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
Universidad de los Andes
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA
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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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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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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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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
A
Área mojada de la sección transversal
[m
2
]
Perímetro mojado
P
Porción del perímetro del flujo que está en
contacto con el canal
[m]
Radio Hidráulico
R
Área mojada por unidad de perímetro
[m]
Ancho de la
superficie
T
Ancho del flujo en la tubería
[m]
Profundidad
hidráulica
D
Área por unidad de ancho de la superficie
[m]
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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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• 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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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).
ℎ
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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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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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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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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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$/m]
𝐻
𝑓
: Profundidad de la cámara de inspección[m]
Costos de mantenimiento
Para determinar los costos de mantenimiento se solicitó información a la Empresa de Acueducto
y Alcantarillado de Bogotá. Sin embargo, esta empresa solo contaba con información de los
costos de mantenimiento para un sistema de alcantarillado convencional ya que en la ciudad no
se cuenta con sistemas condominiales. Por esta razón, se escribieron correos a múltiples
empresas brasileras, no obstante, no se obtuvo respuesta de ninguna de estas. Para los costos
del sistema condominial se decidió usar información que se encontraba en las fuentes
bibliográficas y para el sistema convencional se implementó un cuadro enviado por el
Acueducto.
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En la Figura 5 se pueden observar los costos de mantenimiento del sistema de alcantarillado
convencional para la ciudad de Bogotá, Colombia.
Figura 5 APU de redes menores de Alcantarillado Convencional Fuente:(Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá,
2021)
En la Tabla 3 se pueden observar los costos de mantenimiento del sistema condominial que
fueron extraídos del trabajo realizado por Silva (2018). En este se mencionan los costos del
vehículo usado para la desobstrucción de este tipo de alcantarillado y los salarios del personal
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necesario en los vehículos en la ciudad de Natal, Brasil. Se debe mencionar que estos costos
son del 2018, sin embargo, serán usados porque fue la única información que se logró conseguir
del costo de mantenimiento de estos sistemas.
Tabla 3 Costos de mantenimiento del sistema condominial para la ciudad de Natal, Brasil. Fuente: (Silva,2018)
Servicio
Costo por año (R$)
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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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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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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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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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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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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• 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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• 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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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
0
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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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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
1
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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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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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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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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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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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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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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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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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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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.
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2
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P
ro
fu
n
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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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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado
convencional optimizado
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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convencional optimizado
75
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.
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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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convencional optimizado
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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
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3
4
5
6
7
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50
100
150
200
250
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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.
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2
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0
50
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200
250
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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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Figura 29 Elevación de Ciudad Verde usando los puntos de Amarilo
Figura 30 Elevación de Ciudad Verde usando Google Earth
