patógenas, 

existe un porcentaje de ellas que si pueda serlo (Gamarra& Saldarriaga. 2004). Por esta razón es 

objetivo de este proyecto determinar los casos en los cuales un cambio en la operación hidráulica 

de las redes de distribución puede ser el causante de que estos organismos lleguen al consumidor 

final. 

 

Se  ha  demostrado  en  experimentos  de  laboratorio  que  existen  condiciones  bajo  las  cuales  la 

biopelícula se desarrolla en mayor cantidad y por lo tanto en mayores espesores de la capa; estas 

condiciones  están  determinadas  por  la  velocidad  al  interior  de  la  tubería  y  por  lo  tanto  por  el 

esfuerzo  cortante  que  allí  se  desarrolla.  Las  condiciones  mencionadas  anteriormente  permiten 

determinar  reglas  de  operación  bajo  las  cuales  las  biopelículas  deben  ser  operadas  para  evitar 

que en estas se presente un episodio de desprendimiento de biopelícula en los casos en los que 

se desarrolla un cambio de operación en las RDAP debido a posibles mantenimientos o daños en 

las redes. 

 

 

 

1.2 Programas para el análisis 

Para  el  desarrollo  de  este  proyecto  fue  necesario  el  uso  de  herramientas  de  programación  en 

redes de distribución de agua potable que permitieran observar las condiciones hidráulicas que se 

presentaban al interior de las tuberías, para de  esta  forma determinar cuáles eran las variables 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 3

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

que  se  presentaban  al  generar  algún  cambió  en  la  operación  de  las  redes  de  distribución.  La 

herramienta  REDES  fue  empleada  en  el  desarrollo  de  la  información  de  esta  tesis  para  lograr 

observar  los  diferentes  casos  de  análisis;  este  programa  fue  desarrollado  en  el  Centro  de 

Investigaciones  en  Acueducto y  Alcantarillados  (CIACUA)  del  departamento  de Ingeniería  Civil  y 

Ambiental de la Universidad de los Andes. 

 

En  el  programa  REDES  a  inicios  del  año  2011,  fue  desarrollada  una  herramienta  que  permite 

operar las redes bajo diferentes restricciones en cuanto a la velocidad promedio que se genera al 

interior  de  cada  una  de  las  tuberías;  esta  herramienta  se  llamó“LAVADO”  y  de  igual  forma  fue 

desarrollada en el CIACUA. 

 

1.3 Objetivos.   

 

 

 

 

 

1.3.1.  Objetivo General. 

 

El  objetivo  de  esta  tesis  es  analizar  y  determinar  la  forma  de  operación  de  las  redes  de 

distribución, para evitar que el receptor del sistema tenga contacto con las biopelículas presentes 

a lo largo del sistema de acueducto. 

 

1.3.2.  Objetivos Específicos.  

Los objetivos específicos pretenden exponer los principales resultados que se pretenden obtener 

al realizar este proyecto. Adicionalmente presentan los contenidos principales que se observarán 

a lo largo del documento. 

 

 

Realizar  un  estado  del  arte  sobre  las  condiciones  que  se  presentan  para  el 

desprendimiento de biopelículas  

 

 

Realizar un análisis sobre el programa de Lavado en el que se permita entender su forma 

de operación, aplicaciones e implementación. 

 

 

Determinar  las  reglas  de  operación  bajo  las  cuales  se  debe  operar  una  red  para  evitar 

desprendimiento de la biopelícula. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 4

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Comparar  los  resultados  obtenidos  frente  a  las  condiciones  hidráulicas  en  los  diferentes 

escenarios de operación de la Red. 

 

 

Evaluar los resultados obtenidos en el programa de Lavado, indicando los casos en el cual 

el programa es útil para evitar el desprendimiento de biopelícula en las RDAP. 

 

 

Contribuir a las formas de operación en las redes de distribución, para evitar  el contacto 

del usuario final con las biopelículas formadas en los casos de mantenimiento o daño de 

alguna o varias tuberías de la red. 

 

 

Redactar  un  documento  de  Tesis  en  el  cual  se  vean  reflejados  todos  los  objetivos 

anteriormente expuestos de una forma clara. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 5

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

2. 

ANTECEDENTES 

 

El estudio de las biopelículas en las redes de distribución ha adquirido una gran relevancia con el 

tiempo;  esto  se  debe  a  que  las  biopelículas  pueden  considerarse  como  un  “vector”  entre  los 

organismos  patógenos  y  los  usuarios  de  una  RDAP.  Esta  preocupación  está  expuesta  ya  que  se 

sabe  que  la  biopelícula  se  presenta  en  cualquier  caso  que  el  agua  este  en  contacto  con  una 

superficie y que es un conjunto de microorganismos que se agrupan en una superficie gracias a 

una sustancia que ellos mismos segregan. 

 

Teniendo  en  cuenta  la  definición  de  biopelícula,  se  debe  tener  en  cuenta  a  su  vez,  que  de  la 

misma  forma  que  esta  se  agrupa  y  compacta  en  contacto  con  una  tubería,  también  existen 

aspectos  de  la  operación  hidráulica  que  causan  su  desprendimiento  o  en  el  caso  contrario  un 

mayor  crecimiento  de  esta.  Por  las  razones  expuestas  anteriormente  se  tendrán  en  cuenta 

estudios investigativos realizados anteriormente, los cuales permitirán avanzar en el tema de este 

proyecto  y  entender  de  mejor  manera  lo  que  sucede  al  interior  de  las  tuberías.  Estos  estudios 

previos son: 

 

 

Rothstein,  E.G.  &Takahshi,  S.  (2011).  Planeación  de  lavado  unidireccional  en  redes  de 

distribución  de  agua:  Una aproximación.  Bogotá: Universidad  de  los  Andes.  Facultad  de 

Ingeniería. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación. 

 

El Ingeniero Rothstein desarrolla mediante este proyecto un programa para ejecutar lavados en 

las  redes  de  distribución  de  agua  potable  bajo  diferentes  requerimientos  definidos  por  los 

usuarios  del  mismo.  Este  programa  se  encuentra  introducidoen  el  software  REDES  que  ha  sido 

elaborado  en  el  CIACUA  anteriormente.  El  programa  de  Lavado  permite  evaluar  las  tuberías 

afectadas en los casos en los cuales se altera la RDAP, de esta manera el programa se pretende 

utilizar para el proyecto de estudio realizando observaciones de los casos en los cuales se genera 

un desprendimiento de la biopelícula debido al cierre de una o mas tuberías. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 6

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Muñoz, L.F, Saldarriaga, J.G. (2005). Velocidad de desprendimiento de las biopelículas en 

tuberías de distribución de agua potable. Bogotá: Universidad de los Andes. Facultad de 

Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Este  documento  presenta  un  análisis  teórico  de  los  conceptos  relacionados  con  el  crecimiento, 

desarrollo  y  métodos  control  de  las  biopelículas.  De  igual  forma  el  proyecto  desarrolla  un 

montaje, el cual permite comparar la parte teórica desarrollada con la parte práctica ejecutada en 

el laboratorio. Este estudio  permitió obtener información de interés para el análisis del estado 

del  arte  sobre  las  biopelículas  (formación,  consecuencias  en  la  salud  y  posibles  causas  de 

desprendimiento de la misma). 

 

 

Informe  de  Producto  5.  Estudio,  investigación  sobre  los  factores  que  generan  la 

formación, crecimiento y posterior desprendimiento de biopelículas en las redes matrices 

de acueducto debido a la composición fisicoquímica y microbiológica del agua potable y 

selección de una metodología de recolección de muestras de biopelículas de acuerdo al 

estado del arte nacional e internacional. Fase I. (2009). Bogotá: Universidad de los Andes. 

Facultad  de  Ingeniería.  Departamento  de  Ingeniería  Civil  y  Ambiental.  Centro  de 

Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados- CIACUA. 

 

Este informe realizado en la universidad de los Andes durante el 2009 realiza un análisis profundo 

de  las  causas  por  las  cuales  se  genera  la  formación,  crecimiento  y  desprendimiento  de  la 

biopelícula  en  las  redes  matrices.  De  esta  manera  este  estudio  permitió  entender  de  manera 

precisa las causas por las cuales se generaba el desprendimiento de la biopelícula bajo diferentes 

eventos  en  la  red  matriz  de  Bogotá,  ya  que  se  evaluaban  diferentes  casos  en  los  cuales  se 

manifestaba  presencia  de  biopelícula  por  parte  de  los  usuarios  en  diferentes  escenarios  en  los 

cuales se generaron cierres de una o más tuberías.    

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 7

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

3. 

MARCO TEÓRICO. 

   

 

 

 

 

 

 

 

3.1. Las Biopelículas 

Las  biopelículasse  definen  como  una  capa  de  microorganismos  en  un  ambiente  acuático,  los 

cuales  se  encuentran  unidos  en  una  matriz  polimérica  con  apariencia  de  limo,  la  cual 

generalmente se encuentra fija a un sustrato como puede ser las paredes internas de las tuberías 

o  depósitos  de  sedimentos  (Gelves,  M.F.  &  Saldarriaga,  J.G.  2005).  En  la  actualidad  existen 

muchas definiciones para las biopelículas; sin embargo todas coinciden en una misma cosa y es 

que son un conjunto de microorganismos unidos a una superficie en contacto con el agua por una 

sustancia que ellos mismos segregan. 

 

3.1.1.  Composición de las Biopelículas 

Según  las  definiciones  obtenidas  para  biopelícula  se  puede  suponer  que  estas  son  estructuras 

complejas en las cuales se puede encontrar una gran variedad de microorganismos de diferentes 

especies  que  interactuan  entre  si  para  lograr  formar  comunidades  resistentes  a  los  diferentes 

factores  ambientales  (temperaturas  variables,  velocidades  variables,  fuerzas  cortantes,  entre 

otros)  que  se  les  presentan  en  el  medio  y  adicionalmente  les  permite  crear  interacciones  e 

intercambio genético. 

 

El  informe  realizado  en  el  CIACUA  sobre“investigación  sobre  los  factores  que  generan  la 

formación,  crecimiento  y  posterior  desprendimiento  de  biopelículas”  incluye  un  estudio 

exhaustivo sobre artículos presentados en diferentes revistas científicas  (aproximadamente 100 

publicaciones);  en  este  estudio  mencionado  se  logró  encontrar  que  aproximadamente  335 

microorganismos  encontrados  en  las  redes  de  distribución  son  de  alto  riesgo  para  la  salud 

pública, de  estos 119 son bacterias patógenas, 131 son bacterias ambientales, 13 son hongos y 

levaduras, 15 son virus, 12 son protozoos y 4 son cianobacterias, el resto de los microorganismos 

encontrados son desconocidos. 

 

A continuación se realizara una descripción general de algunos de los organismos patógenos que 

es posible encontrar al interior de las biopelículas(Hernández, M.X & Saldarriaga, J.G. 2010): 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 8

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Bacterias 

Como  se  mencionó  anteriormente  dentro  de  los  microorganismos  encontrados  dentro  de  las 

biopelículas o en las redes de distribución de agua potable es posible hallar una gran cantidad de 

bacterías nocivas para la salud humana; dentro de esta sección se mencionaran algunas de estas 

cuales corresponden las principales bacterias que corresponden a patogenos intestinales, algunos 

otros patógenos de  bacterias oportunistas. A continuación se mencionan brevemente  cada uno 

de los organismos: 

 

Escherichia  Coli:  Es  una  bacteria  anaerobia  que  comunmente  se  encuentra  en  el  tracto 

gastrointestinal  de  los  seres  humanos,  por  esta  razón  es  la  bacteria  que  comunmente  se 

encuentra en las heces de humanos y algunos animales y por lo tanto es un indicador de materia 

fecal en el agua. 

 

Campylobacter  Jejuni:  Estos  organismos  toleran  bajas  concentraciones  de  oxígeno  y  altas 

temperaturas,  por  estas  razónes  toleran  muy  bien  las  condiciones  a  las  que  son  sometidas  al 

interior de las biopelículas. Son los principales causantes de gastroenteritis en seres humanos. 

