Comparación entre diseños de RDUs presentados en el mecanismo de viabilización de proyectos del MVCT y los diseños optimizados de las mismas redes

La ley 142 de 1994, donde se establece el régimen de los servicios públicos domiciliarios y se dictan otras disposiciones, define como servicio público de alcantarillado a la recolección municipal

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TESIS DE MAESTRÍA 

 

COMPARACIÓN ENTRE DISEÑOS DE RDUs PRESENTADOS EN EL 

MECANISMO DE VIABILIZACIÓN DE PROYECTOS DEL MVCT Y LOS 

DISEÑOS OPTIMIZADOS DE LAS MISMAS REDES 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

 

 

Asesor: Juan G. Saldarriaga Valderrama 

 

 

 

 

 

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES 

FACULTAD DE INGENIERÍA 

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL 

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL 

BOGOTÁ D.C. 

2019 

 

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AGRADECIMIENTOS 

 

A Dios por la fuerza, la salud y mantener viva la fe, 

A mis padres Martha y Oscar por su apoyo incondicional y por siempre creer más en 

mis capacidades que yo misma, 

A mis amigos César, Xilena, Mariela y Juri porque a pesar de la distancia su apoyo y 

amor nunca me faltó,  

A Andrés Aguilar por su guiarme y colaborarme siempre, 

A mis compañeros por la complicidad y compañía en este camino,   

A mi Asesor Juan Saldarriaga por sus aportes y dirección,  

A todos los que alguna vez me dieron una palabra de aliento. 

 

 

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

TABLA DE CONTENIDO 

Introducción ................................................................................................................................ 1 

1.1 

Objetivos ............................................................................................................................. 2 

1.1.1 

General ........................................................................................................................ 2 

1.1.2 

Específicos ................................................................................................................... 2 

Marco teórico .............................................................................................................................. 3 

2.1 

Sistemas de alcantarillado en Colombia ............................................................................. 3 

2.1.1 

Ventanilla Única .......................................................................................................... 4 

2.2 

Optimización en diseños de redes de alcantarillado .......................................................... 5 

2.3 

Ecuaciones de costo ............................................................................................................ 7 

2.3.1 

Ecuación de Marchionni .............................................................................................. 7 

2.3.2 

Ecuación de Maurer .................................................................................................... 8 

2.3.3 

Ecuación de Moeini ..................................................................................................... 9 

2.3.4 

Ecuación de Salcedo .................................................................................................. 10 

2.3.5 

Ecuación de Peinado ................................................................................................. 13 

2.4 

Restricciones hidráulicas ................................................................................................... 16 

Metodología .............................................................................................................................. 18 

3.1 

Base de datos .................................................................................................................... 18 

3.2 

Selección de Ecuaciones de diseño ................................................................................... 19 

3.3 

Archivos de entrada para UTOPÍA ..................................................................................... 19 

Resultados ................................................................................................................................. 21 

4.1 

Red San Luis ....................................................................................................................... 22 

4.2 

Red El Encano .................................................................................................................... 26 

4.3 

Red El Molino .................................................................................................................... 31 

4.4 

Red San Ignacio ................................................................................................................. 36 

4.5 

Red La Peña ....................................................................................................................... 40 

4.6 

Red El Retén ...................................................................................................................... 45 

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

ii 

 

4.7 

Red Sibaté.......................................................................................................................... 50 

4.8 

Red Apulo .......................................................................................................................... 54 

4.9 

Red Beltrán ........................................................................................................................ 58 

4.9.1 

Colector 1 – Red Beltrán............................................................................................ 58 

4.9.2 

Colector 2 – Red Beltrán............................................................................................ 62 

4.9.3 

Colector 3 – Red Beltrán............................................................................................ 67 

4.9.4 

Colector 4 – Red Beltrán............................................................................................ 70 

4.10  Red Soacha ........................................................................................................................ 74 

4.10.1 

Colector 1 – Red Soacha ............................................................................................ 75 

4.10.2 

Colector 2 – Red Soacha ............................................................................................ 78 

4.10.3 

Colector 3 – Red Soacha ............................................................................................ 82 