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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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(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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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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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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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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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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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
s
(-
)
Diámetros tuberías (m)
Diseño Condominial (cumple 25 m)
SewerGems
UTOPIA
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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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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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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
s
(-
)
Diámetros tuberías (m)
Diseño Condominial ( no cumple 25m)
SewerGems
UTOPIA
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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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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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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado
convencional optimizado
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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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convencional optimizado
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)
0
$ 62,422,726.85 $ 53,543,947.53
1
-
-
$ 1,452,402.65
11813
2
-
-
$ 1,452,402.65
23625
3
-
-
$ 1,452,402.65
35438
4
-
-
$ 1,452,402.65
47250
5
-
-
$ 1,452,402.65
59063
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SISTEMA CONVENCIONAL
Periodo
(años)
Inversion
Amarilo ($USD)
Inversión
UTOPIA
($USD)
Mantenimiento ($USD)
Población
beneficiada
(Hab)
6
-
-
$ 1,452,402.65
70875
7
-
-
$ 1,452,402.65
82688
8
-
-
$ 1,452,402.65
94500
9
-
-
$ 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)
0
$ 75,699,952.67 $ 80,608,286.26
1
-
-
$ 2,727,485.52
11813
2
-
-
$ 2,727,485.52
23625
3
-
-
$ 2,727,485.52
35438
4
-
-
$ 2,727,485.52
47250
5
-
-
$ 2,727,485.52
59063
6
-
-
$ 2,727,485.52
70875
7
-
-
$ 2,727,485.52
82688
8
-
-
$ 2,727,485.52
94500
9
-
-
$ 2,727,485.52
106313
10
-
-
$ 2,727,485.52
118125
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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)
0
$ 55,239,399.81 $ 57,821,519.88
1
-
-
$ 1,553,151.48
11813
2
-
-
$ 1,553,151.48
23625
3
-
-
$ 1,553,151.48
35438
4
-
-
$ 1,553,151.48
47250
5
-
-
$ 1,553,151.48
59063
6
-
-
$ 1,553,151.48
70875
7
-
-
$ 1,553,151.48
82688
8
-
-
$ 1,553,151.48
94500
9
-
-
$ 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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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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98
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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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado
convencional optimizado
99
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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convencional optimizado
100
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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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado
convencional optimizado
101
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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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado
convencional optimizado
102
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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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
1
2
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
2
3
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
3
4
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
4
5
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
5
6
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
6
7
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
7
8
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
8
9
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
9
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
Universidad de los Andes
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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado
convencional optimizado
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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
6
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
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50.91
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2535.18
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44
45
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3.68
2534.23
2534.12
2539.25
2539.07
5.02
4.96
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
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46
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47
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2533.80
2539.33
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2539.23
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56
0.452
26.50
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0.782
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2.56
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67
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2536.26
2536.06
2538.56
2538.80
2.30
2.74
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)
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Cota del terreno
Profundidad de
excavación (Hasta
cota clave de la
tubería)
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Sup
Inf
Sup
Inf
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68
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1.30
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2539.21
2.23
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2536.59
2536.50
2539.09
2539.16
2.49
2.66
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
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excavación (Hasta
cota clave de la
tubería)
Sup
Inf
Sup
Inf
Sup
Inf
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2536.07
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94
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2532.99
2532.94
2539.31
2539.41
6.32
6.47
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
(-)
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(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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Cortante
(Pa)
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cota clave de la
tubería)
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Sup