 

Helicobacter Pylori: Esta especie es la causante de enfermedades tales como la gastritis y la úlcera 

pépticas en los seres humanos; según esto el habitat natural de estos organismos es el estómago 

humano, por lo que se considera que su vía de adquisición es oral y se incia en un ciclo oral-fecal. 

 

Pseudomonas Aeruginosa:Esta bacteria en contacto con los seres humanos puede generar daños 

en  el  tracto  pulmonar,  el  tracto  urinario,  en  los  tejidos  o  infecciones  sanguineas.Se  encuentra 

clasificada como oportunista ya que en los casos en los que se adhiere a la biopelícula disminuye 

la cantidad de E.Coli y esta se reproduce con mayor rapidez. 

 

Legionella Pneumophila: Esta bactería se encentra relacionada con el agua en su estado natural. 

Es la causante de la legionelósis que causa la neumonía. 

 

Vibrio Cholerae:Organismos anaerobios y son los causantes de la cólera. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 9

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Hongos 

La relación existente entre la presencia de hongos y levaduras con problemas en la salud pública 

aun  no  se  ha  demostrado;  es  por  esto  que  no  se  le  ha  prestado  mayor  atención  a  estudios 

relacionados con estos organismos. Algunos estudios han demostrado que eventos relacionados 

con  olores  y  sabores  desagradables  se  encuentran  relacionados  con  estos  microorganismos 

presentes  en  el  agua. Estudios  adicionales mostraron  como  algunos  de  los  hongos encontrados 

eran peligrosos para la salud humana. 

 

Virus y Protozoos 

Los  virus  son  organismos  que  requieren  de  un  hospedero  (humanos  o  bacterias)  para  su 

supervivencia, por lo tanto estos se acumulan en la biopelícula pero no se reproducen. Algunos 

de los virus que es posible encontrar dentro de las biopelículas son los poliovirus (responsables de 

la poliomelitis), coxsackievirus (causantes de enfermedades respirtatorias superiores), echovirus 

(causantes  de  enfermedades  respirtatorias  superiores),  rotavirus  (causantes  de  gastroenteritis), 

Hepatitis A, Hepatitis E, astrovirus (causantes de gastroenteritis), entre otros. 

 

Los  protozoos  son  organismos  altamente  resistentes  a  desinfectantes  como  el  cloro; 

adicionalmente se ha demostrado que se adhieren facilmente a las biopelículas y de esta misma 

forma  se  desprenden  fácilmente.  Dentro  de  los  protozoos  encontrados  dentro  de  las  redes  de 

distribución  se  encuentran  la  Giardia  lamblia  (causante  de  gastroenteritis),  Cryptosporidium 

parvum (gastroenteritis), acanyhamoeba (causante de infecciones en los ojos), entre otros. 

 

3.1.2.  Estructura de las Biopelículas 

En  el  momento  en  el  cual  se  inicia  la  colonización  de  las  tuberías  por  parte  de  los 

microorganismos,  estos  deben  lograr  por  medio  de  fibras  llamadas  glicocalix  adherirse  a  la 

superficie; estas fibras se extienden a través de la membrana celular y son capaces de adherirse a 

la superfice o a otros microorganismos que se encuentren junto a ellas, logrando de esta forma 

que  factores  tales  como  el  movimiento  del  fluido  o  la  fuerza  cortante  no  las  desprenda  de  la 

superficie de la cual estan adheridas (Gelves & Saldarriaga 2005). La formación de biopelículas se 

encuentra dividida en tres etapas principales las cuales se enumeran a continuación (Figura 1): 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 10

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Primera Etapa: La primera etapa corresponde al acondicionamiento de la superficie, en esta etapa 

compuestos orgánicos presentes en el agua entran en contacto con la superficie de la tubería y la 

neutralizan  permitiendo  a  los  primeros  microorganismos  adherirse  a  esta;  adicionalmente  esta 

capa es utilizada como alimento para los primeros organismos. 

 

Segunda Etapa: La segunda etapa corresponde a la colonización de la superficie; en esta etapa los 

primeros organismos que se han adherido a la pared han formado una estructura que permite  a 

las  bacterias  que  se  presentan  libres  en  el  agua  adherirse  de  una  manera  más  sencilla, 

brindándoles  el  ambiente  óptimo  para  resistir  las  condiciones  del  ambiente  en  la  pared  de  la 

superficie. Es importante mencionar que estos microorganismos pueden resistir en estas zonas de 

las tuberías debido a la subcapa laminar presente que se explicará más adelante. 

 

Tercera  Etapa:  La  tercera  y  última  etapa  que  se  presenta  en  la  composición  de  la  tubería 

corresponde  a  la  etapa  de  crecimiento.  En esta  etapa  ya  se  presenta  un  ambiente  idóneo  para 

que los microorganismos puedan iniciar su reproducción de tal forma que subsitan entre ellos y 

resistan las condiciones del medio. 

 

 

Figura 1. Tres etapas de formación de la biopelícula (Hernández & Saldarriaga, 2010). 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 11

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

3.2. Aspectos Hidráulicos involucrados en el Desprendimiento de la Biopelículas. 

 

Como  se  mencionó  anteriormente  existen  condiciones  hidráulicas  que  determinan  la  capacidad 

de  creación  de  biopelícula;  estas  condiciones  hidráulicas  se  encuentran  determinadas  por  la 

velocidad al interior de la tubería, el esfuerzo cortante y finalmente el tiempo de residencia en la 

red. Sin embargo se ha determinado que bajo cualquier condición de operación en la red existirá 

biopelícula, el  cambio  que  se  observa es  que  a  mayor velocidad  existe  un menor  espesor  de  la 

capa presente. 

 

Al determinar que bajo cualquier condición de operación se generará biopelícula, es posible crear 

una condiciones determinadas que permitan a los operadores saber en qué caso es posible que 

se  dé  un  episodio  de  desprendimiento  de  la  biopelícula.  Por  esta  razón  es  necesario  tener  en 

cuenta las mismas variables hidráulicas que se tienen en cuenta para la generación de biopelícula 

y adicionalmente tener en cuenta los casos en los cuales se presenta cambio en la dirección del 

flujo al interior de algunas tuberías de la red. En esta sección se expondrán todas las condiciones 

hidráulicas que se deben tener en cuenta para determinar unas reglas de operación para evitar el 

desprendimiento de la biopelícula. 

 

3.2.1.  Interacciones del Flujo con la Pared de la Tubería 

Con  el  fin  de  entender  un  poco  más  la  interacción  que  existe  entre  las  biopelículas  y  las 

condiciones hidráulicas de operación, se realizará una explicación breve de la interacción del flujo 

con  la  pared  de  la  tubería.  Ludwig  Prandtl,  científico  alemán  estableció  que  “Siempre  que  un 

fluido en movimiento interactúa con una pared sólida, el esfuerzo cortante que se genera afecta 

principalmente una zona de dicho flujo”; a esta zona se le llamó la Capa Límite, la cual puede ser 

laminar o turbulenta (Saldarriaga, 2007). 

 

Subcapa Laminar Viscosa: La subcapa laminar viscosa se  presenta cuando el flujo es  turbulento 

debido a que la superficie sólida impide que cerca de ella ocurran vibraciones de forma libre; esta 

se denomina viscosa debido a que en esta capa priman las fuerzas viscosas sobre las inerciales. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 12

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Figura 2. Diagrama del Comportamiento de la Capa Límite en una tubería (Saldarriaga, 2007). 

 

La subcapa laminar viscosa se encuentra determinada por parámetros tales como la viscosidad 

cinemática y la velocidad de flujo en la tubería: 

 

𝛿 =

11.6 ∙ 𝑣

𝑣

                          

 

 

 

 

 

 

 

                [1] 

 

donde𝛿 es el espesor de la subcapa laminar viscosa (L), 𝑣 es la viscosidad cinemática del agua a 

cierta temperatura (L

2

T

-1

) y 𝑣

 es la velocidad del flujo (LT

-1

). 

 

3.2.2.  Velocidad de Flujo en las Tuberías 

La  velocidad  promedio  del  fluido  al  interior  de  las  tuberías  se  encuentra  determinada  por  la 

cantidad  de  agua  que  atraviesa  la  tubería  (Caudal)  y  el  área  transversal  de  dicha  tubería.  La 

ecuación que determina esta variable es: 

 

𝑉 =

𝑄
𝐴

                     

 

 

 

 

 

 

 

 

                [2] 

 

donde V es la velocidad de Flujo en la tubería (LT

-1

), Q es el caudal promedio en el interior (L

3

T

-1

) y 

A es el área transversal de la tubería (L

2

). 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 13

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

La  velocidad  de  flujo  es  determinante  para el  crecimiento  de  biopelícula;  sin embargo  estudios 

han  demostrado  que  altas  velocidades  no  previenen  la  formación  de  biopelículas,  pero  si 

determinan su espesor, esto se debe a que la teoría de la capa límite establece  que el agua fluye 

lentamente en las cercanías de la pared de las tuberías hasta llegar a cero en la pared; esta zona 

se  denomina  la  subcapa  laminar  y  se  considera  que  el  espesor  de  la  biopelícula  se  encontrará 

determinado por el espesor de esta capa (Muñoz & Saldarriaga (2005). 

 

Estudios han demostrado que en los momentos en los que se presenta cambio de operación en 

las  RDAP  existen  factores  que  causan  el  desprendimiento  de  la  biopelícula;  dentro  de  estos 

factores se encuentra los relacionados con la velocidad del flujo y estos a su vez, se encuentran 

determinados por (Antoun et al. 1999& Informe de Producto 5. 2009): 

 

 

El aumento en más del 50% de la velocidad en las tuberías. 

 

Aumento en la velocidad por encima de 1,5 m/s o más. 

 

3.2.3.  Esfuerzo Cortante en la pared de las tuberías 

En las tuberías existe un esfuerzo que se genera a raíz de la interacción del flujo en movimiento 

con  la  pared  sólida  de  la  tubería;  para  conocer  esta  fuerza  es  necesario  conocer  la  caída  de  la 

altura piezométrica(hf) ya que existe una relación directa entre ellas; adicional a esto es necesario 

tener  conocimiento  de  la  relación  entre  el  área  mojada  y  el  perímetro  (rH)  y  la  longitud  de  la 

tubería.  Por  lo  tanto  al  conocer  los  parámetros  anteriores,  es  posible  seguir  adelante  con  el 

esfuerzo cortante que se define como: 

 

𝜏

𝑤

= 𝑟𝐻 ×

𝜌∙𝑔∙𝑕𝑓

2𝐿

 

 

 

 

 

    

 

 

 

              [3] 

 

donde ρ corresponde a la densidad del agua a cierta temperatura (ML

3

) y g es la gravedad de la 

tierra (LS

-2

). 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 14

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

3.2.4.  Pérdidas por Fricción 

Para  calcular  las  pérdidas  por  fricción  que  se  registran  en  el  sistema  se  utiliza  la  ecuación 

obtenida por Darcy – Weisbach, en la cual se tienen en cuenta parámetros como la longitud de la 

tubería,  la  velocidad,  el  diámetro,  el  tipo  de  fluido  y  el  tipo  de  material  de  la  tubería.  Por  esta 

razón la ecuación solo tienen en cuenta las pérdidas en la pared de la tubería y aquellas dadas por 

la  viscosidad  del  fluido  la  ecuación  utilizada  y  resultante  de  los  estudios  de  Henry  Darcy  y 

JuliusWeisbach es: 

 

𝑕𝑓 = 𝑓

𝐿

𝐷

𝑉

2

2𝑔

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

             [4] 

 

donde L es la longitud de la tubería (L), V es la velocidad del fluido dentro de la tubería (LT

-1

), D es 

el diámetro de la tubería (L), g es la gravedad de la tierra que para este caso se tomó como 9,8 

m/s

2

. Por otro lado esta f que corresponde al factor de fricción y es calculado por EPANET con la 

misma ecuación derivada de los análisis de Darcy – Weisbach, está definido como: 

 

𝑓 = 𝛼 +

𝛽

 𝑉

∙ 6   

 

 

 

 

 

 

                

 

[5] 

 

donde  𝜷  y  𝜶  son coeficientes de fricción que varían según el diámetro y el material de la tubería 

(Saldarriaga, 2007). 