4.10.4 

Colector 4 – Red Soacha ............................................................................................ 85 

4.10.5 

Colector 5 – Red Soacha ............................................................................................ 88 

4.10.6 

Colector 6 – Red Soacha ............................................................................................ 92 

4.10.7 

Colector 7 – Red Soacha ............................................................................................ 94 

4.10.8 

Colector 8 – Red Soacha ............................................................................................ 98 

4.11  Red Guáimaro .................................................................................................................. 102 

4.12  Red Concordia ................................................................................................................. 106 

4.12.1 

Sector norte – Red Concordia ................................................................................. 107 

4.12.2 

Sector sur – Red Concordia ..................................................................................... 110 

4.13  Red Caracolí ..................................................................................................................... 115 

4.14  Red La Junta .................................................................................................................... 118 

4.15  Resumen de resultados ................................................................................................... 124 

Análisis de resultados .............................................................................................................. 126 

Conclusiones............................................................................................................................ 130 

Recomendaciones ................................................................................................................... 132 

Referencias .............................................................................................................................. 133 

 

 

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

iii 

 

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES 

Ilustración 1. Cobertura nacional de alcantarillado (2002 - 2013). Con soluciones alternativas (DNP, 2013) ... 4

 

Ilustración 2. Metodología de optimización UTOPIA. (Aguilar, 2016) ................................................................ 7

 

Ilustración 3. Ejemplo de archivo de entrada a UTOPIA................................................................................... 19

 

Ilustración 4. Topología de la red San Luis ....................................................................................................... 22

 

Ilustración 5. Topología de la red El Encano ..................................................................................................... 26

 

Ilustración 6. Topología de la red El Molino ..................................................................................................... 31

 

Ilustración 7. Topología de la red San Ignacio .................................................................................................. 36

 

Ilustración 8. Topología de la red La Peña ........................................................................................................ 40

 

Ilustración 9. Topología de la red El Retén ....................................................................................................... 45

 

Ilustración 10. Topología de la red Sibaté ........................................................................................................ 50

 

Ilustración 11. Topología de la red Apulo ......................................................................................................... 54

 

Ilustración 12. Topología de la red Beltrán ...................................................................................................... 58

 

Ilustración 13. Topología de la red Soacha ....................................................................................................... 74

 

Ilustración 14. Topología de la red Guáimaro ................................................................................................ 102

 

Ilustración 15. Topología de la red Concordia ................................................................................................ 106

 

Ilustración 16. Topología de la red Caracolí ................................................................................................... 115

 

Ilustración 17. Topología de la red La Junta ................................................................................................... 119

 

 

 

 

 

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

iv 

 

ÍNDICE DE GRÁFICAS 

Gráfica 1. Peso porcentual de cada ítem sobre el costo total de la red. Ecuación Salcedo ............................. 13

 

Gráfica 2. Peso porcentual de cada ítem sobre el costo total de la red. Ecuación Peinado............................. 15

 

Gráfica 3. Recubrimiento de excavación promedio diseño inicial según el límite mínimo. Red San Luis ........ 23

 

Gráfica 4. Diámetros internos de diseño inicial red San Luis............................................................................ 23

 

Gráfica 5. Valores del recubrimiento de la red San Luis ................................................................................... 24

 

Gráfica 6. Valores de la profundidad de excavación de la red San Luis ........................................................... 25

 

Gráfica 7. Valores de la velocidad de diseño de la red San Luis ....................................................................... 25

 

Gráfica 8. Valores de la relación de llenado de la red San Luis ........................................................................ 25

 

Gráfica 9. Valores del esfuerzo cortante de la red San Luis ............................................................................. 26

 

Gráfica 10. Recubrimiento de excavación promedio del diseño inicial según el límite mínimo. Red El Encano

 ................................................................................................................................................................. 27

 

Gráfica 11. Esfuerzo cortante del diseño inicial según el límite mínimo. Red El Encano ................................. 27

 

Gráfica 12. Diámetros internos de diseño inicial red El Encano ....................................................................... 28

 

Gráfica 13. Valores del recubrimiento de la red El Encano .............................................................................. 29