Inf
Sup
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2539.30
1.60
1.69
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
(-)
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(m/s)
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cota clave de la
tubería)
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Inf
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2538.88
4.64
4.75
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)
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(%)
Relación
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(-)
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(m/s)
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Inf
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167
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1.69
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2536.79
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168
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1.94
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169
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2536.96
2536.61
2538.70
2540.11
1.73
3.49
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
113
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación
de llenado
(-)
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(m/s)
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(m^3/s)
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(Pa)
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Cota del terreno
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cota clave de la
tubería)
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Sup
Inf
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Inf
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178
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3.15
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1.50
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2539.24
3.03
3.39
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
114
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
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(%)
Relación
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(-)
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(m/s)
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(Pa)
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Sup
Inf
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1.30
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1.30
2.57
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
115
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
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(%)
Relación
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(-)
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(m/s)
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Inf
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222
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1.60
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2538.98
2538.83
2540.02
2540.26
1.04
1.43
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
116
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación
de llenado
(-)
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(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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(Pa)
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Cota del terreno
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cota clave de la
tubería)
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Sup
Inf
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1.30
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1.51
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2538.15
2538.03
2539.97
2540.06
1.82
2.04
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
117
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación
de llenado
(-)
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(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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Cortante
(Pa)
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Cota del terreno
Profundidad de
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cota clave de la
tubería)
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Sup
Inf
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1.21
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2538.53
2538.01
2539.83
2539.34
1.30
1.33
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
118
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación
de llenado
(-)
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(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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Cortante
(Pa)
Cota Clave
Cota del terreno
Profundidad de
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cota clave de la
tubería)
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Sup
Inf
Sup
Inf
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288
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289
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290
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2539.52
1.85
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307
0.747
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309
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2535.28
2535.23
2538.92
2538.87
3.64
3.64
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
119
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
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(%)
Relación
de llenado
(-)
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(Pa)
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Sup
Inf
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331
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2545.09
2545.04
2547.15
2547.15
2.06
2.11
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
120
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación
de llenado
(-)
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(m/s)
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(m^3/s)
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Cortante
(Pa)
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Sup
Inf
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352
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2535.06
2538.84
2539.09
3.69
4.04
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
121
CIUDAD VERDE- DISEÑO DE AMARILO
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación
de llenado
(-)
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(m/s)
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(m^3/s)
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(Pa)
Cota Clave
Cota del terreno
Profundidad de
excavación (Hasta
cota clave de la
tubería)
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Inf
Sup
Inf
Sup
Inf
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354
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3.06
2534.89
2534.76
2538.98
2538.86
4.09
4.10
356
357
0.227
