Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado convencional optimizado.

Un sistema de alcantarillado se caracteriza por ser un conjunto de tuberías y obras complementarias cuyo objetivo es recolectar y disponer las aguas lluvias y/o residuales,

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TESIS 

MAESTRIA INGENIERÍA CIVIL  

 
 
 
 
 

COMPARACIÓN ECONÓMICA ENTRE ALCANTARILLADO CONDOMINIAL Y 

ALCANTARILLADO CONVENCIONAL OPTIMIZADO. 

 
 
 

PRESENTADO POR:  

MARÍA ALEJANDRA GONZÁLEZ MOLINA  

 
 
 
 

ASESOR: 

JUAN GUILLERMO SALDARRIAGA VALDERRAMA 

Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA, Departamento de 

Ingeniería Civil y Ambiental, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia 

 

 

 

 

 

 

 

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES 

FACULTAD DE INGENIERÍA  

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL  

BOGOTÁ D.C 

ENERO 2022 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 


 

AGRADECIMIENTOS 

 

 

Sé que he sido muy afortunada por tener a unos padres que me han apoyado 

incondicionalmente a lo largo de mi vida. Hoy agradezco porque ellos me dieron la 

motivación y apoyo para poder continuar con mis estudios académicos.  

 

A lo largo de estos estudios tuve la oportunidad de tener a unos excelentes profesores que me 

ayudaron a crecer no solo en mi vida profesional, sino también en lo personal. En especial 

quiero agradecer al profesor Juan Saldarriaga, por siempre ayudarme y guiarme en el 

desarrollo de este proyecto, y a Laura Solarte y Camilo Salcedo que me brindaron los 

mejores consejos a lo largo de mis estudios.  

Finalmente, le doy gracias a mis compañeros que me ayudaron y escucharon en los 

momentos que más lo necesitaba.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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convencional optimizado

 

 

 

 


 

TABLA DE CONTENIDO 

1.

 

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ................................................................................. 9

 

1.1

 

Introducción ............................................................................................................... 9

 

1.2

 

Objetivos ................................................................................................................... 11

 

1.2.1

 

Objetivo General................................................................................................. 11

 

1.2.2

 

Objetivos Específicos ......................................................................................... 11

 

2.

 

MARCO TEÓRICO ....................................................................................................... 12

 

2.1

 

Sistemas de drenaje urbano .................................................................................... 12

 

2.1.1

 

Importancia para el medio ambiente y ser humano ............................................ 12

 

2.1.2

 

Tipos de alcantarillados ...................................................................................... 13

 

2.1.3

 

Situación actual en Colombia ............................................................................. 14

 

2.2

 

Generalidades del diseño de los sistemas de alcantarillado convencionales ....... 15

 

2.2.1

 

Componentes ...................................................................................................... 15

 

2.2.2

 

Aspectos del diseño hidráulico ........................................................................... 16

 

2.2.3

 

Ecuaciones de diseño .......................................................................................... 17

 

2.2.4

 

Restricciones de diseño ...................................................................................... 22

 

2.2.5

 

Ecuación de costos.............................................................................................. 23

 

2.3

 

Generalidades de los sistemas de alcantarillado no convencionales ................... 27

 

2.3.1

 

Alcantarillado Condominial ............................................................................... 28

 

2.3.2

 

Alcantarillado Sin Arrastre de Sólidos (ASAS) ................................................. 29

 

2.3.3

 

Alcantarillado Simplificado ................................................................................ 30

 

2.4

 

Generalidades del diseño optimizado de alcantarillados ..................................... 31

 

3.

 

ANTECEDENTES .......................................................................................................... 33

 

3.1

 

Historia del alcantarillado condominial ................................................................ 33

 

3.2

 

Implementación del alcantarillado condominial ................................................... 34

 

3.2.1

 

Caso de Brasil ..................................................................................................... 34

 

3.2.2

 

Caso de Perú ....................................................................................................... 38

 

3.2.3

 

Caso de Bolivia ................................................................................................... 39

 

3.3

 

Comparación del sistema condominial y convencional ........................................ 40

 

3.3.1

 

Ventajas y Desventajas ....................................................................................... 40

 

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convencional optimizado

 

 

 

 


 

3.3.2

 

Comparación económica .................................................................................... 42

 

4.

 

CASO DE ESTUDIO ...................................................................................................... 47

 

4.1

 

Contexto .................................................................................................................... 47

 

4.1.1

 

Ubicación y descripción del proyecto ................................................................ 47

 

4.1.2

 

Normativa para el diseño .................................................................................... 50

 

4.2

 

Alcantarillado en Ciudad Verde ............................................................................. 51

 

5.

 

METODOLOGÍA ........................................................................................................... 56

 

5.1

 

Solicitud de la información sistema convencional ................................................ 56

 

5.1.1

 

Análisis de la información .................................................................................. 57

 

5.2

 

Diseño convencional optimizado ............................................................................. 58

 

5.2.1

 

Diseño con normativa colombiana ..................................................................... 58

 

5.2.2

 

Diseño usando parámetros de la constructora .................................................... 59

 

5.3

 

Diseño condominial .................................................................................................. 60

 

5.4

 

Evaluación Social ..................................................................................................... 62

 

6.

 

RESULTADOS Y ANÁLISIS ........................................................................................ 63

 

6.1

 

Diseño convencional optimizado ............................................................................. 63

 

6.1.1

 

Diseño con normativa colombiana ..................................................................... 64

 

6.1.2

 

Diseño usando parámetros de la constructora .................................................... 68

 

6.1.3

 

Comparación de los diseños convencionales...................................................... 73

 

6.2

 

Diseño Condominial ................................................................................................. 77

 

6.2.1

 

Diseños cumpliendo con los 25 m de distancia entre los pozos ......................... 82

 

6.2.2 

 

Diseños que no cumplen con los 25 m de distancia entre los pozos .................. 85

 

6.2.2

 

Comparación de los diseños condominiales ....................................................... 88

 

6.3

 

Comparación entre el diseño convencional optimizado y el condominial. ......... 90

 

6.3.1

 

Trazado de la red ................................................................................................ 91

 

6.3.2

 

Restricciones de diseño ...................................................................................... 92

 

6.3.3

 

Flujos de caja con los costos iniciales y mantenimiento. ................................... 93

 

6.3.4

 

Evaluación social ................................................................................................ 97

 

7.

 

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 98

 

8.

 

REFERENCIAS ............................................................................................................ 102

 

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9.

 

ANEXOS ........................................................................................................................ 105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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ÍNDICE DE FIGURAS 

Figura 1 Esquema de un sistema combinado. Tomado de Salcedo (2012) y (Butler & Davies, 
2009) ......................................................................................................................................... 14

 

Figura 2 LET y LGH para tuberías fluyendo parcialmente llenas. Tomado y adaptado de 
(Saldarriaga, 2021) ................................................................................................................... 17

 

Figura 3 Sección transversal tubería fluyendo parcialmente llena. Tomado y modificado de 
(Saldarriaga, 2021) ................................................................................................................... 18

 

Figura 4 Parámetros del volumen de excavación para una tubería. Tomado de (Duque, 2015) 
y (CIACUA, 2013) ................................................................................................................... 25

 

Figura 5 APU de redes menores de Alcantarillado Convencional Fuente:(Empresa de 
Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, 2021) ......................................................................... 26

 

Figura 6 Tipos de redes de alcantarillado en Colombia ........................................................... 28

 

Figura 7 Comparación del trazado de la red de redes convencionales y condominiales. 
Tomado de (“Sistemas Condominiales de Alcantarillado Sanitario: Guía de Procedimientos,” 
2001) ......................................................................................................................................... 29

 

Figura 8 Los dos tipos de tuberías en la red de alcantarillado. Tomado de (Duque, 2015) ..... 32

 

Figura 9 Metodología desarrollada por Duque (2015) para el diseño de alcantarillado. Tomado 
de Aguilar (2016) ..................................................................................................................... 33

 

Figura 10 Ubicación de Soacha y Ciudad Verde en Colombia ................................................ 48

 

Figura 11 División de las etapas en Ciudad Verde ................................................................... 49

 

Figura 12 Uso de la tierra. Tomado de (Amarilo, 2020) .......................................................... 50

 

Figura 13 Caudal Unitario. Tomado de NS-085 (2009) ........................................................... 52

 

Figura 14 Alcantarillado Convencional en Ciudad Verde, diseñado por Amarilo. .................. 53

 

Figura 15 Frecuencia de diámetros del diseño de Amarilo ...................................................... 54

 

Figura 16 Esfuerzo cortante para cada tramo de tubería, diseño de Amarilo. .......................... 55

 

Figura 17 Profundidad de excavación del diseño de Amarilo .................................................. 56

 

Figura 18 Diseño alcantarillado convencional optimizado- Norma colombiana ..................... 65

 

Figura 19 Comparación de frecuencia de diámetros según el diseño optimizado realizado en 
UTOPIA y lo obtenido en Amarilo. ......................................................................................... 66

 

Figura 20 Comparación esfuerzo cortante del diseño optimizado y diseño de Amarilo .......... 67

 

Figura 21 Comparación profundidad de excavación diseño optimizado y diseño de Amarilo 68

 

Figura 22 Diseño alcantarillado convencional optimizado- Parámetros usados en Amarilo ... 70

 

Figura 23 Comparación de frecuencia de diámetros con parámetros de Amarilo.................... 71

 

Figura 24 Comparación del esfuerzo cortante con parámetros de Amarilo ............................. 72

 

Figura 25 Comparación de la profundidad de excavación usando parámetros de Amarilo ..... 73

 

Figura 26 Comparación frecuencia de diámetros diseños optimizados ................................... 75

 

Figura 27 Comparación del esfuerzo cortante para diseños optimizados ................................ 76

 

Figura 28 Comparación de la profundidad de excavación para diseños optimizados .............. 77

 

Figura 29 Elevación de Ciudad Verde usando los puntos de Amarilo ..................................... 78

 

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Figura 30 Elevación de Ciudad Verde usando Google Earth ................................................... 78

 

Figura 31 Red Principal y Redes Condominiales. .................................................................... 79

 

Figura 32 Polígonos de Thiessen para el sistema condominial cumpliendo los 25 m ............. 80

 

Figura 33 Polígonos de Thiessen para el sistema condominial que no cumple con los 25 m .. 81

 

Figura 34 Sistema condominial con una distancia entre pozos de máximo 25 m .................... 83

 

Figura 35 Distribución de diámetros del diseño condominial que cumple con los 25 m ......... 85

 

Figura 36 Sistema condominial con una distancia entre pozos de máximo 80 m .................... 86

 

Figura 37 Distribución de diámetros de diseños condominiales que no cumplen con 25 m .... 88

 

Figura 38 Comparación del trazado entre el sistema convencional y el sistema condominial 92

 

 

ÍNDICE DE TABLAS 

Tabla 1 Propiedades geométricas de tubería fluyendo parcialmente llena. Tomado y adaptado 
de (Butler & Davis, 2009) y (Salcedo, 2012) ........................................................................... 18

 

Tabla 2 Profundidad mínima a la cota clave ............................................................................ 23

 

Tabla 3 Costos de mantenimiento del sistema condominial para la ciudad de Natal, Brasil. 
Fuente: (Silva,2018) ................................................................................................................. 27

 

Tabla 4 Comparación de parámetros de diseño de alcantarillados convencionales y no 
convencionales. Tomado y adaptado de (Criollo, 2021) .......................................................... 30

 

Tabla 5 Comparación costos proyecto Parauapebas. Tomado de: (Melo,2005) ...................... 38

 

Tabla 6 Comparación de costos en alcantarillado de Perú. Tomado de: (Lampoglia & Rolim, 
2006) ......................................................................................................................................... 39

 

Tabla 7 Comparación de costos del sistema convencional y condominial. Tomado de 
(Mezzomo, 2019) ..................................................................................................................... 43

 

Tabla 8 Costos por actividad y por alcantarillado. Tomado de (Ramos, 2018) ....................... 44

 

Tabla 9 Costos de manutención. Tomado de (Ramos, 2018) ................................................... 45

 

Tabla 10 Costo mantenimiento Santo Reis. Tomado de (Rocha, 2017) .................................. 46

 

Tabla 11 Costos de mantenimiento de los barrios en Natal. Tomado y adaptado de (Silva, 
2018) ......................................................................................................................................... 47

 

Tabla 12 Normatividad aplicada para el diseño de Ciudad Verde. Tomado de (Amarilo,2020)
 .................................................................................................................................................. 50

 

Tabla 13 Comparación parámetros de diseño........................................................................... 51

 

Tabla 14 Costos del sistema del alcantarillado del diseño de Amarilo .................................... 56

 

Tabla 15 Diferencias en los parámetros de diseño ................................................................... 60

 

Tabla 16 Diseños realizados para el sistema condominial ....................................................... 61

 

Tabla 17 Diseños realizados para el sistema convencional de Ciudad Verde .......................... 62

 

Tabla 18 Características de la red de Ciudad Verde ................................................................. 63

 

Tabla 19 Parámetros de diseño usados ..................................................................................... 64

 

Tabla 20 Costo de la red del diseño optimizado cumpliendo normativa.................................. 68

 

Tabla 21 Parámetros mínimos implementados en Ciudad Verde............................................. 69

 

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Tabla 22  Costo del sistema optimizado usando parámetros de Amarilo ................................. 73

 

Tabla 23 Comparación de los costos de la red para los tres diseños ........................................ 74

 

Tabla 24 Parámetros de diseño sistema condominial ............................................................... 82

 

Tabla 25 Características de la red condominial que cumple con los 25 m de distancia ........... 83

 

Tabla 26 Costos del sistema condominial que cumple con los 25 m de distancia usando dos 
programas diferentes................................................................................................................. 84

 

Tabla 27 Características de la red condominial que no cumple son los 25 m de distancia ...... 86

 

Tabla 28 Costos del sistema condominial que no cumple con los 25 m de distancia usando dos 
programas diferentes................................................................................................................. 87

 

Tabla 29 Costos de los sistemas condominiales diseñados ...................................................... 89

 

Tabla 30 Costos del sistema convencional optimizado (1.0 Pa) .............................................. 91

 

Tabla 31 Flujo de caja para el sistema convencional ............................................................... 93

 

Tabla 32 Flujo de caja del sistema condominial que cumple 25 m de distancia ...................... 94

 

Tabla 33 Flujo de caja del sistema condominial que no cumple 25 m de distancia ................. 95

 

Tabla 34 Indicador ratio costo efectividad para cada uno de los diseños................................. 97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1.  INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 

1.1 Introducción 

Un  sistema  de  alcantarillado  se  caracteriza  por  ser  un  conjunto  de  tuberías  y  obras 
complementarias  cuyo  objetivo  es  recolectar  y  disponer  las  aguas  lluvias  y/o  residuales,  las 
cuales se producen por la constante interacción del hombre con el ciclo hidrológico (Butler & 
Davies,  2009).  Este  tipo  de  sistema  es  importante  para  el  adecuado  funcionamiento  de  una 
ciudad ya que las aguas residuales transportan sólidos y/o materia orgánica que pueden generar 
problemas  de  salubridad.  Es  por  esta  razón  que  el  adecuado  diseño  de  un  sistema  de 
alcantarillado es una temática que en los últimos años ha tenido una gran relevancia, esto con 
el fin de poder minimizar los posibles problemas causados a los seres humanos y/o al ambiente 
debido a la mala disposición o transporte de este tipo de agua (Butler & Davies, 2009).  

En  el  2015,  la  Asamblea  General  de  las  Naciones  Unidas  planteó  como  sexto  objetivo  de 
desarrollo  sostenible  “Garantizar  la  disponibilidad  y  la  gestión  sostenible  del  agua  y  del 
saneamiento para todos” (Naciones Unidas, 2015). Para poder cumplir con este objetivo antes 
del 2030, el Plan Nacional de Desarrollo de Colombia plantea múltiples acciones que sirven 
para  aumentar  el  porcentaje  de  aguas  residuales  urbanas  domésticas  tratadas  y  aumentar  la 
infraestructura de alcantarillado tanto para la zona rural como para la urbana.  

Como  se  puede  observar  el  saneamiento  básico  es  una  temática  que  ha  sigo  abarcada 
internacionalmente. No obstante, se considera que la infraestructura de alcantarillado tiene dos 
grandes problemas: (1) Los elevados costos de construcción, operación y mantenimiento y (2) 
la alta dificultad de diseño ya que se deben tener en cuenta una gran cantidad de variables. Es 
por esta razón que en los últimos años se han implementado alternativas no convencionales para 
el transporte de agua residual, las cuales tienen como principal objetivo disminuir los costos y 
ser factibles financiera y socioeconómicamente (RAS, 2017). Es necesario mencionar que los 
sistemas  no  convencionales  han  tenido  un  gran  auge  en  países  en  vía  de  desarrollo.  Sin 
embargo, no es la única alternativa que ha sido desarrollado a lo largo de los años ya que en 
diferentes  investigaciones  internacionales  se  han  implementado  metodologías  heurísticas  y 
exhaustivas, cuyo objetivo es encontrar el diseño de un sistema de alcantarillado con un costo 
mínimo, cumpliendo con las restricciones de diseño establecidas por la norma. 

Desde  la  década  de  los  ochenta,  uno  de  los  alcantarillados  no  convencionales  más 
implementados en América Latina, especialmente en Brasil y Perú, es el condominial. Este tipo 
de alcantarillado se caracteriza por recolectar las aguas residuales de un conjunto de viviendas 
y disponerlas en un punto de conexión de la red principal, lo anterior permite que la longitud y 
diámetro  de  las  tuberías  sea  inferior  a  los  usados  en  la  construcción  de  un  alcantarillado 
convencional (Melo, 2005). Por lo tanto, una de las ventajas que tiene este sistema es el bajo 

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10 
 

costo de construcción, ya que es necesario una menor excavación de zanja, movimiento de tierra 
y longitudes de tuberías inferiores. Además, al cambiar el diámetro de las tuberías también se 
disminuirán  los  costos  de  inversión  (Watson,  1995).  Sin  embargo,  el  éxito  de  este  tipo  de 
sistema está relacionado con la participación comunitaria ya que los miembros del condominio 
deben participar en el proceso de construcción, mantenimiento  y  realizar un pequeño pago en 
la inversión inicial (Melo, 2005).  

Teniendo en cuenta que el alcantarillado no convencional más implementado en América Latina 
es el condominial se realizó una investigación bibliográfica en donde se comparaba este tipo de 
alcantarillado  con  el  convencional.  En  la  literatura  se  realizan  múltiples  comparaciones 
económicas del alcantarillado convencional y alcantarillado condominial, y en todas estas se 
concluye  que  los  costos  del  sistema  no  convencional  son  inferiores  en  comparación  al 
convencional, lo anterior se debe a que ambos sistemas tienen diferencias en los parámetros de 
diseño,  tales  como  profundidad  de  excavación,  diámetro  de  tuberías,  entre  otros. 
Adicionalmente,  se  realizó  una  búsqueda  de  información  para  conocer  los  costos  de 
mantenimiento del alcantarillado convencional y condominial, en esta se encontró que a largo 
plazo el alcantarillado condominial no es económicamente viable, ya que representa mayores 
costos de mantenimiento y desobstrucción, los cuales son generados por su mal manejo.  

En este trabajo se realizará una comparación económica entre el alcantarillado convencional 
optimizado  y  alcantarillado  condominal,  la  cual  no  ha  sido  realizada  anteriormente.  Para  el 
diseño del alcantarillado convencional optimizado se hará uso de un Software desarrollado por 
el Centro de Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados de la Universidad de los Andes, 
denominado  UTOPIA  (Underground  Topography  for  Optimal  Pipeline  Infrastructure 
Assesment).  Para  el  diseño  del  alcantarillado  condominial  se  implementará  el  programa 
SewerGems  y  UTOPIA.  Por  otro  lado,  para  poder  realizar  esta  comparación  económica,  se 
implementó como caso de estudio un macroproyecto en el municipio de Soacha, cuyo nombre 
es Ciudad Verde. A este proyecto se le realizará el diseño de la red condominial y convencional 
optimizado, para así poder comparar los costos y algunos parámetros de la red.  

 

 

 

 

 

 

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1.2 Objetivos  

1.2.1  Objetivo General  

 

Diseñar  el  sistema  de  alcantarillado  condominial  y  el  convencional  optimizado  para  el 
macroproyecto de Ciudad Verde, con el fin de comparar los costos de construcción de ambas 
redes.  

1.2.2  Objetivos Específicos  

 

•  Realizar  una  búsqueda  bibliográfica  que  permita  determinar  las  razones  por  las  que  se 

implementan alcantarillados condominiales a nivel internacional. 

 

•  Determinar las ventajas y desventajas de implementar un alcantarillado convencional frente a 

un alcantarillado condominial. 

 

•  Implementar  el  software  UTOPIA  para  diseñar  el  sistema  de  alcantarillado  convencional 

optimizado para el macroproyecto de Ciudad Verde 

 

•  Realizar  el  diseño  del  sistema  condominial  para  el  macroproyecto  Ciudad  Verde, 

implementando el software SewerGems.  

 

•  Comparar económicamente los dos sistemas de alcantarillado para Ciudad Verde.  

 

•  Seleccionar  un  indicador  social  para  saber  cuál  sistema  de  alcantarillado  representaría  un 

mejor beneficio para la comunidad.  

 

 

 

 

 

 

 

 

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2.  MARCO TEÓRICO  

2.1 Sistemas de drenaje urbano  

Los sistemas  de  alcantarillado son necesarios  en  áreas urbanas y rurales  porque estos sirven 
para evacuar las aguas producidas por la interacción entre las actividades del hombre y el ciclo 
del agua. La primera forma en la que se da la interacción es la captura del agua que los seres 
humanos realizan para poder satisfacer sus necesidades básicas, esta comúnmente se denomina 
agua residual (Butler & Davies, 2009). Por otro lado, el otro tipo de interacción se genera por 
la presencia de superficies impermeables que generan que las aguas lluvias se drenen, este tipo 
de  agua  es  importante  evacuarla  ya  que  podría  ocasionar  inundaciones  o  generar  vectores 
debido a su estancamiento (Butler & Davies, 2009). Teniendo en cuenta que esta interacción se 
puede  dar  de  dos  maneras  diferentes  es  necesario  que  el  sistema  de  alcantarillado  tenga  la 
función de evacuar los caudales de ambos flujos sin que se generen afectaciones en el sistema 

Ahora bien, el sistema de alcantarillado se caracteriza por tener un componente de captación, 
conducción,  inspección,  regulación  y  alivio  y  bombeo,  para  que  así  el  agua  pueda  ser 
transportada hasta una Planta de Tratamiento de Agua Residual (PTAR) o a un cuerpo de agua 
que tenga la capacidad de asimilación (Aguilar, 2019). Para el adecuado funcionamiento de los 
componentes es necesario tener tubería fabricada a partir de diversos materiales (Hierro Dúctil, 
Termoplásticos, Acero, etc.), cajas terciarias, pozos de inspección, pozos de caída, tanquillas 
rompe cargas y bombas (Butler & Davies, 2009). 

 

2.1.1  Importancia para el medio ambiente y ser humano  

 

Los sistemas de alcantarillado son vitales para las ciudades en desarrollo ya que su principal 
objetivo es minimizar las repercusiones que tienen el agua residual para los seres humano y el 
medio  ambiente.    La  incorrecta  disposición  de  las  aguas  lluvias  y  aguas  negras  ocasiona 
problemas de salud  pública,  ya que se incrementan las enfermedades  diarreicas, hepatitis  A, 
colera,  tifoidea,  poliomielitis  y  agrava  el  retraso  del  crecimiento  (OMS,  2019)  .  A  nivel 
mundial,  se  estima  que  1.8  millones  de  personas  mueren  cada  año  debido  a  enfermedades 
diarreicas y un 90 % de esas personas son niños menores de cinco años (OMS, 2005). Además, 
la  OMS  considera  que  un  88  %  de  las  enfermedades  diarreicas  son  producto  de  un 
abastecimiento de agua insalubre y de un saneamiento deficiente (OMS, 2019). En Colombia, 
se  registran  anualmente  más  de  3’300,384  casos  de  Enfermedad  Diarreica  Aguda  (EDA) 
(Instituto Nacional de Salud, 2018). No obstante, la tasa de mortalidad de la EDA disminuyó 
considerablemente entre el 1998 y 2016 ya que se pasó de 33.8 a 3.5 muertos por cada 100,000 
menores de cinco años (Instituto Nacional de Salud, 2018) .  

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Por otro lado, la inadecuada disposición de aguas negras no solo genera problemas de salud 
pública, sino que también puede provocar repercusiones en la calidad de los cuerpos de agua 
que se encuentran cercanos o incluso a las aguas subterráneas de la zona. Uno de los problemas 
más  importantes  es  el  incremento  de  la  concentración  de  los  parámetros  que  determinan  la 
calidad del agua, por ejemplo, Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Demanda Química de 
Oxígeno  (DQO),  Sólidos  Disueltos  Totales  (SDT),  Sólidos  Suspendidos  Totales  (SST), 
coliformes totales, entre otros (Odige, 2015). Una de las principales consecuencias de que esto 
ocurra  es  el  proceso  de  eutrofización,  el  cual  favorece  la  proliferación  de  ciertas  algas  que 
disminuyen  la  concentración  de  oxígeno  en  el  agua,  afectando  a  algunos  seres  vivos  que  se 
encuentran  en  esta  (ejemplo:  peces),  lo  cual  deja  sin  posibilidad  de  alimento  o  de  actividad 
económica a ciertas familias. Por otro lado, cuando las concentraciones de sustancias tóxicas 
en  el  agua  incrementan,  estas  se  bio-acumulan  en  toda  la  cadena  alimenticia,  lo  cual  podría 
generar problemas para la salud (Schneider et al., 2009).   

Teniendo  en  cuenta  las  múltiples  consecuencias  que  se  generan  por  no  tener  un  sistema  de 
alcantarillado adecuado y no poder acceder a agua potable de alta calidad, a lo largo de los años 
se han realizado múltiples normativas y se han propuesto objetivos a nivel internacional para 
poder  garantizar  el  acceso  a  agua  de  calidad  y  saneamiento  adecuado.  Dentro  de  los  más 
importantes se encuentran los Objetivos de Desarrollo del Milenio (ODM) y los Objetivos de 
Desarrollo Sostenible (ODS).  

 

2.1.2  Tipos de alcantarillados  

 

Los  sistemas  de  alcantarillado  transportan  dos  tipos  de  agua:  residual  y  lluvia.  Estas  aguas 
pueden ser transportadas por tres sistemas diferentes: el combinado, el separado y el híbrido; 
es importante saber con anterioridad qué tipo de alcantarillado se tiene ya que de esto dependen 
algunos parámetros del diseño.  

El sistema de alcantarillado combinado se caracteriza por transportar en una misma tubería agua 
residual y agua lluvia. En las épocas secas el sistema transporta solamente agua residual, no 
obstante, en épocas de alta precipitación el agua que predominará es el agua lluvia. Se considera 
que no es factible económicamente realizar el diseño de este tipo de alcantarillado porque en la 
mayoría del tiempo no se está usando la capacidad máxima de la tubería en toda su longitud, 
sino  solamente  una  pequeña  proporción  de  la  capacidad.  Como  solución,  se  pueden 
implementar  estructuras  a  lo  largo  de  la  red  que  desvíen  el  agua  a  un  cuerpo  receptor,  esta 
alternativa  es  recomendable  para  épocas  de  mediana  o  alta  precipitación  en  las  que  la 
profundidad del agua supera un nivel establecido (Butler & Davies, 2009). Estas estructuras se 
denominan Alivio Combinado y se pueden observar en la Figura 1 

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Figura 1 Esquema de un sistema combinado. Tomado de Salcedo (2012) y (Butler & Davies, 2009)

 

El  sistema  de  alcantarillado  separado  transporta  el  agua  residual  y  agua  lluvia  en  tuberías 
distintas. Este tipo de drenaje tiene múltiples desventajas, en primer lugar, tiene un alto costo, 
el  cual  se  debe  a  una  mayor  profundidad  de  excavación  y  a  la  compra  de  más  tubería. 
Adicionalmente, es imposible asegurar una separación constante de las aguas, esto se debe a 
que el agua lluvia puede entrar a la tubería de agua residual por infiltración y, puede ocurrir lo 
contrario cuando existen conexiones erradas (Butler & Davies, 2009).  

En tercer lugar, el alcantarillado híbrido es una combinación entre el alcantarillado combinado 
y separado. Este se caracteriza por tener una tubería que transporta la mayoría del agua lluvia 
y  otra  que  transporta  una  mezcla  entre  agua  residual  y  lluvia  (Butler  &  Davies,  2009).  Este 
alcantarillado es muy común en ciudades que tuvieron un crecimiento de población muy grande 
y fue necesario reajustar el sistema de alcantarillado.  