 

Gráfica 14. Valores de la profundidad de excavación de la red El Encano ....................................................... 29

 

Gráfica 15. Valores de la velocidad de diseño de la red El Encano .................................................................. 30

 

Gráfica 16. Valores de la relación de llenado de la red El Encano .................................................................... 30

 

Gráfica 17. Valores del esfuerzo cortante de la red El Encano ......................................................................... 30

 

Gráfica 18. Velocidad del diseño inicial según el límite mínimo. Red El Molino .............................................. 31

 

Gráfica 19. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red El Molino 32

 

Gráfica 20. Esfuerzo cortante del diseño inicial según el límite mínimo. Red El Molino.................................. 32

 

Gráfica 21. Diámetros internos de diseño inicial red El Molino ....................................................................... 33

 

Gráfica 22. Valores del recubrimiento de la red El Molino .............................................................................. 34

 

Gráfica 23. Valores de la profundidad de excavación de la red El Molino ....................................................... 34

 

Gráfica 24. Valores de la velocidad de diseño de la red El Molino ................................................................... 35

 

Gráfica 25. Valores de la relación de llenado de la red El Molino .................................................................... 35

 

Gráfica 26. Valores del esfuerzo cortante de la red El Molino ......................................................................... 35

 

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

Gráfica 27. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red San Ignacio

 ................................................................................................................................................................. 36

 

Gráfica 28. Diámetros internos de diseño inicial red San Ignacio .................................................................... 37

 

Gráfica 29. Valores del recubrimiento de la red San Ignacio ........................................................................... 38

 

Gráfica 30. Valores de la profundidad de excavación de la red San Ignacio .................................................... 38

 

Gráfica 31. Valores de la velocidad de diseño de la red San Ignacio ................................................................ 39

 

Gráfica 32. Valores de la relación de llenado de la red San Ignacio ................................................................. 39

 

Gráfica 33. Valores del esfuerzo cortante de la red San Ignacio ...................................................................... 39

 

Gráfica 34. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red La Peña . 40

 

Gráfica 35. Esfuerzo cortante de diseño inicial según el límite mínimo. Red La Peña ..................................... 41

 

Gráfica 36. Relación de llenado de diseño inicial según el límite mínimo. Red La Peña .................................. 41

 

Gráfica 37. Diámetros internos de diseño inicial red La Peña .......................................................................... 42

 

Gráfica 38. Valores del recubrimiento de la red La Peña ................................................................................. 43

 

Gráfica 39. Valores de la profundidad de excavación de la red La Peña .......................................................... 43

 

Gráfica 40. Valores de la velocidad de diseño de la red La Peña ..................................................................... 44

 

Gráfica 41. Valores de la relación de llenado de la red La Peña ....................................................................... 44

 

Gráfica 42. Valores del esfuerzo cortante de la red La Peña ............................................................................ 44

 

Gráfica 43. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red El Retén . 45

 

Gráfica 44. Esfuerzo cortante de diseño inicial según el límite mínimo. Red El Retén .................................... 46

 

Gráfica 45. Velocidad de diseño inicial según el límite mínimo. Red El Retén ................................................. 46

 

Gráfica 46. Diámetros internos de diseño inicial red El Retén ......................................................................... 47

 

Gráfica 47. Valores del recubrimiento de la red El Retén ................................................................................ 48

 

Gráfica 48. Valores de la profundidad de excavación de la red El Retén ......................................................... 48

 

Gráfica 49. Valores de la velocidad de diseño de la red El Retén ..................................................................... 49

 

Gráfica 50. Valores de la relación de llenado de la red El Retén ...................................................................... 49

 

Gráfica 51. Valores del esfuerzo cortante de la red El Retén ........................................................................... 49

 

Gráfica 52. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red Sibaté .... 51

 

Gráfica 53. Diámetros internos de diseño inicial red Sibaté ............................................................................ 51

 

Gráfica 54. Valores del recubrimiento de la red Sibaté .................................................................................... 52

 

Gráfica 55. Valores de la profundidad de excavación de la red Sibaté ............................................................ 53

 

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

vi 

 