 

Lo  anterior  pone  en  evidencia  que  al  variar  los  caudales  en  las  redes  se  produce  una  mayor 

velocidad  al  interior  de  algunas  tuberías  y  por  lo  tanto  esto  causara  un  mayor  esfuerzo  en  la 

biopelícula.  Este  esfuerzo  ha  sido  según  estudios  anteriores  una  de  las  mayores  causas  de 

desprendimiento de la biopelícula en las RDAP, ya que una gran variación en el esfuerzo cortante 

durante un intervalo corto de  tiempo puede  causar una gran desestabilización de  la biopelícula 

(Informe de Producto 5. 2009). 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 15

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

3.2.5.  Cambio en la Dirección del Flujo al Interior de las Tuberías 

Las  biopelículas  se  forman  durante  diferentes  etapas  (Figura  1).  En  estas  existe  una  etapa  de 

constitución  de  la  primera  capa  de  la  biopelícula,  la  cual  consiste  en  los  primeros 

microorganismos que se adhieren a la pared de la tubería y empiezan a segregar la sustancia que 

se encarga de mantenerlas rígidas dentro de la subcapa laminar. La segunda etapa corresponde a 

la colonización de nuevos microorganismos en la capa que ya se ha iniciado. Como tercer y último 

paso  se  presenta  la  etapa  de  crecimiento  en  el  cual  las  bacterias  ya  adheridas  empiezan  su 

crecimiento y reproducción, aumentando el área superficial colonizada. 

 

Teniendo  en  cuenta  las  tres  etapas  descritas  anteriormente  se  puede  determinar  que  en  la 

tercera etapa las biopelículas ya cuentan con una estructura sólida que les permite permanecer 

adheridas  a  las  paredes  de  la  tubería  evitando  desprendimiento  bajo  condiciones  normales  de 

operación.  Sin  embargo  se  ha  demostrado  bajo  estudios  experimentales  que  las  biopelículas 

desarrollan su estructura para resistir en contacto con la pared bajo una dirección del flujo ya que 

permiten el paso del caudal sin presentar inconvenientes en su estructura; de esta forma al crear 

un cambio en la dirección del flujo se genera desprendimiento de la biopelícula (Figura 3) ya que 

su estructura no se encuentra configurada para soportar esfuerzos en otra dirección. 

 

 

Figura 3. Desprendimiento de la Biopelícula (Gelves, M.F & Saldarriaga, J.G. 2005). 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 16

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

3.3. Programa de Lavado   

3.3.1.  Introducción al Programa de Lavado 

El programa de lavado fue desarrollado por el ingeniero de sistemas y computación Eric Gerard 

Rothstein  Morris,  durante  el  2011,  como  su  tesis  de  maestría.  El  Ingeniero  Rothstein  realizó  el 

algoritmo para el lavado debido que pretendía determinar la existencia de un plan de lavado para 

una RDAP y de esta manera indicar como se implementaría esta herramienta en el campo. 

 

El  mecanismo  de  lavado  que  se  tuvo  en  cuenta  para  la  elaboración  del  programa,  consistió  en 

aumentar las velocidades al interior de las tuberías  mediante dos mecanismos: Abrir un hidrante 

para generar una diferencia de presión, aumentando la velocidad en los tubos vecinos a operar 

de  tal  forma  que  se  abran  hidrantes  y  se  operen  válvulas  para  lograr  las  velocidades  que  se 

requieren para obtener un lavado eficiente en las tuberías a lavar. 

 

En el lavado de tuberías tienen diferentes conceptos para la manera en que se opera el lavado en 

las tuberías, para los casos mencionados anteriormente se tienen en cuenta: 

 

Flushing: Es el mecanismo de lavado que únicamente utiliza hidrantes para generar aumento de 

velocidades en las tuberías cercanas al hidrante. Este mecanismo de lavado es sencillo, pero en 

algunos  casos  el  abrir  un  hidrante  de  ciertas  condiciones  no  consigue  alcanzar  las  velocidades 

requeridas para realizar el lavado. 

 

UnidirectionalFlushing:  Este  mecanismo  de  lavado  consiste  en  operar  válvulas  e  hidrantes 

simultáneamente  para  conseguir  realizar  el  lavado  manteniendo  rangos  de  velocidades  en 

algunas tuberías. 

 

De esta manera para lograr operar una RDAP de tal forma que se realice el lavado en las tuberías 

que  se  desea,  se  debería  conocer  que  hidrantes  abrir  y  que  válvulas  operar;  sin  embargo 

determinar  que  válvulas  operar  no  es  una  tarea  sencilla  ya  que  abrir  o  cerrar  una  válvula  no 

garantiza  que  las  tuberías  cercanas  cambien  su  velocidad,  en  muchos  casos  las  tuberías  que 

cambian  la  velocidad  son  lejanas  a  la  válvula.  El  programa  de  Lavado  consigue  determinar  en 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 17

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

quéforma operar la red sin realizar innumerables veces prueba y error para saber cómo realizar el 

lavado en una red operando válvulas. 

 

3.3.2.  Operación del Programa 

El programa de Lavado opera al interior del programa REDES; esta herramienta permite operar un 

lavado  dada  una  RDAP,  la  cual  debe  contar  con  un  conjunto  de  tuberías,  nodos,  hidrantes, 

válvulas  y  deberá  encontrarse  configurada  para  operar  bajo  condiciones  normales. 

Adicionalmente  el  programa  tiene  un  conjunto  de  restricciones  que  podrán  causar  que  el 

programa no funcioneen caso de que estas no cumplan. Llas restricciones son: 

 

3.3.2.1. Las Velocidades Mínimas y Máximas 

Cuando se pretende realizar el lavado el programa permitirá modificar el rango de velocidades en 

cada  una  de  las  tuberías  en  las  que  se  pretende  realizar  el  lavado  (Figura  4).  Se  deberán 

establecer  la  velocidad  mínima  y  máxima  que  se  pretende  manejar  dentro  de  una  tubería;  sin 

embargo si se consideran rangos de velocidades que el programa no puede operar mediante las 

válvulas,  demandas,  hidrantes  y  demás  consideraciones,  el  programa  arrojara  un  error  el  cual 

indica que bajo ningún escenario es posible que se cumpla ese rango de velocidades considerado. 

 

 

Figura 4. Opción para modificar los rangos de velocidad de las tuberías (Programa Lavado). 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 18

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

3.3.2.2. Presión Mínima 

La  red  deberá  cumplir  con  una  presión  mínima  para  asegurar  que  en  todos  los  nodos  se  esté 

cumpliendo  con  la  demanda  exigida;  en  el  caso  de  que  la  red  no  esté  cumpliendo  con  las 

presiones mínimas el programa de Lavado tampoco operará. La presión mínima que se introduce 

en el programa es de cero para garantizar que esto se cumpla en caso de que la red no presente 

presiones negativas antes de realizar el lavado. 

 

3.3.2.3. Válvulas 

La red que  se  introduzca para realizar el lavado deberá contar con un mínimo de  tuberías para 

que  sea factible realizar el lavado; esto se debe a que  en el caso de que no existan válvulas las 

limitaciones para lograr que el programa funcione se reducen a una probabilidad muy pequeña. 

 

La  apertura  de  las  válvulas  se  define  para  permitir  que  en  campo  el  personal  pueda  saber  que 

tanto abrir o cerrar las válvulas, de tal forma que el dato sea preciso. Los intervalos de apertura 

de las válvulas son restringidos a fracciones sencillas de reproducir en campo; de esta forma las 

posibilidades  de  apertura de  las válvulas  corresponden  a  cero  (0)  totalmente cerrada  o  uno  (1) 

totalmente abierta. 

 

3.3.2.4. Hidrantes 

La operación de hidrantes ayuda a que la probabilidad de que el programa funcione garantizando 

el  lavado  en  las  tuberías  sea  mayor,  sin  embargo  la  ausencia  de  hidrantes  no  significa  que  el 

programa  no  se  pueda  operar.  Los  hidrantes  son  modelados  como  nodos  con  exponente  y 

coeficiente de emisión; en caso de que el coeficiente del emisor se encuentre en cero quiere decir 

que no existe hidrante en esa sección. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 19

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Figura 5. Opción para modificar los Hidrantes en la Red (Programa Lavado). 

 

3.3.2.5. Nivel de Aproximación 

La  aproximación  define  el  valor  del  parámetro  de  aproximación,  el  cual  indica  la  calidad  de  la 

solución que se encontrará como resultado. Al aumentar la aproximación se aumenta el número 

de escenarios que serán evaluados para encontrar una solución, por esta razón el tiempo que se 

tardará  el  programa  en  conseguir  una  respuesta  aumentará,  sobre  todo  en  los  casos  de  redes 

complejas  y  robustas.  Es  importante  mencionar  que  el  programa  no  funciona  bajo  una 

aproximación del 100%, pues se genera un error en el espacio de memoria de REDES. 

 

3.3.2.6. Función Objetivo 

La función objetivo con la cual cuenta el programa actualmente consiste en que el algoritmo de 

aproximación trabaja con las suma de velocidades en los tubos a lavar; sin embargo si se quisiera 

encontrar  una  solución  exacta  con  un  100%  de  aproximación,  el  programa  no  se  consideraría 

eficiente  ya  que  tomaría  una  cantidad  exponencial  de  tiempo  en  encontrar  una  solución,  que 

adicionalmente se incrementaría en caso de utilizar el programa en una RDAP robusta. 

 

En  el  programa  se  ha  desarrollado  un  algoritmo  de  aproximación  que  debe  encontrar  en  un 

tiempo  polinomial  una  configuración  que  encuentre  resultados  similares  a  los  de  la  solución 

exacta (Rubio, D.P. 2011);para estos se ha diseñado un valor de influencia el cual se explicarámás 

adelante. La solución óptima entonces corresponderá a aquella que se aproxime más a la exacta 

(Donde la exacta corresponde a la solución si todas las tuberías a lavar lograran la velocidad más 

alta  del  rango  introducido  por  el  usuario),  contemplando  un  error  que  corresponde  a  la 

aproximación introducida por el usuario. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 20

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

3.3.2.7. Influencia 

La influencia es el indicador de la afectación que  una configuración de una RDAP tiene sobre el 

programa.  Para  calcular  el  valor  de  la  influencia  es  necesario  calcular  el  valor  de  la  influencia 

como uno más las velocidades de los tubos a lavar; en caso de que la velocidad de alguna de las 

tuberías supere la velocidad máxima el valor de la influencia sería −∞ (Rubio, D.P. 2011). 

 

𝐼 = 1 +   𝑉

1

𝑉

2

… … . . 𝑉

𝑛

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[6] 

 

donde V

1

, V

2

,V

n

son las velocidades para las tuberías 1, 2, n respectivamente, n es el número de 

tuberías de la red y finalmente 𝐼 es el valor de influencia. 

 

Esto  quiere  decir  que  para  cada  configuración  el  programa  encontrará  un valor  de  influencia  el 

cual representará un valor; al realizar una nueva configuración se encontrará un nuevo valor de 

influencia  el  cual  será  comparado  con  el  anterior  y  deberán  diferir  con  un  máximo  de  error 

establecido  por  el  usuario  (aproximación).  Si  los  valores  de  influencia  cumplen  con  la 

aproximación  el  programa  habrá  encontrado  su  solución  objetivo  la  cual  corresponderá  a  la 

función que mayor valor de influencia tenga. 

 

3.3.2.8. Reporte de Lavado 

En los casos en los que el programa logra encontrar una solución para las solicitudes realizadas 

por el usuario, este entrega un reporte  de  lavado en el cual se  indica de  qué manera operar la 

redpara  poder  realizar  el  lavado  en  las  tuberías  solicitadas.  En  este  reporte  se  obtienen  datos 

importantes para realizarlos en campo tales como: 

 

 

Velocidades finales alcanzadas en los tubos a lavar. 

 

Tubos que aumentan o disminuyen su velocidad por más de un factor de 1,5. 