 

2.1.3  Situación actual en Colombia  

 

De acuerdo con el Estudio Sectorial de los Servicios Públicos Domiciliarios de Acueductos y 
Alcantarillados  (Superintendencia  de  Servicios  Públicos  Domiciliarios,  SSPD,  2018)  y  del 
Sistema Único de Información (SUI) la cobertura en Colombia para el 2018 del servicio público 
de alcantarillado fue del 82.84 % para el área urbana y del 14.36 % para el área rural (Castillo 
et al., 2019). Sin embargo, el porcentaje para el área rural dispersa puede mostrar subvaloración 
ya que en estas zonas la prestación del servicio no se realiza mediante sistemas de tuberías y 
conductos convencionales, sino que se implementan soluciones alternativas, por ejemplo, pozos 

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sépticos, filtros percoladores, letrinas, entre otros; los cuales no perteneces a las acciones de 
vigilancia de la SSPD y, por lo tanto, no son registrados en el SUI  (Castillo et al., 2019). A 
partir de las cifras reportadas para el año 2018, se puede determinar que una gran parte de la 
población colombiana no cuenta con un servicio público de alcantarillado, especialmente, en el 
área rural. 

En  el  Plan  Nacional  de  Desarrollo  2018-2022,  se  proponen  diversos  artículos  en  los  que  se 
plantean acciones y normativas que deben ser cumplidas tanto para las áreas urbanas como las 
rurales, para así poder incrementar el porcentaje de cobertura del sistema de alcantarillado y 
acueducto. Para el año 2019, se estimó que el 88.7% de la población colombiana tenía acceso 
a métodos  de saneamiento  adecuados,  de los  cuales el  93% se  encontraban en las  cabeceras 
municipales y el 75.3% en los centros poblados y rural disperso (DNP, 2020).  

 

2.2 Generalidades del diseño de los sistemas de alcantarillado convencionales 

2.2.1  Componentes  

 

Para el adecuado funcionamiento de un Sistema de Drenaje Urbano es aconsejable que existan 
los siguientes elementos, sin importar el tipo de sistema (Salcedo, 2012):  

•  Sumideros, Canales y Bajantes: Su objetivo es recolectar el flujo que se encuentra en la 

superficie, como  las aguas  lluvias.  Los sumideros se  encuentran en los  bordes de los 
andenes ya que estos están encargados de captar la escorrentía para luego transportarla 
hacía la tubería del sistema de alcantarillado. Por otro lado, los canales y bajantes son 
estructuras  que  captan  el  agua  lluvia  de  las  edificaciones  o  los  tejados  y  ayudan  a 
transportarla a la red.  
 

•  Tuberías: Su principal función es transportar el flujo al interior de la red.  

 

•  Cámaras de inspección: Estas estructuras son usadas con dos objetivos. En primer lugar, 

proporcionan  acceso  para  que  se  realice  el  mantenimiento  e  inspección  del 
alcantarillado.  Además,  se  usan  para  el  cambio  de  dirección  de  flujo,  cambio  de 
diámetro entre tuberías y/o conexiones entre redes.  
 

•  Cámaras de caída:  Estas estructuras sirven para disipar el exceso de energía del flujo 

que llega a la cámara de inspección, para así poder evitar daños en el sistema.  
 

•   Aliviaderos:  Su  función  es  evacuar  las  aguas  cuando  estas  sobrepasan  un  nivel 

determinado, con el fin de reducir los costos de conducción y posibles desbordamientos 
del sistema.  

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•  Sifones invertidos: Se encargan de sobrepasar cualquier obstáculo que se encuentre en 

el trazado de la red, por ejemplo, un arroyo o carretera. Además, garantiza que después 
de la obstrucción se tenga la mayor elevación posible porque estos funcionan a presión.  
 

•  Sistemas de Almacenamiento Temporal: Sirven para almacenar el agua con el fin de 

disminuir  los  picos  de  caudal  y  contaminantes  producidos  por  un  evento  de 
precipitación. No obstante, se debe tener en cuenta el tiempo de retención porque si este 
es muy alto se pueden generar malos olores en la zona.  
 

•  Canales Abiertos: Captan y transportan el agua lluvia hacía el sistema de drenaje.  

 

•  Estructuras de disipación de energía: Se encargan de disipar energía para que el flujo 

pase de supercrítico a subcrítico. Normalmente están ubicados en los puntos en donde 
se  entrega  el  agua,  por  ejemplo,  alcantarillado  que  descargue  en  canales,  cuerpos  de 
agua, entre otros.  
 

•  Válvulas de cheque:  Ayudan a prevenir  el contraflujo en el sistema para que así no 

existan posibilidades de inundaciones (Bizier, 2007).    
 

•  Estaciones de bombeo: Se usan cuando el agua no puede ser transportada solamente por 

gravedad, por lo tanto, es necesario implementar bombas para incrementar la energía 
hidráulica del flujo (Butler & Davies, 2009).  

 

2.2.2  Aspectos del diseño hidráulico 

 

Los  flujos  pueden  clasificarse  según  dos  criterios:  su  variación  con  respecto  al  espacio 
(Uniforme o Variado) y su variación con respecto al tiempo (Permanente o No permanente). Al 
combinar  estas  categorías  se  tienen  los  siguientes  cuatro  tipos  de  flujo:  Flujo  Uniforme- 
Permanente, Flujo Uniforme-No Permanente, Flujo Variado-Permanente y Flujo Variado-No 
Permanente. Para el diseño de los sistemas de alcantarillado se implementa el primer tipo de 
flujo, es decir, el Flujo Uniforme, el cual se caracteriza porque ninguna de las características 
del flujo varía ni en el espacio ni en el tiempo. A partir de esta suposición es posible afirmar 
que la profundidad de la lámina de agua es constante a lo largo de la tubería. Aunque el diseño 
de la tubería se realice con esta suposición, se debe tener en cuenta que realmente el flujo en la 
red es no permanente, no obstante, el dimensionamiento de la red de cada tramo puede hacerse 
con esta suposición  ya que siempre  va a  existir una tendencia  a establecer este tipo de flujo 
(Saldarriaga, 2020).  

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Teniendo  en  cuenta  que  la  característica  más  importante  del  Flujo  Uniforme  es  que  las 
propiedades no varían ni en el tiempo ni en el espacio, se tiene que la velocidad y la profundidad 
no cambian a lo largo de la tubería, lo cual implica que  línea de gradiente hidráulico (LGH) 
debe ser paralela al fondo. Además, la altura de velocidad es constante para todas las secciones, 
lo cual genera que la línea de energía total (LET) sea paralela a la LGH. En otras palabras, las 
pendientes del fondo del canal, de la superficie de agua y de la línea de energía son paralelas 
entre sí, lo cual facilita el cálculo hidráulico para el diseño de las tuberías. En la Figura 2 se 
puede observar esta suposición realizada.  

 

Figura 2 LET y LGH para tuberías fluyendo parcialmente llenas. Tomado y adaptado de (Saldarriaga, 2021) 

En la Figura 2, se puede observar que la tubería de alcantarillado no se encuentra fluyendo a 
presión, ya que esto podría generar sobrecargas y malos olores en el sistema. Por esta razón, se 
recomienda que este tipo de tuberías siempre se encuentre fluyendo parcialmente llena, y esto 
tiene un  comportamiento  igual al  de un canal  abierto. Las dos  características principales  del 
flujo en tuberías parcialmente llenas son: (1) la rugosidad absoluta es constante a lo largo de la 
tubería, y (2) la sección transversal es igual en toda la tubería.   

2.2.3  Ecuaciones de diseño 

2.2.3.1 Propiedades geométricas de las tuberías fluyendo parcialmente llenas 

 

En  esta  sección  se  muestran  las  ecuaciones  recomendadas  para  determinar  las  propiedades 
geométricas  de  una  tubería  de  alcantarillado  fluyendo  parcialmente  llena.  Para  todas  las 
ecuaciones que se mostraran a continuación, se tiene un círculo como la sección transversal, 
cuyas propiedades se muestran en la Figura 3.  

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Figura 3 Sección transversal tubería fluyendo parcialmente llena. Tomado y modificado de (Saldarriaga, 2021) 

En la Tabla 1 se pueden observar las propiedades geométricas que es necesario calcular para el 
diseño,  además  de  su  simbología,  descripción  y  unidades  en  el  sistema  internacional.  Estas 
propiedades son fundamentales para determinar la velocidad y el caudal de diseño de cada una 
de las tuberías, lo cual va a servir para seleccionar el diámetro y la pendiente que cumplan con 
las restricciones hidráulicas.  

Tabla 1 Propiedades geométricas de tubería fluyendo parcialmente llena. Tomado y adaptado de (Butler & Davis, 2009) y 

(Salcedo, 2012) 

Propiedad 

Geométrica 

Símbolo 

Descripción 

Unidades 

(SI) 

Profundidad de 

flujo 

𝑦

𝑛

 

Altura del agua por encima de la cota de 

batea 

[m] 

Ángulo 

𝜃 

Ángulo que se forma en el centro de la 

tubería por la superficie libre 

[rad] 

Área mojada 

Área mojada de la sección transversal 

[m

2

Perímetro mojado 

Porción del perímetro del flujo que está en 

contacto con el canal 

[m] 

Radio Hidráulico 

Área mojada por unidad de perímetro 

[m] 

Ancho de la 

superficie 

Ancho del flujo en la tubería 

[m] 

Profundidad 

hidráulica 

Área por unidad de ancho de la superficie 

[m] 

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19 
 

 

A continuación, se encuentran las ecuaciones con las que se pueden calcular cada una de las 
propiedades geométricas de la tubería:  

•  Ángulo (θ):  

𝜃 = 𝜋 + 2sin

−1

(

𝑦

𝑛

− 𝑑 2

𝑑 2

)

 

Ecuación 1

 

•  Área mojada: 

𝐴 =

1
8

(𝜃 − 𝑠𝑖𝑛 𝜃)𝑑

2

 

Ecuación 2

 

•  Perímetro mojado: 

𝑃 =

1
2

𝜃𝑑 

Ecuación 3

 

•  Radio Hidráulico: 

𝑅 =

𝐴
𝑃

=

1
4

(1 −

𝑠𝑖𝑛 𝜃

𝜃

) 𝑑

 

Ecuación 4

 

 

•  Ancho de la superficie: 

𝑇 = 𝑑 𝑐𝑜𝑠 (𝑠𝑖𝑛

−1

(

𝑦

𝑛

− 𝑑 2

𝑑 2

))

 

Ecuación 5

 

 

•  Profundidad hidráulica: 

𝐷 =

𝐴
𝑇

=

(𝜃 − 𝑠𝑖𝑛 𝜃) 𝑑

8 𝑐𝑜𝑠 (𝑠𝑖𝑛

−1

(

𝑦

𝑛

− 𝑑 2

𝑑 2

))

 

Ecuación 6

 

 

Algunas propiedades hidráulicas relacionadas con las propiedades geométricas son el número 
de  Froude  (Fr),  el  número  de  Reynolds  (Re)  y  el  esfuerzo  cortante  (𝜏

𝑜

).  Para  su  cálculo  se 

emplean la Ecuación 7, Ecuación 8 y Ecuación 9, respectivamente.  

•  Número de Froude:  

𝐹𝑟 =

𝑣

√𝑔𝐷

 

Ecuación 7

 

          Donde: 

𝑣: La velocidad del agua [m/s] 
𝑔: La aceleración de la gravedad [m/s

2

 

 

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20 
 

 

•  Número de Reynolds: 

 

 

𝑅𝑒 =

4𝑄𝜌
𝜋𝐷𝜇

 

Ecuación 8

 

           Donde: 

𝜌: La densidad del agua [kg/m

3

𝜇: La viscosidad dinámica del agua [Pa ∙ s] 
Q: El caudal [m

3

/s] 

 

 

•  Esfuerzo cortante: 

 

 

𝜏

0

= 𝛾𝑅𝑆

 

Ecuación 9

 

   Donde: 

𝛾: El peso específico del agua [N/m

3

 

2.2.3.2 Ecuaciones de diseño de alcantarillas  

 

Para el diseño de una tubería de alcantarillado es fundamental determinar el caudal de diseño 
y/o la velocidad del flujo, para poder determinarlas se pueden implementar dos ecuaciones: la 
de Manning y la ecuación de Chézy,  esta última es utilizada en conjunto con la ecuación de 
Colebrook- White y Darcy-Weisbach (Salcedo, 2012). A continuación, se realizará una breve 
descripción de cada una de las ecuaciones:  

Ecuación de Manning  

En 1889, el ingeniero Robert Manning propuso una ecuación empírica que es usualmente 
utilizada en el cálculo de canales abiertos fluyendo bajo la condición de flujo uniforme.  

𝑣 =

1
𝑛

𝑅

2/3

𝑆

1/2 

 

 

Ecuación 10

 

     Donde: 

𝑅: El radio hidráulico [m] 

    𝑆: La pendiente de la línea de energía [-] 
    𝑛: Coeficiente de rugosidad de Manning [-] 

 

 
Aunque esta ecuación sea comúnmente utilizada en canales abierto, su aplicación en tubería de 
alcantarillado  no  es  recomendable  ya  que  la  ecuación  de  Manning  fue  planteada  para  Flujo 
Turbulento Hidráulicamente Rugoso (FTHR), y los materiales utilizados en la actualidad son 

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21 
 

muy lisos, por lo que los flujos que se obtienen en las tuberías están por fuera del rango de 
validez de esta ecuación (Salcedo, 2012).  

Ecuación de Chézy 

En 1769, el ingeniero Antoine Chézy desarrollo, probablemente, la primera ecuación de flujo 
uniforme.  

𝑣 = 𝐶√𝑅𝑆

 

 

Ecuación 11

 

En la Ecuación 11 están como parámetros el radio hidráulico del canal, la pendiente de la 
línea de energía y un factor de resistencia de flujo, conocido como el C de Chézy.  

Ecuación de Darcy-Weisbach 

Ahora  bien,  la  ecuación  más  general  para  calcular  las  pérdidas  por  fricción  en  ductos  es  la 
ecuación de Darcy- Weisbach, la cual es físicamente basada y es comúnmente utilizada porque 
tiene en cuenta las ecuaciones de Newton para el movimiento y las teorías de capa límite de 
Prandtl. Adicionalmente,  es  aplicable  tanto  para  flujo  a  presión  como  para  flujo  en  canales 
(Saldarriaga, 2020).  

𝑓

= 𝑓

𝐿

𝑑

𝑣

2

2𝑔

 

Ecuación 12

 

 

En la Ecuación 12 se tiene como parámetros la velocidad del flujo, el diámetro, longitud del 
conducto, la gravedad y un factor de fricción (𝑓).  

Ecuación de velocidad 

Al  obtener  la  relación  entre  la  ecuación  de  Chézy  y  la  de  Darcy-Weisbach,  esta  se  puede 
reemplazar en la ecuación implícita de Colebrook-White para el cálculo del factor de fricción 
y como resultado se obtiene la Ecuación 13 de velocidad. 

𝑣 = −2√8𝑔𝑅𝑆 𝑙𝑜𝑔

10

(

𝑘

𝑠

14.8𝑅

+

2.51𝜗

4𝑅√8𝑔𝑅𝑆

)

 

Ecuación 13

 

   Donde: 

𝑘

𝑆

: La rugosidad absoluta de la tubería [m] 

    g: La aceleración de la gravedad [m/s

2

𝑅: El radio hidráulico [m] 

    𝑆: La pendiente de la línea de energía [-] 
    𝜗: La viscosidad cinemática del agua [m

2

/s] 

 

 

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22 
 

Esta  ecuación  para  el  cálculo  de  la  velocidad  de  flujo  en  la  tubería  es  explicita  e  involucra 
ecuaciones  físicamente  basadas,  como  lo  son  la  ecuación  de  Colebrook-White  y  Darcy-
Weisbach. Además,  la  Ecuación  13  es  válida  para  todo  el  rango  de  turbulencia,  es  decir, 
funciona  para  Flujo  Turbulento  Hidráulicamente  Liso  y  Flujo  Turbulento  Hidráulicamente 
Rugoso (Salcedo, 2012).  

2.2.4  Restricciones de diseño  

 

Para  garantizar  el  adecuado  funcionamiento  de  los  sistemas  de  alcantarillado,  la  Resolución 
0330 del 2017 establece algunas restricciones de diseño. En esta sección se mencionarán los 
parámetros y los valores recomendados para el sistema de alcantarillado convencional.  

•  Diámetro  nominal  mínimo:  El  diámetro  interno  real  mínimo  permitido  en  redes  de 

alcantarillado sanitario es 170 mm, pero para poblaciones menores a 2.500 habitantes el 
diámetro interno real es 140 mm. Por otro lado, para agua lluvia el diámetro mínimo es 
215 mm. Es importante respetar estos valores de diámetro mínimo ya que esto ayuda a 
evitar obstrucciones en el sistema provocados por objetos grandes.  
 

•  Relación  máxima  de  llenado:  Con  el  fin  de  que  exista  una  aireación  del  flujo,  se 

recomienda que la profundidad de flujo sea máximo el 85% del diámetro real interno de 
cada una de las tuberías.  
 

•  Velocidad  máxima:  La  velocidad  máxima  real  en  un  colector  por  gravedad  no  debe 

sobrepasar los 5 m/s. En algunas ocasiones es posible permitir velocidades mayores a este 
valor, no obstante, la velocidad no debe sobrepasar los límites de velocidad recomendados 
para cada material del ducto y/o de los accesorios. Las tuberías que tengan una velocidad 
mayor a 5 m/s deben tener un revestimiento interior. La velocidad máxima permitida en 
el sistema es de 10 m/s para tuberías termoplásticas.  
 

•  Velocidad mínima: Este parámetro es importante porque cuando se obtienen velocidades 

de  flujo  muy  bajas  se  permite  la  sedimentación  de  sólidos  en  las  tuberías,  los  cuales 
podrían  generar  un  taponamiento  de  estas  y  posibles  inundaciones.  Por  esta  razón,  Se 
recomienda  que  la  velocidad  mínima  real  en  el  colector  del  alcantarillado  sanitario  es 
aquella con la que se obtenga un esfuerzo cortante en la pared de la tubería mínimo de 1.0 
Pa.    
 

•  Profundidad mínima y máxima a la cota clave: Para poder garantizar la protección de las 

tuberías  y  que  las  descargas  domiciliarias  puedan  ser  drenadas  por  gravedad,  es 
importante, cumplir con las restricciones de profundidad que se encuentran en la Tabla 2 
que es lo que se detalla en la Resolución 0330. Por otro lado, para controlar las cargas a 

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23 
 

las cuales están sometidas las tuberías se recomienda que la profundidad máxima sea de 5 
m.  

Tabla 2 Profundidad mínima a la cota clave 

Ubicación 

Profundidad a la clave del 

colector [m] 

Vías peatonales o zonas 

verdes 

0.75 

Vías vehiculares 

1.20 

 

•  Esfuerzo cortante mínimo: El proceso de remoción de las partículas en el interior de las 

tuberías se da principalmente por la fuerza de arrastre que ejerce el flujo sobre ellas. Por 
esta razón, para evitar la sedimentación de sólidos en las tuberías, se recomienda que el 
esfuerzo cortante mínimo sea de 1.0 Pa. 
 

•  Pendiente  mínima  y  máxima:  Estos  parámetros  se  determinan  según  la  velocidad 

permitida, la pendiente mínima es aquella en donde se obtiene la velocidad mínima para 
generar un esfuerzo cortante de 1.0 Pa. Por otro lado, la pendiente máxima será aquella en 
donde se tenga la velocidad máxima de la tubería.  

2.2.5  Ecuación de costos  

 

Uno de los parámetros fundamentales para el diseño de una red de alcantarillado es determinar 
los  costos  del  sistema.  Por  esta  razón,  a  lo  largo  de  los  años  se  han  planteado  múltiples 
ecuaciones que no solo describen los costos generados por el diámetro de la tubería, sino que 
además  incluyen  los  costos  de  excavación.  Además,  estas  ecuaciones  de  costos  son 
comúnmente  utilizadas  como  función  objetivo  en  el  diseño  optimizado  de  una  red  de 
alcantarillo ya que estos diseños se caracterizan por querer minimizarla. En el presente trabajo 
se incluyeron los costos de construcción, de mantenimiento y de las cámaras de inspección. A 
continuación, se detallará cada una de las ecuaciones: 

Costos de Construcción 

Una  ecuación  implementada  en  Colombia  para  determinar  los  costos  del  sistema  de 
alcantarillado es la de Navarro (2009), la cual incluye el costo por metro lineal de tubería y el 
costo  de  excavación.  La  Ecuación  14,  le  da  un  mayor  peso  a  los  costos  asociados  con  la 
profundidad de excavación que a los costos por metro lineal de tubería. 

 

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24 
 

𝐶

𝑖𝑗

= 𝑘(9579.31𝑑

𝑖𝑗

0.5737

𝑙

𝑖𝑗

+ 1163.77𝑉

𝑖𝑗

1.31

)

 

 

Ecuación 14

 

Donde: 

𝐶

𝑖𝑗

: Costo del tramo ij [COP] 

 𝑙

𝑖𝑗

: Longitud del tramo ij [m] 

𝑑

𝑖𝑗

: Diámetro del tramo ij[m] 

𝑉

𝑖𝑗

: Volumen de excavación del tramo ij [m

3

 𝑘: Factor de conversión de pesos de diciembre del 2007 a julio del 2018, igual a 
1.53 [-] 

 

Para  el  cálculo  del  volumen  necesario  de  excavación  para  instalar  la  tubería  se  recomienda 
implementar la Ecuación 15: 

 

𝑉

𝑖𝑗

= ([

𝐻 + 𝐻

2

] + 𝑑 + 2𝑒 + 𝑔) ∗ (2𝐵 + 2𝑒 + 𝑑) ∗ (𝑙𝑐𝑜𝑠[tan

−1

𝑠])

 

 

Ecuación 15

 

Donde: 

𝑉

𝑖𝑗

: Volumen de excavación del tramo ij [m

3

𝐻: Profundidad de excavación hasta la cota clave aguas arriba de la tubería [m] 
𝐻′: Profundidad de excavación hasta la cota clave aguas abajo de la tubería [m] 
𝑑: Diámetro de la tubería[m] 
𝑒: Espesor de la pared de la tubería [m] 
ℎ: Relleno bajo de la tubería [m] 
𝐵: Espacio lateral al lado de la tubería [m] 
𝑠: Pendiente de la tubería  
𝑙: Longitud de la tubería [m] 

 

La Figura 4 representa todos los parámetros que se deben tener en cuenta para el cálculo del 
volumen de excavación.  

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25 
 

 

Figura 4 Parámetros del volumen de excavación para una tubería. Tomado de (Duque, 2015) y (CIACUA, 2013) 

Costos de las Cámaras de Inspección 

Para analizar adecuadamente los costos que se generan en un sistema de alcantarillado, también 
es posible determinar los costos de cada una de las cámaras de inspección. La Ecuación 16 fue 
determinada por (Peinado Calao, 2016) y depende de la profundidad de cada una de las cámaras 
de inspección.  

𝐶

𝑐𝑎𝑚

= 2065338,568 − 321218,858𝐻

𝑓

+ 1.1515𝐻

𝑓

2

 

 

Ecuación 16

 

Donde: 

𝐶

𝑐𝑎𝑚

: Costo unitario para cámaras de inspección en concreto D=1.20 m [COP$/m] 

𝐻

𝑓

: Profundidad de la cámara de inspección[m] 

 

Costos de mantenimiento  

 

Para determinar los costos de mantenimiento se solicitó información a la Empresa de Acueducto 
y Alcantarillado de Bogotá. Sin embargo, esta empresa solo contaba con información de los 
costos de mantenimiento para un sistema de alcantarillado convencional ya que en la ciudad no 
se  cuenta  con  sistemas  condominiales.  Por  esta  razón,  se  escribieron  correos  a  múltiples 
empresas brasileras, no obstante, no se obtuvo respuesta de ninguna de estas. Para los costos 
del  sistema  condominial  se  decidió  usar  información  que  se  encontraba  en  las  fuentes 
bibliográficas  y  para  el  sistema  convencional  se  implementó  un  cuadro  enviado  por  el 
Acueducto.  

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26 
 

En la Figura 5 se pueden observar los costos de mantenimiento del sistema de alcantarillado 
convencional para la ciudad de Bogotá, Colombia.  

 

Figura 5 APU de redes menores de Alcantarillado Convencional Fuente:(Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, 

2021) 

En la Tabla 3  se pueden observar los  costos de  mantenimiento del  sistema condominial  que 
fueron  extraídos  del  trabajo  realizado por Silva (2018). En este se mencionan los  costos del 
vehículo usado para la desobstrucción de este tipo de alcantarillado y los salarios del personal 

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27 
 

necesario en los vehículos en la ciudad de Natal, Brasil. Se debe mencionar que estos costos 
son del 2018, sin embargo, serán usados porque fue la única información que se logró conseguir 
del costo de mantenimiento de estos sistemas.  

Tabla 3 Costos de mantenimiento del sistema condominial para la ciudad de Natal, Brasil. Fuente: (Silva,2018) 

Servicio 

Costo por año (R$) 

Vehículos de desobstrucción, 

incluye el combustible y el 

mantenimiento. 

R$ 56,516.58 

Salario del personal necesario 

para el mantenimiento del 

sistema. 

R$ 1,740.00 

 

2.3 Generalidades de los sistemas de alcantarillado no convencionales 

 

En la Resolución 0330 del 2017 de Colombia, se menciona que para todas las poblaciones se 
deben adoptar soluciones de sistemas convencionales, pero para las poblaciones en las que se 
considere necesario implementar sistemas no convencionales es necesario justificar la decisión 
con  estudios  socioeconómicos,  socioculturas,  financieros,  institucionales  y  de  desarrollo 
urbano.  Además,  este  tipo  de  alcantarillado  debe  contar  con  la  aceptación  por  parte  de  la 
comunidad  porque  su  participación  es  fundamental  para  el  adecuado  funcionamiento  del 
sistema. Los alcantarillados no convencionales son una alternativa factible cuando los sistemas 
convencionales no son viables ni financiera ni socioeconómicamente, no obstante, requieren de 
mucho más control y definición de las contribuciones de aguas residuales (RAS, 2017).  

En  la  normativa  colombiana  se  menciona  que  existen  tres  tipos  de  alcantarillados  no 
convencionales residuales, el alcantarillado simplificado, el condominial y el alcantarillado sin 
arrastre  de  sólidos.  En  general,  los  alcantarillados  no  convencionales  se  diferencian  de  los 
convencionales porque tienen distintos parámetros de diseño en la profundidad de excavación, 
diámetro de las tuberías, relación de llenado, entre otros. En la Figura 6 se puede observar la 
clasificación de los sistemas de alcantarillado en Colombia.  

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convencional optimizado

 

 

 

 

28 
 

 

Figura 6 Tipos de redes de alcantarillado en Colombia 

2.3.1  Alcantarillado Condominial 

 

Este  alcantarillado  fue  creado  por  el  Ingeniero  José  Melo,  en  la  década  de  1980,  para 
incrementar las redes de agua y alcantarillado en Brasil, como solución a los desafíos generados 
por la expansión periurbana. Este modelo es comúnmente utilizado en Brasil, especialmente, 
en ciudades como Brasilia, Salvador y Parauapebas (Melo, 2005). 

El sistema condominial se diferencia de uno convencional en dos aspectos. En primer lugar, se 
redefine la unidad en la cual se presta el servicio, los sistemas convencionales prestan servicio 
a cada vivienda, no obstante, los condominiales lo hacen a cada manzana de viviendas. Por otro 
lado,  para  el  adecuado  funcionamiento  de  un  sistema  condominial  es  necesario  que  la 
comunidad participe en la selección, diseño, construcción y mantenimiento del alcantarillado, 
por esta razón, se afirma que este tipo de alcantarillado incrementa la relación entre el proveedor 
y el usuario (Melo, 2005).  

En la Resolución 0330 del 2017, se menciona que este tipo de alcantarillado debe descargar el 
agua  a  una  estructura  de  conexión  de  un  alcantarillado  simplificado  o  convencional.  Por  lo 
tanto, la red de este sistema está compuesta por redes principales y ramales condominiales. Las 
redes principales se diseñan como un sistema convencional y estas son tangentes a las manzanas 
y  se  conectan  a  las  viviendas  en  un  único  punto,  por  otro  lado,  los  ramales  condominiales 
recogen las aguas de un conjunto de viviendas y la transportan a la red principal (Melo, 2005). 
En la Figura 7 se muestra la diferencia en el trazado de la red de un sistema convencional y uno 
condominial.  

Redes 

de alcantarillado 

Sistemas convencionales 

Sistemas no 

convencionales 

Simplificado 

Condominial

Sin arrastre de sólidos 

(ASAS)

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29 
 

 

 

 

 

Figura 7 Comparación del trazado de la red de redes convencionales y condominiales. Tomado de (“Sistemas 

Condominiales de Alcantarillado Sanitario: Guía de Procedimientos,” 2001)

 

Este trazado de la red permite que se reduzca la longitud de la tubería y las profundidades de 
excavación, lo cual está relacionado directamente con la reducción de costos de construcción. 
Otro factor que ayuda a disminuir los costos de la red es reducir el diámetro de las tuberías ya 
que a menor diámetro se tiene un menor costo del material. Estas son las razones principales 
por las que se considera que el costo de construcción de este tipo de sistema es inferior al del 
alcantarillado convencional.  

2.3.2  Alcantarillado Sin Arrastre de Sólidos (ASAS) 

 

En este tipo de alcantarillado, las aguas residuales son decantadas o sedimentadas antes de ser 
transportadas por la red, esto con el fin de retener la parte sólida y solo transportar lo líquido 
hacía  los  colectores.  La  sedimentación  de  sólidos  se  realiza  en  tanques  sépticos  o  tanques 
interceptores  que  pueden  recibir  las  aguas  residuales  de  una  o  varias  casas.  Una  de  las 
principales diferencias en el diseño de este tipo de alcantarillado con respecto al convencional, 
es que el ASAS se puede diseñar como canal abierto o a presión, mientras que el convencional 
siempre es diseñado fluyendo parcialmente lleno (Garrido, 2008).  