25.00
1.02
0.793
1.304
0.05
6.91
2537.68
2537.43
2539.30
2539.06
1.62
1.64
357
358
0.362
62.00
0.20
0.732
0.689
0.07
2.13
2536.89
2536.76
2539.06
2538.92
2.18
2.15
358
359
0.362
64.00
0.20
0.777
0.761
0.08
2.16
2536.74
2536.61
2538.92
2538.91
2.18
2.30
359
352
0.362
23.30
0.20
0.777
0.761
0.08
2.16
2535.29
2535.24
2538.91
2538.84
3.62
3.60
360
361
0.227
65.00
0.30
0.646
0.500
0.02
1.91
2537.89
2537.70
2539.19
2539.00
1.30
1.30
361
357
0.227
80.00
0.50
0.653
0.656
0.03
3.20
2537.27
2536.87
2539.00
2539.06
1.73
2.19
362
363
0.227
75.00
5.55
0.135
0.151
0.01
11.60
2543.82
2539.66
2545.09
2540.92
1.27
1.26
363
364
0.227
75.00
1.90
0.403
0.565
0.02
9.18
2539.42
2537.99
2540.92
2539.32
1.50
1.32
364
365
0.227
30.00
1.30
0.451
0.565
0.02
6.76
2537.81
2537.42
2539.32
2538.75
1.50
1.33
365
366
0.284
90.00
0.20
0.705
0.550
0.03
1.65
2537.25
2537.07
2538.75
2538.75
1.51
1.68
366
367
0.284
22.29
0.20
0.705
0.550
0.03
1.65
2537.06
2537.02
2538.75
2539.41
1.69
2.40
367
166
0.284
20.00
0.20
0.705
0.550
0.03
1.65
2537.01
2536.97
2539.41
2539.22
2.40
2.25
368
369
0.362
73.18
0.20
0.809
0.815
0.08
2.16
2536.73
2536.58
2539.47
2540.13
2.74
3.55
369
177
0.362
19.00
0.21
0.831
0.874
0.09
2.25
2536.54
2536.50
2540.13
2540.11
3.59
3.61
370
368
0.227
70.00
0.23
0.579
0.363
0.01
1.38
2537.62
2537.45
2539.14
2539.47
1.52
2.01
371
193
0.284
24.00
0.50
0.660
0.777
0.05
4.02
2538.73
2538.61
2540.38
2539.95
1.65
1.34
372
373
0.227
80.00
0.35
0.683
0.593
0.02
2.28
2539.00
2538.72
2540.35
2540.04
1.35
1.33
373
193
0.227
22.00
0.35
0.683
0.593
0.02
2.28
2538.71
2538.63
2540.04
2539.95
1.34
1.32
374
375
0.227
88.00
1.20
0.456
0.553
0.02
6.28
2541.15
2540.09
2542.45
2541.38
1.30
1.28
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
122
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
375
371
0.227
88.00
0.90
0.655
0.886
0.04
5.76
2539.83
2539.03
2541.38
2540.38
1.55
1.35
376
377
0.227
70.00
7.00
0.246
0.471
0.02
24.01
2549.62
2544.72
2550.92
2546.01
1.30
1.29
377
378
0.227
65.00
5.60
0.381
0.882
0.04
26.04
2544.43
2540.79
2546.01
2542.11
1.58
1.32
378
201
0.284
19.00
1.00
0.683
1.163
0.07
8.14
2539.32
2539.13
2542.11
2541.48
2.79
2.35
379
380
0.227
82.00
0.40
0.697
0.656
0.03
2.63
2540.69
2540.36
2542.09
2541.65
1.40
1.29
380
378
0.227
40.00
0.54
0.638
0.656
0.03
3.42
2539.64
2539.43
2541.65
2542.11
2.01
2.68
381
378
0.284
84.00
0.20
0.612
0.432
0.03
1.55
2540.17
2540.00
2541.67
2542.11
1.50
2.11
382
383
0.227
46.00
0.20
0.572
0.332
0.01
1.20
2540.35
2540.26
2541.65
2542.92
1.30
2.66
383
213
0.227
19.00
0.20
0.572
0.332
0.01
1.20
2540.25
2540.22
2542.92
2542.78
2.67
2.57
384
385
0.227
55.00
0.20
0.770
0.549
0.02
1.35
2539.20
2539.09
2540.40
2540.43
1.20
1.34
385
386
0.284
55.00
0.20
0.707
0.552
0.03
1.65
2539.11
2539.00
2540.43
2540.38
1.32
1.38
386
387
0.284
77.00
0.20
0.707
0.552
0.03
1.65
2538.93
2538.77
2540.38
2540.42
1.45
1.65
387
388
0.327
70.00
0.20
0.731
0.641
0.05
1.92
2538.76
2538.62
2540.42
2540.40
1.66
1.77
388
389
0.327
70.00
0.20
0.841
0.814
0.07
1.93
2538.58
2538.44
2540.40
2540.28
1.82
1.84
389
263
0.362
75.00
0.20
0.762
0.736
0.08
2.15
2538.46
2538.31
2540.28
2540.05
1.82
1.74
390
391
0.227
80.00
0.20
0.721
0.492
0.02
1.33
2538.58
2538.42
2539.78
2539.75
1.20
1.33
391
392
0.284
80.00
0.20
0.809
0.694
0.04
1.69
2538.08
2537.92
2539.75
2539.60
1.67
1.68
392
267
0.327
80.00
0.20
0.746
0.664
0.06
1.93
2537.86
2537.70
2539.60
2540.20
1.74
2.50
393
394
0.227
80.00
0.20
0.688
0.454
0.02
1.31
2538.54
2538.38
2539.84
2539.84
1.30
1.46
394
395
0.284
80.00
0.20
0.704
0.547
0.03
1.65
2538.38
2538.22
2539.84
2539.58
1.46
1.36
395
268
0.327
80.00
0.20
0.776
0.710
0.06
1.95
2537.86
2537.70
2539.58
2540.20
1.72
2.50
396
397
0.227
70.00
0.55
0.696
0.767
0.03
3.61
2538.69
2538.31
2540.29
2539.88
1.60
1.58
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
123
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
397
398
0.327
70.00
0.20
0.677
0.563
0.05
1.87
2537.99
2537.85
2539.88
2539.86
1.90
2.01
398
399
0.362
51.13
0.20
0.790
0.784
0.08
2.16
2537.11
2537.01
2539.86
2539.81
2.75
2.80
399
400
0.407
77.00
0.20
0.657
0.620
0.08
2.30
2537.04
2536.89
2539.81
2539.99
2.77
3.10
400
401
0.407
77.00
0.20
0.700
0.689
0.09
2.36
2536.85
2536.70
2539.99
2540.03
3.14
3.34
401
299
0.452
33.50
0.20
0.719
0.774
0.12
2.64
2536.16
2536.10
2540.03
2539.69
3.87
3.60
402
403
0.227
50.00
0.48
0.701
0.726
0.03
3.16
2538.80
2538.56
2540.30
2540.30
1.50
1.74
403
404
0.284
50.00
0.20
0.638
0.464
0.03
1.58
2538.55
2538.45
2540.30
2540.30
1.75
1.85
404
405
0.284
90.00
0.20
0.811
0.696
0.04
1.69
2537.69
2537.51
2540.30
2539.86
2.61
2.35
405
406
0.327
78.00
0.20
0.649
0.525
0.04
1.84
2537.47
2537.32
2539.86
2539.81
2.38
2.49
406
398
0.362
25.87
0.20
0.688
0.620
0.06
2.08
2537.21
2537.16
2539.81
2539.81
2.60
2.65
407
408
0.284
80.00
0.90
0.404
0.454
0.03
5.45
2539.29
2538.57
2540.87
2540.16
1.58
1.59
408
409
0.327
80.00
0.20
0.698
0.593
0.05
1.89
2538.35
2538.19
2540.16
2539.85
1.80
1.65
409
401
0.327
50.00
0.20
0.698
0.593
0.05
1.89
2538.18
2538.08
2539.85
2540.03
1.66
1.95
410
411
0.362
70.00
0.20
0.394
0.241
0.02
1.52
2537.71
2537.57
2539.21
2539.56
1.50
1.99
411
412
0.362
70.00
0.20
0.394
0.241
0.02
1.52
2537.48
2537.34
2539.56
2539.58
2.08
2.24
412
292
0.362
70.00
0.20
0.394
0.241
0.02
1.52
2537.34
2537.20
2539.58
2539.87
2.25
2.67
413
352
0.327
85.24
0.20
0.420
0.251
0.02
1.43
2537.16
2536.99
2538.93
2538.84
1.77
1.85
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
124
Anexo 2 Diseño UTOPIA- Cumpliendo Norma
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
1
2
0.362
89.336
0.190
0.687
0.249
0.074
1.989
2537.220 2537.050 2539.52 2539.45
2.30
2.40
2
3
0.452
34.003
0.118
0.756
0.342
0.118
1.576
2537.050 2537.010 2539.45 2539.41
2.40
2.40
3
4
0.452
65.410
0.214
0.800
0.362
0.170
2.886
2537.010 2536.870 2539.41 2539.27
2.40
2.40
4
5
0.595
64.862
0.108
0.614
0.365
0.178
1.768
2536.870 2536.800 2539.27 2539.3
2.40
2.50
5
6
0.595
64.992
0.154
0.564
0.335
0.187
2.413
2536.800 2536.700 2539.30 2539.2
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2.50
6
7
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8
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10
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75.002
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3.30
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14
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19.441
2533.380 2533.280 2539.48 2539.68
6.10
6.40
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
125
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
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(Hasta cota clave de la
tubería)
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Inf
Sup
Inf
Sup
Inf
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24
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3.90
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3.90
4.10
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
126
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
cortante (Pa)
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Cota del terreno