Gráfica 56. Valores de la velocidad de diseño de la red Sibaté ........................................................................ 53

 

Gráfica 57. Valores de la relación de llenado de la red Sibaté ......................................................................... 53

 

Gráfica 58. Valores del esfuerzo cortante de la red Sibaté .............................................................................. 54

 

Gráfica 59. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red Apulo .... 55

 

Gráfica 60. Valores del recubrimiento de la red Apulo .................................................................................... 56

 

Gráfica 61. Valores de la profundidad de excavación de la Apulo ................................................................... 56

 

Gráfica 62. Valores de la velocidad de diseño de la red Apulo ........................................................................ 57

 

Gráfica 63. Valores de la relación de llenado de la red Apulo .......................................................................... 57

 

Gráfica 64. Valores del esfuerzo cortante de la red Apulo ............................................................................... 57

 

Gráfica 65. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 1 - Red 

Beltrán ..................................................................................................................................................... 59

 

Gráfica 66. Diámetros internos de diseño inicial Colector 1 - Red Beltrán ...................................................... 59

 

Gráfica 67. Valores del recubrimiento del Colector 1 - Red Beltrán ................................................................ 60

 

Gráfica 68. Valores de la profundidad de excavación del Colector 1 - Red Beltrán ......................................... 61

 

Gráfica 69. Valores de la velocidad de diseño del Colector 1 - Red Beltrán ..................................................... 61

 

Gráfica 70. Valores de la relación de llenado del Colector 1 - Red Beltrán ...................................................... 61

 

Gráfica 71. Valores del esfuerzo cortante del Colector 1 - Red Beltrán ........................................................... 62

 

Gráfica 72. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 2 - Red 

Beltrán ..................................................................................................................................................... 62

 

Gráfica 73. Esfuerzo cortante del diseño inicial según el límite mínimo. Colector 2 - Red Beltrán.................. 63

 

Gráfica 74. Profundidad de excavación según el límite máximo. Colector 2 - Red Beltrán ............................. 63

 

Gráfica 75. Diámetros internos de diseño inicial Colector 2 - Red Beltrán ...................................................... 64

 

Gráfica 76. Valores del recubrimiento del Colector 2 - Red Beltrán ................................................................ 65

 

Gráfica 77. Valores de la profundidad de excavación del Colector 2 - Red Beltrán ......................................... 65

 

Gráfica 78. Valores de la velocidad de diseño del Colector 2 - Red Beltrán ..................................................... 66

 

Gráfica 79. Valores de la relación de llenado del Colector 2 - Red Beltrán ...................................................... 66

 

Gráfica 80. Valores del esfuerzo cortante del Colector 2 - Red Beltrán ........................................................... 66

 

Gráfica 81. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 3 - Red 

Beltrán ..................................................................................................................................................... 67

 

Gráfica 82. Diámetros internos de diseño inicial Colector 3 - Red Beltrán ...................................................... 67

 

Gráfica 83. Valores del recubrimiento del Colector 3 - Red Beltrán ................................................................ 69

 

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

vii 

 

Gráfica 84. Valores de la profundidad de excavación del Colector 3 - Red Beltrán ......................................... 69

 

Gráfica 85. Valores de la velocidad de diseño del Colector 3 - Red Beltrán ..................................................... 69

 

Gráfica 86. Valores de la relación de llenado del Colector 3 - Red Beltrán ...................................................... 70

 

Gráfica 87. Valores del esfuerzo cortante del Colector 3 - Red Beltrán ........................................................... 70

 

Gráfica 88. Diámetros internos de diseño inicial Colector 4 - Red Beltrán ...................................................... 71

 

Gráfica 89. Valores del recubrimiento del Colector 4 - Red Beltrán ................................................................ 72

 

Gráfica 90. Valores de la profundidad de excavación del Colector 4 - Red Beltrán ......................................... 72

 

Gráfica 91. Valores de la velocidad de diseño del Colector 4 - Red Beltrán ..................................................... 73

 

Gráfica 92. Valores de la relación de llenado del Colector 4 - Red Beltrán ...................................................... 73

 