En  la  Resolución  0330  del  2017,  se  menciona  que,  si  se  decide  realizar  este  tipo  de 
alcantarillado  es  necesario  que  existan  equipos  mecánicos  que  extraigan  periódicamente  los 
sedimentos  de  los  tanques  sépticos  o  cajas  interceptoras,  y  que  estos  aseguren  la  apropiada 
disposición de los sólidos en plantas de tratamiento de aguas residuales o en terrenos apropiados 
para esto.  

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2.3.3  Alcantarillado Simplificado  

 

Este tipo de alcantarillado fue inventado con el fin de recolectar las aguas residuales de una 
comunidad  a  un  costo  accesible  para  las  poblaciones  de  bajos  recursos  económicos.  Los 
alcantarillados  simplificados  se  diferencian  de  los  convencionales  en  que  disminuyen  las 
profundidades  de  excavación,  se  implementan  tuberías  de  menor  diámetro  y  la  relación  de 
llenado es menor (Mejía, 1993).  

En la Resolución 0330 del 2017, se especifica que el trazado de esta red se debe hacer por aceras 
o zonas verdes, con el propósito de minimizar las longitudes. Además, se tienen profundidades 
mínimas de máximo 1.0 m y mínimo de 0.6 m, lo cual es inferior a las profundidades para los 
alcantarillados convencionales que se encuentran en la Tabla 2. 

En  Colombia  existen  pocos  lugares  en  donde  se  implementen  los  alcantarillados  no 
convencionales, concretamente, estos se instalan en barrios de bajos recursos económicos, lo 
cual está relacionado con la idea de que este tipo de alcantarillado es más económico que el 
convencional (Garrido, 2008). No obstante, los alcantarillados no convencionales se consideran 
una alternativa  muy costosa a largo plazo y solo puede implementarse en casos en los que los 
propietarios  tienen  la  capacidad  monetaria  de  pagar  por  la  totalidad    del  mantenimiento  y 
operación (Butler & Davies, 2009).  

En la Tabla 4 se realiza una comparación de las restricciones de diseño de los alcantarillados 
convencionales y no convencionales que se encuentran en la norma colombiana.  

Tabla 4 Comparación de parámetros de diseño de alcantarillados convencionales y no convencionales. Tomado y adaptado 

de (Criollo, 2021) 

Parámetro 

Convencional 

No convencionales 

Simplificado 

Condominial 

Sin Arrastre 

de Sólidos 

Trazado 

En vías, 

aproximadamente ¼ 

de la calzada 

Aceras o zonas 

verdes 

Acera o dentro de 

lotes privados 

N.A. 

Profundidad 

mínima a la 

cota clave 

▪  0.75 m vías 

peatonales o zonas 
verdes 

▪  1.20 m a vías 

vehiculares 

▪  0.60 m en 

aceras o 
zonas verdes 

▪  1.0 m en 

cruces y vías 

▪  0.3 m en lotes 
▪  0.6 m en acera 
▪  1.0 en cruces y 

entradas de 
garajes 

N.A. 

Diámetro 

interno real 

mínimo 

▪  170 mm para 

poblaciones >2500 

▪  140 mm para 

poblaciones ≤ 
2500 

145 mm 

145 mm 

95 mm 

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Parámetro 

Convencional 

No convencionales 

Simplificado 

Condominial 

Sin Arrastre 

de Sólidos 

Esfuerzo 

cortante 

1.0 Pa 

N.A. 

1.0 Pa 

N.A. 

Velocidad 

mínima 

N.A. 

0.4 m/s 

N.A. 

N.A. 

Velocidad 

máxima 

5 m/s- 10 m/s 

5 m/s -10 m/s 

5 m/s 

N.A. 

Relación de 

llenado 

85% 

80% 

80% 

80% 

 

2.4 Generalidades del diseño optimizado de alcantarillados 

 

El  diseño  optimizado  de  un  sistema  de  alcantarillado  es  un  problema  complejo  debido  a  la 
cantidad de variables que se deben determinar, las cuales son dependientes de cada sistema. Es 
por  esta  razón  que  este  tipo  de  problema  puede  ser  dividido  en  dos  etapas:  la  selección  del 
trazado y el diseño hidráulico (Duque, 2015). En primer lugar, para la selección del trazado se 
determina el sentido de las tuberías, caudales de diseño y el tipo de tubería en cada uno de los 
conductos. Por otro lado, en la etapa de diseño hidráulico se definen los diámetros, pendientes 
y profundidades de excavación de la tubería en cada uno de los tramos de la red.  

Teniendo  en  cuenta  la  dificultad  del  problema,  a  lo  largo  de  los  años  se  han  implementado 
diferentes metodologías tanto heurísticas como exhaustivas que intentan determinar el diseño 
con el menor costo, por ejemplo, programación lineal, algoritmos genéticos, recocido simulado, 
algoritmo  de  la  colonia  de  hormigas,  entre  otros  (Zhuan  et  al.,  2017).  El  Centro  de 
Investigaciones en Acueducto y Alcantarillados (CIACUA) de la Universidad de los Andes ha 
realizado múltiples algoritmos en los que se implementa una programación lineal entera mixta 
(Duque,  2015)  o  una  metodología  multiobjetivo  que  permita  optimizar  los  costos  de 
construcción de la red y la confiabilidad (Aguilar, 2019).  

En  la  metodología  de  Duque  (2015)  se  menciona  que,  para  la  primera  etapa  del  diseño  de 
sistemas  de  alcantarillado,  la  selección  del  trazado,  se  debe  determinar  hacia  donde  fluye  el 
agua desde cada pozo de inspección y como se conectan las tuberías entre sí. No obstante, para 
definir estas características es necesario conocer la topografía y topología de la red, en la cual 
se  mencionan  las  coordenadas,  es  decir,  la  ubicación  de  los  pozos  de  inspección. 
Adicionalmente, las redes de alcantarillado son consideradas redes abiertas ya que estas tienen 

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estructura de árbol. Al ser una red abierta, no pueden existir ciclos en los que se recircule el 
agua residual. Por esta razón, se considera que existen dos tipos de tubería: tubería de inicio y 
tuberías continuas. Las tuberías de inicio son las que se encuentran en los extremos de la red, 
por lo tanto, no tienen tuberías conectadas aguas arriba. En segundo lugar, las tuberías continuas 
“reciben el caudal de las tuberías que llegan desde aguas arriba, más el caudal aportado por el 
área aferente” (Duque, 2015). En la Figura 8 se muestra un ejemplo de los dos tipos de tuberías 
y el punto de descarga.  

 

Figura 8 Los dos tipos de tuberías en la red de alcantarillado. Tomado de (Duque, 2015) 

Después  de  haber  seleccionado  el  trazado  de  la  red  se  deben  determinar  los  diámetros  y  las 
pendientes de cada uno de los tramos de la red, teniendo en cuenta que el objetivo es minimizar 
el costo total de construcción y asegurar que se cumplan las restricciones de diseño establecidas 
en la norma. Sin embargo, existe una gran cantidad de alternativas de diseño que cumplen con 
las restricciones establecidas, pero solo una representa la de menor costo de construcción y esta 
es la considerada como el diseño hidráulico óptimo de la red. 

Para la selección del trazado de las redes de alcantarillado en la metodología de Duque (2015) 
se implementó una Programación Entera Mixta en las que se tienen variables de decisión que 
modelan el flujo y la elección del sentido de este. Adicionalmente, la red de alcantarillado se 
modela como un grafo dirigido, teniendo en cuenta que los grafos se representan a partir de un 
conjunto de Nodos y Arcos. Los atributos de los nodos ayudan a determinar cuál es el nodo 
inicial y el final, por otro lado, los atributos de los arcos son los costos asociados, capacidad, 

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distancia,  entre  otros.  Al  implementar  la  teoría  de  grafos,  mediante  la  Programación  Entera 
Mixta es posible modelar la red como un problema de diseño de redes. 

Ahora bien, el problema del diseño hidráulico de un grafo se resuelve como un Problema de 
Ruta Más Corta con el algoritmo de Bellman-Ford. Con este algoritmo es posible determinar la 
ruta más corta desde un punto de partida hasta todos los nodos del grafo. Esta metodología fue 
implementada  en  el  software  denominado  UTOPIA.  En  primer  lugar,  para  la  selección  del 
trazado de la red este software implementa la solución del problema de diseño de redes y este 
se  encuentra  en  un  modelo  de  XPRESS-MP,  por  otro  lado,  para  la  selección  del  diseño 
hidráulico se usa el algoritmo de Bellman- Ford que se encuentra en un modelo JAVA. En la 
Figura 9 se detalla la metodología que implementa el software UTOPIA.  

 

Figura 9 Metodología desarrollada por Duque (2015) para el diseño de alcantarillado. Tomado de Aguilar (2016) 

3.  ANTECEDENTES 

3.1 Historia del alcantarillado condominial  

 

En 1950, hubo una expansión de la industria y de los procesos de urbanización en las principales 
ciudades de Brasil, lo cual generó un aumento demográfico considerable que no contaba con la 
infraestructura necesaria. Por esta razón, para 1955 casi el 80% de los municipios brasileros no 
contaban con abastecimiento de agua potable y en muchos no se tenía la intervención necesaria 
del  Estado  para  operarlas  (Costa,  1994).  Para  la  década  de  1960,  una  de  las  principales 
preocupaciones política era encontrar fuentes financieras para poder incrementar la cobertura 

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del acueducto y alcantarillado en el país, ya que se sabía que la falta de estos sistemas podía 
generar una crisis sanitaria. Para solucionar esta problemática el Ministerio de Salud de Brasil 
estableció, dentro de una de sus políticas, que se debían desarrollar formas más autónomas que 
fueran factibles económicamente y en donde la población pudiera participar en la construcción. 
Con este pensamiento se crearon diferentes normativas con las que fue posible incrementar la 
cobertura de los sistemas entre las décadas de 1970 y 1990 (de Sousa & Costa, 2016).  

Una de las soluciones desarrolladas dentro de esta crisis sanitaria que vivía Brasil fue el sistema 
de alcantarillado condominial. Este sistema fue creado por el ingeniero José Carlos Melo en la 
década de 1980, él pensaba que la participación de los usuarios en el sistema era una práctica 
importante para el adecuado desarrollo de este. El ingeniero se inspiró en el hecho de que en 
esa época era muy común que en un vecindario, los habitantes pasaran por sus propiedades las 
tuberías del sistema ya que era un trazado mucho más económico (Mezzomo, 2019). Por esta 
razón, las dos características principales que diferencian el alcantarillado condominial con el 
convencional son: (1) existe una alta participación de los usuarios en la elección, desarrollo y 
mantenimiento del sistema y (2) el servicio se presta a cada manzana de vivienda y no a cada 
unidad, por esta razón, es posible que las tuberías de la red se encuentren en la acera o jardín 
del propietario.  

El lugar en donde se implementó por primera vez este tipo de alcantarillado fue en Rio Grande 
del Norte y en Pernambuco, al tener resultados favorables en estas zonas, se decidió aplicarlo a 
Brasilia, Salvador, Recife, Parauapebas y Rio de Janeiro (Mezzomo, 2019). El alcantarillado 
condominial no solo ha tenido un gran alcance en Brasil, sino que hoy en día es usado en muchas 
ciudades  de  Perú  y  Bolivia;  y  es  una  alternativa  incluida  en  las  normativas  de  diseño  de 
diferentes países.  

3.2 Implementación del alcantarillado condominial 

3.2.1  Caso de Brasil   

 

Para el año 2019, el 54.1 % de la población de Brasil tenía acceso al sistema de alcantarillado, 
es decir, que casi 100 millones de brasileros no cuentan con este servicio. Los mayores índices 
de cobertura son el sudeste del país con un 79.21% mientras que el noroeste tiene el 28.5% y 
por  último,  en  el  norte  del  país  solo  el  12.3%  de  la  población  cuenta  con  una  red  de 
alcantarillado (Trata Brasil, 2019). A partir de estos datos se puede observar que existe una gran 
desigualdad en Brasil y que el acceso a este recurso depende, en gran medida, de la localización 
de las viviendas en el país.  

En Brasil, los sistemas condominiales han sido implementados desde la década de 1980, y se 
afirma que estos han ayudado a reducir hasta el 60% de los costos en comparación a un sistema 
convencional. Se estima que, de los 41,461 km de redes de alcantarillado en Brasil, 5,657 km 
son del tipo condominial, es decir, el 13 % (Melo, 1994).  

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35 
 

Desde 1986 se encuentra dentro de la norma técnica brasilera el alcantarillado condominial. Al 
comparar  los  parámetros  de  diseño  con  respecto  al  alcantarillado  convencional  se  tienen  los 
siguientes cambios: diámetro mínimo de 100 mm, reducción en las dimensiones de los pozos 
de  inspección,  aumento  en  la  distancia  entre  pozos,  reducción  de  la  profundidad  mínima, 
recubrimiento de las tuberías, entre otros. Por lo tanto, con respecto a las condiciones técnicas 
implementadas para el diseño de la red ese necesario cumplir con la siguiente normativa: NBR 
9.649, NBR 9.160 y NBR 9.648 (Lampoglia & Rolim, 2006). Teniendo en cuenta que el éxito 
de  este  tipo  de  alcantarillado  depende  de  la  participación  de  la  comunidad,  aún  no  se  ha 
desarrollado una normativa con respecto al procedimiento para el componente social, pero se 
debe  asegurar  que  la  comunidad  firme  los  Términos  de  Adhesión  y  que  todos  los  usuarios 
acepten  las  condiciones  de  este  acuerdo.  Sin  embargo,  este  es  un  acuerdo  informal  que  el 
usuario puede o no cumplir en cualquier momento. Es por esta razón que una de las mayores 
dificultades de este tipo de alcantarillado es que los usuarios no cumplen con el mantenimiento 
y las restricciones entregadas por la empresa.   

A partir de la experiencia que se tiene en Brasil de los diferentes diseños realizados, se sabe que 
el costo de la red depende de la topografía, mano de obra, materiales utilizados, población, entre 
otros. No obstante, se estima que el costo de la red pública sea entre US$ 30 y US$ 40 por metro 
y de los ramales condominiales sea de US$ 15 y US$ 20. En el caso de Rio Grande del Norte 
se estimaron que los costos por conexión fueron de US$ 263.04, los cuales se pueden distribuir 
de la siguiente forma: el ramal condominial US$ 82.20, la red principal US$ 90.42, el proyecto 
de movilización comunitaria US$ 24.66 y el tratamiento US$ 65.76. Se estima que el costo total 
por habitante que tuvo este sistema fue de US$ 52.61 (Lampoglia & Rolim, 2006).  

3.2.1.1 Brasilia  

 

El distrito federal de Brasil está ubicado en el centro geográfico del país y se caracterizó por 
tener un rápido crecimiento de la población. En 1990, la ciudad contaba con tanques sépticos 
individuales, pero los lotes no eran lo suficientemente grandes como para absorber los efluentes 
y por esta razón se terminó descargando agua residual en el lago Paranoá. Para 1993, una de las 
grandes  preocupaciones  era  los  altos  niveles  de  contaminación  que  tenía  el  lago  y,  por  esta 
razón,  se  consideraron  desarrollar  sistemas  de  alcantarillado,  sin  embargo,  se  tenía  una  alta 
preocupación por los altos costos que esta solución representaría (Melo, 2005). 

El  Banco  de  Desarrollo  Federal,  el  Banco  Interamericano  de  Desarrollo  y  los  gobiernos  del 
distrito  federal  financiaron  el  sistema  de  alcantarillado  condominial  para  Brasil  y  para  los 
barrios periurbanos del área. Como resultado, se obtuvo que de 1993 a 2001 ya existían 188,000 
conexiones de alcantarillado condominial (Melo, 2005).  

Se afirma que el diseño de la red fue sencillo por tres diferentes razones. En primer lugar, la 
topografía  de  la  ciudad  es  bastante  uniforme  y  no  existen  pendientes  muy  empinadas.  En 

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36 
 

segundo lugar, el patrón de urbanización es muy organizado ya que la ciudad fue planificada. 
En tercer lugar, “la propuesta condominial se introdujo como resultado de una decisión central 
responsable” (Melo, 2005).  Estos parámetros permitieron reducir la profundidad de excavación 
y los diámetros de las tuberías.  

Con respecto a los costos del sistema de alcantarillado, se estimó que el costo de la red pública 
por metro es de US$19, lo cual equivale al 13% de las cámaras y cajas de inspección, 19% en 
materiales  y  68%  en  el  tendido  del  terreno.  Por  otro  lado,  los  costos  del  ramal  condominial 
varían  según  su  ubicación  y  si  es  cabecera  o  asentamiento  periurbano,  por  ejemplo,  para  la 
capital se tiene un costo en el patio posterior de US$123 y en la acera US$256, mientras que en 
el asentamiento periurbano en el patio posterior es de US$47, en la acera US$84 (Melo, 2005). 

Con respecto al funcionamiento del sistema, se afirma que existieron más taponamientos en la 
red pública que en la red condominial, lo cual se puede deber al continuo mantenimiento que 
realiza  la  comunidad  a  las  redes  condominiales  o  que  la  red  pública  es  más  propensa  de 
taponamientos.  Adicionalmente,  en  este  diseño  no  se  tuvieron  grandes  dificultades  en  los 
aspectos sociales ya que desde un principio la comunidad estuvo de acuerdo en la instalación 
del alcantarillado y se comprometió con su mantenimiento.  

3.2.1.2 Salvador de Bahía  

 

Salvador es la capital del Estado de Bahía, siendo así la ciudad más grande del noreste de Brasil. 
Se caracteriza porque la mayoría de la población vive en asentamientos periurbanos donde no 
existe  un  sistema  de  alcantarillado,  sino  que  las  aguas  residuales  son  descargadas  en  ríos  o 
fuentes de agua cercana. Estas actividades empezaron a generar afectaciones en el ecosistema 
de Bahía de Todos los Santos, a principios de la década de 1990, para disminuir estos efectos 
se decidió realizar una gran inversión en el sistema de alcantarillado de estos barrios (Melo, 
2005).  

En 1997 se empezó la construcción del sistema condominial, no obstante, no se pensó que se 
tendrían múltiples dificultades relacionadas con la topografía, el estilo de urbanización y los 
ingresos económicos de las poblaciones. Para poder solucionar estos problemas fue necesario: 
implementar  redes  de  alcantarillado  presurizadas,  ubicar  las  tuberías  en  zonas  no  comunes 
(sobre el nivel del suelo y cruzando las casas) y usar tuberías verticales de caída (Melo, 2005).  

Salvador  representó  un  gran  reto  de  diseño  de  este  sistema  de  alcantarillado,  ya  que  no  se 
contaba  con  las  condiciones  topográficas  necesarias  para  aplicar  lo  que  se  encontraba  en  la 
normativa y lo que había sido utilizado en ciudades anteriores. Uno de los aspectos que no fue 
respetado fue la ubicación de los ramales condominiales, porque se considera que la comunidad 
debe elegir por donde desean que se encuentra la tubería, por ejemplo, en la parte delantera o 
trasera de sus casas o en la calle principal. Sin embargo, para este diseño solo existió un trazado 
y no contaba con la participación de la comunidad (Melo, 2005). Además, en algunos casos las 

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tuberías tenían que pasar por dentro de las casas para que se lograra un buen funcionamiento 
del sistema.  

Los retos del alcantarillado no solo estuvieron relacionados con el diseño, sino que también con 
las reuniones sociales y los compromisos de la comunidad. En primer lugar, la mayoría de las 
viviendas  ya  contaban  con  instalaciones  sanitarias  que  descargaban  en  el  sistema  de  aguas 
lluvias, lo cual iba en contra de las normas porque esto descargaba en la Bahía de todos los 
Santos. Sin embargo, para la comunidad este sistema que tenían no generaba ninguna afectación 
para  ellos  y  era  completamente  gratuito,  por  lo  tanto,  la  construcción  de  un  sistema  de 
alcantarillado  condominial  no  les  generaba  ninguna  ventaja  adicional.  Además,  la 
implementación de este nuevo sistema generaría costos adicionales a la población porque ellos 
tendrían que hacerse cargo de las calles principales dañadas durante la construcción y tendrían 
que pagar, mensualmente, una cuota por el servicio de alcantarillado. Otro reto social que se 
tenía era que la comunidad había decidido no pagar la tarifa total de alcantarillado, sino que 
esta tenía un descuento, con la condición de que la comunidad realizaría el mantenimiento de 
los ramales condominiales, no obstante, en la práctica no asumieron esta responsabilidad lo cual 
les generó problemas de inundaciones y taponamientos del alcantarillado. Teniendo en cuenta 
que la población consideraba que el alcantarillado condominial no le generaría ningún tipo de 
ventajas, sino que por el contrario tendrían que invertir económicamente en este, para el 2005 
solamente el 30% de la comunidad hacía uso d este tipo de alcantarillado (Melo, 2005).  

Debido  a  las  costumbres  y  el  diseño  que  se  realizó  en  esta  zona  se  tuvieron  tres  problemas 
operativos en la red condominial. En primer lugar, la red de agua residual se conectó en algunos 
lugares a la red de agua lluvias y esto generó sobrecarga en el sistema durante  las épocas de 
lluvia y la sedimentación de materiales pesados dentro de las tuberías. En segundo lugar, al no 
contar con toda la población con la que se realizó el diseño, sino solo con un 30% de esta, se 
tenían caudales en las tuberías que eran mucho más bajos que los diseñados y estos no permitían 
el  transporte  de  los  residuos  sólidos.  En  tercer  lugar,  se  arrojaban  artículos  sólidos  en  las 
instalaciones, lo cual generaba taponamientos en el sistema (Melo, 2005).  

3.2.1.3 Parauapebas  

 

En esta ciudad se empezaron a hacer inversiones en el sistema de agua y alcantarillado para 
finales de la década de 1970. Sin embargo, el rápido crecimiento de Parauapebas generó que 
para la década de 1990, la mayoría de la población no contara con agua potable de calidad ni 
con redes de alcantarillado. Para poder solucionar esta problemática, en 1993, el Banco Mundial 
le  realizó  un  préstamo  a  Brasil  (Melo,  2005).  Sin  embargo,  este  dinero  no  alcanzaba  para 
realizar un sistema convencional de alcantarillado y de acueducto, por lo tanto, se empezaron a 
desarrollar estudios de factibilidad para diseñar el sistema condominial.  

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Como resultado del estudio de factibilidad se obtuvo que al implementar el sistema condominal 
para el alcantarillado se tendría un ahorro del 40% con respecto al sistema convencional (Melo, 
2005). Esta diferencia se debe a la disminución de los costos de excavación, a la disminución 
del diámetro de las tuberías y las cámaras de inspección. En la Tabla 5 se puede observar la 
comparación de costos realizada para este proyecto (la coma es el separador de miles).  

Tabla 5 Comparación costos proyecto Parauapebas. Tomado de: (Melo,2005) 

Actividad 

Diseño convencional 

Diseño condominial 

Costo total 

(US$) 

Costo por 

conexión 

(US$) 

Costo total 

(US$) 

Costo por 

conexión 

(US$) 

Excavación 

263,000 

39 

186,000 

28 

Cámaras de 

inspección 

181,000 

27 

85,000 

13 

Tuberías 

185,000 

28 

102,000 

15 

Total (US$) 

629,000 

94 

373,000 

56 

 

3.2.2  Caso de Perú  

 

En Perú, existe un gran déficit de los sistemas de saneamiento. Se estimaba que para antes del 
2004 el 29% de la población no tenía acceso a este servicio. Por esta razón, desde el 2005 el 
Ministerio  de  Vivienda,  Construcción  y  Saneamiento  decidió  incorporar  dentro  de  las 
posibilidades de diseño de alcantarillado el condominial. En Lima, el Servicio de Agua Potable 
y  Alcantarillado  de  Lima  (Sedapal)  decidió  implementar  este  tipo  de  alcantarillado  para  las 
zonas urbano- marginales (Lampoglia & Rolim, 2006).   

En los últimos años ha existido un gran crecimiento en las áreas periurbanas de Lima en donde 
el acceso al servicio de alcantarillado es muy costoso y difícil. Por esta razón, Sedapal decidió 
implementar una alternativa no convencional en estas áreas para poder incrementar la calidad 
de vida de los habitantes y disminuir los costos de la inversión.  

Dentro de los parámetros de diseño más importantes para el sistema se tiene que el periodo de 
diseño es de 15 años, el diámetro mínimo de la tubería de los ramales condominiales es de 110 
mm, mientras que para la red principal es de 150 mm (Lampoglia & Rolim, 2006). Además, la 
profundidad mínima del ramal es de 0.5 m y es obligatorio implementar una caja desgrasadora.  

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Tabla 6 Comparación de costos en alcantarillado de Perú. Tomado de: (Lampoglia & Rolim, 2006) 

Ubicación 

Proyecto 

Costo por lote (US$) 

Ahorro (%) 

Sistema 

Convencional 

Sistema 

Condominial 

Cono Sur 

Ramiro Prialé 

594.27 

408.04 

31.3 

Cono Norte 

Virgen del Pilar 

576.31 

325.30 

43.6 

Cono Centro 

Residencial 

Kawachi 

430.07 

242.05 

43.7 

Cono Centro 

Lomas 

Panorama 

668.20 

408.29 

38.9 

Cono Sur 

Los Girasoles 

418.15 

289.85 

30.7 

Cono Norte 

Virgen del 

Rosario 

465.61 

318.92 

31.5 

 

Promedio 

537.77 

333.22 

38.0 

 

Sedapal  realizó  una  comparación  económica  entre  los  costos  de  la  obra  del  alcantarillado 
condominial (implementado) y el alcantarillado convencional (proyectado). En la Tabla 6 se 
muestran los resultados (la coma es el separador de miles).  

Los proyectos desarrollados comenzaron su funcionamiento en el 2004 y se ha mostrado una 
notable reducción de los insectos, roedores y animales, lo cual mejora la calidad de vida de las 
comunidades. Además, se considera que se han reportado pocos incidentes de atoro en la red.  

3.2.3  Caso de Bolivia   

 

En Bolivia, se realizó una prueba piloto en la ciudad de El Alto, la cual se caracterizaba por 
tener  una  población  cercana  a  los  650,000  habitantes  y  presentaba  un  índice  de  pobreza  del 
72.9%.  En  1998,  el  78.2%  de  la  población  no  contaba  con  servicio  de  saneamiento,  esto  se 
encuentra relacionado con la alta tasa de crecimiento que se presentó en estos años y que no 
estaba dentro de los planes de ordenamiento. Como solución a esta problemática en el 2001 la 
empresa  de  Aguas  del  Illimani  decidió  implementar  el  alcantarillado  condominial  para 
solucionar las problemáticas que se tenían por las aguas residuales (Lampoglia & Rolim, 2006).  

Para poder realizar la instalación del alcantarillado condominial fue necesario realizar múltiples 
reuniones comunitarias en las que los usuarios seleccionaban la alternativa de sistema que más 
les beneficiaba. Además, en estas reuniones se hablaba de las tarifas que tenían que pagar, de 
los  cronogramas  de  las  obras,  de  las  normas,  del  procedimiento  para  la  construcción  y 
mantenimiento, entre otros.  

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40 
 

Dentro de los parámetros de diseño más importantes para el sistema se tenía que el periodo de 
diseño  era  de  20  años,  donde  se  tenía  una  densidad  poblacional  de  5  habitantes/vivienda,  el 
diámetro  de  las  tuberías  de  los  ramales  y  de  la  red  principal  fue  mínimo  de  100  mm  y  la 
profundidad mínima para el ramal condominial era de 0.45 m y del principal 0.85 m (Lampoglia 
& Rolim, 2006). Por otro lado, la empresa de aguas quedó encargada de realizar la operación y 
el mantenimiento de la red pública y en los ramales condominiales quedaron encargados los 
propietarios.   

En  esta  investigación  se  realizó  una  comparación  de  los  costos  de  construcción  del  sistema 
condominial y el sistema convencional. Estimaron que el condominial costaba entre US$ 23 y 
US$  32  por  habitante,  mientras  que  el  sistema  convencional  era  de  US$  59.  Es  importante 
mencionar  que  para  el  alcantarillado  condominial  se  estimaba  que  existía  un  costo  de 
intervención social entre US$ 17.2 y US$ 37.8 por lote (Lampoglia & Rolim, 2006).  

Ahora bien, después de realizar la instalación del sistema de alcantarillado, la empresa decidió 
hacer una encuesta de satisfacción, como resultados obtuvieron que solo fue necesario hacer 
0.5  intervenciones  al  año  por  kilómetro  de  red,  es  decir,  no  existieron  casi  atoros  o 
taponamientos en la red principal. No obstante, en la red condominial si existieron múltiples 
dificultades en la operación, por ejemplo, ausencia de cajas trampas de grasa, obstrucción en 
los ramales, descuido en las conexiones, robos o daños de tapas, problemas entre vecinos, falta 
de limpieza y mantenimiento, malos olores, entre otros (Lampoglia & Rolim, 2006). Se cree 
que las principales causas de estos problemas fue que la población no estaba comprometida en 
hacer un mantenimiento periódico del sistema y que existían conexiones incorrectas de agua 
lluvia al sistema de alcantarillado y esto generaba sobrecarga y taponamiento.  