 

Los tubos en los que el flujo cambia de dirección, debido al cambio de presiones. 

 

Válvulas a abrir o cerrar. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 21

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

En la Figura 6 se observa un reporte de lavado típico obtenido al lavar una o varias tuberías de 

una red R-28.La red R-28 es  una red desarrollada en el CIACUA para desarrollar investigaciones 

hidráulicas en relación con lo que sucede dentro de las redes de distribución. 

 

 

Figura 6. Reporte de Lavado red R-28 (Programa Lavado). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 22

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.  METODOLOGÍA  Y RESULTADOS.   

 

 

 

 

4.1. Software Utilizado para la Modelación 

Para  el  desarrollo  de  este  proyecto  fue  necesario  el  uso  de  herramientas  de  programación  en 

redes de distribución de agua potable que permitieran observar las condiciones hidráulicas que se 

presentaban al interior de las tuberías, para de  esta forma determinar cuáles eran las variables 

que  se  presentaban  al  generar  algún  cambió  en  la  operación  de  las  redes  de  distribución.  La 

herramienta  REDES  fue  empleada  en  el  desarrollo  de  la  información  de  esta  tesis  para  lograr 

observar  los  diferentes  casos  de  análisis;  este  programa  fue  desarrollado  en  el  Centro  de 

Investigaciones  en Acueducto y Alcantarillados (CIACUA) del Departamento de Ingeniería Civil y 

Ambiental de la Universidad de los Andes. 

 

EL programa REDES es una herramienta amigable con el usuario que permite observar todas las 

condiciones  de  la  red;  de  esta  forma  el  usuario  puede  conocer  fácilmente  las  condiciones 

hidráulicas  de  las  tuberías,  tales  como  diámetro,  velocidad,  pérdidas  menores,  entre  otros,  los 

nudos de la red en los cuales se pueden conocer sus demandas, cabeza piezométrica, entre otros, 

los embalses de los cuales se puede conocer su altura piezométrica y finalmente las válvulas de 

las  cuales  se  conoce  el  diámetro  y  su  estado.  De  esta  forma  el  programa  permite  determinar 

fácilmente las condiciones hidráulicas de interés para este proyecto. 

 

En  el  programa  REDES  a  inicios  del  año  2011,  fue  desarrollada  una  herramienta  que  permite 

operar las redes bajo diferentes restricciones en cuanto a la velocidad promedio que se genera al 

interior de cada una de las tuberías; esta herramienta fue desarrollada en el CIACUA y se llamó 

“LAVADO”.  Esta  herramienta  de  programación  será  indispensable  para  el  desarrollo  de  este 

proyecto, ya que permitirá observar bajo qué casos se genera desprendimiento de biopelícula al 

cerrar una o más tuberías de una red cualquiera. 

 

 

4.2. La Red R-28   

La red R-28 es una red desarrollada en el CIACUA para desarrollar investigaciones hidráulicas en 

relación  con  lo  que  sucede  dentro  de  las  redes  de  distribución.  La  red  que  se  utilizó  en  este 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 23

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

proyecto  es  la  R-28  con  algunas  modificaciones  específicas  en  cuanto  a  la  ubicación  de  las 

válvulas;  esta  configuración  específica  fue  desarrollada  por  Eric  Rothstein  para  su  tesis 

“Planeación de lavado unidireccional en redes de distribución de agua: Una aproximación”. 

 

La red R-28 cuenta con 68 tuberías de diferentes diámetros y longitudes, 39 nudos con diferentes 

demandas  y  alturas  igual  a  cero,  1  válvulas  de  diámetros  idénticos  y  1  válvula  de  diámetro 

diferente, 1 embalse ubicado 15 metros por encima el resto de los nudos de la red. En la figura 7 

se presenta una imagen de la R-28 en las condiciones mencionadas anteriormente. 

 

 

Figura 7. Red R-28 original sin modificaciones 

 

Para poder observar las variaciones y posible desprendimiento de las biopelículas que ocurre en 

una  red  de  distribución  de  agua  potable  en  los  casos  que  existe  cierre  de  alguna(s)  tubería(s) 

debido a daño o mantenimiento de las mismas, se eliminaron tuberías aleatoriamente en la red 

simulando lo que sucedería en campo en estos casos específicos.  

 

Se realizaron 5 pruebas de tuberías ubicadas en diferentes puntos de la red; para esto se observó 

las variaciones en diferentes escenarios al eliminar las tuberías. Adicionalmente se observó lo que 

sucedía en los casos que la demanda era reducida a un 50, 30  10% de la demanda original que 

tenía la red. Los 5 diferentes casos analizados en la red se presentan a continuación: 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 24

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.2.1.  Caso 1 

En este ensayo se eliminaron 2 tuberías lejanas entre sí de la red; estas tuberías fueron la 16 y la 

33. En la Figura 8 se ilustra la configuración de la red R-28 para este caso. 

 

 

Figura 8. Red R-28 sin las Tuberías 16 y 33. 

 

4.2.2.  Caso 2 

En el caso 2 se eliminó 1 tuberías; esta tubería fue la 23. En la Figura 9 se ilustra la configuración 

de la red R-28 para este caso. 

 

 

Figura 9. Red R-28 sin la Tubería 23. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 25

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.2.3.  Caso 3 

En  este  ensayo  se  eliminó  una  tubería;  esta  tubería  fue  la  25.  En  la  Figura  10  se  presenta  la 

configuración final de la red R-28 para este caso. 

 

 

Figura 10. Red R-28 sin la Tubería 25. 

 

4.2.4.  Caso 4 

Para el caso numeró 4 se eliminó la tubería 2. En la Figura 11 se ilustra la configuración de la red 

R-28 para este caso. 

 

 

Figura 11. Red R-28 sin la Tubería 2. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 26

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.2.5.  Caso 5 

En  este  ensayo  se  eliminó  una  tubería;  estatuberíasfue  la  46.  En  la  Figura  12  se  ilustra  la 

configuración de la red R-28 para este caso. 

 

 

Figura 12. Red R-28 sin la Tubería 46. 

 

4.3. Metodología de Análisis 

Para poder realizar un análisis adecuado en los diferentes casos de estudio de redes sin una o dos 

tuberías  fue  necesario  inicialmente  evaluar  los  resultados  relacionados  con  la  velocidad  y 

dirección  del  flujo  en  el  programa  REDES;  por  esta  razón  se  introdujo  la  red  R-28  sin  ninguna 

modificación y se obtuvieron los valores de la velocidad y de la dirección del flujo en cada una de 

las tuberías para la red original. Luego después de obtener estos resultados se introdujeron los 5 

casos de redes sin una o dos tuberías y se obtuvieron la velocidad y la dirección de flujo para cada 

caso de interés. 

 

Después  de  realizar  la  primera  prueba  correspondiente  la  red  R-28  con  demandas  originales,  y 

modificaciones  de  tuberías,  se  continuó  con  las  segunda  prueba  la  cual  consistía  en  realizar  el 

mismo  procedimiento  que  para  la  prueba  1,  pero  reduciendo  todas  las  demandas  al  50%  de  la 

demanda  original.  La  tercera  y  cuarta  prueba  correspondieron  a  la  misma  metodología  de  la 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 27

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

prueba  1  y  2,  pero  reduciendo  las  demandas  de  todos  los  nodos  al  30%  y  10%  de  la  demanda 

original respectivamente. 

 

Según  lo  anterior  fue  posible  obtener  los  resultados  de  todas  las  velocidades  y  direcciones  del 

flujo para todas las tuberías de los 5 casos de la red R-28 sin alguna(s) tubería(s) y la original, para 

cuatro pruebas diferentes. Para poder entender de forma adecuada en qué consistía cada una de 

las pruebas se realizará una breve descripción a continuación: 

 

Prueba 1 

Uso  del  Programa  REDES  para  identificar  las  velocidades  y  direcciones  de  flujo  de  todas  las 

tuberías de la red R-28 con demandas originales para: 

 

 

R-28 Original sin modificaciones 

 

Caso 1 (Sin tubos 16 y 33) 

 

Caso 2 (Sin tubo 23) 

 

Caso 3 (Sin tubo 25) 

 

Caso 4 (Sin tubo 2) 

 

Caso 5 (Sin tubo 46) 

 

Prueba 2 

Uso  del  Programa  REDES  para  identificar  las  velocidades  y  direcciones  de  flujo  de  todas  las 

tuberías de la red R-28 con demandas reducidas al 50%, en los siguientes casos: 

 

 

R-28 Original con demandas reducidas 

 

Caso 1 (Sin tubos 16 y 33) 

 

Caso 2 (Sin tubo 23) 

 

Caso 3 (Sin tubo 25) 

 

Caso 4 (Sin tubo 2) 

 

Caso 5 (Sin tubo 46) 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 28

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Prueba 3 

Uso  del  Programa  REDES  para  identificar  las  velocidades  y  direcciones  de  flujo  de  todas  las 

tuberías de la red R-28 con demandas reducidas al 30%, en los siguientes casos: 

 

 

R-28 Original con demandas reducidas 

 

Caso 1 (Sin tubos 16 y 33) 

 

Caso 2 (Sin tubo 23) 

 

Caso 3 (Sin tubo 25) 

 

Caso 4 (Sin tubo 2) 

 

Caso 5 (Sin tubo 46) 

 

Prueba 4 

Uso  del  Programa  REDES  para  identificar  las  velocidades  y  direcciones  de  flujo  de  todas  las 

tuberías de la red R-28 con demandas reducidas al 10%, en los siguientes casos: 

 

 

R-28 Original con demandas reducidas 

 

Caso 1 (Sin tubos 16 y 33) 

 

Caso 2 (Sin tubo 23) 

 

Caso 3 (Sin tubo 25) 

 

Caso 4 (Sin tubo 2) 

 

Caso 5 (Sin tubo 46) 

 

Al  obtener  todos  los  resultados  de  las  pruebas  1,  2,  3  y  4  se  seleccionaron  las  tuberías  que 

presentaban posibilidad de desprendimiento de la biopelícula, realizando una comparación con la 

red original de cada una de las pruebas. De esta forma se pretendía observar que sucedía si en 

una red original se cierra una o dos tuberías debido a mantenimiento o daño.  

 

A continuación se resume brevemente las comparaciones realizadas para observar la posibilidad 

de  desprendimiento  de  la  biopelícula.  En  las  diferentes  pruebas  se  compararon  los  5  casos 

mencionados anteriormente con la red original; como se mencionó anteriormente lo único que se 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 29

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

modifica  en  las  diferentes  pruebas  es  la  demanda  de  la  Red  R-28.  En  la  Figura  13  se  puede 

observar los parámetros seguidos para realizar las pruebas: 

 

Figura 13. Procedimiento utilizado para observar los casos de desprendimiento de Biopelícula en las diferentes 

pruebas. 

R-28 Original.

Velocidades de las tuberías 

(V1,V2,.....V68)

Caso 1 (i)

Velocidades de las tuberías 

(V1i,V2i,.....V68i)

V1i>1.5+V1 

o

V1i>V1+0.5*V1

o

Cambio en dirección de flujo

Caso 2 (ii)

Velocidades de las tuberías 

(V1ii,V2ii,.....V68ii)

V1ii>1.5+V1 

o

V1ii>V1+0.5*V1

o

Cambio en dirección de flujo

Caso 3 (iii)

Velocidades de las tuberías 

(V1iii,V2iii,.....V68iii)

V1iii>1.5+V1 

o

V1iii>V1+0.5*V1

o

Cambio en dirección de flujo

Caso 4 (iv)

Velocidades de las tuberías 

(V1iv,V2iv,.....V68iv)

V1iv>1.5+V1 

o

V1iv>V1+0.5*V1

o

Cambio en dirección de flujo

Caso 5 (v)

Velocidades de las tuberías 

(V1v,V2v,.....V68v)

V1v>1.5+V1 

o

V1v>V1+0.5*V1

o

Cambio en dirección de flujo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 30

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Al  determinar  todas  las  tuberías  de  los  diferentes  casos  en  cada  una  de  las  pruebas  que 

presentaban problemas de desprendimiento de la biopelícula se escogían únicamente el 20% del 

total de tuberías de la red que presentaban desprendimiento de la biopelícula. De esta forma el 

20% de tuberías de una red de 68 tuberías corresponde a 13 tuberías; por esta razón en los casos 

que  se  presentaba mayor número  de  tuberías  con  problemas  de  desprendimiento,  se  tomaban 

únicamente las 13 con mayores problemas. 