Gráfica 93. Valores del esfuerzo cortante del Colector 4 - Red Beltrán ........................................................... 73

 

Gráfica 94. Diámetros internos de diseño inicial red Soacha ........................................................................... 75

 

Gráfica 95. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 1 - Red 

Soacha...................................................................................................................................................... 75

 

Gráfica 96. Valores del recubrimiento del Colector 1 - Red Soacha ................................................................. 77

 

Gráfica 97. Valores de la profundidad de excavación del Colector 1 - Red Soacha ......................................... 77

 

Gráfica 98. Valores de la velocidad de diseño del Colector 1 - Red Soacha ..................................................... 77

 

Gráfica 99. Valores de la relación de llenado del Colector 1 - Red Soacha ...................................................... 78

 

Gráfica 100. Valores del esfuerzo cortante del Colector 1 - Red Soacha ......................................................... 78

 

Gráfica 101. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 2 - 

Red Soacha .............................................................................................................................................. 79

 

Gráfica 102. Valores del recubrimiento del Colector 2 - Red Soacha ............................................................... 80

 

Gráfica 103. Valores de la profundidad de excavación del Colector 2 - Red Soacha ....................................... 80

 

Gráfica 104. Valores de la velocidad de diseño del Colector 2 - Red Soacha ................................................... 81

 

Gráfica 105. Valores de la relación de llenado del Colector 2 - Red Soacha .................................................... 81

 

Gráfica 106. Valores del esfuerzo cortante del Colector 2 - Red Soacha ......................................................... 81

 

Gráfica 107. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 3 - 

Red Soacha .............................................................................................................................................. 82

 

Gráfica 108. Valores del recubrimiento del Colector 3 - Red Soacha ............................................................... 83

 

Gráfica 109. Valores de la profundidad de excavación del Colector 3 - Red Soacha ....................................... 84

 

Gráfica 110. Valores de la velocidad de diseño del Colector 3 - Red Soacha ................................................... 84

 

Gráfica 111. Valores de la relación de llenado del Colector 3 - Red Soacha .................................................... 84

 

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

viii 

 

Gráfica 112. Valores del esfuerzo cortante del Colector 3 - Red Soacha ......................................................... 85

 

Gráfica 113. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 4 - 

Red Soacha .............................................................................................................................................. 85

 

Gráfica 114. Valores del recubrimiento del Colector 4 - Red Soacha ............................................................... 87

 

Gráfica 115. Valores de la profundidad de excavación del Colector 4 - Red Soacha ....................................... 87

 

Gráfica 116. Valores de la velocidad de diseño del Colector 4 - Red Soacha ................................................... 87

 

Gráfica 117. Valores de la relación de llenado del Colector 4 - Red Soacha .................................................... 88

 

Gráfica 118. Valores del esfuerzo cortante del Colector 4 - Red Soacha ......................................................... 88

 

Gráfica 119. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 5 - 

Red Soacha .............................................................................................................................................. 89

 

Gráfica 120. Valores del recubrimiento del Colector 5 - Red Soacha ............................................................... 90

 

Gráfica 121. Valores de la profundidad de excavación del Colector 5 - Red Soacha ....................................... 90

 

Gráfica 122. Valores de la velocidad de diseño del Colector 5 - Red Soacha ................................................... 91

 

Gráfica 123. Valores de la relación de llenado del Colector 5 - Red Soacha .................................................... 91

 

Gráfica 124. Valores del esfuerzo cortante del Colector 5 - Red Soacha ......................................................... 91

 

Gráfica 125. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 6 - 

Red Soacha .............................................................................................................................................. 92

 

Gráfica 126. Valores del recubrimiento del Colector 6 - Red Soacha ............................................................... 93

 

Gráfica 127. Valores de la profundidad de excavación del Colector 6 - Red Soacha ....................................... 93

 

Gráfica 128. Valores de la relación de llenado del Colector 6 - Red Soacha .................................................... 94

 

Gráfica 129. Valores del esfuerzo cortante del Colector 6 - Red Soacha ......................................................... 94

 

Gráfica 130. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 7 - 

Red Soacha .............................................................................................................................................. 95

 