3.3 Comparación del sistema condominial y convencional 

 

Existen  múltiples  fuentes  bibliográficas  en  las  que  se  realiza  una  comparación  del  sistema 
condominial  y  el  convencional,  en  esta  sección  se  resumirá  la  información  encontrada.  En 
primer  lugar,  se  mencionarán  las  ventajas  y  desventajas  de  cada  sistema  y  se  realizará  una 
comparación económica, teniendo en cuenta los costos de construcción y mantenimiento.  

3.3.1  Ventajas y Desventajas  

3.3.1.1 Ventajas 

 

Sistema condominial: 

Las  principales  ventajas  del  alcantarillado  condominial  son  (Melo,1994),  (Ramos,  2018)  y 
(Garrido, 2008):  

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41 
 

•  Bajos costos en la construcción de los colectores ya que su diámetro de diseño es menor 

que en el sistema convencional.  

•  Mayor participación de los usuarios porque estos están involucrados en la selección, 

construcción y mantenimiento del sistema.  

•  Menor  longitud  de  las  tuberías  porque  estas  tienen  que  recorrer  menor  cantidad  de 

calles.  

•  Bajos costos en la excavación porque las profundidades de estos sistemas son menores.  
•  Las tuberías de los ramales condominiales son menores, lo que disminuye los costos de 

construcción.  

Sistema convencional  

Las  ventajas  del  alcantarillado  convencional  son  (Melo,1994),  (Ramos,  2018)  y  (Garrido, 
2008):  

•  Se pueden aplicar en zonas de densidad poblacional alta.  
•  No  requiere  de  trabajos  preliminares  y  permanente  con  la  comunidad  como  el 

alcantarillado condominial.  

•  El cambio de la tubería no se tiene que realizar tan seguido ya que al estar a una mayor 

profundidad tiene una menor probabilidad de rotura.  

•  Tienen mayor capacidad de descarga y de conducción porque se implementa tubería de 

mayor diámetro.  

•  Tiene menor probabilidades de obstrucciones porque los tramos son rectos y tienen un 

mayor diámetro.  

•  El mantenimiento es realizado por la empresa prestadora del servicio, lo cual permite 

que estos se hagan periódicamente y que no existan problemas en la comunidad. 

3.3.1.2 Desventajas  

 

Sistema condominial  

Aunque  este  sistema  tiene  múltiples  beneficios,  pueden  surgir  las  siguientes  dificultades 
(Melo,1994), (Ramos, 2018) y (Garrido, 2008): 

•  La  tubería  podría  sufrir  roturas  en  zonas  donde  transiten  vehículos  porque  la 

profundidad de esta es muy poca.  

•  Pueden existir conflictos entre la comunidad por no llegar a un acuerdo de quien es el 

responsable de hacer el mantenimiento.  

•  Las conexiones de la red de aguas lluvias puede generar sobrecargas y malos olores en 

el sistema.  

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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

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•  Es necesario realizar múltiples capacitaciones a la comunidad para que la educación 

sanitaria sea la adecuada para el funcionamiento del proyecto.  

•  Se pueden generar obstrucciones en la red por los pequeños diámetros usados y por la 

presencia de residuos sólidos urbanos.  

Sistema convencional 

Las  desventajas  del  alcantarillado  convencional  son(Melo,1994),  (Ramos,  2018)  y  (Garrido, 
2008): 

•  Los  costos  del  material  y  de  construcción  son  elevados  porque  se  tienen  unos 

diámetros y profundidades de excavación mayores.  

•  Las cámaras de inspección tienen una mayor profundidad y un mayor diámetro, lo 

cual también incrementa los costos de construcción.  

•  No hay participación de los usuarios en la red.  
•  La flexibilidad en el trazado es poca, ya que los tramos tienen que ser rectos y con 

largas longitudes.  
 

3.3.2  Comparación económica  

3.3.2.1 Costos de construcción 

 

Para realizar la comparación económica se buscaron fuentes bibliográficas en los dos países en 
donde más se implementan los alcantarillados condominiales, Brasil y Perú. A continuación, se 
presenta la comparación de costos realizada en diferentes trabajos.  

En  la  investigación  hecha  por  Mezzomo  (2019),  se  realiza  el  diseño  del  alcantarillado 
condominial y convencional para dos regiones del municipio de Camaquã del estado de Rio 
Grande  del  Sur  en  Brasil.  El  primer  escenario  tiene  un  elevado  gradiente  topográfico  y  el 
escenario  dos  es  totalmente  lo  opuesto.  Para  realizar  el  diseño  de  ambos  escenarios,  ella 
implementó el Software SANCAD, el cual sirve para determinar los diámetros y las pendientes 
de cada una de las tuberías. Después de realizar el diseño, Mezzomo (2019) estima los costos 
de los sistemas, teniendo en cuenta: longitud de la tubería, excavación, remoción del pavimento, 
repavimentación, estructuras complementarias, entre otros. En la  Tabla 7 se pueden observar 
los costos obtenidos en cada uno de los escenarios (la coma es el separador de miles).  

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43 
 

Tabla 7 Comparación de costos del sistema convencional y condominial. Tomado de (Mezzomo, 2019) 

 

Sistema convencional 

Sistema condominial 

Red principal 

Colectores 

prediales 

Red 

principal 

Ramales 

condominiales 

Escenario 1 

Costo total 

(R$) 

643,050 

334,895 

208,944 

518,627 

977,946 

727,572 

Escenario 2 

Costo total 

(R$) 

792,910 

300,110 

196,352 

559,048 

1’093,021 

755,401 

 

A partir de la Tabla 7  se puede analizar que la diferencia de los costos totales para el escenario 
1 de ambos sistemas es de, aproximadamente, 26%. Por otro lado, al comparar los costos de las 
redes principales y las redes de colección, se puede observar que en el sistema condominial los 
ramales  son  35% más costos que los colectores prediales,  no obstante, la red principal en el 
sistema convencional es 67% más costosa que en el sistema condominial. Por lo tanto, el mayor 
costo  para  la  red  convencional  en  el  escenario  uno  está  relacionado  con  la  red  principal  del 
sistema.  

Al  analizar  el  escenario  2,  el  sistema  convencional  es  31%  más  costoso  que  el  sistema 
condominial. Por lo tanto, las características topográficas afectan directamente en los costos de 
la red, ya que al tener una menor inclinación es necesario realizar una mayor excavación y un 
mayor recubrimiento de la tubería.   

Al comparar los costos de cada uno de los procesos en las etapas, se puede analizar que para la 
primera etapa la mayor diferencia económica se encuentra en las estructuras complementarias, 
es decir, cámaras de inspección y de caída. Lo anterior se debe a que en la normativa del sistema 
convencional la distancia entre las cámaras es inferior que el sistema condominial, por lo tanto, 
se incrementa la frecuencia de estas estructuras y por ende sus costos. Para el segundo escenario 
la  mayor  diferencia  se  tiene  en  el  recubrimiento  de  la  tubería  ya  que  para  este  escenario  se 
necesitó una mayor excavación del terreno (Mezzomo, 2019).  

Ramos (2018) también realizó una comparación económica entre las dos alternativas de redes 
de alcantarillado. En esta investigación el caso de estudio fue el centro poblado de Carhuacatac, 
en el departamento de Junin, Perú. Para los cálculos hidráulicos se implementó Microsoft Excel 
y para los planos y trazar la red de usó AutoCAD Civil. Dentro de cada presupuesto se incluyen 
los movimientos de tierra, los materiales, trabajo preliminar, entre otros. En la Tabla 8 se realiza 

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la comparación de los costos totales de cada actividad en soles peruanos (la coma es el separador 
de miles).  

Tabla 8 Costos por actividad y por alcantarillado. Tomado de (Ramos, 2018) 

Actividad 

Costo (S/.) 

Diseño condominial  

Diseño convencional 

Obras provisionales  

12,118 

12,118 

Buzón de inspección  

72,451 

141,613 

Red de 

alcantarillado   

Trabajos 

preliminares 

6,582 

Movimientos de 

tierra  

274,447 

314,387 

Suministro e 

instalación de 

tubería  

406,519 

351,269 

Red de 

conexiones 

domiciliarias 

Trabajos 

preliminares 

5,355 

7,759 

Movimientos de 

tierra  

202,059 

491,545 

Suministro e 

instalación de 

tubería 

250,445 

500,178 

Costo Directo (S/.) 

1’229,981 

1’823,847 

Costo Total (S/.) 

1’814,222 

2’690,175 

 

La diferencia entre el costo directo y el costo total es que este último incluye un 10% de utilidad, 
15% de gastos generales y un 18% del Impuesto General a las Ventas (IGV). Adicionalmente, 
se puede analizar que el alcantarillado condominial es, aproximadamente, 32% más económico 
que el alcantarillado convencional. La mayor diferencia de costos se tiene en los movimientos 
de  tierra  tanto  para  la  red  de  alcantarillado  como  para  la  red  de  conexiones  domiciliarias. 
Adicionalmente,  Ramos  (2018)  concluye  que  el  alcantarillado  condominial  es  mejor  en  los 
siguientes aspectos que la red convencional: menor uso de mano de obra calificada, menores 
diámetros de tubería y menor movimiento de tierra. Adicionalmente, este autor determinó los 
costos de manutención de ambos sistemas, los costos que obtuvo se pueden ver en la Tabla 9. 

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Tabla 9 Costos de manutención. Tomado de (Ramos, 2018) 

Actividad 

Costo (S/.) 

Diseño condominial  

Diseño convencional 

Redes  

2,025.33 

6,132.26 

Conexiones domiciliarias  

1,373.45 

1,209.96 

Costo Directo (S/.) 

3,398.78 

7,505.71 

Costo Total (S/.) 

5,013.20 

11,070.92 

  

En la se puede observar que el costo de manutención del sistema condominial es más bajo en 
un 54% que el sistema convencional para el centro poblado de Carhuacatac.  

Adicionalmente,  el  autor  también  realizó  una  evaluación  social  de  ambos  sistemas  de 
alcantarillado  para  así  poder  determinar  el  costo  promedio  del  alcantarillado  por  habitante 
servido al finalizar el proyecto.  Para poder determinar este parámetro implementó el ratio costo 
efectividad (CE), el cual es una división entre el valor actual de los costos sociales (VAC) y el 
indicador de efectividad (IE). El resultado de la evaluación social del sistema condominial fue 
un CE de S./ 1,541.20 por poblador beneficiado y el CE del sistema convencional es S./2,309.51 
por poblador beneficiado (Ramos, 2018). De acuerdo con este indicador social, el autor analizó 
que  la  mejor  alternativa  es  el  sistema  condominial  porque  este  tiene  el  menor  ratio  costo 
efectividad. En conclusión, en esta investigación se pudo observar que el sistema condominial 
es más económico en términos de construcción y mantenimiento, no obstante, es importante 
incluir que el sistema convencional que se está comparando no es optimizado y que el costo de 
mantenimiento  del  sistema  condominial  es  menor  que  el  sistema  convencional  porque  la 
comunidad está participando en este proceso. No obstante, en diferentes fuentes bibliográficas 
se confirma que la comunidad no se compromete a realizar el mantenimiento y esto genera que 
la  empresa  prestadora  del  servicio  tenga  que  hacerse  responsable  de  mantenimiento  y  esto 
incrementa los costos. En la siguiente sección se pueden observar los costos de mantenimiento 
que tuvo que asumir la empresa prestadora del servicio en ciudades de Brasil.  

3.3.2.2 Costos de mantenimiento 

 

Ahora  bien,  uno  de  los  objetivos  del  alcantarillado  condominial  es  reducir  los  costos  de 
construcción, por esta razón lo encontrado en la sección anterior se encuentra relacionado con 
la teoría propuesta por Melo (1994). Esta reducción de costos se debe a una menor longitud de 
la tubería, menor diámetro de tubería y de cámaras de inspección, menores profundidades de 
excavación, entre otros. No obstante, en este trabajo también se quiere hacer una investigación 

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de los costos de mantenimiento del sistema, por esta razón, en esta parte se mostrarán fuentes 
bibliográficas en donde se comparen estos costos.  

Rocha  (2017)  realiza  una  comparación  de  los  costos  del  mantenimiento  del  alcantarillado 
condominial  y  convencional  en  el  barrio  Santo  Reis,  en  la  ciudad  de  Natal,  en  Brasil.  Su 
investigación partió del hecho que en los sistemas condominiales existe un mayor número de 
solicitudes de desobstrucciones que en los convencionales. Además, en esta investigación no 
solo se tiene una comparación económica, sino que también se describen las principales causas 
que generaban estas obstrucciones en el sistema, gracias a una encuesta realizada en el barrio.  

En primer lugar, en el 61% de las casas se tenía una conexión irregular de agua lluvia al sistema 
condominial,  lo  cual  genera  sobrecarga  del  sistema,  taponamiento  y  malos  olores.  Lo  más 
controversial  es  que  el  59%  de  las  casas  afirmaron  que  no  tenían  conocimiento  de  que  esta 
actividad no se podía hacer, por lo tanto, se concluye que  no hubo una buena comunicación 
entre  la  empresa  y  los  usuarios.  En  segundo  lugar,  el  77%  de  las  casas  no  contaba  con  una 
trampa de grasa y las que sí tenían este accesorio no realizaban la limpieza mensualmente, lo 
cual afecta el funcionamiento de estas y genera acumulación de grasas y aceite en las tuberías. 
En tercer lugar, el 70% de los entrevistados no realiza la desobstrucción de la tubería porque 
prefieren mandar una solicitud a la empresa para que esta se haga cargo (Rocha, 2017).  

Tabla 10 Costo mantenimiento Santo Reis. Tomado de (Rocha, 2017) 

 

Costo de 

Mantenimiento por 

conexión (R$) 

Costo de 

desobstrucción 

conexión (R$) 

Costo total 

por 

conexión(R$) 

Alcantarillado 

condominial 

94.55 

18.25 

112.80 

Alcantarillado 

convencional 

41.89 

46.82 

88.71 

 

A partir de la Tabla 10 (el punto es el separador decimal), se puede analizar que el costo de 
mantenimiento es 56% más económico en el alcantarillado convencional que en el condominial. 
Estos  valores  fueron  obtenidos  de  los  reportes  generados  en  los  servicios  de  mantenimiento 
para el año 2014. Con respecto a los costos de desobstrucciones, se tiene que el alcantarillado 
convencional  es  61%  más  costoso  que  el  condominial,  esto  se  debe  a  que  el  número  de 
obstrucciones  para  los  alcantarillados  convencionales  (55)  es  mucho  menor  que  para  los 
condominiales (136), por lo que al dividir los costos en el número de conexiones se tiene un 
mayor  costo  para  el  convencional.  No  obstante,  el  costo  total  de  mantenimiento  y 
desobstrucciones para el alcantarillado condominial es 21% más costosos que el convencional.  

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Otra investigación  en la que se realiza una comparación  de los  costos del  mantenimiento de 
estos tipos de alcantarillado es la de Silva (2018). Para realizar esta comparación, determinó los 
costos  de  desobstrucción  y  de  mantenimiento  en  los  alcantarillados  convencionales  y 
condominiales para los 25 barrios de la ciudad de Natal, en Brasil. Al sumar los costos de cada 
uno de los barrios se obtuvo la Tabla 11 (la coma es el separador de miles).  

Tabla 11 Costos de mantenimiento de los barrios en Natal. Tomado y adaptado de (Silva, 2018) 

 

Costo de 

Mantenimiento 

total (R$) 

Costo de 

desobstrucción 

total (R$) 

Costo total 

(R$) 

Alcantarillado 

condominial 

418,145 

575,474 

993,619 

Alcantarillado 

convencional 

316,756 

521,577 

838,333 

 

Los  costos  totales  anuales  de  mantenimiento  en  Natal  son  de  R$1’831,953,  de  los  cuales 
45.76% es del alcantarillado convencional y 54.24% del condominial. Como conclusión Silva 
(2018) menciona que técnico-económicamente  el  alcantarillado condominial no es  viable ya 
que el mantenimiento no lo  está realizando la  comunidad, sino  la  compañía de aguas y  este 
representa un gran costo. Por otro lado, si se tiene en cuenta que el periodo de diseño de este 
tipo de alcantarillado es entre 15 y 30 años, esto representaría a largo plazo un colapso en el 
sistema y unos costos más elevados que los obtenidos en el alcantarillado convencional (Silva, 
2018).   

4.  CASO DE ESTUDIO 

4.1 Contexto  

4.1.1  Ubicación y descripción del proyecto  

 

Ciudad  Verde  es  un  macroproyecto  realizado  por  una  de  las  constructoras  más  grandes  de 
Colombia,  Amarilo.  Este  proyecto  se  encuentra  ubicado  en  el  municipio  de  Soacha, 
departamento de Cundinamarca, al norte del casco urbano del municipio y tiene un área de 328 
hectáreas  en  las  cuales  hay  viviendas  unifamiliar,  multifamiliar,  comercio  e  instituciones. 
Amarilo no solo realizó la construcción de viviendas, sino que además diseño y construyó las 
redes  de  alcantarillado  y  acueducto.  En  la  Figura  10  se  puede  observar  la  ubicación  del 
macroproyecto en Soacha y en Colombia.  

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Figura 10 Ubicación de Soacha y Ciudad Verde en Colombia 

La construcción  de Ciudad Verde se dividió  en siete etapas que empezaron a ser  construida 
desde el 2010 y se terminaron en el 2016. Para cada una de las etapas se cuenta con los informes 
entregados por Amarilo y de algunas etapas se tiene la información de las memorias de cálculo. 
En la Figura 11 se pueden observar las siete etapas urbanísticas del proyecto.  

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49 
 

 

Figura 11 División de las etapas en Ciudad Verde

 

Las 328 hectáreas están divididas así: 57 Ha de zonas verdes, 22 Ha de equipamientos, 139 Ha 
de vivienda y 7 Ha de comercio. En la Figura 12 se puede observar la distribución del uso de la 
tierra  en  Ciudad  Verde,  las  zonas  que  se  encuentran  en  negro  son  las  zonas  verdes  del 
macroproyecto.  

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50 
 

 

Figura 12 Uso de la tierra. Tomado de (Amarilo, 2020) 

Se estima que en Ciudad Verde habrá una población de 240.000 habitantes en 52.000 viviendas, 
es decir, se estima que habrá 4.5 habitantes por vivienda. Estos fueron los valores utilizados 
para los cálculos de los caudales y el diseño de los sistemas.  

4.1.2  Normativa para el diseño  

 

Para el diseño del sistema de alcantarillado la constructora, Amarilo, implementó la siguiente 
normativa colombiana que estaba vigente en la época de desarrollo del proyecto. En la Tabla 
12 se describen las normas más importantes.  

Tabla 12 Normatividad aplicada para el diseño de Ciudad Verde. Tomado de (Amarilo,2020) 

CÓDIGO 

TÍTULO DE LA NORMA 

FECHA 

NS-085 

Criterios de diseño de sistemas de alcantarillado 

03/03/2005 

NS-090 

Protección  de  tuberías  en  redes  de  acueducto  y 
alcantarillado 

11/08/2006 

RAS 2000 

Sección  II,  Título  D,  sistemas  de  recolección  y 
evacuación de aguas residuales domésticas y pluviales 

11/2000 

 

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51 
 

La normativa usada en la Tabla 12 es diferente a la mencionadas en la sección de ecuaciones 
de diseño de este trabajo, ya que el diseño de Ciudad Verde se realizó antes del 2017, es decir, 
la Resolución 0330 no había sido creada en ese momento. No obstante, entre el RAS 2000 y la 
Resolución 0330 no hay mayor diferencia. En la Tabla 13 se realiza una comparación de los 
parámetros de ambas normativas.  

Tabla 13 Comparación parámetros de diseño 

Parámetro 

Resolución 0330 del 2017 

Normativa usada en 

Ciudad Verde 

Trazado 

En vías, aproximadamente 

¼ de la calzada 

En vías, aproximadamente 

¼ de la calzada 

Profundidad 

mínima a la cota 

clave 

▪  0.75 m vías peatonales o 

zonas verdes 

▪  1.20 m a vías vehiculares 

▪  0.75 m en aceras o 

zonas verdes 

▪  1.20 m en cruces y vías 

Diámetro interno 

real mínimo 

▪  170 mm para 

poblaciones >2500 

▪  140 mm para 

poblaciones ≤ 2500 

200 mm 

Esfuerzo cortante 

1.0 Pa 

1.2 pa 

Velocidad mínima 

N.A. 

N.A. 

Velocidad máxima 

5 m/s- 10 m/s 

6 m/s 

Relación de llenado 

85% 

90% 

 

4.2 Alcantarillado en Ciudad Verde 

 

En  los  informes  realizados  por  Amarilo  sobre  la  red  de  alcantarillado  de  Ciudad  Verde  se 
menciona que los cálculos del diseño de la red se hicieron en base a los planos urbanísticos y 
levantamientos  topográficos  realizados  por  la  constructora.  Para  los  cálculos  del  caudal  no 
incluyeron las áreas correspondientes a canales, pondajes, zonas verdes y parques porque estas 
no aportan al sistema, según su uso.  

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52 
 

Para estimar el caudal de diseño se implementó la curva de caudales unitarios que se encuentra 
en la normativa NS-085. La Figura 13 permite calcular el caudal dependiente la densidad de 
población  que  se  tenga.  No  obstante,  para  las  Etapas  I,  II,  III,  IV,  V,  VII  se  asumió  que  la 
densidad de población siempre era mayor a 750 Hab/Ha. Las densidades de diseño se calcularon 
por cada colector, teniendo en cuenta la cantidad de habitantes aguas arriba que descargan a ese 
colector y el área total de drenaje para ese tramo. 

 

Figura 13 Caudal Unitario. Tomado de NS-085 (2009) 

En la Figura 14 se pueden observar los diámetros de cada una de las tuberías del alcantarillado 
convencional que fue diseñado por Amarilo y que está siendo actualmente implementado en 
Ciudad Verde.  

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53 
 

 

Figura 14 Alcantarillado Convencional en Ciudad Verde, diseñado por Amarilo. 

En  la  Figura  15  se  puede  observar  la  frecuencia  de  los  diámetros  obtenidos  en  el  diseño 
realizado por la constructora para Ciudad Verde. Es evidente que el de mayor frecuencia es el 
menor diámetro posible, es decir, 0.227 m. Por otro lado, el diámetro con menor frecuencia es 
el de 0.82 m. Además, se puede observar que existen tuberías de diámetros mayores a 1 metro, 
las cuales se encargan de recolectar el agua residual de todo el macroproyecto y transportarlas 
al punto de descarga, tal y como se ve en la Figura 14. En el Anexo 1 se encuentra el diseño 
completo de las tuberías de la red, en este se incluye la longitud, pendiente, relación de llenado, 
velocidad, esfuerzo cortante y la cota clave de la tubería de inicio y fin de cada tramo. 

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54 
 

 

Figura 15 Frecuencia de diámetros del diseño de Amarilo 

En la Figura 16, se puede observar el esfuerzo cortante de las tuberías diseñadas por Amarilo. 
Se decidió limitar el  rango  de este parámetro hasta 7.5 Pa para que se pudieran apreciar los 
valores que eran inferiores al esfuerzo cortante mínimo permitido en la normativa (1.2 Pa), sin 
embargo, para este diseño se tiene un esfuerzo cortante máximo de 32 Pa. Por otro lado, existen 
tramos de alcantarillado en los que no se cumple con la restricción del esfuerzo cortante mínimo 
ya que hay valores de 0.75 Pa y 1.01 Pa. Para poder realizar una comparación más  detallada 
entre el diseño optimizado que se realizará y los resultados obtenidos por Amarilo se decidió 
implementar  el  esfuerzo  cortante  mínimo  que  se  obtuvo  en  este  diseño  como  una  de  las 
restricciones hidráulicas en el Software de UTOPIA.  

0

20

40

60

80

100

120

0.23 0.28 0.33 0.36 0.41 0.45 0.60 0.67 0.75 0.82 0.98 1.05 1.13

F

recu

en

cia

Diámetro (m)

Frecuencia de diámetros

Diámetros de Amarilo

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55 
 

 

Figura 16 Esfuerzo cortante para cada tramo de tubería, diseño de Amarilo.  

En la Figura 17 se encuentra la profundidad de excavación en cada uno de los tramos del sistema 
de alcantarillado, además, se tienen los valores de profundidad mínima (1.0 m) y profundidad 
máxima (5 m) para así poder determinar si el diseño cumple con estos límites. Se puede observar 
que no se cumple ni con la profundidad máxima ni con la mínima ya que se tienen valores por 
fuera de este rango. En primer lugar, la profundidad mínima que se obtuvo en el diseño fue de 
0.82  m,  lo  cual  incumple  con  lo  establecido  en  la  norma  ya  que  este  tramo  de  tubería  se 
encuentra en una vía principal, por lo cual, su profundidad mínima debería ser de 1.0 m. En la 
norma colombiana se menciona que si se implementan profundidades menores a la establecida, 
es  necesario  hacer  ajustes  estructurales  y  geotécnicos  para  que  así  se  evite  la  ruptura  de  la 
tubería.  

Por otro lado, hay múltiples tuberías que sobrepasan la profundidad máxima recomendada en 
la normativa, en el diseño el valor máximo de profundidad que se obtuvo fue de 11.72 m. No 
obstante, en la norma colombiana se explica que la profundidad máxima depende de múltiples 
parámetros, ejemplo, tipo de suelo, equipos, métodos de excavación, entre otros; por esta razón, 
se  puede  tener  una  profundidad  mayor  a  5.0  m  con  tal  de  garantizar  los  requerimientos 
geotécnicos de cimentación. Para poder realizar una comparación más detallada entre el diseño 
optimizado que se realizará y los resultados obtenidos por Amarilo se decidieron implementar 
los valores de profundidad mínima y máxima con los que se realizó el diseño de Amarilo.  

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.5

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Esf

u

re

zo

 c

o

rtan

te 

(P

a)

Número de la tubería de inicio

Cumplimiento del Esfuerzo Cortante 

Esfuerzo mínimo

Esfuerzo cortante
AMARILO

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56 
 

 

Figura 17 Profundidad de excavación del diseño de Amarilo 

Después de realizar el análisis del diseño de Ciudad Verde, se decidió determinar el costo del 
sistema de alcantarillado que fue implementado en este caso de estudio, a partir de la ecuación 
de Navarro (2009) (Ecuación 14). Como resultado se obtuvo el costo que se encuentra en la 
Tabla 14. (La conversión que se implementó fue la del 27 de Julio del 2021 en donde USD$ 1 
equivale a COP$ 3,919) 

Tabla 14 Costos del sistema del alcantarillado del diseño de Amarilo 

Costo de la red 

(COP$) 

$ 1,212,425,670.51 

Costo de la red 

(USD$) 

$ 30’933,961.08 

 

5.  METODOLOGÍA 

Para poder cumplir con los objetivos de la tesis fue necesario seguir los siguientes pasos: 1) 
solicitud de la información 2) diseño convencional 3) diseño condominial. A continuación, se 
describirá que se hizo en cada uno de estos procesos.  

5.1 Solicitud de la información sistema convencional  

 

0

2

4

6

8

10

12

14

0

50

100

150

200

250

300

350

400

P

ro

fu

n

d

id

ad

 (m

)

Número de Tuberías 

Cumplimiento de la profundidad

Mínima
excavación a cota
clave

Excavación
AMARILO

Máxima
excavación a cota
clave

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57 
 

El primer paso para poder realizar el diseño del sistema convencional optimizado en UTOPIA 
fue solicitar la siguiente información a la constructora:  

•  Localización del proyecto y características de la zona.  
•  Coordenadas X y Y de cada uno de los pozos. 
•  La cota del terreno (coordenada z) de cada pozo.  
•  Caudal de diseño para cada tramo de tubería.  
•  Rugosidad absoluta de las tuberías.  
•  Pozo de inicio y fin de cada uno de los tramos.  
•  Mapa del uso de suelo.  
•  Planos de la zona. 
•  Memoria de cálculo de cada una de las etapas.  
•  Conjunto de diámetros comerciales implementados, lo cual estaba relacionado con el 

material de la tubería que sería usado.  

•  Hidrograma de la estación más cercana.  
•  Curvas de nivel  

Gracias a la ayuda de un asesor de Amarilo fue posible contar con casi toda la información de 
la lista, excepto con el hidrograma de la estación más cercana y las curvas de nivel de la zona. 
No obstante, para el diseño del alcantarillado convencional optimizado esta información no era 
de relevancia ya que con el resto de los datos fue posible realizar el diseño. 

Por organización interna de la constructora, la información del sistema de alcantarillado estaba 
dividida  según  la  ubicación  del  pozo  en  la  etapa  de  construcción  y  como  se  mencionó, 
anteriormente,  Ciudad  Verde  se  dividió  en  siete  etapas.  La  información  del  diseño  del 
alcantarillado  convencional  en  las  primeras  tres  etapas  era  muy  escasa  ya  que  hacía  mucho 
tiempo  que  Amarilo  había  realizado  la  construcción,  no  obstante,  se  logró  obtener  la 
información de caudales y coordenadas, de estas etapas, que eran necesarias para el diseño de 
todo el proyecto.   