 

Al  obtener  el  20%  de  las  tuberías  de  la  Red  R-28  con  mayor  problema  de  desprendimiento  de 

biopelícula  se  procedía  a  evaluar  estas  tuberías  bajo  ciertas  restricciones  en  el  programa  de 

Lavado. Las restricciones utilizadas en el programa correspondían a: 

 

 

Rango de velocidades entre 0,1 y 1,5 m/s para las tuberías a evaluar. 

 

No existencia de Hidrantes en la Red. 

 

Nivel de Aproximación del 75%. 

 

Presión mínima de 0 para garantizar demandas en los nodos. 

 

Estado de las válvulas abiertas en un 100%. 

 

4.4. Resultados 

Los resultados que se presentarán a continuación corresponden a los 5 casos presentados para la 

Red R-28, en las pruebas 1, 2, 3 y 4. Con el fin de realizar una explicación clara de los resultados, 

estos se dividirán en cada una de las pruebas y en estas se explicarán cada uno de los casos. 

 

4.4.1.  Prueba 1 

La prueba 1 corresponde al análisis de la Red R-28 con las demandas originales. De esta forma se 

presentarán los resultados obtenidos para cada uno de los casos evaluados; en estos se tendrán 

en  cuenta  las  modelaciones  realizadas  en  Excel,  seguidos  por  los  resultados  obtenidos  en  el 

programa de Lavado, teniendo en cuenta la metodología mencionada. 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 31

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.4.1.1. Caso 1 

En  el  caso  1  se  evaluó  la  Red  R-28  sin  las  tuberías  16  y  33.  En  la  Tabla  1  se  presentan  los 

resultados obtenidos en cuanto a las tuberías con problema de desprendimiento de la biopelícula. 

 

ID 

VELOCIDAD (m/s) 

Δ Velocidad (m/s) 

Δ Velocidad50% 

CambioSentido 

Desp. Biopelícula 

-0.032 

0.012 

Si 

No 

Si 

0.32 

0.109 

Si 

No 

Si 

27 

0.121 

0.076 

Si 

No 

Si 

38 

0.695 

0.337 

Si 

No 

Si 

67 

-1.964 

0.679 

Si 

No 

Si 

Tabla 1. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 1 de la Prueba 1. 

 

En este caso se presentan 5 tuberías con posibilidad de desprendimiento de biopelícula; de esta 

forma  se  introducen  la  red  al  programa  de  lavado,  con  las  restricciones  mencionadas 

anteriormente para las tuberías de la Tabla 1. Al realizar el primer ensayo de lavado se obtienen 

los resultados de la Figura 14. 

 

 

Figura 14. Error Caso 1 de la Prueba 1 para 5 tuberías evaluadas. 

 

Esto quiere decir que el programa no encontró bajo ningún escenario o combinación de válvulas 

la  posibilidad  de  mantener  las  velocidades  entre  0,1  y  1,5  m/s  en  las  6  tuberías.  Ya  que  el 

programa no encuentra solución debido a que la velocidad de la tubería 67 es superior a 1,5 m/s 

se realiza el lavado para las 5 tuberías restantes y se obtiene el reporte de lavado de la Figura 15. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 32

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Figura 15. Reporte de Lavado para el Caso 1 de la Prueba 1 para 4 tuberías evaluadas. 

 

Al utilizar el programa de Lavado en El Caso 1 de  la Prueba 1 para las tuberías  1, 6, 27 y 38  se 

observa que el programa funciona adecuadamente debido a que logra encontrar un escenario en 

el cual las velocidades de estos tubos estén entre el rango de 0,1 y 1,5 m/s, sin embargo esto era 

de  esperarse  ya  que  las  velocidades  iniciales  se  encontraban  dentro  de  estos  rangos. 

Adicionalmente  se  debe  tener  en  cuenta  que  ya  que  el  programa  intenta  encontrar  la  mayor 

velocidad  posible  dentro  del  rango  de  velocidad  introducido  por  el  usuario,  es  posible  que  se 

encuentren nuevos problemas en cuento al desprendimiento de biopelículas en otras tuberías ya 

que el programa operara de cualquier manera para que las velocidades de los tubos evaluados se 

maximicen  dentro  del  rango  introducido.  Por  las  razones  mencionadas  anteriormente  el 

programa de lavado está indicando nuevos problemas relacionados con las tuberías12, 29, 36, 54, 

8 y 9. 

 

4.4.1.2. Caso 2 

El Caso 2 de la Prueba 1 corresponde a la Red R-28 con demandas originales sin la tubería 23. En 

este caso se presentan 25 casos de desprendimiento de biopelícula; por esta razón se tomaron las 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 33

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

13 tuberías que presentaban mayor posibilidad de desprendimiento de biopelícula. En la tabla 23 

se presentan estas tuberías. 

 

ID 

VELOCIDAD (m/s) 

Δ Velocidad (m/s) 

Δ Velocidad50% 

CambioSentido 

Desp. Biopelícula 

2.237 

1.805 

Si 

No 

Si 

2.309 

1.86 

Si 

No 

Si 

13 

3.755 

2.954 

Si 

No 

Si 

18 

4.611 

3.683 

Si 

No 

Si 

28 

4.766 

3.352 

Si 

No 

Si 

33 

2.671 

2.165 

Si 

No 

Si 

38 

2.242 

1.884 

Si 

No 

Si 

46 

-0.289 

2.021 

No 

Si 

Si 

49 

0.43 

1.894 

No 

Si 

Si 

50 

-0.143 

2.028 

No 

Si 

Si 

51 

0.404 

2.242 

No 

Si 

Si 

52 

-0.675 

2.578 

No 

Si 

Si 

53 

0.532 

2.301 

No 

Si 

Si 

Tabla 2. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 2 de la Prueba 1. 

 

Al obtener las 13 tuberías con mayor posibilidad de desprendimiento de biopelícula se introduce 

la red en el programa de Lavado. La tubería 23 corresponde a una de las tuberías principales de la 

red R-28 y debida a que la red original está diseñada de forma justa en cuanto a las demandas de 

cada uno de los nodos; de esta forma al eliminar esta tubería es imposible dar cumplimiento a las 

demandas requeridas en cada nodo y por lo tanto el programa de Lavado arroja un error ilustrado 

en la Figura 16. 

 

 

Figura 16. Error del Programa de Lavado por Presiones Negativas. 

 

4.4.1.3. Caso 3 

El  Caso  3  de  esta  prueba  corresponde  a  la  eliminación  de  la  tubería  25  en  la  Red  R-28  con 

demandas  originales.  En  este  caso  se  encontraron  12  tuberías  con  posibilidad  de 

desprendimiento de biopelícula y se presentan en la Tabla 3. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 34

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

26 

-3.562 

4.671 

Si 

Si 

Si 

27 

-2.1 

2.145 

Si 

Si 

Si 

31 

-0.382 

2.244 

No 

Si 

Si 

32 

-0.427 

1.554 

No 

Si 

Si 

33 

-0.388 

0.894 

No 

Si 

Si 

34 

-0.791 

0.419 

Si 

No 

Si 

37 

-0.15 

1.031 

No 

Si 

Si 

38 

-0.419 

0.777 

No 

Si 

Si 

39 

-0.581 

0.402 

Si 

No 

Si 

40 

0.947 

0.402 

Si 

No 

Si 

48 

0.857 

0.375 

Si 

No 

Si 

66 

3.03 

1.418 

Si 

No 

Si 

Tabla 3. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 3 de la Prueba 1. 

Sin  embargo  la  tubería  25  también  corresponde  a  una  de  las  tuberías  principales  de  la  red  y 

debido  a  que  está  diseñada  de  forma  justa  para  cumplir  con  las  demandas;  al  eliminar  esta 

tubería se presentan presiones negativas en la red y el programa no puede funcionar. Debido a 

esto se obtiene un error igual al de la Figura 16 del Caso 2 de la Prueba 1. 

 

4.4.1.4. Caso 4 

En el Caso 4 de la Prueba 1 se eliminó la tubería 2. En la Tabla 4 se presentan las 5 tuberías con 

problemas de desprendimiento de biopelícula que resultaron en este caso. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

-0.173 

0.153 

Si 

No 

Si 

0.76 

0.311 

Si 

No 

Si 

44 

-0.458 

0.153 

Si 

No 

Si 

47 

-0.459 

0.28 

Si 

No 

Si 

54 

0.093 

0.369 

No 

Si 

Si 

Tabla 4. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 4 de la Prueba 1. 

 

Al  obtener  las  tuberías  que  se  deben  tener  en  cuenta,  se  introducen  al  programa  de  lavado 

utilizando las restricciones mencionadas en la metodología. En la Figura 17 se ilustra el reporte de 

lavado obtenido al realizar este procedimiento. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 35

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Figura 17. Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 1. 

 

El reporte de lavado de la Figura 17 muestra velocidades muy similares a las originales de la Tabla 

4 para las tuberías 1, 8, 44 y 47; sin embargo estas aumentan en algunas unidades y ocasionan 

que para la tubería 54 se aumente más de 1,5 veces su valor inicial al igual que para la tubería 9. 

Estos resultados son similares a los del Caso 1, pero con menor número de tuberías afectadas al 

introducir al programa de Lavado. 

 

4.4.1.5. Caso 5 

El Caso 5 corresponde a la eliminación de la tubería 46 en la Red R-28 con demandas originales. 

En la Tabla 5 se presentan las tuberías que tienen problemas de desprendimiento. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

27 

-0.115 

0.16 

Si 

Si 

Si 

29 

-0.144 

1.388 

No 

Si 

Si 

33 

1.005 

0.499 

Si 

No 

Si 

34 

0.835 

1.207 

Si 

Si 

Si 

38 

0.854 

0.496 

Si 

No 

Si 

39 

0.347 

0.526 

Si 

Si 

Si 

Tabla 5. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 5 de la Prueba 1. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 36

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Después de conocer las tuberías que presentan desprendimiento de biopelícula se introducen al 

programa de Lavado. La Figura 18 presenta el reporte de lavado para este caso. 

 

 

Figura 18. Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 1. 

 

En este reporte de lavado se observa que para las tuberías 34, 38 y 39 la velocidad se mantuvo 

muy similar a las originales; sin embargo el programa aumentó las velocidades de los tubos 27, 29 

y  33  en  varios  puntos.  Adicionalmente  se  ve  que  realizar  este  lavado  ocasiona  problemas  de 

desprendimiento  en  más  de  13  tuberías  adicionales.  Según  lo  anterior  operar  la  red  bajo  estas 

restricciones  del  programa  de  lavado  ocasionaría  más  problemas  que  los  que  se  tenían 

inicialmente. 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 37

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.4.2.  Prueba 2 

La  Prueba  2  corresponde  a  la  Red  R-28  con  las  demandas  reducidas  al  50%;  en  esta  prueba  se 

analizarán todos los casos de  eliminación de  una  o dos  tuberías  para observar que  sucedería si 

estas tuberías fueran cerradas por daño o mantenimiento. 

 

4.4.2.1. Caso 1  

En el Caso 1 de la Prueba 2 se eliminaron las tuberías 16 y 33 de la Red R-28 con las demandas 

reducidas en un 50%. En la Tabla 6 se presentan las tuberías con problemas de desprendimiento. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

27 

0.052 

0.041 

Si 

No 

Si 

38 

0.338 

0.162 

Si 

No 

Si 

67 

-0.981 

0.338 

Si 

No 

Si 

Tabla 6. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 1 de la Prueba 1. 

 

Al  determinar  las  tuberías  afectadas  por  desprendimiento  de  la  biopelícula  se  introducen  al 

programa  de  Lavado.  En  la  Figura  19  se  presenta  el  reporte  de  lavado  correspondiente  a  este 

caso. 