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(Hasta cota clave de la
tubería)
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Inf
Sup
Inf
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Inf
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1.70
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67
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1.50
2.00
67
68
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2536.800 2536.710 2538.8 2538.91
2.00
2.20
68
69
0.227
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0.350
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0.151
0.028
2.266
2536.710 2536.550 2538.91 2538.85
2.20
2.30
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
127
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
69
70
0.284
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0.182
0.678
0.193
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1.484
2536.550 2536.450 2538.85 2538.85
2.30
2.40
70
60
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2536.230 2536.130 2538.83 2538.83
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92
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80.008
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3.208
2536.130 2536.010 2538.83 2538.91
2.70
2.90
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
128
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
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Cota Clave
Cota del terreno
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tubería)
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Sup
Inf
Sup
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2532.420 2532.380 2539.62 2539.38
7.20
7.00
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
129
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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)
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Inf
Sup
Inf
Sup
Inf
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1.60
2.30
136
137
0.227
52.994
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0.011
1.383
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1.50
1.80
137
138
0.227
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0.236
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0.116
0.015
1.333
2537.280 2537.150 2539.08 2539.05
1.80
1.90
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
130
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
138
139
0.227
59.998
0.267
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0.127
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1.90
2.10
139
140
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141
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142
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142
143
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144
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3.60
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158
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160
0.975
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1.188
6.202
2534.540 2534.410 2539.04 2539.01
4.50
4.60
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
131
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
161
162
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0.775
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163
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164
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5.40
5.70
165
166
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2537.760 2537.570 2539.56 2539.67
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183
184
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1.719
2537.640 2537.370 2539.14 2539.27
1.50
1.90
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
132
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
184
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196
188
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1.50
197
198
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2.00
2.00
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
133
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
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(Hasta cota clave de la
tubería)
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Sup
Inf
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Inf
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2.20
3.00
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
134
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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Inf
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1.90
2.10
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
135
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
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Cota del terreno
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(Hasta cota clave de la
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Sup
Inf
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2.332
2537.400 2537.240 2539.1 2538.94
1.70
1.70
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
136
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
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Cota Clave
Cota del terreno
Profundidad de excavación
(Hasta cota clave de la
tubería)
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Sup
Inf
Sup
Inf
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277
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3.00
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
137
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
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Cota del terreno
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(Hasta cota clave de la
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Sup
Inf
Sup
Inf
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2539
3.20
2.40
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
138
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
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Cota Clave
Cota del terreno
Profundidad de excavación
(Hasta cota clave de la
tubería)
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Inf
Sup
Inf
Sup
Inf
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323
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1.80
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326
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1.70
326
327
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2.20
1.60
328
329
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1.50
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342
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0.407
85.028
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343
344
0.407
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1.70
5.10
344
345
0.407
70.004
0.529
0.752
0.306
0.189
6.370
2542.710 2542.340 2547.81 2551.14
5.10
8.80
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
139
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
345
346
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348