5.1.1  Análisis de la información  

 

Al juntar la información de cada una de las etapas y tener solo un archivo con los datos de todo 
el proyecto, se encontraron algunas inconsistencias en la información brindada. A continuación, 
se describe cada uno de los problemas y la solución que se realizó para hacer el diseño.  

Problema #1: Las coordenadas de un mismo pozo podrían ser diferentes, dependiendo de la 
Etapa en donde se encontraba la información. Por ejemplo, para el pozo 37 en la Etapa I se tenía 
84718.79 y 101791.42 como su coordenada X y Y, respectivamente, pero en la Etapa III estas 
eran 84721.34 y 101782.46.  

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58 
 

Solución:  Se  usaron  las  coordenadas  que  se  encontraban  en  los  informes  de  la  última  etapa 
construida.  

Problema #2: La información de las coordenadas de cada uno de los pozos no estaba completa, 
por lo que se tenía el caudal del tramo que se conectaba a un pozo, y no se tenía información 
de la ubicación de este. 

Solución: Se determinaron las coordenadas de los pozos faltantes  con  ayuda de ArcGis. Sin 
embargo, es necesario mencionar que estas son una aproximación de las coordenadas reales.  

Problema #3: La longitud en la memoria de cálculo de algunas tuberías no era correcta ya que 
al calcularla con las coordenadas se tenían valores muy diferentes.  

Solución: Se corrigió esta longitud usando los valores reportados en ArcGis y los obtenidos con 
las coordenadas, los cuales eran muy similares.  

Problema #4: Una misma tubería podía encontrarse en dos memorias de cálculo diferentes y 
al  compararlas  se  encontraban  diferencias  no  solo  en  las  coordenadas,  sino  también  en  sus 
caudales, los cuales podrían varían hasta 200 L/s.  

 Solución:  Se  usó  el  caudal  que  se  encontraba  en  la  memoria  de  cálculo  de  la  última  etapa 
construida, es decir, Etapa VI. 

Problema #5: Algunos tramos  tenían inconsistencias en la tubería de inicio  y fin  porque en 
ocasiones  el  punto  de  inicio  era  el  mismo  que  el  de  salida  y  esto,  evidentemente,  no  puede 
ocurrir.  

Solución: Se utilizaron los  archivos de AutoCAD que la constructora envió  para verificar el 
sentido del flujo de cada tubería. 

 

5.2 Diseño convencional optimizado  

5.2.1  Diseño con normativa colombiana 

 

Teniendo  en  cuenta  el  procedimiento  que  se  describió  en  la  sección  2.4  para  el  diseño  del 
alcantarillado convencional optimizado, se puede decir que para el diseño que se hará de Ciudad 
Verde no es necesario determinar la selección del trazado ya que esta fue dada por Amarilo, es 
decir, ya se contaba con el caudal y dirección de flujo de cada una de las tuberías. Al tener la 
selección del trazado no es necesario usar el  código que se encuentra en XPRESS (observar 
Figura 9), solamente se utilizará y modificará la parte de UTOPIA que está en JAVA.  

Para poder implementar el software de UTOPIA, teniendo la selección del trazado, es necesario 
crear los archivos de entrada en los cuales se mencionan las coordenadas X, Y y Z de cada uno 

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59 
 

de los puntos, además, del caudal de cada tubería, el caudal de descarga del sistema y se deben 
diferenciar  las  tuberías  de  inicio  y  continuas.  Estos  archivos  deben  seguir  una  estructura  ya 
establecida para que así  el software pueda  ejecutar el modelo sin ningún problema. Algunos 
errores  comunes  que  se  pueden  generar  en  el  archivo  de  entrada  son:  espacios  adicionales, 
ingresar los datos con comas, confundir tuberías de inicio y continuas, etc. Para determinar las 
tuberías de inicio y las continuas se implementó la definición que se encuentra en la sección 2.4 
y  la  dirección  del  flujo  que  brindó  Amarilo.  Por  otro  lado,  las  coordenadas  X,  Y  y  Z  y  los 
caudales de cada tubería, también fueron datos que envió Amarilo en una memoria de cálculo.  

Después de tener los archivos de entrada, fue necesario modificar algunas secciones del código 
de UTOPIA, por ejemplo, se incluyeron las restricciones establecidas por la Resolución 0330 
los diámetros comerciales y el n de Manning (0.10), según el material de la tubería y la ecuación 
de  costo  de  Navarro  (2019).  A  continuación,  se  pueden  observar  los  diámetros  (m) 
implementados. 

𝑑 = {0.227, 0.284, 0.327, 0.362, 0.407, 0.452, 0.595, 0.671, 0.747, 0.823, 0.975, 1.051, 1.127, 1.3}

 

Ecuación 17 

En la primera parte de la Tesis se realizó el diseño del sistema convencional optimizado con un 
esfuerzo cortante de 1.2 Pa para que fuera posible comparar los costos del sistema optimizado 
y del sistema realizado por Amarilo. No obstante, en la Resolución 0330 del 2017 se exige que 
el esfuerzo cortante mínimo de los sistemas convencionales sea de 1.0 Pa. Por esta razón, para 
la segunda parte de la tesis se implementará un esfuerzo cortante de 1.0 Pa. Adicionalmente, 
este valor de esfuerzo cortante mínimo también es utilizado en los sistemas condominiales y 
esto  permite  que  la  comparación  de  costos  sea  más  exacta.  En  la  sección  de  resultados  se 
mencionarán los costos de ambos sistemas optimizados al cambiar este parámetro de esfuerzo 
cortante.  

5.2.2  Diseño usando parámetros de la constructora  

 

Al realizar el diseño con las restricciones de la Resolución 0330 del 2017, y compararlo con el 
diseño  de  Amarilo,  se  pudo  apreciar  una  gran  diferencia.  Al  analizar  los  resultados  se  pudo 
notar  que  esto  se  debía  a  que  Amarilo  estaba  usando  otras  restricciones  hidráulicas  para  la 
profundidad mínima, profundidad máxima y esfuerzo cortante. Por lo tanto, para poder hacer 
la  comparación  económica  entre  el  diseño  optimizado  obtenido  en  UTOPIA  y  el  diseño 
realizado  por  Amarilo,  se  decidió  volver  a  correr  el  modelo,  pero  esta  vez  usando  las 
restricciones  de  diseño  que  implementaba  Amarilo.  En  la  Tabla  15  se  pueden  observar  los 
parámetros que se diferencian entre la normativa y lo usado en Amarilo.   

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60 
 

Tabla 15 Diferencias en los parámetros de diseño 

 

Profundidad 

mínima en 

acera(m) 

Profundidad 

máxima (m) 

Esfuerzo 

cortante (Pa) 

Usado en 

Amarilo 

0.82 

12 

0.75 

Resolución 

0330 

1.2 

5.0 

1.0 

 

5.3 Diseño condominial  

 

Para realizar el diseño condominial fue necesario seguir los siguientes pasos: 

1.  Determinar las curvas del nivel del terreno, implementando el programa Google Earth 

Pro y ArcGIS ya que las curvas que fueron brindadas por Amarilo no eran suficientes 
para realizar el diseño.   

2.  Realizar  el  trazado  de  la  red,  lo  ideal  era  que  la  mayoría  de  las  tuberías  estuvieran 

ubicadas en la acera de las casas, ya que no era posible implementar el trazado por el 
fondo de los  lotes o  en los cruces  y entradas  de los  garajes porque la mayoría de las 
edificaciones ya estaban construidas y para este tipo de trazado se recomienda que el 
lote este baldío.  

3.  Verificar que en todas las tuberías el flujo que pase se encuentra a favor de la pendiente. 

Este fue una de las mayores dificultades ya que la zona de Ciudad Verde era muy plana 
y generaba algunos planos en contrapendiente.  

4.  Determinar  el  caudal  por  unidad  de  área  de  Ciudad  Verde  y,  posteriormente,  usar 

polígonos de Thiessen para poder determinar el caudal de cada uno de los pozos. Esto 
se hizo con ayuda de SewerGems y ArcGIS.  

5.  Asegurar  que  todas  las  tuberías  transportaran  un  caudal  mínimo  de  1.5  L/s,  o  sino 

realizar  el  cambio  de  los  caudales  para  que  se  cumpla  con  esta  restricción  que  se 
encuentra en la norma colombiana.  

6.  Ingresar los diámetros comerciales permitidos (ver Ecuación 18)  para el diseño en el 

programa que se desee utilizar.   

𝑑 = {0.99,0.145,0.182,0.227, 0.284, 0.327, 0.362, 0.407, 0.452, 0.595, 0.671, 0.747, 0.823, 0.975, 1.051, 1.127}

 

Ecuación 18 

7.  Ingresar las restricciones de diseño: esfuerzo cortante mínimo (1.0 Pa), profundidad de 

excavación mínima (0.6 m), velocidad máxima (5 m/s) y relación de llenado máxima 
(80 %). Todos estos parámetros se encuentran en la Resolución 0330 del 2017. 

8.  Realizar el diseño, implementando el programa deseado.  

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convencional optimizado

 

 

 

 

61 
 

Para poder realizar una comparación más detallada entre el sistema condominial y el sistema 
convencional,  se  decidieron  realizar  7  diseños  en  total.  Tres  diseños  para  el  sistema 
convencional y 4 diseños para el sistema condominial (ver Tabla 16 y Tabla 17). En los diseños 
del sistema condominial se están variando los diámetros de las tuberías implementados, además, 
de la distancia entre los pozos. En la Resolución 0330 del 2017 se menciona que la distancia 
máxima que pueden tener los pozos condominiales es de 25 m, mientras que en los sistemas 
convencionales  esta  distancia  puede  ser  de  hasta  80  m.  Por  esta  razón,  se  decidió  hacer  un 
diseño en SewerGems y otro en UTOPIA. 

Para el diseño condominial se decidieron hacer 4 diseños diferentes (ver Tabla 16). En los dos 
primeros diseños se utilizó el programa SewerGems. Para el primer diseño realizado en este 
programa se realizó un trazado de la red en donde se cumple con todos los parámetros que se 
encuentran en la norma (profundidad, diámetros, distancia entre pozos, etc), mientras que en el 
segundo diseño realizado en SewerGems se cumple con todos los parámetros, excepto con la 
distancia mínima entre los pozos, es decir, este parámetro no se cumplirá en este diseño y puede 
que existan pozos con una distancia mayor a 25 m y de hasta 80 m. Por otro lado, los últimos 
dos diseños se realizaron en UTOPIA y tienen el mismo trazado de la red de SewerGems, la 
diferencia es que en este programa no es posible diferenciar las tuberías de la red principal y 
red  condominial,  por  esta  razón,  siempre  se  usarán  diámetros  mayores  a  200  mm.  A 
continuación, hay un resumen de los 6 diseños realizados y las características de cada uno de 
estos: 

Tabla 16 Diseños realizados para el sistema condominial 

Alcantarillado Condominial 

Diseño 

1.Condominial 

cumpliendo 25 m 

de distancia 

2.Condominial 

sin cumplir 25 
m de distancia 

3.Condominial 

cumpliendo 25 

m de distancia 

4.Condominial 

sin cumplir 25 
m de distancia 

Programa 

usado 

SewerGems 

UTOPIA 

Parámetros 

de diseños 

usados 

Parámetros del sistema condominial 

que están en la Resolución 0330 del 

2017 

Se cumple con la profundidad 

mínima de 0.6 m, pero no con el 

diámetro mínimo 

 

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convencional optimizado

 

 

 

 

62 
 

Tabla 17 Diseños realizados para el sistema convencional de Ciudad Verde 

Alcantarillado Convencional 

Diseño 

1.Convencional 

Realizado por 

Amarilo 

2. Convencional 

optimizado (1.2 Pa) 

3.Convencional 

optimizado (1.0 Pa) 

Programa usado 

UTOPIA 

Parámetros de 

diseños usados 

-Profundidad 

mínima de 0.82 m 

-Esfuerzo cortante 

mínimo de 0.75 Pa 

Esfuerzo cortante 
mínimo de 1.2 Pa 

Resolución 0330 del 

2017 (Esfuerzo cortante 

mínimo 1.0 Pa) 

 

5.4 Evaluación Social  

En los sistemas de alcantarillado, normalmente, se tiene una gran inversión y anualmente se 
tienen costos de mantenimiento. Por esta razón, si se determinan los indicadores comunes (TIR, 
VPN, etc) para la evaluación económica financiera de este proyecto se obtendría que este no es 
rentable  porque  tiene  elevados  costos  y  una  baja  ganancia.  Para  evaluar,  correctamente,  un 
sistema de alcantarillado se debe tener en cuenta los beneficios sociales que este generará en el 
periodo de diseño y no las ganancias económicas del proyecto.  

Para realizar una evaluación social de los alcantarillados diseñados, se implementó el indicador 
ratio costo efectividad. Este incluye el valor actual de los costos sociales netos y el indicador 
de efectividad (ver Ecuación 19). Para los sistemas de alcantarillado, el indicador de efectividad 
es  el  promedio  de los  usuarios que se beneficiarán con el  proyecto (Ramos,  2018). Por otro 
lado, el  valor actual de los  costos incluye la inversión  inicial y los  costos de mantenimiento 
durante el periodo de diseño.   

𝐶𝐸 =

𝑉𝐴𝐶

𝐼𝐸

 

Donde: 

𝐶𝐸:

 

Ratio costo efectividad ($USD/hab) 

𝑉𝐴𝐶:Valor actual de los costos sociales netos ($USD) 
𝐼𝐸: Indicador de efectividad (hab) 

Ecuación 19 

 

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63 
 

6.  RESULTADOS Y ANÁLISIS  

 

Inicialmente,  se  presentan  los  resultados  obtenidos  para  el  diseño  convencional  optimizado 
usando  dos  parámetros  de  diseños  diferentes.  Para  el  primer  diseño  se  implementarán  las 
restricciones  de  diseño  que  se  encuentran  en  la  normativa  colombiana  vigente  para  el  2021, 
pero se implementará un esfuerzo cortante de 1.2 Pa, en vez de 1.0 Pa  con el fin de que sea 
posible comparar los resultados del sistema convencional optimizado y el diseño realizado por 
Amarilo. Para el segundo diseño convencional optimizado se usarán los parámetros que fueron 
implementados en el diseño de Amarilo.   

En  una  segunda  sección  se  presentarán  y  analizarán  los  resultados  de  los  cuatro  diseños  del 
sistema condominial realizado. Para los dos primeros diseños condominiales se implementó el 
programa  SewerGEMS,  el  cual  nos  permitió  cumplir  con  todos  los  parámetros  que  se 
encuentran en la Resolución 0330 del 2017. La diferencia entre estos dos diseños realizados es 
la distancia entre los pozos, ya que el primer diseño usa una distancia de 25 m, mientras que el 
segundo diseño usa una distancia de máximo 80 m. Para los últimos dos diseños se implementó 
el programa UTOPIA, el cual no nos permitía cumplir con el diámetro mínimo de la normativa 
colombiana,  por  esta  razón,  se  usó  como  diámetro  mínimo  200  mm.  La  diferencia  entre  el 
diseño tres y cuatro es la distancia entre los pozos (ver Tabla 16). Para realizar una comparación 
entre  el  sistema  convencional  optimizado  y  el  sistema  condominial  solo  se  implementará  el 
sistema convencional optimizado que cumple con todos los parámetros de la Resolución 0330 
del 2017, es decir, usa 1.0 Pa como esfuerzo cortante mínimo.   

6.1 Diseño convencional optimizado  

Las características de la red de alcantarillado convencional de Ciudad Verde que se diseñará 
son las siguientes:  

Tabla 18 Características de la red de Ciudad Verde 

Características 

Número de elementos 

Pozos 

414 

Tuberías Continuas 

336 

Tuberías de Inicio 

77 

Punto de Descarga 

 

Teniendo en cuenta la información de la Tabla 18, los caudales de cada una de las tuberías y 
las coordenadas de cada pozo, fue posible crear el archivo de entrada del Software UTOPIA en 

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64 
 

formato .inp. Al correr el programa se obtuvieron los siguientes resultados, los cuales fueron 
comparados con el diseño realizado por la constructora.  

Para el diseño convencional optimizado se implementaron los valores de la Tabla 15 

Tabla 19 Parámetros de diseño usados 

Parámetro 

Valores usados 

Profundidad 

mínima a la cota 

clave 

▪  0.75 m vías peatonales o 

zonas verdes 

▪  1.20 m a vías vehiculares 

Diámetro interno 

real mínimo 

▪  170 mm para 

poblaciones >2500 

▪  140 mm para 

poblaciones ≤ 2500 

Esfuerzo cortante 

1.2 Pa  

Velocidad máxima 

 6 m/s 

Relación de llenado 

85% 

 

6.1.1  Diseño con normativa colombiana 

En  la  Figura  18  se  observa  el  diámetro  de  cada  una  de  las  tuberías  del  alcantarillado 
convencional optimizado en Ciudad Verde, cumpliendo con las restricciones que se encuentran 
en la Tabla 19, además se puede observar el trazado de la red que fue dado por Amarilo. En el 
Anexo  2  encuentra  el  diseño  completo  las  tuberías  de  la  red,  en  este  se  incluye  la  longitud, 
pendiente, relación de llenado, velocidad, esfuerzo cortante y la cota clave de la tubería de inicio 
y fin de cada tramo. 

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65 
 

 

Figura 18 Diseño alcantarillado convencional optimizado- Norma colombiana 

En  la  Figura  19  se  encuentra  la  frecuencia  de  los  diámetros  que  se  obtuvieron  al  realizar  el 
diseño optimizado de la red de alcantarillado según la normativa colombiana y los diámetros 
obtenidos  en  el  diseño  realizado  por  Amarilo.  Al  comparar  ambos  diseños  se  tiene  que  el 
diámetro más frecuente es el de 0.227 m, no obstante, existen muchas  más tuberías con este 
diámetro para el diseño optimizado que para el de Amarilo. Además, se puede observar que hay 
una mayor frecuencia en los diámetros de 0.284 m, 0.327 m, 0.362 m, 0.59 m y 0.74 m para el 
diseño  de  Amarilo  que  para  el  optimizado.  Finalmente,  en  el  diseño  de  Amarilo  se  tienen 
tuberías de grandes diámetros, es decir, de 1.05 m y 1.127 m, al realizar el diseño en UTOPIA 
no se implementaron estos diámetros ya que con las tuberías de valores inferiores fue posible 
transportar el caudal necesario y cumplir con las restricciones establecidas. Al no implementar 
estos grandes diámetros será posible reducir los costos del sistema de alcantarillado ya que en 
la  Ecuación  14  se  puede  observar  que  el  costo  es  directamente  proporcional  al  diámetro 
implementado. Por lo tanto, si se analiza la ecuación de costos, simplemente con la frecuencia 
de los diámetros, se puede decir que el diseño optimizado tendrá un costo inferior.  

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66 
 

 

Figura 19 Comparación de frecuencia de diámetros según el diseño optimizado realizado en UTOPIA y lo obtenido en Amarilo. 

En  la  Figura  20  se  puede  observar  la  comparación  del  diseño  optimizado  y  el  realizado  por 
Amarilo en términos del esfuerzo cortante. Como se puede observar en el diseño optimizado 
siempre se cumple con la restricción del esfuerzo cortante mínimo de 1.2 Pa, mientras que en 
el  diseño  de  Amarilo  hay  valores  inferiores  a  este.  Cumplir  con  la  restricción  del  esfuerzo 
cortante es importante ya que este garantiza la autolimpieza de la tubería, lo cual mejoraría el 
funcionamiento del sistema en un futuro. 

0

20

40

60

80

100

120

0.23 0.28 0.33 0.36 0.41 0.45 0.60 0.67 0.75 0.82 0.98 1.05 1.13

F

re

cu

en

cia

Diámetro (m)

Frecuencia de diámetros

Diámetros de Amarilo

Diámetros de UTOPIA

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67 
 

 

Figura 20 Comparación esfuerzo cortante del diseño optimizado y diseño de Amarilo 

En la Figura 21 se encuentra la comparación de la profundidad de excavación a la cota clave 
del  diseño  optimizado  y  el  diseño  de  Amarilo.  En  primer  lugar,  se  puede  observar  que  la 
profundidad mínima siempre se cumple para el diseño optimizado, esto mismo no ocurre para 
el diseño de Amarilo, por esta razón se recomienda que en este último diseño se implemente 
protección  a  la  tubería  para  que  no  existan  problemas  de  rupturas  o  grietas.  Por  otro  lado, 
ninguno de los diseños cumple con la restricción máxima de profundidad (5 m), no obstante, 
para el diseño optimizado se tiene una profundidad menor que en el diseño de la constructora 
ya que los valores son 10.5 m y 11.7 m, respectivamente. Al analizar la Ecuación 14 se tiene 
que  los  costos  del  sistema  son  proporcionales  al  diámetro  de  la  tubería  y  al  volumen  de 
excavación, este último depende de la profundidad de excavación de la tubería inicial y final. 
Por  lo  tanto,  al  tener  una  profundidad  de  excavación  menor  para  el  diseño  optimizado,  se 
esperan unos menores costos de construcción. Por otro lado, se puede observar que en algunos 
tramos de tubería se tiene una profundidad muy similar entre ambos diseños.  

0

1

2

3

4

5

6

7

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Esf

u

re

zo

 c

o

rtan

te 

(P

a)

Número de la Tubería de Inicio 

Cumplimiento del Esfuerzo Cortante 

Esfuerzo cortante
UTOPIA

Esfuerzo mínimo

Esfuerzo cortante
AMARILO

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68 
 

 

Figura 21 Comparación profundidad de excavación diseño optimizado y diseño de Amarilo 

En el Software UTOPIA además de realizar el diseño que se presentó anteriormente, también 
es posible determinar los costos del sistema mediante la ecuación de costos escogida. Para este 
diseño se decidió implementar la ecuación de Navarro (2009) y se obtuvo como resultado el 
costo que se encuentra en la Tabla 20. (La conversión que se implementó fue la del 27 de Julio 
del 2021 en donde USD$ 1 equivale a COP$ 3,919) 

Tabla 20 Costo de la red del diseño optimizado cumpliendo normativa 

Costo de la red 

(COP$) 

$ 930’678,392.07 

Costo de la red 

(USD$) 

$23’745,430.22 

 

6.1.2  Diseño usando parámetros de la constructora  

Después  de  analizar  el  diseño  que  realizó  Amarilo,  se  pudo  observar  que  en  este  se  están 
implementando parámetros diferentes a los que se encuentran en la norma. Para poder realizar 
una comparación  económica más exacta se decidió  realizar el  diseño optimizado usando los 
parámetros  que  se  implementaron  en  Amarilo.  En  esta  sección  se  encuentran  los  resultados 
económicos e hidráulicos del diseño.  

 

0

2

4

6

8

10

12

14

0

50

100

150

200

250

300

350

400

P

ro

fu

n

d

id

ad

 (m

)

Número de la tubería inicial 

Cumplimiento de la profundidad

Excavación
UTOPIA

Mínima excavación
a cota clave

Excavación
AMARILO

Máxima
excavación a cota
clave

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69 
 

Tabla 21 Parámetros mínimos implementados en Ciudad Verde 

Parámetro 

Implementado en el 

alcantarillado de Ciudad Verde 

Profundidad mínima a 

la cota clave 

0.82 m 

Diámetro interno real 

mínimo 

170 mm para poblaciones >2500 

140 mm para poblaciones ≤ 2500 

Esfuerzo cortante 

0.75 Pa 

Velocidad mínima 

N.A. 

Velocidad máxima 

5 m/s- 10 m/s 

Relación de llenado 

85% 

 

En  la  Figura  22  se  observa  el  diámetro  de  cada  una  de  las  tuberías  del  alcantarillado 
convencional  optimizado  en  Ciudad  Verde,  implementando  los  parámetros  mínimos  que  se 
encuentran  en  la  Tabla  21,  además  se  puede  observar  el  trazado  de  la  red  que  fue  dado  por 
Amarilo. En el Anexo 3 se encuentra el diseño completo las tuberías de la red. En este se incluye 
la longitud, pendiente, relación de llenado, velocidad, esfuerzo cortante y la cota clave de la 
tubería de inicio y fin de cada tramo. 

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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

70 
 

 

Figura 22 Diseño alcantarillado convencional optimizado- Parámetros usados en Amarilo 

En  la  Figura  23Figura  19  se  encuentra  la  frecuencia  de  los  diámetros  que  se  obtuvieron  al 
realizar el diseño optimizado de la red de alcantarillado según los parámetros de Amarilo y los 
diámetros  implementados  en  Ciudad  Verde.  Al  comparar  ambos  diseños  se  tiene  que  el 
diámetro más frecuente es el de 0.227 m, no obstante, existen muchas más tuberías con este 
diámetro para el diseño optimizado que para el de Amarilo. Además, se puede observar que hay 
una mayor frecuencia en los diámetros de 0.33  m, 0.36 m, 0.45 m, 0.59 m y 0.75 m para el 
diseño  de  Amarilo  que  para  el  optimizado.  Finalmente,  en  el  diseño  de  Amarilo  se  tienen 
tuberías de grandes diámetros, es decir, de 1.05 m y 1.13 m, al realizar el diseño en UTOPIA 
no se implementaron estos diámetros ya que con las tuberías de valores inferiores fue posible 
transportar el caudal necesario y cumplir con las restricciones establecidas. Al no implementar 
estos grandes diámetros será posible reducir los costos del sistema de alcantarillado ya que en 
la  Ecuación  14  se  puede  observar  que  el  costo  es  directamente  proporcional  al  diámetro 
implementado.  

 

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convencional optimizado

 

 

 

 

71 
 

 

Figura 23 Comparación de frecuencia de diámetros con parámetros de Amarilo 

En  la  Figura  24  se  puede  observar  la  comparación  del  diseño  optimizado  y  el  realizado  por 
Amarilo en términos del esfuerzo cortante. El esfuerzo cortante es uno de los parámetros que 
se  cambió  en  el  nuevo  diseño  realizado  en  UTOPIA  para  que  así  se  tuviera  el  mismo  valor 
implementado en Amarilo. Como se puede observar en este diseño existen múltiples tramos de 
tuberías  del  diseño  optimizado  que  tienen  un  esfuerzo  cortante  menor  a  1.2  Pa  (línea  roja), 
mientras que para el diseño de Amarilo solo existe una tubería que incumple con este parámetro. 
Por esta  razón, y teniendo en  cuenta que el  esfuerzo cortante es un parámetro para  evitar la 
sedimentación  de  los  sólidos,  se  recomienda  que  se  cumpla  con  la  restricción  mínima 
establecida en la norma de 1.2 Pa y no implementar el valor de 0.75 Pa.  

0

20

40

60

80

100

120

0.23

0.28

0.33

0.36

0.41

0.45

0.60

0.67

0.75

0.82

0.97

1.05

1.13

1.30

F

re

cu

en

cia

Diámetro (m)

Frecuencia de diámetros- Usando parámetros de la constructora

Diámetros de Amarilo

Diámetros de UTOPIA

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72 
 

 

Figura 24 Comparación del esfuerzo cortante con parámetros de Amarilo 

En la Figura 25 se encuentra la comparación de la profundidad de excavación a la cota clave 
del  diseño  optimizado  usando  los  parámetros  de  Amarilo  y  el  diseño  de  la  constructora.  La 
profundidad de excavación mínima fue uno de los parámetros que se cambió en el diseño en el 
software  de  UTOPIA  para  que  se  tuvieran  las  mismas  condiciones  de  diseño.  Al  realizar  el 
diseño optimizado se obtuvo que ninguna de las tuberías se encuentra a una profundidad inferior 
a  1.20  m,  aunque  la  profundidad  mínima  ingresada  en  el  programa  haya  sido  de  0.82  m. 
Además, se puede observar que la profundidad de excavación máxima se tiene en el diseño de 
Amarilo con 11.72 m, mientras que en UTOPIA esta es de 10.07 m.  

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Esf

u

re

zo

 c

o

rtan

te 

(P

a)

Número de Tubería de inicio 

Cumplimiento del Esfuerzo Cortante -Usando parámetros de la 

constructora

Esfuerzo mínimo
usado

Esfuerzo mínimo
normativa

Esfuerzo cortante
Amarilo

Esfuerzo cortante
UTOPIA

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73 
 

 

Figura 25 Comparación de la profundidad de excavación usando parámetros de Amarilo 

En el Software UTOPIA además de realizar el diseño que se presentó anteriormente, también 
es posible determinar los costos del sistema mediante la ecuación de costos escogida. Para este 
diseño se decidió implementar la ecuación de Navarro (2009) y se obtuvo como resultado el 
costo que se encuentra en la Tabla 22. 

Tabla 22  Costo del sistema optimizado usando parámetros de Amarilo 

Costo de la red 

(COP$) 

$ 907’935,791.33 

Costo de la red 

(USD$) 

$23’165,173.02 

 

6.1.3  Comparación de los diseños convencionales 

 

Después  de  realizar  el  diseño  optimizado,  en  UTOPIA,  implementando  dos  restricciones 
hidráulicas diferentes, y comparando el resultado con el diseño realizado e implementado en 
Ciudad Verde, se realizará una comparación en términos económicos y restricciones hidráulicas 
para los tres casos. 