Gráfica 131. Valores del recubrimiento del Colector 7 - Red Soacha ............................................................... 96

 

Gráfica 132. Valores de la profundidad de excavación del Colector 7 - Red Soacha ....................................... 96

 

Gráfica 133. Valores de la velocidad de diseño del Colector 7 - Red Soacha ................................................... 97

 

Gráfica 134. Valores de la relación de llenado del Colector 7 - Red Soacha .................................................... 97

 

Gráfica 135. Valores del esfuerzo cortante del Colector 7 - Red Soacha ......................................................... 97

 

Gráfica 136. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 8 - 

Red Soacha .............................................................................................................................................. 98

 

Gráfica 137. Profundidad de excavación de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 8 - Red Soacha.. 98

 

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

ix 

 

Gráfica 138Valores del recubrimiento del Colector 8 - Red Soacha ............................................................... 100

 

Gráfica 139. Valores de la profundidad de excavación del Colector 8 - Red Soacha ..................................... 100

 

Gráfica 140. Valores de la velocidad de diseño del Colector 8 - Red Soacha ................................................. 100

 

Gráfica 141. Valores de la relación de llenado del Colector 8 - Red Soacha .................................................. 101

 

Gráfica 142. Valores del esfuerzo cortante del Colector 8 - Red Soacha ....................................................... 101

 

Gráfica 143. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red Guáimaro

 ............................................................................................................................................................... 102

 

Gráfica 144. Diámetros internos de diseño inicial red Guáimaro .................................................................. 103

 

Gráfica 145. Valores del recubrimiento de la red Guáimaro .......................................................................... 104

 

Gráfica 146. Valores de la profundidad de excavación de la red Guáimaro .................................................. 104

 

Gráfica 147. Valores de la velocidad de diseño de la red Guáimaro .............................................................. 105

 

Gráfica 148. Valores de la relación de llenado de la red Guáimaro ............................................................... 105

 

Gráfica 149. Valores del esfuerzo cortante de la red Guáimaro .................................................................... 105

 

Gráfica 150. Diámetros internos de diseño inicial red Concordia .................................................................. 106

 

Gráfica 151. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Sector norte - 

Red Concordia........................................................................................................................................ 107

 

Gráfica 152. Esfuerzo cortante de diseño inicial según el límite mínimo. Sector norte - Red Concordia ...... 107

 

Gráfica 153. Valores del recubrimiento del Sector norte - Red Concordia .................................................... 109

 

Gráfica 154. Valores de la profundidad de excavación del Sector norte - Red Concordia ............................. 109

 

Gráfica 155. Valores de la velocidad de diseño del Sector norte - Red Concordia ......................................... 109

 

Gráfica 156. Valores de la relación de llenado del Sector norte - Red Concordia .......................................... 110

 

Gráfica 157. Valores del esfuerzo cortante del Sector norte - Red Concordia ............................................... 110

 

Gráfica 158. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Sector sur - 

Red Concordia........................................................................................................................................ 111

 

Gráfica 159. Esfuerzo cortante de diseño inicial según el límite mínimo. Sector sur - Red Concordia .......... 111

 

Gráfica 160. Esfuerzo cortante de diseño inicial según el límite mínimo. Sector sur - Red Concordia .......... 112

 

Gráfica 161. Valores del recubrimiento del Sector sur - Red Concordia ........................................................ 113

 

Gráfica 162. Valores de la profundidad de excavación del Sector sur - Red Concordia ................................. 113

 

Gráfica 163. Valores de la velocidad de diseño del Sector sur - Red Concordia ............................................ 114

 

Gráfica 164Valores de la relación de llenado del Sector sur - Red Concordia................................................ 114

 

Gráfica 165. Valores del esfuerzo cortante del Sector sur - Red Concordia ................................................... 114

 

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María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

Gráfica 166. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red Caracolí

 ............................................................................................................................................................... 115

 

Gráfica 167. Valores del recubrimiento de la red Caracolí ............................................................................. 117

 

Gráfica 168. Valores de la profundidad de excavación de la red Caracolí ..................................................... 117

 

Gráfica 169. Valores de la velocidad de diseño de la red Caracolí ................................................................. 117