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1.70
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2537.110 2537.060 2539.41 2539.36
2.30
2.30
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
140
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
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369
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1.50
1.70
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
141
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (normativa)
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
391
392
0.284
80.003
0.188
0.766
0.218
0.044
1.582
2538.050 2537.900 2539.75 2539.6
1.70
1.70
392
267
0.327
79.997
0.125
0.817
0.267
0.056
1.220
2537.900 2537.800 2539.6
2540.2
1.70
2.40
393
394
0.227
80.003
0.250
0.567
0.129
0.018
1.500
2538.340 2538.140 2539.84 2539.84
1.50
1.70
394
395
0.284
79.994
0.200
0.625
0.177
0.035
1.577
2538.140 2537.980 2539.84 2539.58
1.70
1.60
395
268
0.284
80.001
0.350
0.761
0.216
0.060
2.950
2537.980 2537.700 2539.58 2540.2
1.60
2.50
396
397
0.227
67.998
0.603
0.598
0.136
0.031
3.723
2538.790 2538.380 2540.29 2539.88
1.50
1.50
397
398
0.284
69.996
0.243
0.730
0.207
0.047
2.029
2538.380 2538.210 2539.88 2539.81
1.50
1.60
398
399
0.327
51.124
0.293
0.771
0.252
0.081
2.853
2538.110 2537.960 2539.81 2539.76
1.70
1.80
399
400
0.362
77.002
0.221
0.694
0.251
0.081
2.316
2537.960 2537.790 2539.76 2539.99
1.80
2.20
400
401
0.362
77.002
0.208
0.777
0.281
0.090
2.239
2537.790 2537.630 2539.99 2540.03
2.20
2.40
401
299
0.452
33.492
0.119
0.784
0.355
0.124
1.608
2537.630 2537.590 2540.03 2539.69
2.40
2.10
402
403
0.227
50.002
0.400
0.662
0.150
0.029
2.587
2538.800 2538.600 2540.3
2540.3
1.50
1.70
403
404
0.284
50.006
0.200
0.561
0.159
0.029
1.493
2538.600 2538.500 2540.3
2540.3
1.70
1.80
404
405
0.284
89.997
0.156
0.848
0.241
0.044
1.315
2538.500 2538.360 2540.3 2539.86
1.80
1.50
405
406
0.284
78.003
0.192
0.760
0.216
0.044
1.620
2538.360 2538.210 2539.86 2539.81
1.50
1.60
406
398
0.284
25.869
0.387
0.774
0.220
0.064
3.267
2538.210 2538.110 2539.81 2539.81
1.60
1.70
407
408
0.227
80.000
0.888
0.506
0.115
0.029
4.980
2539.370 2538.660 2540.87 2540.16
1.50
1.50
408
409
0.284
80.003
0.388
0.638
0.181
0.050
3.086
2538.660 2538.350 2540.16 2539.85
1.50
1.50
409
401
0.284
50.000
0.240
0.767
0.218
0.050
2.025
2538.350 2538.230 2539.85 2540.03
1.50
1.80
410
411
0.227
69.997
0.214
0.740
0.168
0.025
1.435
2537.710 2537.560 2539.21 2539.56
1.50
2.00
411
412
0.227
69.997
0.257
0.688
0.156
0.025
1.687
2537.560 2537.380 2539.56 2539.58
2.00
2.20
412
292
0.227
70.007
0.300
0.651
0.148
0.025
1.926
2537.380 2537.170 2539.58 2539.87
2.20
2.70
413
352
0.227
85.244
0.223
0.644
0.146
0.021
1.425
2537.430 2537.240 2538.93 2538.84
1.50
1.60
Anexo 3 Diseño UTOPIA-No cumpliendo norma
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
1
2
0.407
89.336
0.078
0.764
0.311
0.074
0.947
2537.800 2537.730 2539.52 2539.45
1.72
1.72
2
3
0.452
34.003
0.118
0.756
0.342
0.118
1.576
2537.730 2537.690 2539.45 2539.41
1.72
1.72
3
4
0.595
65.410
0.061
0.727
0.432
0.170
1.070
2537.690 2537.650 2539.41 2539.27
1.72
1.62
4
5
0.595
64.862
0.108
0.614
0.365
0.178
1.768
2537.650 2537.580 2539.27 2539.3
1.62
1.72
5
6
0.595
64.992
0.154
0.564
0.335
0.187
2.413
2537.580 2537.480 2539.30 2539.2
1.72
1.72
6
7
0.595
81.999
0.122
0.846
0.503
0.280
2.161
2537.080 2536.980 2539.20 2539.2
2.12
2.22
7
8
0.671
81.999
0.085
0.753
0.505
0.288
1.697
2536.980 2536.910 2539.20 2539.23
2.22
2.32
8
9
0.671
62.900
0.159
0.610
0.410
0.296
2.931
2536.910 2536.810 2539.23 2539.33
2.32
2.52
9
10
0.671
75.002
0.093
0.742
0.498
0.296
1.849
2536.810 2536.740 2539.33 2539.36
2.52
2.62
10
11
0.671
75.002
0.173
0.606
0.406
0.305
3.182
2536.740 2536.610 2539.36 2539.43
2.62
2.82
11
12
0.671
35.098
0.313
0.504
0.338
0.305
5.183
2536.610 2536.500 2539.43 2539.32
2.82
2.82
12
13
0.671
87.004
0.115
0.765
0.513
0.340
2.290
2536.500 2536.400 2539.32 2539.42
2.82
3.02
13
14
0.747
86.998
0.081
0.713
0.533
0.349
1.758
2536.400 2536.330 2539.42 2539.45
3.02
3.12
14
15
0.747
71.409
0.084
0.714
0.533
0.356
1.834
2536.330 2536.270 2539.45 2539.59
3.12
3.32
15
16
0.747
9.997
1.000
0.340
0.254
0.356
13.860
2536.270 2536.170 2539.59 2539.59
3.32
3.42
16
17
0.747
57.645
0.503
0.751
0.561
0.928
11.126
2535.370 2535.080 2539.59 2539.5
4.22
4.42
17
18
0.747
52.172
0.575
0.713
0.533
0.931
12.553
2535.080 2534.780 2539.50 2539.5
4.42
4.72
18
19
0.747
64.286
0.404
0.847
0.632
0.935
8.993
2534.780 2534.520 2539.50 2539.44
4.72
4.92
19
20
0.747
9.356
0.855
0.624
0.466
0.944
17.731
2534.520 2534.440 2539.44 2539.46
4.92
5.02
20
21
0.747
11.998
0.583
0.717
0.535
0.944
12.755
2534.440 2534.370 2539.46 2539.49
5.02
5.12
21
22
0.747
68.003
0.456
0.803
0.600
0.948
10.164
2534.370 2534.060 2539.49 2539.48
5.12
5.42
22
414
0.747
10.500
0.952
0.604
0.451
0.948
19.441
2534.060 2533.960 2539.48 2539.68
5.42
5.72
23
24
0.284
29.501
0.170
0.713
0.203
0.038
1.407
2538.050 2538.000 2539.17 2539.22
1.12
1.22
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
143
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
24
25
0.284
50.001
0.140
0.773
0.220
0.038
1.183
2538.000 2537.930 2539.22 2539.15
1.22
1.22
25
26
0.284
85.001
0.118
0.849
0.241
0.038
0.994
2537.930 2537.830 2539.15 2539.05
1.22
1.22
26
27
0.327
89.997
0.167
0.752
0.246
0.059
1.614
2537.830 2537.680 2539.05 2539.1
1.22
1.42
27
28
0.327
40.498
0.445
0.654
0.214
0.081
4.120
2537.680 2537.500 2539.10 2538.82
1.42
1.32
28
29
0.327
32.003
0.406
0.676
0.221
0.081
3.813
2537.500 2537.370 2538.82 2538.59
1.32
1.22
29
30
0.327
15.002
0.533
0.615
0.201
0.081
4.807
2537.370 2537.290 2538.59 2539.01
1.22
1.72
30
31
0.452
90.003
0.100
0.710
0.321
0.101
1.319
2537.290 2537.200 2539.01 2539.22
1.72
2.02
31
32
0.452
75.001
0.093
0.837
0.378
0.117
1.257
2537.200 2537.130 2539.22 2539.35
2.02
2.22
32
6
0.595
75.001
0.067
0.583
0.347
0.130
1.065
2537.130 2537.080 2539.35 2539.2
2.22
2.12
33
30
0.227
49.996
0.160
0.662
0.150
0.019
1.034
2537.970 2537.890 2539.09 2539.01
1.12
1.12
34
50
0.227
74.999
0.240
0.292
0.066
0.005
0.894
2538.150 2537.970 2539.27 2539.29
1.12
1.32
35
36
0.227
29.200
0.377
0.677
0.154
0.029
2.456
2538.040 2537.930 2539.16 2539.15
1.12
1.22
36
37
0.284
60.798
0.115
0.675
0.192
0.029
0.938
2537.930 2537.860 2539.15 2539.18
1.22
1.32
37
38
0.327
90.008
0.144
0.835
0.273
0.061
1.408
2537.860 2537.730 2539.18 2539.65
1.32
1.92
38
12
0.327
21.203
0.142
0.845
0.276
0.061
1.378
2537.730 2537.700 2539.65 2539.32
1.92
1.62
39
40
0.823
69.594
0.115
0.665
0.548
0.492
2.701
2536.320 2536.240 2539.04 2539.06
2.72
2.82
40
41
0.823
49.239
0.122
0.657
0.540
0.497
2.848
2536.240 2536.180 2539.06
2539
2.82
2.82
41
42
0.823
83.936
0.083
0.771
0.634
0.503
2.041
2536.180 2536.110 2539.00 2539.33
2.82
3.22
42
43
0.823
51.996
0.077
0.812
0.668
0.510
1.889
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3.12
43
44
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50.911
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2536.070 2536.030 2539.19 2539.25
3.12
3.22
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45