 

 

Figura 19. Reporte de Lavado para el Caso 1 de la Prueba 2. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 38

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

La  Figura  19  muestra  que  para  realizar  este  lavado  se  presenta  una  cambio  de  la  dirección  del 

flujo en la tubería 27 lo que ocasionaría un problema adicional en cuanto al desprendimiento de 

biopelícula; adicionalmente para las tuberías 38 y 67 no se resuelve el problema de aumento de 

más del 50% de velocidad ya que este programa maximiza las velocidades de los tubos. 

 

4.4.2.2. Caso 2 

El Caso 2 de la Prueba 2 corresponde a la Red R-28 con demandas reducidas al 50%, sin la tubería 

23. Se presentaron 18 casos de desprendimiento de biopelícula; por esta razón se tomaron las 13 

tuberías que presentaban mayor posibilidad de desprendimiento de biopelícula. En la tabla 7 se 

presentan estas tuberías. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

18 

2.369 

1.91 

Si 

No 

Si 

28 

2.46 

1.761 

Si 

No 

Si 

34 

0.34 

0.53 

Si 

Si 

Si 

39 

0.366 

0.458 

Si 

Si 

Si 

40 

-0.182 

0.457 

No 

Si 

Si 

41 

-0.112 

0.801 

No 

Si 

Si 

43 

0.104 

0.758 

No 

Si 

Si 

45 

0.198 

0.847 

No 

Si 

Si 

46 

-0.115 

0.987 

No 

Si 

Si 

49 

0.164 

0.896 

No 

Si 

Si 

51 

0.177 

1.098 

No 

Si 

Si 

52 

-0.341 

1.284 

No 

Si 

Si 

53 

0.266 

1.152 

No 

Si 

Si 

Tabla 7. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 2 de la Prueba 2. 

 

Las  13  tuberías  con  mayor  posibilidad  de  desprendimiento  de  biopelícula  se  introducenal 

programa de Lavado.En la Figura 20 se presentan los resultados obtenidos. 

 

 

Figura 20. Error del Programa de Lavado. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 39

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

En la Figura 20 se muestra que el programa de lavado no logra encontrar ninguna configuración 

de la red para que esta realice el lavado en las 13 tuberías de la Tabla 7, ya que las tuberías 18 y 

28 presentan velocidades originales por encima del rango de restricciones (0,1 a 1,5 m/s). De esta 

forma  se  eliminan  la  tubería  18  y  28  y  se  evalúa  en  el  programa  de  lavado  las  11  tuberías 

restantes (Figura 21). 

 

 

Figura 21. Reporte de Lavado para el Caso 2 de la Prueba 2. 

 

La Figura 21 muestra que el programa de Lavado logra encontrar resultados para las 11 tuberías 

evaluadas; sin embargo teniendo en cuenta que el problema de desprendimiento de biopelícula 

radica en cambio en el sentido del flujo el programa no logra encontrar una solución. 

 

4.4.2.3. Caso 3 

El  Caso  3  de  esta  prueba  corresponde  a  la  eliminación  de  la  tubería  25  en  la  Red  R-28  con 

demandas  reducidas  en  un  50%.  En  este  caso  se  encontraron  14  tuberías  con  posibilidad  de 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 40

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

desprendimiento  de  biopelícula,  por  lo  que  se  tomaron  las  13  con  mayor  problema  de 

desprendimiento y se presentan en la Tabla 8. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

26 

-1.769 

2.313 

Si 

Si 

Si 

27 

-1.036 

1.047 

Si 

Si 

Si 

31 

-0.19 

1.127 

No 

Si 

Si 

32 

-0.228 

0.79 

No 

Si 

Si 

33 

-0.234 

0.48 

No 

Si 

Si 

34 

-0.387 

0.197 

Si 

No 

Si 

37 

-0.089 

0.527 

No 

Si 

Si 

38 

-0.216 

0.392 

No 

Si 

Si 

39 

-0.291 

0.199 

Si 

No 

Si 

40 

0.475 

0.2 

Si 

No 

Si 

48 

0.434 

0.192 

Si 

No 

Si 

50 

1.422 

0.475 

Si 

No 

Si 

66 

1.508 

0.706 

Si 

No 

Si 

Tabla 8. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 3 de la Prueba 2. 

 

De  esta  forma  se  introducen  las  13  tuberías  al  programa  de  lavado,  pero  debido  a  que  las 

velocidades  de  las  tuberías  26  y  66  se  encuentran  por  encima  del  rango  de  velocidades,  el 

programa no encuentra una solución. Adicionalmente al evaluarla para las 11 tuberías restantes 

el programa no encuentra una solución debido a que la velocidad de la tubería 50 se encuentra 

muy cerca del límite superior del rango. Para lograr una solución se eliminan las tuberías 26, 50 y 

66,  evaluando  únicamente  10  tuberías,  los  resultados  se  ilustran  en  el  reporte  de  lavado  de  la 

Figura 22. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 41

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Figura 22. Reporte de Lavado para el Caso 3 de la Prueba 2. 

 

4.4.2.4. Caso 4 

En el Caso 4 de la Prueba 2 se eliminó la tubería 2 en la Red R-28 con demandas reducidas en un 

50%. En la Tabla 9 se presentan las 5 tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula 

que resultaron en este caso. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

-0.085 

0.075 

Si 

No 

Si 

0.396 

0.169 

Si 

No 

Si 

27 

0.021 

0.01 

Si 

No 

Si 

47 

-0.231 

0.141 

Si 

No 

Si 

54 

0.047 

0.186 

No 

Si 

Si 

Tabla 9. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 4 de la Prueba 2. 

En  este  caso  se  muestra  que  4  de  las  5  tuberías  con  problemas  de  desprendimiento  son  las 

mismas  que  se  presentaban  para  el  mismo  caso  en  la  Prueba  1;  la  única  tubería  que  no  es  la 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 42

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

misma que en la prueba 1 es la 27, ya que anteriormente era la 44. En la Figura 23 se presenta el 

reporte de Lavado respectivo. 

 

 

Figura 23. Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 2. 

 

El reporte de lavado de la Figura 23muestra que el problema del aumento del 50% de la velocidad 

no  se  solucionó;  por  lo  tanto  el  problema  persiste  en  estas  tuberías  y  adicionalmente  se 

presentará en tuberías adicionales tales como la 4, 40, 46, 29, 31, entre otras. 

 

4.4.2.5. Caso 5 

El Caso 5 corresponde a la eliminación de la tubería 46 en la Red R-28 con demandas disminuidas 

en un 50%. En la Tabla 10 se presentan las 6 tuberías que tienen problemas de desprendimiento 

de la biopelícula. 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 43

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

27 

-0.07 

0.081 

Si 

Si 

Si 

29 

-0.109 

0.7 

No 

Si 

Si 

33 

0.5 

0.254 

Si 

No 

Si 

34 

0.419 

0.609 

Si 

Si 

Si 

38 

0.424 

0.248 

Si 

No 

Si 

39 

0.172 

0.264 

Si 

Si 

Si 

Tabla 10. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 5 de la Prueba 2. 

 

La Tabla 10 muestra que las tuberías que presentan desprendimiento corresponden a las mismas 

del Caso 5 de la Prueba 1. La Figura 24 presenta el reporte de lavado para las 6 tuberías evaluadas 

en este caso. 

 

 

Figura 24. Reporte de Lavado para el Caso 5 de la Prueba 2. 

 

En  este  reporte  de  lavado  se  observa  que  se  encuentra  una  solución  para  las  6  tuberías;  sin 

embargo para aquellas que presentan cambio en el sentido de flujo no se puede encontrar una 

solución en cuanto a este problema de desprendimiento de biopelícula. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 44

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.4.3.  Prueba 3 

Para la Prueba 3 se utilizó la Red R-28 con las demandas reducidas al 30% de la original; en esta 

prueba se analizarán todos los casos de eliminación de una o dos tuberíascon el fin de entender 

qué sucedería en la red en el caso de cerrar alguna de las tuberías principales o secundarias. 

 

4.4.3.1. Caso 1  

En el Caso 1 de la Prueba 3 se eliminaron las tuberías 16 y 33 de la Red R-28 con las demandas 

reducidas  al  30%.  En  la  Tabla  11  se  presentan  las  5  tuberías  afectadas  con  problemas  de 

desprendimiento de la biopelícula. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

-0.003 

0.003 

Si 

No 

Si 

27 

0.033 

0.023 

Si 

No 

Si 

34 

-0.152 

0.051 

Si 

No 

Si 

38 

0.206 

0.095 

Si 

No 

Si 

67 

-0.588 

0.202 

Si 

No 

Si 

Tabla 11. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 1 de la Prueba 3. 

 

Al  determinar  las  tuberías  afectadas  por  desprendimiento  de  la  biopelícula  se  introducen  al 

programa de Lavado. En el programa debido a que la velocidad de las tuberías es menor que 0.1 

m/s se pone como rango mínimo 0,001 m/s para poder conseguir que el programa encuentre una 

solución  debido  a  las  bajas  velocidades.  En  la  Figura  25  se  presenta  el  reporte  de  lavado 

correspondiente a este caso. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 45

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Figura 25. Reporte de Lavado para el Caso 1 de la Prueba 3. 

 

4.4.3.2. Caso 2 

En este caso se elimina la tubería 23de la Red R-28 con demandas reducidas al 30%. Se presentan 

15  casos  de  desprendimiento  de  biopelícula;  por  esta  razón  se  tomaron  las  13  tuberías  que 

presentaban  mayor  posibilidad  de  desprendimiento  de  biopelícula.  En  la  tabla  12  se  presentan 

estas tuberías. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

0.188 

0.267 

Si 

Si 

Si 

34 

0.211 

0.312 

Si 

Si 

Si 

39 

0.222 

0.274 

Si 

Si 

Si 

40 

-0.112 

0.274 

No 

Si 

Si 

41 

-0.059 

0.485 

No 

Si 

Si 

43 

0.069 

0.458 

No 

Si 

Si 

45 

0.121 

0.506 

No 

Si 

Si 

46 

-0.079 

0.587 

No 

Si 

Si 

48 

-0.121 

0.264 

No 

Si 

Si 

49 

0.099 

0.534 

No 

Si 

Si 

51 

0.107 

0.658 

No 

Si 

Si 

52 

-0.201 

0.766 

No 

Si 

Si 

53 

0.162 

0.692 

No 

Si 

Si 

Tabla 12. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 2 de la Prueba 3. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 46

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Las  13  tuberías  con  mayor  posibilidad  de  desprendimiento  de  biopelícula  se  introducen  al 

programa de Lavado. En la Figura 26 se presentan los resultados obtenidos. 

 

 

Figura 26. Error del Programa de Lavado. 

 

En  esta  prueba  no  fue  posible  obtener  resultados  debido  a  que  la  red  debido  a  sus  bajas 

demandas en los nodos está manejando velocidades muy bajas en la red y el rango tiene como 

velocidad  mínima  0.1  m/s,  lo  que  significa  que  el  programa  no  puede  encontrar  ninguna 

configuración para que las tuberías con velocidades menores a 0.1m/s puedan estar por encima 

de este valor. 

 

4.4.3.3. Caso 3 

El  Caso  3  de  esta  prueba  corresponde  a  la  eliminación  de  la  tubería  25  en  la  Red  R-28  con 

demandas  reducidas  al  30%.  En  este  caso  se  encontraron  13  tuberías  con  posibilidad  de 

desprendimiento de biopelícula (Tabla 13). 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

0.004 

0.004 

Si 

No 

Si 

26 

-1.064 

1.379 

Si 

Si 

Si 

27 

-0.621 

0.631 

Si 

Si 

Si 

31 

-0.111 

0.709 

No 

Si 

Si 

32 

-0.133 

0.48 

No 

Si 

Si 

33 

-0.136 

0.282 

No 

Si 

Si 

34 

-0.227 

0.126 

Si 

No 

Si 

37 

-0.053 

0.322 

No 

Si 

Si 

38 

-0.128 

0.239 

No 

Si 

Si 

39 

-0.173 

0.121 

Si 

No 

Si 

40 

0.283 

0.121 

Si 

No 

Si 

48 

0.26 

0.117 

Si 

No 

Si 

66 

0.907 

0.427 

Si 

No 

Si 

Tabla 13. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 3 de la Prueba 3. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 47

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Para poder operar el programa de Lavado y obtener un reporte de lavado fue necesario poner en 

la  tubería  1  el  rango  desde  0.01  a  1.5  m/s  y  para  el  resto  de  las  tuberías  si  se  dejó  el  rango 

utilizado normalmente. En la Figura 27 se presenta el reporte de lavado obtenido para este caso. 