 

Gráfica 170. Valores de la relación de llenado de la red Caracolí .................................................................. 118

 

Gráfica 171. Valores del esfuerzo cortante de la red Caracolí ....................................................................... 118

 

Gráfica 172. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red La Junta

 ............................................................................................................................................................... 119

 

Gráfica 173. Profundidad de excavación promedio de diseño inicial según el límite máximo. Red La Junta  120

 

Gráfica 174. Relación de llenado de diseño inicial según el límite máximo. Red La Junta ............................. 120

 

Gráfica 175. Diámetros internos de diseño inicial red La Junta ..................................................................... 121

 

Gráfica 176. Valores del recubrimiento de la red La Junta ............................................................................ 122

 

Gráfica 177. Valores de la profundidad de excavación de la red La Junta ..................................................... 122

 

Gráfica 178. Valores de la velocidad de diseño de la red La Junta ................................................................. 123

 

Gráfica 179. Valores de la relación de llenado de la red La Junta .................................................................. 123

 

Gráfica 180. Valores del esfuerzo cortante de la red La Junta ....................................................................... 123

 

Gráfica 181. Costo de las redes de acuerdo a la ecuación de Maurer (2010). ............................................... 124

 

Gráfica 182. Costo de las redes de acuerdo a la ecuación de Moeini (2012). ................................................ 124

 

Gráfica 183. Costo de las redes de acuerdo a la ecuación de Salcedo (2012). ............................................... 125

 

Gráfica 184. Costo de las redes de acuerdo a la ecuación de Peinado (2016). .............................................. 125

 

Gráfica 185. Valor porcentual de la diferencia de costo de las redes ............................................................ 127

 

Gráfica 186. Relación entre variación porcentual de costos per cápita y # de habitantes. ........................... 128

 

Gráfica 187. Relación entre variación porcentual de costos por unidad de caudal y caudal de descarga ..... 128

 

Gráfica 188. Relación entre variación porcentual de costos por unidad de tuberías y # de tuberías. ........... 129

 

 

 

 

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

xi 

 

ÍNDICE DE TABLAS 

Tabla 1. Parámetros de diseño como restricciones hidráulicas ....................................................................... 17

 

Tabla 2. Información necesaria de las redes para crear archivo .inp ............................................................... 18

 

Tabla 3. Identificación de los proyectos de la base de datos ........................................................................... 21

 

Tabla 4. Costos de la red San Luis con las diferentes ecuaciones .................................................................... 23

 

Tabla 5. Parámetros hidráulicos de la red San Luis .......................................................................................... 24

 

Tabla 6. Costos de la red El Encano con las diferentes ecuaciones .................................................................. 28

 

Tabla 7. Parámetros hidráulicos de la red El Encano........................................................................................ 28

 

Tabla 8. Costos de la red El Molino con las diferentes ecuaciones .................................................................. 33

 

Tabla 9. Parámetros hidráulicos de la red El Molino ........................................................................................ 33

 

Tabla 10. Costos de la red San Ignacio con las diferentes ecuaciones ............................................................. 37

 

Tabla 11. Parámetros hidráulicos de la red San Ignacio ................................................................................... 37

 

Tabla 12. Costos de la red La Peña con las diferentes ecuaciones ................................................................... 42

 

Tabla 13. Parámetros hidráulicos de la red La Peña ......................................................................................... 42

 

Tabla 14. Costos de la red El Retén con las diferentes ecuaciones .................................................................. 47

 

Tabla 15. Parámetros hidráulicos de la red El Retén ........................................................................................ 47

 

Tabla 16. Costos de la red Sibaté con las diferentes ecuaciones ..................................................................... 51

 

Tabla 17. Parámetros hidráulicos de la red Sibaté ........................................................................................... 52

 

Tabla 18. Costos de la red Apulo con las diferentes ecuaciones ...................................................................... 55

 

Tabla 19. Parámetros hidráulicos de la red Apulo ............................................................................................ 55

 

Tabla 20. Costos del Colector 1 - Red Beltrán con las diferentes ecuaciones .................................................. 59

 