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0.236
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0.520
0.653
5.426
2536.030 2535.850 2539.25 2539.07
3.22
3.22
45
46
0.823
26.844
0.261
0.623
0.513
0.673
5.954
2535.850 2535.780 2539.07 2539.2
3.22
3.42
46
47
0.823
100.945
0.168
0.731
0.602
0.673
4.079
2535.780 2535.610 2539.20 2539.33
3.42
3.72
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
144
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
47
16
0.823
74.174
0.189
0.708
0.582
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49
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2.12
1.92
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52
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2.02
2.12
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2.12
2.32
54
55
0.452
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2.32
2.52
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56
0.452
26.504
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58
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1.72
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1.72
1.72
69
70
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1.484
2537.130 2537.030 2538.85 2538.85
1.72
1.82
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
145
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
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60
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1.12
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1.12
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1.62
1.52
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77
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1.52
1.52
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2539
1.42
1.12
82
83
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1.12
83
42
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54.991
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1.72
84
85
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1.42
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86
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1.42
1.52
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87
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88
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2.02
2.02
88
89
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63.974
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0.750
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2.02
2.12
89
90
0.823
80.152
0.162
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3.268
2537.040 2536.910 2539.16 2538.83
2.12
1.92
90
91
0.823
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0.149
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0.461
0.431
3.210
2536.910 2536.810 2538.83 2538.83
1.92
2.02
91
92
0.823
80.008
0.150
0.564
0.464
0.438
3.255
2536.810 2536.690 2538.83 2538.91
2.02
2.22
92
93
0.823
80.008
0.088
0.688
0.566
0.449
2.080
2536.690 2536.620 2538.91 2538.94
2.22
2.32
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
146
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
93
94
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2.42
94
95
0.823
81.180
0.173
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0.458
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2.42
2.62
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39
0.823
85.182
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0.507
0.466
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2536.430 2536.320 2539.05 2538.92
2.62
2.60
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97
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1.12
1.32
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98
99
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2537.470 2537.380 2539.49 2539.1
2.02
1.72
99
90
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1.57
100
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1.12
1.22
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102
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0.175
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1.201
2537.680 2537.550 2538.9 2539.07
1.22
1.52
102
103
0.284
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0.751
0.213
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1.658
2537.550 2537.410 2539.07 2539.13
1.52
1.72
103
39
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1.614
2537.410 2537.320 2539.13 2539.04
1.72
1.72
104
105
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0.744
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5.12
5.12
105
106
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70.997
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1.302
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5.12
5.42
106
107
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1.324
6.104
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5.42
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107
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6.42
6.82
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Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado
convencional optimizado
147
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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Sup
Inf
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1.52
1.72
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convencional optimizado
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Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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Sup
Inf
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4.32
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convencional optimizado
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Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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Cota del terreno
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(Hasta cota clave de la
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Sup
Inf
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1.82
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1.42
1.42
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
150
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
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Cota del terreno
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Sup
Inf
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Inf
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1.62
1.72
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
151
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
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Cota del terreno
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(Hasta cota clave de la
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Sup
Inf
Sup
Inf
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1.52
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2536.970 2536.860 2539.29 2539.58
2.32
2.72
Universidad de los Andes