 

0

2

4

6

8

10

12

14

0

50

100

150

200

250

300

350

400

P

ro

fu

n

d

id

ad

 (m

)

Número de Tuberías 

Cumplimiento de la profundidad - Usando parámetros de la constructora 

Mínima excavación
usada

Excavación UTOPIA

Mínima excavación a
cota clave

Excavación AMARILO

Máxima excavación a
cota clave

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74 
 

6.1.3.1 Costos 

En la Tabla 23 se encuentras los costos de la red de alcantarillado para los tres casos analizados. 
En el diseño realizado por Amarilo e implementado en Ciudad Verde se tiene un costo total de 
$ 1,212,425,670.51, al implementar los mismos parámetros, pero en un diseño optimizado el 
costo es de $ 907,935,791.33. Finalmente, se obtuvo un costo de $ 930,678,392.07 al realizar 
un diseño optimizado que cumple con todas las restricciones que se encuentran en la normativa 
colombiana.  

Tabla 23 Comparación de los costos de la red para los tres diseños 

 

Diseño de Amarilo 

Diseño optimizado 

(parámetros de 

Amarilo) 

Diseño optimizado 

(normativa 

colombiana) 

Costo de la red 

(COP$) 

$ 1,212,425,670.51 

$ 907’935,791.33 

$ 930’678,392.07 

Costo de la red 

(USD$) 

$ 30’933,961.08 

$23’165,173.02 

$23’745,430.22 

 

Con estos resultados es posible analizar que el diseño optimizado, para ambos casos, tiene un 
costo inferior al diseño realizado en Amarilo. Para el diseño de UTOPIA con los parámetros de 
Amarilo se tiene que este diseño es 25.11% más económico que el realizado por la constructora. 
Por otro lado, la diferencia entre el diseño optimizado con la normativa colombiana y el diseño 
de Amarilo es 23.3%. Es decir, la reducción en ambos casos es mayor al 20 %, esto se debe a 
que  el  diseño  optimizado  implementó  tuberías  de  menor  diámetro  y  siempre  se  obtuvo  una 
profundidad  de  excavación  menor  a  la  necesaria  en  el  diseño  de  Amarilo.  Por  otro  lado,  la 
diferencia económica entre los diseños optimizados se debe a la reducción del esfuerzo cortante 
ya  que  al  tener  un  valor  inferior  es  posible  tener  una  velocidad  de  la  tubería  menor,  lo  cual 
permite implementar tuberías de menor diámetro para el diseño, es decir, el esfuerzo cortante 
de 0.75 Pa (parámetro de Amarilo) generó una reducción en los diámetros de las tuberías y esto 
permitió reducir los costos del diseño.   

6.1.3.2 Restricciones de diseño 

 

Para  comparar  las  características  de  ambos  diseños  optimizados,  se  decidieron  analizar  los 
siguientes parámetros: frecuencia de diámetros, esfuerzo cortante y profundidad de excavación. 
 
En la Figura 26 se puede observar que la frecuencia de los diámetros cambia dependiendo las 
restricciones de diseño que son utilizadas. En primer lugar, existe una mayor frecuencia en las 
tuberías de menor diámetro (0.23 m) para el diseño que cumple con la normativa. No obstante, 

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para este mismo diseño se deben implementar tuberías de 1.05 m, esto se puede deber a que 
con  las  restricciones  de  la  normativa  se  necesita  un  esfuerzo  cortante  mayor  (1.2  Pa)  que  el 
usado en Amarilo (0.75 Pa) y esto genera que sea necesario una velocidad mínima mayor y por 
lo tanto, se debe implementar una tubería de mayor diámetro. Al implementar tuberías de mayor 
diámetro se tiene que el costo será mayor, según lo observado en la Ecuación 14 
 

 

Figura 26 Comparación frecuencia de diámetros diseños optimizados 

En  la  Figura  27  se  puede  observar  la  comparación  del  esfuerzo  cortante  para  el  diseño 
optimizado con la normativa y  con las restricciones  usadas  en Amarilo.  Se evidencia  que al 
cambiar  las  restricciones  del  esfuerzo  cortante  en  el  diseño  optimizado  se  tienen  múltiples 
tuberías que ya no están cumpliendo con lo recomendado y esto podría generar problemas de 
autolimpieza, es decir, es más probable que se genere una acumulación de los sólidos debido a 
la  sedimentación  y  esto  generaría  taponamientos  en  la  tubería.  Por  esta  razón,  no  es 
recomendable que se implemente este diseño optimizado en Ciudad Verde, incluso si se tienen 
menores costos se podrían tener múltiples problemáticas en el sistema.  

0

20

40

60

80

100

120

0.23

0.28

0.33

0.36

0.41

0.45

0.60

0.67

0.75

0.82

0.98

1.05

1.13

F

re

cu

en

cia

Diámetro (m)

Frecuencia de diámetros

Diámetros de
UTOPIA normativa

Diámetros de
UTOPIA no norma

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76 
 

 

Figura 27 Comparación del esfuerzo cortante para diseños optimizados 

A partir de la Figura 28 es posible analizar que aunque la profundidad de excavación tenga una 
misma tendencia para ambos diseños optimizados,  los valores siempre son inferiores para el 
diseño  que  no  cumple  con  la  normativa  colombiana.  Lo  anterior  se  debe  a  que  en  las 
restricciones de este diseño se tiene un esfuerzo cortante menor, lo cual permite que la velocidad 
de la tubería sea menor, es decir, la profundidad de excavación también disminuirá. Ahora bien, 
teniendo en cuenta que en la ecuación de Navarro (2009) el costo del alcantarillado depende 
del diámetro de la tubería y el volumen de excavación, se tiene que el diseño optimizado que 
no  usa  la  norma  colombiana  será  más  económico  porque  implementa  diámetros  menores  y 
siempre tiene una profundidad de excavación menor, esto se puede observar detalladamente en 
la Tabla 23. 

0

1

2

3

4

5

6

7

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Esf

u

re

zo

 c

o

rtan

te 

(P

a)

Número de Tubería de Inicio 

Cumplimiento del Esfuerzo Cortante 

Esfuerzo cortante
UTOPIA no norma

Esfuerzo cortante
UTOPIA norma

Esfuerzo mínimo

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Figura 28 Comparación de la profundidad de excavación para diseños optimizados 

Después de realizar un análisis detallado de los sistemas convencionales optimizados obtenidos 
se considera que el  sistema convencional  optimizado que  cumple con los parámetros que se 
encuentra en la normativa de diseño es el óptimo, ya que la diferencia de costos entre el sistema 
que cumple con la normativa y el que no cumple no es muy grande, pero durante el periodo de 
diseño (20 años) el sistema que no cumple con la normativa podría tener múltiples fallas.  Por 
esta  razón,  se  decidió  realizar  la  comparación  del  sistema  condominial  con  el  sistema 
convencional optimizado que cumple con los parámetros de la Resolución 0330, incluyendo el 
esfuerzo cortante mínimo de 1.0 Pa.   

6.2  Diseño Condominial  

Para realizar el trazado del sistema condominial, fue necesario determinar las curvas de nivel 
del terreno, esto con el fin de que las tuberías funcionaran a favor de la pendiente. Teniendo en 
cuenta que Amarilo no brindó información de las curvas de nivel y que las cotas de los pozos 
que  se  tenían  no  eran  suficientes  para  tener  curvas  de  nivel  muy  detalladas,  se  decidió 
determinar las curvas de nivel con ayuda de Google Earth Pro y de ArcGIS. A continuación, se 
puede observar una comparación de los TIN que se obtuvieron al usar Google Earth Pro y las 
coordenadas iniciales de Amarilo.  

0

2

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6

8

10

12

0

50

100

150

200

250

300

350

400

P

ro

fu

n

d

id

ad

 (m

)

Número de Tuberías 

Cumplimiento de profundidad

Máxima excavación
a cota clave

Excavación
UTOPIA norma

Mínima excavación
a cota clave

Excavación
UTOPIA no norma

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78 
 

 

Figura 29 Elevación de Ciudad Verde usando los puntos de Amarilo

 

 

 

Figura 30 Elevación de Ciudad Verde usando Google Earth 

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79 
 

Como  se  puede  observar  en  la  Figura  30  la  elevación  del  área  de  estudio  es  mucho  más 
detallada, esto se debe a que se realizaron curvas de nivel cada 0.1 m de distancia. Por otro lado, 
en la Figura 29 se observa que la mayoría del área de estudio tiene la misma elevación y eso 
generaba una gran dificultad para realizar el trazado de la red.  

Después de determinar las curvas de nivel, se realizó el trazado de la red. Para los cuatro diseños 
del sistema condominial se realizó el mismo trazado de la red, la diferencia era el número de 
pozos en cada uno de los tramos. En la Figura 31 se puede observar el trazado realizado para el 
sistema condominial, además, de la ubicación de la red principal y la red condominial.  

 

Figura 31 Red Principal y Redes Condominiales. 

Después de realizar el trazado de la red fue necesario determinar el caudal de cada uno de los 
pozos,  para poder determinar los  caudales se realizó el  siguiente procedimiento. Primero, se 
determinó el caudal por unidad de área de Ciudad Verde, implementando los valores que habían 
sido brindados por Amarilo, como resultado se obtuvo 6.43 L/Ha. Segundo, se realizaron los 
polígonos de Thiesssen con ayuda de SewerGEMS, teniendo en cuenta que se realizaron dos 
trazados  del  sistema  condominial,  también  se  obtuvieron  dos  mapas  diferentes  de  polígonos 

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80 
 

(Ver Figura 32 y Figura 33). Finalmente, se multiplicó el área de cada uno de los polígonos con 
el caudal por unidad de área, para así saber el caudal de cada uno de los pozos. 

 

Figura 32 Polígonos de Thiessen para el sistema condominial cumpliendo los 25 m 

 

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81 
 

 

Figura 33 Polígonos de Thiessen para el sistema condominial que no cumple con los 25 m 

Es importante mencionar que para determinar los costos de los cuatro diseños condominiales 
se implementaron las Ecuación 15 (costos de construcción) y Ecuación 16 (costo de cada una 
de las cámaras). Teniendo en cuenta que ambas ecuaciones dan los costos en pesos colombianos 
y se quería obtener  el  resultado en dólares, se  implementó  la conversión del  27 de Julio del 
2021 en donde USD$ 1 equivale a COP$ 3,919.  

Adicionalmente, cada diseño (el que cumple con los 25 m de distancia y el que no) se realizó 
en dos programas diferentes, SewerGems y UTOPIA. En SewerGems se cumplieron todos los 
parámetros de diseño de un sistema condominial, como lo es el diámetro mínimo, profundidad 
mínima y esfuerzo cortante. Por otro lado, en UTOPIA no era posible diferenciar entre la red 
principal y la red condominial y teniendo en cuenta que solo  la red condominial puede usar 
diámetros menores a 200 mm, no fue posible incluir este parámetro en el diseño condominial 
realizado en UTOPIA. Sin embargo, los parámetros como la profundidad mínima y esfuerzo 
cortante  si  fueron  tenidos  en  cuenta  en  UTOPIA.  En  la  Tabla  24  hay  un  resumen  de  las 
restricciones de diseño ingresadas a cada uno de los programas.  

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convencional optimizado

 

 

 

 

82 
 

Tabla 24 Parámetros de diseño sistema condominial 

Parámetro de Diseño 

SewerGems 

UTOPIA 

Diámetro mínimo [m] 

0.99 

0.200 

Esfuerzo cortante mínimo [Pa] 

1.0 

1.0 

Profundidad a cota 

clave mínima [m] 

Red 

condominial 

0.6 

0.6 

Red Principal 

1.2 

1.2 

Relación de llenado máxima [%] 

80 

80 

 

6.2.1  Diseños cumpliendo con los 25 m de distancia entre los pozos  

Después de realizar el trazado de la red, se ubicaron los pozos de toda la red, teniendo en cuenta 
que los pozos del sistema condominial deben tener como distancia máxima entre ellos 25 m. 
Mientras que los pozos de la red principal pueden tener una distancia máxima de 80 m. En la 
Figura 34 se observa el sistema condominial que cumple con la distancia máxima de 25 m.  

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83 
 

 

Figura 34 Sistema condominial con una distancia entre pozos de máximo 25 m 

Las características de esta red son las siguientes: 

Tabla 25 Características de la red condominial que cumple con los 25 m de distancia 

Características 

Total 

Número de tuberías 

(-) 

En toda la red 

721 

En la red principal 

217 

En la red secundaria 

503 

Tipo Continuas 

653 

Tipo Iniciales 

67 

Longitud de las 

tuberías (Km) 

En toda la red 

23.10 

En la red principal 

11.27 

En la red secundaria 

11.82 

Número de pozos en total 

720 

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84 
 

Después  de  realizar  el  diseño  en  cada  uno  de  los  programas  (SewerGems  y  UTOPIA)  se 
obtuvieron los siguientes costos (ver Tabla 26), estos incluyen los costos de construcción y de 
las cámaras de inspección.   

Tabla 26 Costos del sistema condominial que cumple con los 25 m de distancia usando dos programas diferentes. 

Costos 

SewerGEMS 

UTOPIA 

Costo de construcción ($USD) 

$ 24,452,758.18 

$ 25,108,353.63 

Costo de las cámaras ($USD) 

$ 51,247,194.49 

$ 55,499,932.63 

Costo total ($USD) 

$ 75,699,952.67 

$ 80,608,286.26 

Como se puede observar en los resultados de los costos del sistema condominial que cumple 
con los 25 m de distancia (ver Tabla 26), los costos del diseño en UTOPIA son 6.09% mayores 
que los costos obtenidos en SewerGems. Esta diferencia de costos se debe, principalmente, a 
los diámetros que pueden ser usados en ambos diseños. Como se mencionó anteriormente, en 
el programa UTOPIA se utilizó un diámetro mínimo de 200 mm, mientras que en SewerGems 
se utilizó un diámetro de 99 mm para las tuberías de las redes condominiales, esta diferencia de 
diámetro  genera  también  una  diferencia  de  costos.  Por  lo  tanto,  el  sistema  condominial 
realizado  en  UTOPIA  es  más  costoso  porque  se  utilizan  tuberías  de  un  mayor  diámetro,  y 
teniendo  en  cuenta  que  la  ecuación  de  costos  implementada  (ver  Ecuación  14)  depende 
directamente del diámetro de la tubería, es correcto realizar esta afirmación.  

Es importante mencionar que en los casos de Brasil, Bolivia y Perú, que fueron expuestos en la 
sección  3.2 de  este trabajo,  una de las principales problemáticas  encontradas  en este tipo de 
alcantarillado es la obstrucción de las tuberías, la cual se genera por el uso de tuberías de un 
diámetro muy pequeño o por la falta de mantenimiento del sistema. Por eso, aunque el sistema 
condominial en UTOPIA sea más costoso, se considera que este es mejor porque podría evitar 
la problemática más común en este tipo de alcantarillado, como lo es la obstrucción, ya que al 
usar un mayor diámetro es menos probable que este problema se genere.  

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85 
 

 

Figura 35 Distribución de diámetros del diseño condominial que cumple con los 25 m 

En  la  Figura  35  se  puede  observar  que  en  el  diseño  realizo  por  UTOPIA  no  fue  posible 
implementar diámetros menores a 227 mm, mientras que en el diseño realizado en SewerGEMS 
el diámetro mínimo es de 99 mm, esto genera que exista una diferencia de costos entre ambos 
sistemas. Adicionalmente, se tiene que en el diseño de SewerGEMS se implementan tuberías 
de mayor diámetro, como lo son las de 1.051 m y 1.127 m, mientras que en UTOPIA el diámetro 
máximo usado en el diseño es de 0.975 m. En UTOPIA la mayoría de las tuberías son de 227 
mm,  en  el  resto  del  sistema  se  usan  tuberías  de  menor  diámetro  que  en  el  diseño  en 
SewerGEMS.  

6.2.2   Diseños que no cumplen con los 25 m de distancia entre los pozos 

Después de realizar el trazado de la red, se ubicaron los pozos de toda la red. En este diseño no 
se  cumplirá  con  la  distancia  mínima  de  25  m  entre  los  pozos,  esto  se  realizó  así  para  poder 
analizar  que  ocurre  con  los  costos  cuando  se  diseña  con  algunos  parámetros  del  sistema 
convencional, tal y como lo es la distancia entre los pozos. Por esta razón, la distancia máxima 
entre los pozos es de 80 m y no de 25 m como lo estipula la Resolución 0330 del 2017 para el 
sistema condominial. En la Figura 36 se observa el sistema condominial que no cumple con la 
distancia máxima de 25 m.  

0

100

200

300

400

500

600

Fre

cu

en

cia 

d

e d

iáme

tro

(-

)

Diámetros tuberías (m)

Diseño Condominial (cumple 25 m)

SewerGems

UTOPIA

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86 
 

 

Figura 36 Sistema condominial con una distancia entre pozos de máximo 80 m 

Las características de esta red son las siguientes: 

Tabla 27 Características de la red condominial que no cumple son los 25 m de distancia 

Características 

Total 

Número de tuberías 

(-) 

En toda la red 

409 

En la red principal 

197 

En la red secundaria 

212 

Tipo Continuas 

344 

Tipo Iniciales 

66 

Longitud de las 

tuberías (Km) 

En toda la red 

23.10 

En la red principal 

10.95 

En la red secundaria 

12.14 

Número de pozos en total 

409 

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87 
 

Después  de  realizar  el  diseño  en  cada  uno  de  los  programas  (SewerGems  y  UTOPIA)  se 
obtuvieron los siguientes costos (ver Tabla 28), estos incluyen los costos de construcción y de 
las cámaras de inspección.   

Tabla 28 Costos del sistema condominial que no cumple con los 25 m de distancia usando dos programas diferentes. 

 

SewerGEMS 

UTOPIA 

Costo de construcción ($USD) 

$ 24,684,963.31 

$ 25,379,394.15 

Costo de las cámaras ($USD) 

$ 30,554,436.50 

$ 32,442,125.73 

Costo total ($USD) 

$ 55,239,399.81 

$ 57,821,519.88 

Como se puede observar en los resultados de los costos del sistema condominial que no cumple 
con los 25 m de distancia (ver Tabla 28), los costos del diseño en UTOPIA son 4% mayores 
que los costos obtenidos en SewerGems. Esta diferencia de costos se debe, principalmente, a 
los diámetros que pueden ser usados en ambos diseños. Como se mencionó anteriormente, en 
el programa UTOPIA se utilizó un diámetro mínimo de 200 mm, mientras que en SewerGems 
se utilizó un diámetro de 99 mm para las tuberías de las redes condominiales, esta diferencia de 
diámetro  genera  también  una  diferencia  de  costos.  Por  lo  tanto,  el  sistema  condominial 
realizado  en  UTOPIA  es  más  costoso  porque  se  utilizan  tuberías  de  un  mayor  diámetro,  y 
teniendo  en  cuenta  que  la  ecuación  de  costos  implementada  (ver  Ecuación  14)  depende 
directamente del diámetro de la tubería, es correcto realizar esta afirmación.  

Es importante mencionar que en los casos de Brasil, Bolivia y Perú, que fueron expuestos en la 
sección  3.2 de  este trabajo,  una de  las principales  problemáticas encontradas  en este tipo de 
alcantarillado es la obstrucción de las tuberías, la cual se genera por el uso de tuberías de un 
diámetro muy pequeño o por la falta de mantenimiento del sistema. Por eso, aunque el sistema 
condominial en UTOPIA sea más costoso, se considera que este es mejor porque podría evitar 
la problemática más común en este tipo de alcantarillado, como lo es la obstrucción, ya que al 
usar un mayor diámetro es menos probable que este problema se genere.  

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88 
 

 

Figura 37 Distribución de diámetros de diseños condominiales que no cumplen con 25 m 

En  la  Figura  37  se  puede  observar  que  en  el  diseño  realizo  por  UTOPIA  no  fue  posible 
implementar diámetros menores a 227 mm, mientras que en el diseño realizado en SewerGEMS 
el diámetro mínimo es de 99 mm, esto genera que exista una diferencia de costos entre ambos 
sistemas. Adicionalmente, se tiene que en el diseño de SewerGEMS se implementan tuberías 
de mayor diámetro, como lo son las de 1.127 m, mientras que en UTOPIA el diámetro máximo 
usado en el diseño es de 1.051 m. En UTOPIA la mayoría de las tuberías son de 227 mm, en el 
resto del sistema se usan tuberías de menor diámetro que en el diseño en SewerGEMS.  

6.2.2  Comparación de los diseños condominiales 

6.2.3.1 Trazado de la red   

Al realizar el trazado del sistema condominial se cumplieron las siguientes condiciones: el flujo 
siempre tenía que ir por  gravedad,  es decir, a favor de la inclinación del terreno, además, se 
debía tener un número de tuberías muy similares al sistema convencional para poder comparar 
ambos sistemas, cada edificio tendrá cercanía a por lo menos una red principal o condominial, 
los  parques  o  zonas  verdes  no  serían  rodeados  por  las  tuberías  y  la  mayoría  de  las  tuberías 
tendrían que ser trazadas en la acera de las viviendas.  

Con respecto al trazado de la red es necesario mencionar que se tuvieron múltiples problemas 
en la ubicación de los pozos, ya que el terreno de Ciudad Verde es muy plano y esto generaba 
que algunas tuberías estuvieran en contra pendiente. Al intentar solucionar esta problemática se 
tuvieron  que  eliminar  algunos  ramales  condominiales  que  habían  sido  trazados  en  algunos 

0

50

100

150

200

250

300

Fre

cu

en

cia 

d

e d

iáme

tro

(-

)

Diámetros tuberías (m)

Diseño Condominial ( no cumple 25m)

SewerGems

UTOPIA

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89 
 

conjuntos. Por esta razón, en el diseño condominial no se tiene un ramal en cada uno de los 
edificios, pero se intentó que por lo menos una tubería se encontrara cerca del edificio, para así 
poder asegurar la evacuación de aguas residuales de cada residencia. Adicionalmente, se intentó 
que el trazado se realizara solo por la acera de las viviendas, ya que se asumió que estas ya 
estaban  construidas  y  los  otros  trazados  mencionados  en  el  sistema  condominial  elevarían 
considerablemente los  costos. No obstante, al  intentar que todas las tuberías cumplieran con 
este  trazado,  se  tenían  algunas  zonas  en  contrapendiente.  Por  esta  razón,  dentro  del  trazado 
existen dos tuberías que se diseñaron en el fondo de los lotes.  

El  trazado  de  la  red  para  los  cuatro  diseños  condominiales  realizados  fue  igual,  la  única 
diferencia fue la ubicación de los pozos, ya que en los sistemas que si se cumplía con la distancia 
máxima de 25 m para los ramales condominiales, era necesario diseñar un mayor número de 
pozos para cumplir con esta condición.  

6.2.3.2 Costos  

En la Tabla 29 se encuentran los costos de los cuatro diseños condominiales realizados, tanto 
en SewerGEMS como en UTOPIA.  

Tabla 29 Costos de los sistemas condominiales diseñados 

 

Alcantarillado Condominial 

Diseño 

1.Condominial 

cumpliendo 25 m 

de distancia 

2.Condominial sin 

cumplir 25 m de 

distancia 

3.Condominial 

cumpliendo 25 m 

de distancia 

4.Condominial sin 

cumplir 25 m de 

distancia 

Programa Usado 

SewerGems 

UTOPIA 

Costo 

Construcción 

($USD) 

$ 24,452,758.18 

$ 24,684,963.31 

$ 25,108,353.63 

$ 25,379,394.15 

Costo cámaras 

($USD) 

$ 51,247,194.49 

$ 30,554,436.50 

$ 55,499,932.63 

$ 32,442,125.73 

Costo 

Construcción y 

cámaras ($USD) 

$ 75,699,952.67 

$ 55,239,399.81 

$ 80,608,286.26 

$ 57,821,519.88 

 

Al analizar los costos de construcción de los sistemas de alcantarillado condominiales diseñados 
en SewerGEMS con los diseñados en UTOPIA, se puede observar que la diferencia es del 3%, 

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convencional optimizado

 

 

 

 

90 
 

es decir, en SewerGEMS el costo de construcción es inferior ya que se están implementando 
tuberías con un diámetro mucho menor y esto está directamente relacionado con la ecuación de 
costos implementada (ver Ecuación 14).  

Por otro lado, en los costos de las cámaras si se puede observar una gran diferencia entre los 
diseños que cumplen con los 25 m de distancia y los que no cumple. Esto se debe a que en los 
diseños que si se cumplen con tener una distancia máxima entre pozos de 25 m se implementan 
casi  el  doble  de  cámaras,  lo  cual  genera  un  aumento  considerable  de  estos  costos.  En 
SewerGEMS  la  diferencia  entre  los  diseños  llega  a  ser  hasta  de  un  40%,  por  otro  lado,  en 
UTOPIA esta diferencia de costos es del 42%. Al comparar los costos de las cámaras en los 
diseños  que  si  cumplen  con  la  distancia  máxima  de  25  m  la  diferencia  entre  UTOPIA  y 
SewerGEMS es del 8%.  

Al  analizar  los  costos  totales  (construcción  y  cámaras)  se  tiene  que  para  ambos  diseños  en 
UTOPIA se obtuvieron costos superiores que los de SewerGEMS, en hasta un 6%. Lo anterior 
se debe a los diámetros de las tuberías que fueron implementados en cada uno de los programas. 
Adicionalmente, los diseños que cumplen con los 25 m de distancia tienen un costo demasiado 
elevado en comparación con el diseño condominial que no cumple con los 25 m de distancia, 
esto  se  debe  a  que  en  los  sistemas  condominiales  deben  existir  cámaras  en  casi  todas  las 
viviendas para que estas puedan realizar su mantenimiento y esto genera una alta necesidad de 
cámaras, lo cual incrementa considerablemente los costos.  

Se debe mencionar que los diseños condominiales que no cumplen con los 25 m de distancia 
entre pozos  se realizaron para poder determinar si  los  costos del  sistema condominial si  son 
inferiores  a  los  costos  de  los  sistemas  convencionales.  Es  decir,  en  el  sistema  convencional 
realizado por Amarilo se contaba con una distancia máxima entre pozos de 80 m, por lo tanto, 
se usó este mismo valor en los sistemas condominiales para así poder realizar una comparación 
económica  más  apropiada  entre  ambos  sistemas.  Teniendo  en  cuenta  lo  anterior,  se  puede 
observar que los diseños condominiales que no cumplen con los 25 m de distancia, es decir, 
que  implementan  algunos  parámetros  del  sistema  convencional  son  más  económicos  que  el 
diseño condominial.  

6.3 Comparación entre el diseño convencional optimizado y el condominial.  

 

Para realizar una comparación entre el diseño convencional optimizado y el diseño condominial 
se usará un esfuerzo cortante de 1.0 Pa, ya que este parámetro es común para ambos sistemas. 
El costo del sistema convencional optimizado realizado en UTOPIA con este esfuerzo cortante 
está en la Tabla 30.  

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

91 
 

Tabla 30 Costos del sistema convencional optimizado (1.0 Pa) 

Sistema convencional optimizado 

Programa usado 

UTOPIA 

Parámetros de diseños 

usados 

Resolución 0330 del 2017 (1.0 Pa) 

Costos de construcción 

($USD) 

$ 23,372,199.59 

Costos de cámaras 

($USD) 

$ 30,171,747.94 

Costo total ($USD) 

$ 53,543,947.53 

 

6.3.1  Trazado de la red  

En  la  Figura  38  se  puede  observar  las  diferencias  que  existen  entre  el  trazado  del  sistema 
convencional y el sistema condominial. La mayor parte de la red principal es la misma, esto se 
debe a que fueron trazadas en las vías principales de la zona para facilitar su construcción y 
porque en estas zonas la pendiente del terreno era la adecuada para el diseño. Por lo tanto, la 
mayor diferencia se encuentra en el trazado de los ramales condominiales, ya que en el sistema 
condominial  se  intentó  que  por  una  misma  calle  o  calles  muy  cercanas  no  se  trazaran  dos 
tuberías diferentes, esto con el fin de poder disminuir los costos, mientras que en el trazado del 
sistema convencional no se tiene esta restricción. Adicionalmente, en el sistema condominial 
no se diseñaron tuberías que rodearan los parques o las zonas verdes, ya que no se consideró 
necesario, pero en el sistema convencional si hay tuberías en estas zonas. Por otro lado, en el 
sistema condominial se realizaron más tuberías que se encontraran dentro de las edificaciones, 
mientras que en el sistema convencional la mayoría de las tuberías se encuentran en las calles. 
Finalmente, se logró que el sistema condominial y sistema convencional tuvieran una longitud 
de tuberías total muy cercana, esto con el fin de poder comparar ambos sistemas.  

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convencional optimizado

 

 

 

 

92 
 

 

Figura 38 Comparación del trazado entre el sistema convencional y el sistema condominial 

6.3.2  Restricciones de diseño 

Como  se  mencionó  anteriormente,  la  principal  diferencia  entre  el  sistema  condominial  y  el 
sistema  convencional  son  sus  restricciones  de  diseño,  ya  que  en  el  sistema  condominial  se 
pueden usar tuberías de menor diámetro, profundidades desde el terreno hasta la cota clave de 
la tubería inferiores y la relación de llenado es menor. Al investigar las consecuencias que tienen 
estos cambios de restricciones en el sistema condominial se analizó que los problemas de este 
sistema, en su  mayoría, son  generados  por  el  uso de diámetros muy  pequeños y por la poca 
profundidad en la que están ubicadas las tuberías. 