 

 

Figura 27. Reporte de Lavado para el Caso 3 de la Prueba 3. 

 

4.4.3.4. Caso 4 

En el Caso 4 de la Prueba 3 se eliminó la tubería 2 en la Red R-28 con demandas reducidas al 30%. 

En la Tabla 14 se presentan las 5 tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula que 

resultaron en este caso. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

-0.052 

0.052 

Si 

No 

Si 

0.237 

0.093 

Si 

No 

Si 

44 

-0.137 

0.051 

Si 

No 

Si 

47 

-0.138 

0.079 

Si 

No 

Si 

54 

0.027 

0.111 

No 

Si 

Si 

Tabla 14. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 4 de la Prueba 3. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 48

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

En la Figura 28 se presenta el reporte de lavado correspondiente a las 5 tuberías evaluadas; en las 

tuberías 1 y 54 fue necesario disminuir la velocidad mínima del rango a 0.01 m/s. Los resultados 

no  muestran  ninguna  variación  en  las velocidades  de  las  tuberías,  por  esta  razón  el  reporte  no 

arroja ningún cambio en las tuberías de la red. 

 

 

Figura 28. Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 3. 

 

4.4.3.5. Caso 5 

El Caso 5 corresponde a la eliminación de la tubería 46 en la Red R-28 con demandas disminuidas 

al 30%. En la Tabla 15 se presentan las 7 tuberías que tienen problemas de desprendimiento de la 

biopelícula. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

-0.001 

0.001 

Si 

No 

Si 

27 

-0.043 

0.053 

Si 

Si 

Si 

29 

-0.042 

0.398 

No 

Si 

Si 

33 

0.301 

0.155 

Si 

No 

Si 

34 

0.252 

0.353 

Si 

Si 

Si 

38 

0.255 

0.144 

Si 

No 

Si 

39 

0.103 

0.155 

Si 

Si 

Si 

Tabla 15. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 5 de la Prueba 3. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 49

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

En la Figura 29 se presenta el resultado del reporte del lavado en el cual también se realizó una 

disminución de la velocidad mínima para la  tubería 1. En este lavado la velocidad en 27 y 29 se 

aumentan  más  del  50%  y  adicionalmente  se  generan  varios  cambios  inconvenientes  en  otras 

tuberías. 

 

 

Figura 29. Reporte de Lavado para el Caso 5 de la Prueba 3. 

 

4.4.4.  Prueba 4 

En la Prueba 4 se realizó una disminución de las demandas originales de la Red R-28 al 10%. En 

esta  prueba  se  analizarán  todos  los  casos  de  eliminación  de  una  o  dos  tuberías  con  el  fin  de 

entender  qué  sucedería  en  la  red  en  el  caso  de  cerrar  alguna  de  las  tuberías  principales  o 

secundarias. 

 

4.4.4.1. Caso 1  

En el Caso 1 de la Prueba 4 se eliminaron las tuberías 16 y 33 de la Red R-28 con las demandas 

reducidas  al  10%.  En  la  Tabla  16  se  presentan  las  3  tuberías  afectadas  con  problemas  de 

desprendimiento de la biopelícula. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 50

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

27 

0.006 

0.006 

Si 

No 

Si 

38 

0.07 

0.035 

Si 

No 

Si 

67 

-0.197 

0.068 

Si 

No 

Si 

Tabla 16. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 1 de la Prueba 4. 

 

Es importante resaltar que se presenta desprendimiento de la biopelícula debido a que existe una 

variación de más del 50% de la velocidad. Las velocidades en el tubo 27 es bastante menor a 0.1 

m/s,  por  lo  tanto  se  reduce  el  rango  mínimo  a  evaluar  a  0.01m/s.  La  Figura  30  presenta  los 

resultados del reporte de lavado para este caso. 

 

 

Figura 30. Reporte de Lavado para el Caso 1 de la Prueba 4. 

 

4.4.4.2. Caso 2 

En  este  caso  se  elimina  la  tubería  23,  la  cual  corresponde  a  uno  de  los  tubos  principales  de  la 

red(Red  R-28  con  demandas  reducidas  al  10%).  Se  presentan  17  casos  de  desprendimiento  de 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 51

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

biopelícula,  por  esta  razón  se  tomaron  las  13  tuberías  que  presentaban  mayor  posibilidad  de 

desprendimiento de biopelícula (Tabla 17). 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

34 

0.071 

0.104 

Si 

Si 

Si 

39 

0.072 

0.089 

Si 

Si 

Si 

40 

-0.036 

0.09 

No 

Si 

Si 

41 

-0.016 

0.157 

No 

Si 

Si 

42 

0.001 

0.107 

No 

Si 

Si 

43 

0.02 

0.148 

No 

Si 

Si 

45 

0.041 

0.168 

No 

Si 

Si 

46 

-0.025 

0.193 

No 

Si 

Si 

48 

-0.04 

0.089 

No 

Si 

Si 

49 

0.031 

0.175 

No 

Si 

Si 

51 

0.037 

0.22 

No 

Si 

Si 

52 

-0.068 

0.257 

No 

Si 

Si 

53 

0.054 

0.231 

No 

Si 

Si 

Tabla 17. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 2 de la Prueba 4. 

 

Las  13  tuberías  con  mayor  posibilidad  de  desprendimiento  de  biopelícula  se  introducen  al 

programa de Lavado.Debido a que todas las velocidades de las tuberías se encuentran por debajo 

de  0.1  m/s  se  reduce  la  velocidad  mínima  del  rango  de  velocidades  a  0.01  m/s  para  todas  las 

tuberías evaluadas. En la Figura 31 se presentan los resultados obtenidos. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 52

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Figura 31. Reporte de Lavado para el Caso 2 de la Prueba 4. 

 

4.4.4.3. Caso 3 

En el Caso 3 de esta prueba se eliminó la tubería 25de la Red R-28 con las demandas reducidas al 

10%. En este caso se encontraron 12 tuberías con posibilidad de desprendimiento de biopelícula 

(Tabla 18). 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

26 

-0.354 

0.457 

Si 

Si 

Si 

27 

-0.206 

0.206 

Si 

Si 

Si 

31 

-0.042 

0.242 

No 

Si 

Si 

32 

-0.052 

0.17 

No 

Si 

Si 

33 

-0.049 

0.101 

No 

Si 

Si 

34 

-0.077 

0.044 

Si 

No 

Si 

37 

-0.011 

0.098 

No 

Si 

Si 

38 

-0.039 

0.074 

No 

Si 

Si 

39 

-0.057 

0.04 

Si 

No 

Si 

40 

0.093 

0.039 

Si 

No 

Si 

48 

0.084 

0.035 

Si 

No 

Si 

66 

0.303 

0.144 

Si 

No 

Si 

Tabla 18. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 3 de la Prueba 4. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 53

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Como  se  puede  observar  en  la  Tabla  18  la  mayoría  de  las  tuberías  tienen  las  velocidades  por 

debajo de 0.1 m/s; por esta razón se baja la velocidad mínima del rango a 0.01 m/s. En la Figura 

32 se presentan los resultados obtenidos para este caso en el reporte de lavado 

 

 

Figura 32. Reporte de Lavado para el Caso 3 de la Prueba 4. 

 

4.4.4.4. Caso 4 

En el Caso 4 de la Prueba 4 se eliminó la tubería 2 en la Red R-28 con demandas reducidas al 10%. 

En la Tabla 19 se presentan las 3 tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula que 

resultaron en este caso. 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

-0.017 

0.014 

Si 

No 

Si 

0.08 

0.03 

Si 

No 

Si 

47 

-0.046 

0.03 

Si 

No 

Si 

Tabla 19. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 4 de la Prueba 4. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 54

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

La Figura 32 presenta el reporte de lavado obtenido para este caso. La velocidad menor del rango 

de velocidades utilizado fue necesario disminuirla a 0.01 m/s con el fin de obtener resultados en 

el programa de Lavado igual que en casos anteriores. Las velocidades en el tubo 47 varían en 0.04 

m/s aproximadamente; debido a esto se generan variaciones en tuberías adicionales como la 6, 

27,  38  y  54  que  podrían  afectar  desprendimiento  de  biopelícula  que  anteriormente  no  se 

generaba. 

 

 

Figura 33. Reporte de Lavado para el Caso 4 de la Prueba 4. 

 

4.4.4.5. Caso 5 

El Caso 5 corresponde a la eliminación de la tubería 46 en la Red R-28 con demandas disminuidas 

al 10%. En la Tabla 20 se presentan las 5 tuberías que tienen problemas de desprendimiento de la 

biopelícula. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 55

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

ID 

VELOCIDAD(m/s) 

Δ Velocidad(m/s) 

Δ Velocidad 50% 

Cambio Sentido 

Desp. Biopelícula 

27 

-0.015 

0.015 

Si 

No 

Si 

33 

0.1 

0.048 

Si 

No 

Si 

34 

0.079 

0.112 

Si 

No 

Si 

38 

0.084 

0.049 

Si 

No 

Si 

39 

0.039 

0.056 

Si 

No 

Si 

Tabla 20. Tuberías con problemas de desprendimiento de biopelícula en el Caso 5 de la Prueba 4. 

 

En la Figura 33 se presenta el resultado del reporte del lavado en el cual también se realizó una 

disminución de la velocidad mínima para todas las tuberías evaluadas. En este lavado la velocidad 

de  las  tuberías  varían  y  por  lo  tanto  se  generan  cambios  en  las  velocidades  de  tuberías  que 

anteriormente no se tenían en cuenta. 

 

 

Figura 34. Reporte de Lavado para el Caso 5 de la Prueba 4. 

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 56

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

4.4.5.  Comparación de las Pruebas 1, 2, 3 y 4 

Para poder observar la variación entre la cantidad de tuberías que presentaban desprendimiento 

de la biopelícula en los diferentes casos de cada una de las pruebas realizadas se presenta matriz 

comparativa que indica como variaron el número de tuberías afectadas (Tabla 21). 

 

P/C 

Caso 1 

(Sin Tubos 16 y 33) 

Caso 2 

(Sin Tubo 23) 

Caso 3 

(Sin Tubo 25) 

Caso 4 

(Sin Tubo 2) 

Caso 5 

(Sin Tubo 46) 

Prueba 1 

(Demandas Originales) 

25 

12 

Prueba 2 

 (Demandas Reducidas al 50%) 

18 

14 

Prueba 3 

 (Demandas Reducidas al 30%) 

15 

13 

Prueba 4 

 (Demandas Reducidas al 10%) 

17 

12 

Tabla 21. Matriz del número de tuberías afectadas por desprendimiento de biopelícula en los diferentes casos de las 

pruebas realizadas. 