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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA
Comparación económica entre alcantarillado condominial y alcantarillado
convencional optimizado
152
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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)
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Inf
Sup
Inf
Sup
Inf
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2.72
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233
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1.22
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1.22
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1.62
1.22
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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
153
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
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Sup
Inf
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1.22
1.72
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
154
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
Tubería
Inicial
Tubería
Final
Diámetro
(m)
Longitud
(m)
Pendiente
(%)
Relación de
llenado (-)
Velocidad
(m/s)
Caudal
(m^3/s)
Esfuerzo
cortante (Pa)
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Cota del terreno
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(Hasta cota clave de la
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Sup
Inf
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2.72
2.52
299
300
0.671
88.005
0.114
0.820
0.550
0.363
2.275
2537.170 2537.070 2539.69 2539.19
2.52
2.12
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
155
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
300
301
0.823
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0.042
0.803
0.661
0.371
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2.12
2.02
301
302
0.823
72.004
0.083
0.621
0.511
0.379
1.899
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2539
2.02
2.02
302
303
0.823
71.994
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2539
2538.9
2.02
2.02
303
304
0.823
75.003
0.133
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2.967
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2538.8
2.02
2.02
304
305
0.823
36.574
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0.476
0.392
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2538.8
2.02
2.12
305
306
0.823
50.004
0.220
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2.12
2.32
306
307
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2.32
2.32
307
308
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309
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2.42
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312
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1.12
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317
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1.22
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2.12
320
321
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90.000
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2.12
2.52
321
302
0.595
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2539
2.52
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322
323
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2.372
2538.940 2538.730 2540.06 2539.95
1.12
1.22
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
156
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
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324
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1.12
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326
327
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2538.980 2538.480 2540.3
2540.3
1.32
1.82
327
291
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1.12
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1.12
330
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1.22
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332
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341
342
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342
343
0.407
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344
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1.32
4.72
344
345
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4.72
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345
346
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5.371
2542.720 2542.420 2551.14 2552.04
8.42
9.62
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
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CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
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Sup
Inf
Sup
Inf
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347
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1.32
351
352
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1.72
1.72
354
355
0.747
81.996
0.110
0.691
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1.72
1.82
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1.82
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1.12
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358
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1.32
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1.42
359
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2537.490 2537.420 2538.91 2538.84
1.42
1.42
360
361
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2539
1.12
1.12
361
357
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1.291
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2539
2539.76
1.12
2.02
362
363
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1.12
363
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1.12
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1.12
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367
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1.92
1.92
368
369
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2537.850 2537.810 2539.47 2540.13
1.62
2.32
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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
158
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
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(Hasta cota clave de la
tubería)
Sup
Inf
Sup
Inf
Sup
Inf
369
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2.32
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368
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1.12
373
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1.12
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1.12
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1.12
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377
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392
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2538.530 2538.380 2539.75 2539.6
1.22
1.22
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
159
CIUDAD VERDE- DISEÑO CON UTOPIA (No norma)
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
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Sup
Inf
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Inf
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1.12