En el sistema convencional el diámetro mínimo permitido es de 200 mm, mientras que en el 
sistema condominial es de 100 mm, esta diferencia de tamaño genera una mayor probabilidad 
de falla en las tuberías, las cuales son ocasionadas por la falta de mantenimiento del sistema por 
parte de la comunidad o por el uso de la red como un sistema combinado. El segundo problema 
frecuente de los sistemas condominiales es la ruptura de las tuberías, lo cual se genera por la 
poca profundidad de estas en el terreno.  

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93 
 

Al  cambiar  el  diámetro  de  las  tuberías  y  al  permitir  una  menor  profundidad  de  la  red,  se 
consideraba  que  el  sistema  condominial  tendría  una  reducción  de  costos  considerable  con 
respecto  al  sistema  convencional,  no  obstante,  se  deben  tener  en  cuenta  los  costos  del 
mantenimiento  de  los  dos  problemas  mencionados  anteriormente.  Puede  que  el  costo  de 
construcción  sea  inferior,  pero  los  costos  relacionados  con  el  mantenimiento  y/o  cambio  de 
tuberías puede incrementar los costos considerablemente, y esto generaría que este sistema no 
sea  el  adecuado  para  zonas  con  bajos  recursos  económicos.  Por  esta  razón,  en  este  trabajo, 
además,  de  analizar  los  costos  de  construcción  se  tuvieron  en  cuenta  los  costos  de 
mantenimiento de cada una de las redes diseñadas.  

6.3.3  Flujos de caja con los costos iniciales y mantenimiento.  

Para determinar los costos de mantenimiento se asumió que anualmente un 10% de las tuberías 
de  cada  uno  de  los  sistemas  presentaría  una  falla  y,  por  lo  tanto,  era  necesario  realizarles 
mantenimiento. Esto quiere decir que en los sistemas convencionales anualmente fallarían 42 
tuberías, en el sistema condominial que cumple con los 25 m de distancia fallarían 72 tuberías 
y el sistema condominial que no cumple con los 25 m fallarían 41 tuberías. Con estos valores 
fue  posible  determinar  los  costos  anuales  de  mantenimiento  para  cada  uno  de  los  diseños 
realizados. 

Por otro lado, se calculó la población beneficiada que se tendrá al final del periodo de diseño 
(20 años), ya que este es un parámetro que será utilizado para calcular el indicador de costo-
efectividad. Según Amarilo, la población por vivienda sería de 4.5 y en total se tendrán 52,500 
viviendas  en  Ciudad  Verde.  Eso  quiere  decir  que  para  el  último  año  se  tendrán  236,250 
habitantes. 

En la Tabla 31 se observa el flujo de caja del sistema convencional realizado por Amarilo y el 
sistema  convencional  optimizado  realizado  en  UTOPIA.  En  el  flujo  de  caja  se  incluye  la 
inversión inicial y el costo de mantenimiento del sistema en los 20 años.  

Tabla 31 Flujo de caja para el sistema convencional  

SISTEMA CONVENCIONAL  

Periodo 

(años) 

Inversion 

Amarilo ($USD) 

Inversión 

UTOPIA 

($USD) 

Mantenimiento ($USD) 

Población 

beneficiada  

(Hab) 

 $ 62,422,726.85    $ 53,543,947.53  

  

  

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

11813 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

23625 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

35438 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

47250 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

59063 

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convencional optimizado

 

 

 

 

94 
 

SISTEMA CONVENCIONAL  

Periodo 

(años) 

Inversion 

Amarilo ($USD) 

Inversión 

UTOPIA 

($USD) 

Mantenimiento ($USD) 

Población 

beneficiada  

(Hab) 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

70875 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

82688 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

94500 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

106313 

10 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

118125 

11 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

129938 

12 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

141750 

13 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

153563 

14 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

165375 

15 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

177188 

16 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

189000 

17 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

200813 

18 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

212625 

19 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

224438 

20 

 -  

 -  

 $            1,452,402.65  

236250 

En la Tabla 32 se observa el flujo de caja del sistema condominial que cumple con los 25 m de 
distancia en los dos programas usados (SewerGems y UTOPIA). En el flujo de caja se incluye 
la inversión inicial y el costo de mantenimiento del sistema en los 20 años. 

Tabla 32 Flujo de caja del sistema condominial que cumple 25 m de distancia 

SISTEMA CONDOMINIAL CUMPLE 25 M DE DISTANCIA 

Periodo 

(años) 

Inversión 

SWERGEMS 

($USD) 

Inversión UTOPIA 

($USD) 

Mantenimiento 

($USD) 

Población 

beneficiada (Hab) 

 $ 75,699,952.67    $     80,608,286.26  

  

  

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

11813 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

23625 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

35438 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

47250 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

59063 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

70875 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

82688 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

94500 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

106313 

10 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

118125 

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95 
 

SISTEMA CONDOMINIAL CUMPLE 25 M DE DISTANCIA 

Periodo 

(años) 

Inversión 

SWERGEMS 

($USD) 

Inversión UTOPIA 

($USD) 

Mantenimiento 

($USD) 

Población 

beneficiada (Hab) 

11 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

129938 

12 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

141750 

13 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

153563 

14 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

165375 

15 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

177188 

16 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

189000 

17 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

200813 

18 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

212625 

19 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

224438 

20 

 -  

 -  

 $       2,727,485.52  

236250 

En la Tabla 33 se observa el flujo de caja del sistema condominial que no cumple con los 25 m 
de  distancia  en  los  dos  programas  usados  (SewerGems  y  UTOPIA).  En  el  flujo  de  caja  se 
incluye la inversión inicial y el costo de mantenimiento del sistema en los 20 años. 

Tabla 33 Flujo de caja del sistema condominial que no cumple 25 m de distancia 

SISTEMA CONDOMINIAL NO CUMPLE 25 M DE DISTANCIA 

Periodo 

(años) 

Inversion 

SewerGEMS($USD) 

Inversión 

UTOPIA ($USD) 

Mantenimiento 

($USD) 

Población 

beneficiada  (Hab) 

 $      55,239,399.81    $  57,821,519.88  

  

  

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

11813 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

23625 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

35438 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

47250 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

59063 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

70875 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

82688 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

94500 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

106313 

10 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

118125 

11 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

129938 

12 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

141750 

13 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

153563 

14 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

165375 

15 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

177188 

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convencional optimizado

 

 

 

 

96 
 

SISTEMA CONDOMINIAL NO CUMPLE 25 M DE DISTANCIA 

Periodo 

(años) 

Inversion 

SewerGEMS($USD) 

Inversión 

UTOPIA ($USD) 

Mantenimiento 

($USD) 

Población 

beneficiada  (Hab) 

16 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

189000 

17 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

200813 

18 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

212625 

19 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

224438 

20 

 -  

 -  

 $        1,553,151.48  

236250 

 

Es importante mencionar que uno de los principios del sistema condominial es que la población 
realice el mantenimiento y esto ayuda a que el estado o la empresa no asuma estos costos. Sin 
embargo,  para  poder  comparar  detalladamente  el  sistema  condominial  con  el  sistema 
convencional,  se  asumió  que  la  población  no  ayudaría  en  el  mantenimiento  de  las  tuberías. 
Además,  en  la  literatura  se  menciona  que  la  principal  problemática  de  los  sistemas 
condominiales  es  que  la  población  no  realiza  adecuadamente  y/o  periódicamente  el 
mantenimiento del sistema, y esto genera un mayor número de fallas en las tuberías. Por esta 
razón, la aproximación de costos realizada para el sistema condominial no es muy lejana a lo 
que podría ocurrir en la realidad.  

En  los  flujos  de  caja  realizados  se  puede  observar  que  los  costos  de  mantenimiento  de  los 
sistemas  condominiales  son  un  poco  mayores  que  los  costos  de  mantenimiento  del  sistema 
convencional. Para el sistema convencional se obtuvo un costo de USD$ 1,452,402.65 para 42 
tuberías, mientras que para el sistema condominial para 41 tuberías se obtuvo un costo de USD$        
1,553,151.48,  por  lo  tanto,  el  sistema  condominial  es  6%  más  costoso  que  el  sistema 
convencional en términos de costos de mantenimiento. Por otro lado, el sistema condominial 
que cumple con los  25 m  de distancia  tiene un  costo  de mantenimiento mucho más elevado 
(USD$ $ 2,727,485.52), pero este se debe a que el número de tuberías afectadas es casi el doble 
en comparación con los otros sistemas (72 tuberías podrían fallar).  

El costo de mantenimiento por tubería para el sistema convencional es de USD$ 34,581.02 y 
para el sistema condominial es de USD $ 37,881.74. La diferencia de costos por tubería no es 
muy grande, sin embargo, en el sistema condominial se cuenta casi con el doble de tuberías que 
en el sistema convencional y esto genera un incremento de costos bastante considerable. Como 
se  observa  en  los  flujos  de  caja  del  sistema  condominial  la  diferencia  de  los  costos  de 
mantenimiento entre el sistema en el que si se cumplen con los 25 m de distancia entre los pozos 
y  el  que  no  cumple  con  este  parámetro  es  del  43%.  Por  lo  tanto,  al  cumplir  con  todos  los 
parámetros de diseño del sistema condominial puede que si se tenga un costo de construcción 
inferior  al  del  sistema  convencional,  no  obstante,  los  costos  de  mantenimiento  se  elevan 

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97 
 

considerablemente porque existe un mayor número de tuberías que pueden presentar fallas a lo 
largo de los año de operación.  

6.3.4  Evaluación social  

Para el cálculo del ratio costo efectividad (CE) (ver sección de Evaluación Social) se determinó 
que todos los diseños beneficiaban en promedio a la misma cantidad de personas, es decir, la 
diferencia entre cada diseño era el VACSN (valor actual social neto). Por lo tanto, entre menor 
sea el indicador quiere decir que existe una mayor efectividad a un menor costo, es decir,  la 
alternativa con menor CE sería la más costo-efectiva en comparación con las otras. 

Al  implementar  el  indicador  de  ratio  costo  efectividad  para  los  seis  diseños  realizados  se 
obtuvieron los siguientes resultados:  

Tabla 34 Indicador ratio costo efectividad para cada uno de los diseños 

  

Alcantarillado Convencional  

Alcantarillado Condominial 

Diseño 

1.Convencional 

Realizado por 

Amarilo 

2.Convencional 
optimizado (1.0 

Pa) 

3.Condominial 
cumpliendo 25 

m de distancia 

4.Condominial 

sin cumplir 25 
m de distancia 

5.Condominial 
cumpliendo 25 

m de distancia 

6.Condominial 

sin cumplir 25 
m de distancia 

Programa  

Usado 

UTOPIA 

SewerGems 

UTOPIA 

C.E 

($USD/usuario) 

$ 590.75 

$ 519.16 

$ 774.59 

$ 538.90 

$ 814.16 

$ 559.72 

En la Tabla 34 se encuentran los resultados del indicador para cada uno de los alcantarillados. 
Al analizar los diseños condominiales se observa que el CE del diseño condominial que cumple 
con los 25 metros de distancia realizado en UTOPIA fue el mayor de los cuatro diseños, por 
otro  lado,  el  diseño  condominial  con  menor  CE  fue  el  que  no  cumple  con  los  25  metros  de 
distancia realizado en SewerGEMS. Adicionalmente, los diseños condominiales realizados en 
SewerGEMS tienen un menor ratio costo efectividad, lo cual se debe a que la inversión inicial 
de esos alcantarillados es inferior ya que pueden implementar tuberías de menor diámetro que 
los diseños realizados en UTOPIA. Por otro lado, los diseños que no cumplen con lo 25 m de 
distancia también tienen un CE inferior en comparación con los otros diseños condominiales, 
ya que el costo de las cámaras (costo de inversión) disminuye considerablemente al no cumplir 
con  esta  restricción  de  diseño.  Al  analizar  los  diseños  convencionales  se  obtuvo  que  el  CE 
menor fue para el diseño convencional optimizado usando un esfuerzo cortante de 1.0 Pa porque 
la  inversión  inicial  de  este  sistema  disminuye  por  implementar  más  tuberías  de  un  diámetro 
inferior.  

Como se puede observar en los resultados, los diseños condominiales en los que se cumple con 
los 25 m de distancia entre los pozos tienen los mayores CE, esto se debe al elevado costo de 
inversión que es generado por cada uno de los pozos. Por lo tanto, cumplir con la restricción de 

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diseño  que  se  encuentra  en  la  Resolución  0330  del  2017  eleva  los  costos de  inversión  y  los 
costos de mantenimiento, ya que se debe construir un mayor número de cámaras y esto genera 
que el número de tuberías o pozos que pudieran presentar fallas fuera mayor.  

Teniendo en cuenta que la mejor alternativa de diseño sería aquella que tuviera el CE menor, 
se  puede  analizar  que  entre  los  sistemas  condominiales  la  mejor  alternativa  es  el  sistema 
condominial que no cumple con los 25 metros de distancia que fue realizado en SewerGEMS. 
Ahora bien, al analizar el sistema convencional y el sistema condominial se puede observar que 
la alternativa con menor ratio costo efectividad es el sistema convencional optimizado que fue 
realizado en UTOPIA. Esto quiere decir que el sistema convencional optimizado es la mejor 
alternativa  ya  que  beneficia  a  la  misma  población  y  tiene  un  menor  costo  de  inversión  y 
mantenimiento a lo largo del periodo de diseño (20 años). 

7.  CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES  

7.1 Conclusiones  

Una de las grandes prioridades, a nivel mundial, es poder brindar agua potable y servicio de 
alcantarillado a toda la población, ya que esto ayudaría a disminuir problemas en la salud y en 
el medio ambiente. El mayor reto se encuentra en los países en vía de desarrollo porque se tiene 
una baja cobertura del sistema y existen múltiples dificultades económicas. Como solución en 
los últimos años se han generado alcantarillados no convencionales, que pretenden disminuir 
los costos económicos y brindar el servicio a la mayor cantidad de personas posibles. Dentro 
de  los  alcantarillados  no  convencionales  más  comunes  se  encuentra  el  condominial, 
simplificado y sin arrastre de sólidos.  

En  América  Latina,  uno  de  los  alcantarillados  no  convencionales  más  implementado  es  el 
condominial,  el  cual  se  diferencia  del  convencional  porque  este  no  requiere  de  grandes 
profundidades de excavación, implementa diámetros de tubería inferiores y la comunidad tiene 
una participación en la elección, desarrollo y mantenimiento del sistema. En la literatura se ha 
demostrado que estas diferencias en el diseño y operación del sistema generan que este tenga 
un  costo  inferior  al  alcantarillado  convencional  y,  por  esta  razón,  es  comúnmente  usado  en 
países como Brasil, Perú y Bolivia. Sin embargo, en diferentes fuentes bibliográficas también 
se menciona que uno de los principales problemas del sistema condominial es que debe existir 
una  constante  participación  de  la  comunidad  para  que  así  se  pueda  asegurar  el  éxito  del 
alcantarillado.  Por  lo  tanto,  se  deben  hacer  constantes  reuniones  con  la  comunidad  para 
capacitarla, además, esta debe estar comprometida en hacer el mantenimiento del alcantarillado 
periódicamente.  Es por esta razón que se considera que el sistema condominial trae múltiples 
beneficios, no obstante, a largo plazo no es muy viable.  

Para  poder  ejemplificar  la  diferencia  en  los  costos  de  construcción  entre  un  alcantarillado 
convencional y uno condominial, se escogió un trabajo realizado en Brasil y otro en Perú. En 

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primer lugar, en la investigación realizada por Mezzomo (2019) para una ciudad de Brasil, se 
realizó el diseño condominial y convencional para dos escenarios diferentes, en el primero se 
tiene un elevado gradiente topográfico y el segundo es totalmente lo opuesto. Como resultado 
se obtuvo que en el escenario 1 el sistema condominial es 26% más económico que el sistema 
convencional, para el escenario 2 se obtuvo una reducción del costo del  31% con el sistema 
condominial. Para el ejemplo de Perú se referenció el trabajo hecho por Ramos (2018) en este 
también se realiza una comparación  económica entre ambos alcantarillados. Como resultado 
obtuvo  que  el  alcantarillado  condominial  es  32%  más  económico  que  el  alcantarillado 
convencional.  

Aunque  se  sepa  que  uno  de  los  mayores  beneficios  del  alcantarillado  condominial  es  la 
reducción en los costos de construcción, hay diferentes fuentes bibliográficas que afirman que 
este tipo de alcantarillado no es una solución viable a largo plazo, esto se debe a sus altos costos 
de mantenimiento. En la investigación realizada por Silva (2018) se determinan los costos de 
mantenimiento en Natal para el sistema de alcantarillado convencional y condominial. Como 
resultado obtuvo que en el alcantarillado condominial existen más solicitudes de mantenimiento 
que en el convencional porque existen más obstrucciones en el sistema, esto genera que el costo 
de mantenimiento en el condominial sea 18.5% más costo que el convencional. Por lo tanto, al 
tener periodos de diseño de 15 a 30 años del alcantarillado condominial, se puede concluir que 
a  largo  plazo  se  podría  generar  un  colapso  en  la  compañía  de  aguas  y  unos  costos  de 
mantenimiento más elevados que los obtenidos en el alcantarillado convencional.  

Para  poder  realizar  una  comparación  entre  el  alcantarillado  convencional  y  el  alcantarillado 
convencional optimizado se implementó como caso de estudio un Macroproyecto de Soacha, 
Ciudad  Verde.  Al  realizar  el  diseño  optimizado  del  alcantarillado  con  dos  restricciones  de 
diseño  diferentes,  una  usando  la  normativa  colombiana  y  otra  implementando  los  valores 
mínimos  que  se  usaron  en  Amarilo,  fue  posible  determinar  que  cualquiera  de  los  diseños 
optimizados es más económico que el diseño convencional. El costo del diseño convencional 
fue de $ 1,212,425,670.51, mientras que el optimizado usando los parámetros de la constructora 
fue  de  $  907,935,791.33  y  el  diseño  con  la  normativa  de  $  930,678,392.07.  Por  lo  tanto,  el 
diseño convencional es 25.11% más costoso que el diseño optimizado aplicando las mismas 
restricciones de diseño y 23.3% más costoso que el diseño optimizado con la normativa. Por lo 
tanto, se debería considerar comenzar a implementar un diseño convencional optimizado para 
la construcción de los sistemas de alcantarillado ya que estos sirven para reducir los costos.  

Así  mismo,  con  el  caso  de  estudio  se  pudo  evidenciar  que  cambiar  algunas  restricciones  de 
diseño puede generar una disminución de los costos. Para los diseños optimizados se cambiaron 
los parámetros del esfuerzo cortante mínimo y la profundidad de excavación mínima, el primero 
se redujo de 1.2 Pa a 0.75 Pa y el segundo parámetro de 1.2 m a 0.82 m. Con estos pequeños 
cambios en las restricciones fue posible reducir los costos un 2.4%. No obstante, al revisar la 
normativa  colombiana  se  recomienda  que  el  valor  del  esfuerzo  cortante  mínimo  no  sea 

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cambiado  ya  que  esto  podría  tener  afectaciones  en  el  funcionamiento  de  la  tubería  por  la 
acumulación  de  sedimentos  y  no  se  tienen  soluciones  para  evitar  esta  problemática  si  se 
implementa un esfuerzo cortante menor a 1.2 Pa. Esto mismo no ocurre con la profundidad a la 
cota clave de la tubería porque en la norma se mencionó que si se incumple con la restricción 
de  profundidad  mínima  es  posible  implementar  estructuras  que  eviten  su  ruptura. 
Adicionalmente,  al  cambiar  la  profundidad  mínima  no  se  vieron  cambios  en  el  diseño 
optimizado porque se tuvo como mínima profundidad en ambos casos el valor de 1.2 m.   

Al  realizar  el  trazado  del  sistema  condominial  se  tuvieron  múltiples  problemáticas  con  la 
pendiente  del  terreno  en  Ciudad  Verde  ya  que  esta  era  muy  plana  y  generaba  que  múltiples 
tuberías  estuvieran  en  contra  pendiente.  Por  esta  razón,  no  fue  posible  realizar  ramales 
condominiales  en  cada  uno  de  los  conjuntos,  sin  embargo,  se  aseguró  que  en  cada  edificio 
existiera  una  tubería  cercana  en  la  cual  se  pudieran  drenar  las  aguas.  Adicionalmente,  se 
realizaron  cuatro  diseños  diferentes  del  sistema  condominial,  dos  en  SewerGEMS  y  dos  en 
UTOPIA, para poder comparar los costos en dos programas diferentes que implementan dos 
restricciones de diseño distintas.  

Al analizar los costos totales de los cuatro diseños del sistema condominial se puede observar 
que en SewerGEMS se obtuvieron costos hasta 6% inferiores que los obtenidos en UTOPIA. 
Lo anterior se debe a que en UTOPIA no es posible diferenciar las tuberías principales de los 
ramales condominiales, es decir, no se pudo correr el programa con un diámetro menor a 200 
mm porque esto podía generar que hasta tuberías de la red principal usaran diámetros inferiores 
a lo establecido en la norma y este no sería un diseño correcto. Esto generó un incremento de 
costos de los diseños realizados en UTOPIA. 

Por otro lado, se puede observar que tanto en UTOPIA como en SewerGEMS la diferencia de 
costos totales entre el diseño que sí cumple con los 25 m de distancia entre pozos y el diseño 
que no cumple con esta distancia establecida es muy grande. Esto se debe a que en el diseño 
que si se cumple con los 25 m de distancia existe casi el doble de pozos en comparación con 
los otros diseños y esto genera un aumento considerable de los costos. Teniendo en cuenta que 
en el sistema convencional no existe este valor como restricción, se puede concluir que en los 
sistemas  condominiales  se  tendrán  costos  superiores  si  se  cumple  con  este  parámetro  de 
distancia máxima en comparación con los sistemas convencionales. Por lo tanto, aunque en los 
sistemas condominiales se implementen diámetros menores y sea posible realizar el trazado de 
la  red  en  otras  zonas  diferentes  a  las  establecidas  en  los  sistemas  convencionales,  se  deben 
considerar los costos adicionales generados por un incremento en el mantenimiento y el número 
de cámaras.  

Al comparar los costos del sistema condominial y el sistema convencional optimizado diseñado 
con  un  esfuerzo  cortante  de  1.0  Pa  se  obtuvieron  los  siguientes  resultados:  el  diseño 
condominial que no cumple con los 25 m de distancia en SewerGems y UTOPIA es 3% y 7%, 
respectivamente, más costoso que el diseño convencional optimizado. Por otro lado, el diseño 

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condominial que cumple con los 25 m de distancia en SewerGems y UTOPIA es 29% y 34%, 
respectivamente, más costoso que el diseño convencional optimizado. Por lo tanto, el diseño 
convencional  optimizado  tiene  un  costo  de  construcción  y  de  cámaras  inferior  a  todos  los 
diseños condominiales realizados.  

Al determinar lo costos de mantenimiento por tubería para cada uno de los sistemas se obtuvo 
que  en  el  sistema  convencional  el  costo  es  de  USD$  34,581.02,  mientras  que  en  el  sistema 
condominial es de USD $ 37,881.74. Uno de los principios del sistema condominial es que la 
población se haga responsable del mantenimiento del sistema, no obstante, para poder comparar 
los sistemas convencionales y condominiales se asumió que todos los costos de mantenimiento 
serían responsabilidad de la empresa constructora.  

En  los  flujos  de  caja  del  sistema  condominial  se  puede  observar  que  los  costos  de 
mantenimiento del sistema condominial que si cumple con los 25 m de distancia es 43% mayor 
a los costos del sistema condominial que no cumple con esta restricción. Por lo tanto, al cumplir 
con todas las restricciones de diseño del sistema condominial que se encuentran en la norma 
colombiana  puede  que  se  tengan  menores  costos  de  construcción  que  en  el  sistema 
convencional, no obstante, los costos de mantenimiento y los costos de inversión relacionados 
con las cámaras son superiores. Por esta razón, es necesario analizar detalladamente los costos 
relacionados  con  los  sistemas  condominiales,  para  así  determinar  si  estos  disminuyen 
considerablemente en comparación con los sistemas convencionales.  

El indicador para realizar la evaluación social escogido fue el ratio costo-efectividad (CE). Al 
determinar este indicador para los seis diseños realizados se obtuvo que el diseño del sistema 
convencional  optimizado  tiene  un  menor  CE  en  comparación  con  todos  los  sistemas 
condominiales. Esto quiere decir que esta alternativa tiene una mayor efectividad a un menor 
costo a lo largo del periodo de diseño (20 años). A partir de lo anterior, fue posible analizar que 
los diseños condominiales no son adecuados para ser realizados en Ciudad Verde.  

7.2 Recomendaciones  

Para  próximos  trabajos  relacionados  con  este  tema,  se  recomienda  seleccionar  otra  área  de 
estudio en donde sea posible diseñas ramales condominiales en cada uno de los conjuntos, es 
decir, que la pendiente del terreno no sea tan plana como en el caso de Ciudad Verde. Además, 
se  recomienda  que  los  costos  de  mantenimiento  del  sistema  condominial  sean  extraídos  de 
información nacional y no de información extranjera, ya que esto genera incertidumbre en los 
valores  implementados,  sin  embargo,  para  este  trabajo  no  fue  posible  encontrar  esta 
información ya que hasta el 2021 no han sido construidos sistemas condominiales en el país.  

Con respecto a los sistemas condominiales se recomienda que los costos de mantenimiento se 
disminuyan en un cierto porcentaje, ya que lo ideal sería que la comunidad beneficiada ayudara 
en este procedimiento y esto genera que estos costos no sean tan altos a los calculados en este 

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trabajo. Además, se recomienda buscar información adicional para saber más detalladamente 
cuál es el porcentaje de tuberías del sistema condominial y convencional que presentan fallas 
anualmente.  

Por otro lado, se recomienda que en próximos trabajos se realice un análisis más detallado de 
los costos de construcción, por ejemplo, incluir los costos según el tipo de suelo, maquinaria 
necesaria, excavación de las zanjas, estudios previos, entre otros. Finalmente, se recomienda 
que se realice el cálculo de caudal para cada una de las tuberías, teniendo en cuenta lo que se 
encuentra  en  la  norma  colombiana,  es  decir,  determinar  el  caudal  residual,  caudal  de 
infiltración, entre otros.  