 

Utilizando la Tabla 21 se pueden obtener el número de casos de desprendimiento de biopelícula 

que se presentan en cada uno de los cinco casos evaluados en las cuatro pruebas.  La Figura 35 

representa las curvas del número de tuberías afectadas para las diferentes pruebas en cada uno 

de  los casos,  En  esta figura se puede apreciar como la Prueba 3 presenta un mayor número de 

tuberías  afectadas  que  las  Prueba  1 y  2  para  los  casos  1 y  5;  de  esta  forma  se  puede  tener  en 

cuenta  que  una  red  muy  justa  en  cuanto  a  su  capacidad  hidráulica  y  las  demandas  exigidas  en 

cada uno de los nudos puede causar muchos casos de desprendimiento de biopelícula en caso de 

cierre de una tubería principal (Caso 2 y 3); de esta forma es importante tener en cuenta que las 

redes siempre deberán contar con un rango de flexibilidad para garantizar que en caso de que un 

mantenimiento  o  una  daño  de  cualquiera  de  sus  tuberías  no  causen  problemas  tan  grandes  de 

desprendimiento  de  la  biopelícula  y  termine  afectando  a  un  gran  porcentaje  de  usuarios  de  la 

red. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 57

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

 

Figura 35. Curva de tuberías Afectadas para cada caso en las diferentes Pruebas. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

5

10

15

20

25

30

1

2

3

4

5

C

ant

idad 

de

 Tuber

ías 

A

fecta

das

Casos

Prueba 1 (Demandas 
Originales)
Prueba 2 (Demandas 
Reducidas al 50%)
Prueba 3 (Demandas 
Reducidas al 30%)
Prueba 4 (Demandas 
Reducidas al 10%)

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 58

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

5.  CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

 

El programa de Lavado es una herramienta muy útil para observar cada una de las tuberías en las 

cuales se presenta problemas relacionados con el desprendimiento de la biopelícula. Esto se debe 

a  que  en  el  reporte  de  lavado  se  indica  cada  una  de  las  tuberías  en  las  cuales  la  velocidad 

aumentó  más  de  1.5  veces  su  velocidad  y  en  cuales  se  presentó  un  cambio  en  la  dirección  de 

flujo. Gracias a este reporte se podría determinar exactamente cuales usuarios se verán afectados 

por problemas de desprendimiento y por lo tanto será posible enviar advertencias a estos antes 

de  que  se  realice  un mantenimiento  o en  caso  de  daño  se  podrá  dar aviso  inmediato  para  que 

estos usuarios eviten el uso del recurso por un periodo determinado, con el fin de evitar posibles 

enfermedades  relacionadas  con  los  microorganismos  que  seguramente  se  encuentren  en  las 

biopelículas  que  se  han  desarrollado  en  la  red,  ya  que  como  se  ha  determinado  es  imposible 

operar una red de tal manera que no se generen biopelículas; lo único que se puede lograr con la 

operación de la red es disminuir el espesor de la capa de la biopelícula. 

 

Por  otro  lado  es  importante  mencionar  que  al  programa  de  Lavado  no  se  le  pueden  introducir 

restricciones tales como que no se genere cambio en el sentido de flujo de una o más tuberías y 

tampoco se puede garantizar que no se dé un cambio de más del 50% de la velocidad de alguna 

de las tuberías, ya que muchas veces este cambioestá por debajo de aquel que se restringe en el 

rango de velocidades. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente es importante ver que 

para  los  casos  en  los  cuales  se  pretende  evaluar  una  tubería  debido  a  que  se  presentó 

desprendimiento de biopelícula causado por un cambio en la dirección del flujo, cambios en más 

del  50%  del  valor  de  la  velocidad  o  en  más  de  1.5  m/s,  pero  esta  se  encuentra  en  el  rango  de 

velocidades  restringido,  el  programa  de  Lavado  no  es  útil,  ya  que  no  permite  restringir  estos 

casos.  Al  evaluar  las  tuberías  de  la  red  en  estos  casos  puede  que  genere  mayor  número  de 

problemas  en  tuberías  adicionales  que  anteriormente  no  presentaban  problemas  de 

desprendimiento. 

 

Por otro lado operar el programa sin el uso de  hidrantes limita más la posibilidad de  encontrar 

una configuración de la red para que se pueda realizar el lavado en los casos que se quiere limitar 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 59

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

una  tubería  que  presenta  una  velocidad  mayor  a  1.5  m/s  (velocidad  máxima  del  rango  de 

restricción). Debido a esto no se logró encontrar una solución para algunos casos de las Pruebas 1 

y  2,  en  las  cuales  algunas  de  las  tuberías  afectadas  tenían  velocidades  por  encima  de  1,5  m/s. 

Para lograr encontrar una solución fue necesario no evaluar estas tuberías en el programa y solo 

evaluar las restantes, lo que quiere decir que estas tuberías seguirán presentando problemas de 

desprendimiento,  pues  es  imposible  encontrar  una  configuración  de  la  red  para  que  esto  no 

suceda. 

 

Adicionalmente  se  debe  tener  en  cuenta  la  función  objetivo  que  utiliza  el  programa  de  Lavado 

busca maximizar las velocidades de cierta tubería dentro de un rango establecido por el usuario; 

esta  función  es  contraria  a  lo  que  se  busca  al  evaluar  escenarios  en  los  cuales  no  se  presente 

desprendimiento de la biopelícula ya que al introducir tuberías a evaluar lo que se busca es que 

las  velocidades  sean  mínimas  dentro  de  cierto  rango  y  de  esta  forma  no  se  presenten  estos 

episodios de desprendimiento. Teniendo en cuenta esta contradicción entre el programa y lo que 

se busca en este proyecto es necesario para estudios futuros desarrollar dentro del programa de 

Lavado  la  posibilidad  de  modificar  la  función  objetivo  para  que  esta  busque  las  mínimas 

velocidades posibles para una tubería dentro de un rango establecido por el usuario, sin modificar 

las velocidades o direcciones de flujo de otras tuberías de la red. 

 

Al evaluar la Red R-28 bajo diferentes demandas y las mismas condiciones hidráulicas, se observó 

que en los casos en los que la red está diseña de forma muy justa para cumplir las demandas en 

los  diferentes  nudos  y  se  realiza  la  eliminación  de  una  o  más  tuberías  los  casos  de 

desprendimiento  de  biopelícula  son  muy  elevados,  sobre  todo  en  los  casos  que  las  tuberías 

eliminadas  sean  principales.  Lo  anterior  quiere  decir  que  en  los  casos  de  las  RDAP  que  se 

encuentren  diseñados  de  forma  justa  para  cumplir  las  demandas  y  se  genere  un  episodio  de 

cierre  por  mantenimiento  o  daño  de  una  tubería,  asegurará  que  se  presentaran  casos  de 

desprendimiento  de  biopelícula  en  varios  sectores  de  la  red,  los  cuales  afectarán  a  un  gran 

número  de  usuarios  de  esta.  Este  hallazgo  indica  que  diseñar  RDAP  que  no  sean  justos  y  que 

permitan  cumplir  con  las  demandas  de  diferentes  formas  en  caso  de  cierre  de  una  tubería 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 60

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

también garantizara que no se presentarán episodios de desprendimiento de la biopelícula y por 

lo tanto no existirá riesgo para los consumidores de agua de estas redes. 

 

Finalmente  es  importante  tener  en  cuenta  que  en  los  casos  de  cierre  de  una  o  más  tuberías 

dentro  de  una  RDAP  generarán  desprendimiento  de  biopelícula  en  algunas  de  las  tuberías  de 

esta.  Por  esta  razón  el  uso  de  programas  que  indiquen  las  tuberías  que  se  verán  afectadas 

permite  determinar  los  usuarios  que  se  verán  afectados  y  de  esta  forma  generar  advertencias 

para que  los consumidores tengan mayor precaución en el uso del recurso.  Adicionalmente es 

claro que si la RDAP no se encuentra diseñada de forma justa los episodios de desprendimiento 

de biopelícula serán mucho menores y por lo tanto afectaran a un menor número de usuarios en 

la red. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 61

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

6.  BIBLIOGRAFÍA 

 

 

Muñoz, L.F, Saldarriaga, J.G. (2005). Veocidad de desprendimiento de las biopelículas en tuberías 

de  distribución  de  agua  potable.  Bogotá:  Universidad  de  los  Andes.  Facultad  de  Ingeniería. 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Gelves,  M.F.,  Saldarriaga,  J.G.  (2005).  Deterioro  de  la  calidad  del  agua  por  el  posible 

desprendimiento  de  la  biopelícula  en  las  redes  de  distribución  de  agua  potable.  Bogotá: 

Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Gamarra,  A.V.,  Saldarriaga,  J.G.(2004).  Factores  que  favorecen el  desarrollo y  el  crecimiento  de 

biopelículas en las tuberías de los sistemas de distribución de agua potable. Bogotá: Universidad 

de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Rothstein, E.G. &Takahshi, S. (2011).Planeación de lavado unidireccional en redes de distribución 

de  agua:  Una  aproximación.  Bogotá:  Universidad  de  los  Andes.  Facultad  de  Ingeniería. 

Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación. 

 

Álvarez, L.M., Saldarriaga, J.G. (2009). Propuesta de una metodología para el diseño optimizado 

de  lavados  hidráulicos  unidireccionales  en  redes  de  distribución  de  agua  potable.Bogotá: 

Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Informe  de  Producto  5.  Estudio,  investigación  sobre  los  factores  que  generan  la  formación, 

crecimiento  y  posterior  desprendimiento  de  biopelículas  en  las  redes  matrices  de  acueducto 

debido  a  la  composición  fisicoquímica  y  microbiológica  del  agua  potable  y  selección  de  una 

metodología de recolección de muestras de biopelículas de acuerdo al estado del arte nacional e 

internacional.  Fase  I.  (2009).  Bogotá:  Universidad  de  los  Andes.  Facultad  de  Ingeniería. 

Departamento  de  Ingeniería  Civil  y  Ambiental.  Centro  de  Investigaciones  en  Acueductos  y 

Alcantarillados- CIACUA. 

 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 62

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Hernández, M.X., Saldarriaga, J.G. (2010). Influencia de la fuente de carbono en el desarrollo de 

biopelículas  y  su  efecto  hidráulico  en  sistemas  de  distribución  de  agua  potable.Bogotá: 

Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

 

Rubio, D.P. (2011).Presentación Planeación de lavado unidireccional en redes de distribución de 

agua: Una aproximación (Rothstein, E.G. &Takahshi, S. 2011). Bogotá: Universidad de los Andes. 

Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Centro de Investigaciones 

en Acueductos y Alcantarillados- CIACUA. 

 

Toro, P., Saldarriaga, J.G. (2004). Aspectos hidráulicos para el lavado de redes de distribución de 

agua  potable.  Bogotá:  Universidad  de  los  Andes.  Facultad  de  Ingeniería.  Departamento  de 

Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Latorre,  R.M.,  Saldarriaga,  J.G.  (2004).  Efecto  hidráulico  de  las  biopelículas  en  tuberías  de 

distribución  de  agua  potable.  Bogotá:  Universidad  de  los  Andes.  Facultad  de  Ingeniería. 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Jorge, L. Formación de biopelículas y su impacto en los sistemas de conducción de agua. Mexico 

D.F. Instituto de Ingeniería. UNAM. 

 

Vargas,  A.,  Saldarriaga,  J.G.  (2008).  Influencia  de  los  materiales  de  tuberías  en  la  formación  de 

biopelículas.  Bogotá:  Universidad  de  los  Andes.  Facultad  de  Ingeniería.  Departamento  de 

Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Donoso, A.M., Saldarriaga, J.G. (2009). Efecto de los materiales de las tuberías en la generación de 

biopelículas en redes de distribución de agua potable. Bogotá: Universidad de los Andes. Facultad 

de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. 

 

Welter, A.B., Romero, J.M., Grumelli, Y.A., Sanchez, J.A., Ascar, G.I. La biopelícula en los procesos 

RBC. Cordoba. Universidad Católica de Cordoba. Campus Universitario. Facultad de Ingeniería. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/ad818a46cf70aa54ea4269fbb0f22eaf/index-html.html
background image

IAMB 201120-30  

 

 

María Alejandra Peñuela Cortes   Proyecto de Grado en Ingeniería Civil (ICIV  201120-30)                                                                                 63

 

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados. 
Determinación de reglas de operación (restricciones) de redes de distribución de agua potable con 
el fin de lograruna operación sin posibilidad de desprendimiento de Bio-películas 

 

 

Morato, J., Subirana, A., Carneiro, A.P. (2007). Presentación Factores que favoreces el crecimiento 

de  biopelículas.  Diseño,  operación  y  mantenimiento  de  redes.  Cali.  Seminario  Internacional  de 

evaluación  y  gestión  integral  del  riesgo  en  sistemas  de  abastecimiento  de  agua.  Universidad 

Politécnica de Catalunya. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

587797

¿Quiere saber más? Contáctenos

Declaro haber leído y aceptado la Política de Privacidad