8.  REFERENCIAS 

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%22%2C%22dimension%22%3A%22DES_GEO_DEPTOS%22%2C%22view%22%3A
%22line%22%7D 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

104 
 

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9.  ANEXOS 

Anexo 1 Diseño realizado por Amarilo 

 

CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO 

 

Tubería 

Inicial 

Tubería 

Final 

Diámetro 

(m) 

Longitud 

(m) 

Pendiente 

(%) 

Relación 

de llenado 

(-) 

Velocidad 

(m/s) 

Caudal 

(m^3/s) 

Esfuerzo 
Cortante 

(Pa) 

Cota Clave 

Cota del terreno 

Profundidad de 

excavación (Hasta 

cota clave de la 

tubería) 

 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

0.362 

89.34 

0.15 

0.817 

0.718 

0.07 

1.62 

2537.50 

2537.36 

2539.52 

2539.45 

2.02 

2.09 

0.407 

34.00 

0.23 

0.791 

0.910 

0.12 

2.79 

2537.21 

2537.13 

2539.45 

2539.41 

2.24 

2.28 

0.452 

65.42 

0.22 

0.840 

1.057 

0.17 

2.94 

2537.02 

2536.88 

2539.41 

2539.27 

2.38 

2.40 

0.595 

64.86 

0.15 

0.629 

0.641 

0.18 

2.47 

2536.99 

2536.90 

2539.27 

2539.30 

2.28 

2.41 

0.595 

65.00 

0.15 

0.646 

0.671 

0.19 

2.50 

2536.87 

2536.77 

2539.30 

2539.20 

2.44 

2.44 

0.595 

82.00 

0.15 

0.828 

1.007 

0.28 

2.56 

2536.62 

2536.51 

2539.20 

2539.20 

2.58 

2.69 

0.595 

82.00 

0.15 

0.842 

1.035 

0.29 

2.54 

2536.47 

2536.35 

2539.20 

2539.23 

2.73 

2.88 

0.595 

62.90 

0.15 

0.847 

1.063 

0.30 

2.62 

2536.32 

2536.23 

2539.23 

2539.33 

2.91 

3.10 

10 

0.595 

75.00 

0.15 

0.841 

1.063 

0.30 

2.70 

2536.20 

2536.08 

2539.33 

2539.36 

3.13 

3.28 

10 

11 

0.671 

75.00 

0.15 

0.714 

0.863 

0.31 

2.94 

2536.13 

2536.02 

2539.36 

2539.43 

3.23 

3.41 

11 

12 

0.671 

35.10 

0.15 

0.714 

0.863 

0.31 

2.94 

2536.02 

2535.97 

2539.43 

2539.32 

3.41 

3.35 

12 

13 

0.671 

87.00 

0.15 

0.761 

0.961 

0.34 

2.99 

2535.93 

2535.80 

2539.32 

2539.42 

3.39 

3.62 

13 

14 

0.671 

87.00 

0.15 

0.773 

0.986 

0.35 

3.00 

2535.79 

2535.66 

2539.42 

2539.45 

3.63 

3.79 

14 

15 

0.671 

71.40 

0.15 

0.783 

1.007 

0.36 

3.00 

2535.65 

2535.55 

2539.45 

2539.59 

3.79 

4.05 

15 

16 

0.671 

10.00 

0.15 

0.783 

1.007 

0.36 

3.00 

2533.85 

2533.84 

2539.59 

2539.59 

5.74 

5.75 

16 

17 

0.975 

41.64 

0.15 

0.765 

1.243 

0.93 

4.35 

2533.88 

2533.81 

2539.59 

2539.31 

5.71 

5.49 

17 

18 

0.975 

67.05 

0.15 

0.766 

1.247 

0.93 

4.35 

2533.81 

2533.71 

2539.31 

2539.49 

5.49 

5.78 

18 

19 

0.975 

63.98 

0.15 

0.769 

1.253 

0.94 

4.35 

2533.71 

2533.61 

2539.49 

2539.44 

5.78 

5.83 

19 

20 

0.975 

9.36 

0.15 

0.773 

1.264 

0.94 

4.36 

2533.61 

2533.59 

2539.44 

2539.49 

5.83 

5.89 

20 

21 

0.975 

12.00 

0.15 

0.773 

1.264 

0.94 

4.36 

2533.59 

2533.58 

2539.44 

2539.49 

5.85 

5.91 

21 

22 

0.975 

68.00 

0.15 

0.775 

1.270 

0.95 

4.36 

2533.57 

2533.47 

2539.49 

2539.48 

5.91 

6.01 

22 

414 

0.975 

10.50 

0.15 

0.775 

1.270 

0.95 

4.36 

2533.47 

2533.46 

2539.48 

2539.68 

6.01 

6.22 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

106 
 

 

CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO 

 

Tubería 

Inicial 

Tubería 

Final 

Diámetro 

(m) 

Longitud 

(m) 

Pendiente 

(%) 

Relación 

de llenado 

(-) 

Velocidad 

(m/s) 

Caudal 

(m^3/s) 

Esfuerzo 
Cortante 

(Pa) 

Cota Clave 

Cota del terreno 

Profundidad de 

excavación (Hasta 

cota clave de la 

tubería) 

 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

23 

24 

0.284 

29.50 

0.20 

0.747 

0.605 

0.04 

1.68 

2537.87 

2537.81 

2539.17 

2539.22 

1.30 

1.41 

24 

25 

0.284 

50.00 

0.20 

0.747 

0.605 

0.04 

1.68 

2537.69 

2537.59 

2539.22 

2539.15 

1.53 

1.56 

25 

26 

0.284 

85.00 

0.20 

0.747 

0.605 

0.04 

1.68 

2537.58 

2537.41 

2539.15 

2539.05 

1.57 

1.63 

26 

27 

0.327 

90.00 

0.20 

0.772 

0.703 

0.06 

1.95 

2537.40 

2537.22 

2539.05 

2539.10 

1.65 

1.88 

27 

28 

0.362 

40.50 

0.20 

0.790 

0.782 

0.08 

2.16 

2537.21 

2537.13 

2539.10 

2538.82 

1.89 

1.69 

28 

29 

0.362 

32.00 

0.20 

0.790 

0.782 

0.08 

2.16 

2537.12 

2537.05 

2538.82 

2538.59 

1.70 

1.53 

29 

30 

0.362 

15.00 

0.20 

0.790 

0.782 

0.08 

2.16 

2537.05 

2537.02 

2538.59 

2539.01 

1.54 

2.00 

30 

31 

0.407 

90.00 

0.20 

0.751 

0.777 

0.10 

2.41 

2537.03 

2536.85 

2539.01 

2539.22 

1.99 

2.38 

31 

32 

0.407 

75.00 

0.20 

0.817 

0.896 

0.12 

2.42 

2536.80 

2536.65 

2539.22 

2539.35 

2.43 

2.71 

32 

0.452 

75.00 

0.20 

0.737 

0.807 

0.13 

2.66 

2536.67 

2536.52 

2539.35 

2539.20 

2.68 

2.69 

33 

30 

0.227 

50.00 

0.21 

0.682 

0.458 

0.02 

1.37 

2537.79 

2537.68 

2539.09 

2539.01 

1.30 

1.33 

34 

50 

0.227 

75.00 

0.37 

0.280 

0.135 

0.01 

1.39 

2537.97 

2537.70 

2539.27 

2539.29 

1.30 

1.60 

35 

36 

0.284 

29.20 

0.20 

0.638 

0.464 

0.03 

1.58 

2537.56 

2537.50 

2539.16 

2539.15 

1.60 

1.65 

36 

37 

0.284 

60.80 

0.20 

0.638 

0.464 

0.03 

1.58 

2537.50 

2537.37 

2539.15 

2539.18 

1.65 

1.81 

37 

38 

0.327 

90.00 

0.20 

0.787 

0.727 

0.06 

1.95 

2537.28 

2537.10 

2539.18 

2539.65 

1.91 

2.55 

38 

12 

0.327 

21.20 

0.20 

0.787 

0.727 

0.06 

1.95 

2537.09 

2537.05 

2539.65 

2539.32 

2.56 

2.27 

39 

40 

0.747 

69.59 

0.15 

0.800 

1.122 

0.49 

3.34 

2535.58 

2535.48 

2539.04 

2539.06 

3.46 

3.58 

40 

41 

0.747 

49.24 

0.15 

0.805 

1.134 

0.50 

3.34 

2535.47 

2535.40 

2539.06 

2539.00 

3.59 

3.60 

41 

42 

0.747 

83.94 

0.15 

0.811 

1.148 

0.50 

3.34 

2535.40 

2535.27 

2539.00 

2539.33 

3.61 

4.06 

42 

43 

0.747 

52.00 

0.15 

0.817 

1.163 

0.51 

3.34 

2535.26 

2535.19 

2539.33 

2539.19 

4.06 

4.01 

43 

44 

0.747 

50.91 

0.15 

0.821 

1.173 

0.51 

3.33 

2535.18 

2535.11 

2539.19 

2539.25 

4.01 

4.14 

44 

45 

0.823 

76.20 

0.15 

0.812 

1.228 

0.65 

3.68 

2534.23 

2534.12 

2539.25 

2539.07 

5.02 

4.96 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

107 
 

 

CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO 

 

Tubería 

Inicial 

Tubería 

Final 

Diámetro 

(m) 

Longitud 

(m) 

Pendiente 

(%) 

Relación 

de llenado 

(-) 

Velocidad 

(m/s) 

Caudal 

(m^3/s) 

Esfuerzo 
Cortante 

(Pa) 

Cota Clave 

Cota del terreno 

Profundidad de 

excavación (Hasta 

cota clave de la 

tubería) 

 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

45 

46 

0.823 

47.80 

0.15 

0.826 

1.266 

0.67 

3.67 

2534.10 

2534.03 

2539.07 

2539.20 

4.97 

5.17 

46 

47 

0.823 

74.00 

0.15 

0.826 

1.266 

0.67 

3.67 

2534.03 

2533.92 

2539.20 

2539.33 

5.17 

5.41 

47 

16 

0.823 

74.18 

0.15 

0.834 

1.285 

0.68 

3.66 

2533.91 

2533.80 

2539.33 

2539.59 

5.41 

5.78 

48 

49 

0.227 

80.00 

0.20 

0.780 

0.561 

0.02 

1.35 

2536.67 

2536.51 

2538.52 

2539.20 

1.85 

2.69 

49 

50 

0.327 

80.00 

0.20 

0.719 

0.624 

0.05 

1.91 

2536.54 

2536.38 

2539.20 

2539.29 

2.67 

2.91 

50 

51 

0.327 

90.00 

0.20 

0.763 

0.689 

0.06 

1.94 

2536.35 

2536.17 

2539.29 

2539.03 

2.94 

2.85 

51 

52 

0.362 

88.04 

0.20 

0.763 

0.738 

0.08 

2.15 

2536.17 

2535.99 

2539.03 

2539.04 

2.86 

3.05 

52 

53 

0.407 

70.00 

0.20 

0.825 

0.910 

0.12 

2.42 

2535.96 

2535.82 

2539.04 

2539.03 

3.09 

3.21 

53 

54 

0.452 

70.60 

0.20 

0.782 

0.892 

0.14 

2.70 

2535.82 

2535.68 

2539.03 

2539.09 

3.21 

3.42 

54 

55 

0.452 

26.50 

0.20 

0.782 

0.892 

0.14 

2.70 

2535.66 

2535.60 

2539.09 

2539.23 

3.44 

3.63 

55 

56 

0.452 

26.50 

0.20 

0.782 

0.892 

0.14 

2.70 

2535.58 

2535.53 

2539.23 

2539.28 

3.65 

3.75 

56 

57 

0.452 

50.00 

0.20 

0.782 

0.892 

0.14 

2.70 

2535.50 

2535.40 

2539.28 

2539.39 

3.77 

3.98 

57 

58 

0.452 

54.27 

0.20 

0.798 

0.923 

0.15 

2.70 

2535.37 

2535.26 

2539.39 

2539.11 

4.01 

3.84 

58 

59 

0.452 

55.00 

0.20 

0.798 

0.923 

0.15 

2.70 

2535.24 

2535.13 

2539.11 

2539.00 

3.87 

3.87 

59 

60 

0.452 

55.56 

0.20 

0.812 

0.951 

0.15 

2.70 

2535.10 

2534.99 

2539.00 

2539.36 

3.90 

4.37 

60 

61 

0.595 

60.00 

0.15 

0.633 

0.648 

0.18 

2.48 

2535.11 

2535.02 

2539.36 

2539.31 

4.25 

4.29 

61 

62 

0.595 

45.51 

0.15 

0.642 

0.664 

0.18 

2.49 

2534.99 

2534.93 

2539.31 

2539.34 

4.31 

4.42 

62 

63 

0.595 

58.70 

0.15 

0.686 

0.743 

0.21 

2.56 

2534.87 

2534.79 

2539.34 

2539.39 

4.47 

4.60 

63 

44 

0.595 

58.70 

0.15 

0.697 

0.763 

0.21 

2.58 

2534.76 

2534.67 

2539.39 

2539.25 

4.63 

4.58 

64 

65 

0.227 

80.00 

0.20 

0.793 

0.577 

0.02 

1.36 

2536.77 

2536.61 

2538.67 

2538.70 

1.90 

2.10 

65 

52 

0.327 

80.00 

0.20 

0.687 

0.578 

0.05 

1.88 

2536.64 

2536.48 

2538.70 

2539.04 

2.06 

2.56 

66 

67 

0.227 

90.00 

0.22 

0.623 

0.403 

0.02 

1.38 

2536.26 

2536.06 

2538.56 

2538.80 

2.30 

2.74 

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background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

108 
 

 

CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO 

 

Tubería 

Inicial 

Tubería 

Final 

Diámetro 

(m) 

Longitud 

(m) 

Pendiente 

(%) 

Relación 

de llenado 

(-) 

Velocidad 

(m/s) 

Caudal 

(m^3/s) 

Esfuerzo 
Cortante 

(Pa) 

Cota Clave 

Cota del terreno 

Profundidad de 

excavación (Hasta 

cota clave de la 

tubería) 

 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

67 

68 

0.227 

45.00 

0.20 

0.793 

0.577 

0.02 

1.36 

2536.02 

2535.93 

2538.80 

2538.91 

2.78 

2.98 

68 

69 

0.227 

45.77 

0.24 

0.830 

0.683 

0.03 

1.62 

2535.91 

2535.80 

2538.91 

2538.85 

3.00 

3.05 

69 

70 

0.284 

55.00 

0.20 

0.733 

0.587 

0.04 

1.67 

2535.83 

2535.72 

2538.85 

2538.85 

3.02 

3.13 

70 

60 

0.284 

48.46 

0.45 

0.647 

0.711 

0.05 

3.58 

2535.70 

2535.49 

2538.85 

2539.36 

3.14 

3.88 

71 

67 

0.227 

60.00 

0.45 

0.379 

0.248 

0.01 

2.09 

2537.75 

2537.48 

2539.15 

2538.80 

1.40 

1.32 

72 

69 

0.227 

90.00 

0.22 

0.569 

0.345 

0.01 

1.31 

2537.75 

2537.55 

2539.05 

2538.85 

1.30 

1.30 

73 

74 

0.227 

80.00 

0.20 

0.620 

0.381 

0.02 

1.25 

2538.23 

2538.07 

2539.73 

2539.70 

1.50 

1.64 

74 

75 

0.227 

50.00 

0.20 

0.718 

0.487 

0.02 

1.33 

2536.34 

2536.24 

2539.70 

2539.23 

3.36 

2.99 

75 

76 

0.227 

41.35 

0.45 

0.647 

0.613 

0.02 

2.86 

2536.23 

2536.04 

2539.23 

2539.02 

3.00 

2.97 

76 

77 

0.284 

55.00 

0.20 

0.652 

0.481 

0.03 

1.60 

2536.08 

2535.97 

2539.02 

2538.94 

2.94 

2.97 

77 

62 

0.284 

47.94 

0.20 

0.750 

0.610 

0.04 

1.68 

2535.93 

2535.83 

2538.94 

2539.34 

3.01 

3.51 

78 

74 

0.227 

75.00 

0.35 

0.318 

0.162 

0.01 

1.44 

2536.71 

2536.44 

2538.96 

2539.70 

2.25 

3.26 

79 

76 

0.227 

80.00 

0.45 

0.352 

0.218 

0.01 

1.98 

2536.54 

2536.18 

2539.04 

2539.02 

2.50 

2.84 

80 

81 

0.227 

55.00 

0.45 

0.301 

0.167 

0.01 

1.78 

2538.24 

2537.99 

2539.64 

2539.84 

1.40 

1.85 

81 

41 

0.227 

55.00 

0.45 

0.514 

0.415 

0.02 

2.53 

2537.92 

2537.68 

2539.84 

2539.00 

1.92 

1.32 

82 

83 

0.227 

55.00 

0.30 

0.339 

0.167 

0.01 

1.29 

2537.75 

2537.58 

2539.05 

2538.88 

1.30 

1.30 

83 

42 

0.227 

55.00 

0.20 

0.645 

0.407 

0.02 

1.27 

2537.28 

2537.17 

2538.88 

2539.33 

1.60 

2.15 

84 

85 

0.284 

88.00 

0.15 

0.664 

0.429 

0.03 

1.21 

2537.36 

2537.23 

2538.97 

2539.11 

1.61 

1.88 

85 

86 

0.327 

88.00 

0.15 

0.804 

0.653 

0.05 

1.46 

2536.98 

2536.84 

2539.11 

2539.07 

2.13 

2.23 

86 

87 

0.362 

88.00 

0.15 

0.812 

0.711 

0.07 

1.62 

2536.84 

2536.70 

2539.07 

2539.21 

2.23 

2.50 

87 

88 

0.671 

64.00 

0.15 

0.787 

1.016 

0.36 

3.00 

2536.70 

2536.60 

2539.21 

2539.09 

2.51 

2.49 

88 

89 

0.671 

64.00 

0.15 

0.796 

1.036 

0.37 

3.00 

2536.59 

2536.50 

2539.09 

2539.16 

2.49 

2.66 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/c0377afebb8be20d22ff8d33a19511eb/index-html.html
background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

109 
 

 

CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO 

 

Tubería 

Inicial 

Tubería 

Final 

Diámetro 

(m) 

Longitud 

(m) 

Pendiente 

(%) 

Relación 

de llenado 

(-) 

Velocidad 

(m/s) 

Caudal 

(m^3/s) 

Esfuerzo 
Cortante 

(Pa) 

Cota Clave 

Cota del terreno 

Profundidad de 

excavación (Hasta 

cota clave de la 

tubería) 

 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

89 

90 

0.671 

81.00 

0.15 

0.803 

1.051 

0.37 

3.00 

2536.49 

2536.37 

2539.16 

2538.83 

2.67 

2.46 

90 

91 

0.747 

66.50 

0.15 

0.740 

0.984 

0.43 

3.31 

2536.43 

2536.33 

2538.83 

2538.83 

2.40 

2.51 

91 

92 

0.747 

80.00 

0.15 

0.747 

1.000 

0.44 

3.31 

2536.32 

2536.20 

2538.83 

2538.91 

2.51 

2.71 

92 

93 

0.747 

80.00 

0.15 

0.758 

1.024 

0.45 

3.33 

2536.19 

2536.07 

2538.91 

2538.94 

2.72 

2.86 

93 

94 

0.747 

85.65 

0.15 

0.758 

1.024 

0.45 

3.33 

2536.07 

2535.94 

2538.94 

2538.99 

2.86 

3.04 

94 

95 

0.747 

81.18 

0.15 

0.767 

1.046 

0.46 

3.33 

2535.94 

2535.81 

2538.99 

2539.05 

3.05 

3.24 

95 

39 

0.747 

85.17 

0.15 

0.775 

1.064 

0.47 

3.34 

2535.81 

2535.68 

2539.05 

2539.04 

3.25 

3.36 

96 

97 

0.284 

88.00 

0.22 

0.813 

0.733 

0.05 

1.86 

2537.62 

2537.42 

2538.92 

2538.90 

1.30 

1.47 

97 

98 

0.362 

88.00 

0.20 

0.821 

0.836 

0.09 

2.15 

2537.16 

2536.98 

2538.90 

2539.49 

1.74 

2.51 

98 

99 

0.407 

70.00 

0.20 

0.742 

0.762 

0.10 

2.40 

2537.01 

2536.87 

2539.49 

2539.10 

2.48 

2.23 

99 

90 

0.407 

19.46 

0.20 

0.742 

0.762 

0.10 

2.40 

2536.85 

2536.82 

2539.10 

2538.83 

2.25 

2.02 

100 

101 

0.227 

72.00 

0.20 

0.688 

0.454 

0.02 

1.31 

2537.56 

2537.42 

2538.88 

2538.90 

1.32 

1.48 

101 

102 

0.284 

72.00 

0.20 

0.562 

0.374 

0.02 

1.48 

2537.47 

2537.32 

2538.90 

2539.07 

1.43 

1.75 

102 

103 

0.284 

72.00 

0.20 

0.811 

0.696 

0.04 

1.69 

2537.23 

2537.09 

2539.07 

2539.13 

1.84 

2.04 

103 

39 

0.327 

51.84 

0.20 

0.707 

0.606 

0.05 

1.90 

2537.12 

2537.02 

2539.13 

2539.04 

2.01 

2.02 

104 

105 

1.127 

70.00 

0.13 

0.774 

1.300 

1.30 

4.36 

2533.49 

2533.40 

2539.55 

2539.38 

6.06 

5.98 

105 

106 

1.127 

71.00 

0.13 

0.776 

1.305 

1.30 

4.37 

2533.39 

2533.30 

2539.38 

2539.47 

5.99 

6.17 

106 

107 

1.127 

62.00 

0.13 

0.783 

1.327 

1.32 

4.37 

2533.29 

2533.21 

2539.47 

2539.34 

6.18 

6.13 

107 

108 

1.127 

60.00 

0.13 

0.785 

1.331 

1.33 

4.37 

2533.21 

2533.13 

2539.34 

2539.60 

6.13 

6.47 

108 

109 

1.127 

12.49 

0.13 

0.804 

1.385 

1.38 

4.37 

2533.11 

2533.09 

2539.60 

2539.51 

6.50 

6.42 

109 

110 

1.127 

70.00 

0.13 

0.810 

1.406 

1.40 

4.37 

2533.08 

2532.99 

2539.51 

2539.31 

6.43 

6.31 

110 

111 

1.127 

37.00 

0.13 

0.814 

1.415 

1.41 

4.37 

2532.99 

2532.94 

2539.31 

2539.41 

6.32 

6.47 

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background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

110 
 

 

CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO 

 

Tubería 

Inicial 

Tubería 

Final 

Diámetro 

(m) 

Longitud 

(m) 

Pendiente 

(%) 

Relación 

de llenado 

(-) 

Velocidad 

(m/s) 

Caudal 

(m^3/s) 

Esfuerzo 
Cortante 

(Pa) 

Cota Clave 

Cota del terreno 

Profundidad de 

excavación (Hasta 

cota clave de la 

tubería) 

 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

111 

112 

1.127 

24.00 

0.13 

0.814 

1.415 

1.41 

4.37 

2532.94 

2532.91 

2539.41 

2539.34 

6.47 

6.43 

112 

113 

1.127 

50.00 

0.13 

0.815 

1.419 

1.42 

4.37 

2532.91 

2532.84 

2539.34 

2539.37 

6.43 

6.53 

113 

114 

1.127 

58.00 

0.13 

0.815 

1.419 

1.42 

4.37 

2532.84 

2532.77 

2539.37 

2539.62 

6.53 

6.86 

114 

115 

1.127 

14.50 

0.13 

0.817 

1.424 

1.42 

4.36 

2532.76 

2532.74 

2539.62 

2539.38 

6.86 

6.64 

115 

116 

1.127 

56.70 

0.13 

0.817 

1.424 

1.42 

4.36 

2532.74 

2532.67 

2539.38 

2539.63 

6.64 

6.96 

116 

117 

1.127 

52.00 

0.13 

0.817 

1.424 

1.42 

4.36 

2532.67 

2532.60 

2539.63 

2539.52 

6.96 

6.92 

117 

414 

1.127 

8.23 

0.13 

0.818 

1.427 

1.42 

4.36 

2532.60 

2532.59 

2539.52 

2539.68 

6.92 

7.09 

118 

119 

0.227 

85.00 

0.30 

0.535 

0.363 

0.01 

1.73 

2537.55 

2537.30 

2539.05 

2538.99 

1.50 

1.69 

119 

120 

0.284 

85.00 

0.20 

0.752 

0.612 

0.04 

1.68 

2537.06 

2536.89 

2538.99 

2538.95 

1.94 

2.06 

120 

121 

0.327 

75.00 

0.20 

0.732 

0.643 

0.05 

1.92 

2536.83 

2536.68 

2538.95 

2539.61 

2.12 

2.93 

121 

106 

0.327 

10.00 

0.20 

0.732 

0.643 

0.05 

1.92 

2533.30 

2533.28 

2539.61 

2539.47 

6.31 

6.19 

122 

123 

0.227 

55.00 

0.20 

0.669 

0.433 

0.02 

1.29 

2536.89 

2536.78 

2538.77 

2539.01 

1.88 

2.23 

123 

124 

0.284 

55.00 

0.20 

0.612 

0.432 

0.03 

1.55 

2536.64 

2536.53 

2539.01 

2539.24 

2.37 

2.72 

124 

125 

0.362 

62.50 

0.20 

0.795 

0.792 

0.08 

2.16 

2536.04 

2535.91 

2539.24 

2539.31 

3.20 

3.40 

125 

126 

0.407 

62.00 

0.20 

0.706 

0.700 

0.09 

2.37 

2535.95 

2535.82 

2539.31 

2539.09 

3.37 

3.27 

126 

127 

0.407 

65.00 

0.20 

0.763 

0.798 

0.10 

2.42 

2535.69 

2535.56 

2539.09 

2538.68 

3.40 

3.12 

127 

128 

0.407 

70.00 

0.20 

0.801 

0.867 

0.11 

2.43 

2535.52 

2535.38 

2538.68 

2538.85 

3.16 

3.46 

128 

129 

0.407 

23.00 

0.20 

0.809 

0.881 

0.11 

2.43 

2535.36 

2535.32 

2538.85 

2539.08 

3.49 

3.77 

129 

108 

0.407 

24.00 

0.20 

0.809 

0.881 

0.11 

2.43 

2533.15 

2533.10 

2539.08 

2539.60 

5.94 

6.51 

130 

131 

0.227 

70.00 

0.24 

0.830 

0.683 

0.03 

1.62 

2537.78 

2537.61 

2539.40 

2539.43 

1.62 

1.82 

131 

124 

0.284 

70.00 

0.20 

0.753 

0.615 

0.04 

1.68 

2537.64 

2537.50 

2539.43 

2539.24 

1.80 

1.75 

132 

133 

0.227 

67.00 

0.20 

0.790 

0.573 

0.02 

1.36 

2537.74 

2537.61 

2539.34 

2539.30 

1.60 

1.69 

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background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

111 
 

 

CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO 

 

Tubería 

Inicial 

Tubería 

Final 

Diámetro 

(m) 

Longitud 

(m) 

Pendiente 

(%) 

Relación 

de llenado 

(-) 

Velocidad 

(m/s) 

Caudal 

(m^3/s) 

Esfuerzo 
Cortante 

(Pa) 

Cota Clave 

Cota del terreno 

Profundidad de 

excavación (Hasta 

cota clave de la 

tubería) 

 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

133 

124 

0.284 

67.00 

0.47 

0.530 

0.519 

0.03 

3.36 

2536.41 

2536.10 

2539.30 

2539.24 

2.88 

3.14 

134 

135 

0.227 

70.00 

0.21 

0.531 

0.300 

0.01 

1.20 

2537.00 

2536.85 

2538.60 

2538.52 

1.60 

1.67 

135 

126 

0.227 

70.00 

0.20 

0.756 

0.533 

0.02 

1.35 

2536.79 

2536.65 

2538.52 

2539.09 

1.73 

2.44 

136 

137 

0.227 

53.00 

0.21 

0.511 

0.281 

0.01 

1.18 

2537.63 

2537.52 

2538.93 

2539.08 

1.30 

1.56 

137 

138 

0.227 

55.00 

0.20 

0.612 

0.372 

0.02 

1.24 

2537.49 

2537.38 

2539.08 

2539.05 

1.59 

1.67 

138 

139 

0.227 

60.00 

0.20 

0.692 

0.458 

0.02 

1.31 

2536.88 

2536.76 

2539.05 

2539.09 

2.17 

2.33 

139 

140 

0.227 

60.00 

0.20 

0.834 

0.629 

0.03 

1.34 

2536.72 

2536.60 

2539.09 

2539.37 

2.37 

2.77 

140 

141 

0.227 

66.00 

0.20 

0.834 

0.629 

0.03 

1.34 

2536.60 

2536.46 

2539.37 

2539.30 

2.77 

2.84 

141 

142 

0.284 

66.00 

0.20 

0.702 

0.545 

0.03 

1.65 

2536.50 

2536.37 

2539.30 

2539.35 

2.80 

2.98 

142 

143 

0.284 

66.00 

0.20 

0.789 

0.664 

0.04 

1.70 

2536.34 

2536.20 

2539.35 

2539.81 

3.01 

3.61 

143 

144 

0.327 

24.00 

0.20 

0.708 

0.607 

0.05 

1.90 

2536.23 

2536.18 

2539.81 

2539.98 

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3.80 

144 

145 

0.327 

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0.20 

0.708 

0.607 

0.05 

1.90 

2536.17 

2536.12 

2539.98 

2539.89 

3.81 

3.77 

145 

109 

0.327 

14.00 

0.20 

0.708 

0.607 

0.05 

1.90 

2533.16 

2533.13 

2539.89 

2539.51 

6.73 

6.38 

146 

147 

0.227 

80.00 

0.26 

0.379 

0.188 

0.01 

1.20 

2537.95 

2537.74 

2539.50 

2539.50 

1.55 

1.76 

147 

148 

0.227 

60.00 

0.20 

0.780 

0.561 

0.02 

1.35 

2537.64 

2537.52 

2539.50 

2539.50 

1.86 

1.98 

148 

19 

0.227 

16.74 

0.20 

0.780 

0.561 

0.02 

1.35 

2533.61 

2533.57 

2539.50 

2539.44 

5.89 

5.87 

149 

150 

0.899 

84.36 

0.14 

0.812 

1.260 

0.80 

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2534.64 

2534.53 

2538.87 

2538.83 

4.22 

4.30 

150 

151 

0.899 

82.28 

0.15 

0.818 

1.320 

0.84 

4.02 

2534.51 

2534.39 

2538.83 

2538.88 

4.32 

4.49 

151 

152 

0.975 

50.00 

0.13 

0.782 

1.201 

0.90 

3.78 

2534.45 

2534.38 

2538.88 

2538.91 

4.43 

4.53 

152 

153 

0.975 

45.00 

0.13 

0.784 

1.205 

0.90 

3.78 

2534.38 

2534.32 

2538.91 

2538.94 

4.53 

4.62 

153 

154 

0.975 

51.00 

0.13 

0.785 

1.208 

0.90 

3.78 

2534.32 

2534.25 

2538.94 

2538.87 

4.62 

4.61 

154 

155 

0.975 

69.00 

0.14 

0.802 

1.301 

0.97 

4.07 

2534.23 

2534.13 

2538.87 

2538.88 

4.64 

4.75 

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background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado 
convencional optimizado

 

 

 

 

112 
 

 

CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO 

 

Tubería 

Inicial 

Tubería 

Final 

Diámetro 

(m) 

Longitud 

(m) 

Pendiente 

(%) 

Relación 

de llenado 

(-) 

Velocidad 

(m/s) 

Caudal 

(m^3/s) 

Esfuerzo 
Cortante 

(Pa) 

Cota Clave 

Cota del terreno 

Profundidad de 

excavación (Hasta 

cota clave de la 

tubería) 

 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

Sup 

Inf 

155 

156 

0.975 

67.00 

0.14 

0.804 

1.308 

0.98 

4.07 

2534.13 

2534.03 

2538.88 

2539.02 

4.75 

4.98 

156 

157 

0.975 

36.86 

0.14 

0.804 

1.308 

0.98 

4.07 

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2539.03 

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158 

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0.98 

4.07 

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158 

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5.15 

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