Tabla 21. Parámetros hidráulicos del Colector 1 - Red Beltrán ........................................................................ 60

 

Tabla 22. Costos del Colector 2 - Red Beltrán con las diferentes ecuaciones .................................................. 64

 

Tabla 23. Parámetros hidráulicos del Colector 2 - Red Beltrán ........................................................................ 64

 

Tabla 24. Costos del Colector 3 - Red Beltrán con las diferentes ecuaciones .................................................. 68

 

Tabla 25. Parámetros hidráulicos del Colector 3 - Red Beltrán ........................................................................ 68

 

Tabla 26. Costos del Colector 4 - Red Beltrán con las diferentes ecuaciones .................................................. 71

 

Tabla 27. Parámetros hidráulicos del Colector 4 - Red Beltrán ........................................................................ 71

 

Tabla 28. Costos de la red Beltrán con las diferentes ecuaciones .................................................................... 74

 

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

xii 

 

Tabla 29. Costos del Colector 1 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................. 75

 

Tabla 30. Parámetros hidráulicos del Colector 1- Red Soacha ......................................................................... 76

 

Tabla 31. Costos del Colector 2 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................. 79

 

Tabla 32. Parámetros hidráulicos del Colector 2- Red Soacha ......................................................................... 79

 

Tabla 33. Costos del Colector 3 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................. 82

 

Tabla 34. Parámetros hidráulicos del Colector 3- Red Soacha ......................................................................... 82

 

Tabla 35. Costos del Colector 4 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................. 85

 

Tabla 36. Parámetros hidráulicos del Colector 4- Red Soacha ......................................................................... 86

 

Tabla 37. Costos del Colector 5 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................. 89

 

Tabla 38. Parámetros hidráulicos del Colector 5 - Red Soacha ........................................................................ 89

 

Tabla 39. Costos del Colector 6 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................. 92

 

Tabla 40. Parámetros hidráulicos del Colector 6 - Red Soacha ........................................................................ 92

 

Tabla 41. Costos del Colector 7 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................. 95

 

Tabla 42. Parámetros hidráulicos del Colector 7 - Red Soacha ........................................................................ 95

 

Tabla 43. Costos del Colector 8 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................. 98

 

Tabla 44. Parámetros hidráulicos del Colector 8 - Red Soacha ........................................................................ 99

 

Tabla 45. Costos de la red Soacha con las diferentes ecuaciones .................................................................. 101

 

Tabla 46. Costos de la red Guáimaro con las diferentes ecuaciones ............................................................. 103

 

Tabla 47. Parámetros hidráulicos de la red Guáimaro ................................................................................... 103

 

Tabla 48. Costos del Sector norte - Red Concordia con las diferentes ecuaciones ........................................ 107

 

Tabla 49. Parámetros hidráulicos del Sector norte - Red Concordia .............................................................. 108

 

Tabla 50. Costos del Sector sur - Red Concordia con las diferentes ecuaciones ............................................ 112

 

Tabla 51. Parámetros hidráulicos del Sector sur - Red Concordia.................................................................. 112

 

Tabla 52. Costos de la red Caracolí con las diferentes ecuaciones ................................................................ 116

 

Tabla 53. Parámetros hidráulicos de la red Caracolí ...................................................................................... 116

 

Tabla 54. Costos de la red La Junta con las diferentes ecuaciones ................................................................ 121

 

Tabla 55. Parámetros hidráulicos de la red La Junta ...................................................................................... 121

 

Tabla 56. Total ahorro logrado con las diferentes ecuaciones de costo ........................................................ 127

 

 

 

 

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María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

xiii 

 

ÍNDICE DE ECUACIONES 

Ecuación 1. Ecuación de Marchionni .................................................................................................................. 8

 

Ecuación 2. Ecuación de Marchionni. (Coeficientes utilizados) ......................................................................... 8

 

Ecuación 3. Ecuación de Maurer ........................................................................................................................ 9

 

Ecuación 4. Ecuación de Maurer (Coeficientes utilizados) ................................................................................. 9

 

Ecuación 5. Ecuación de Moeini ....................................................................................................................... 10

 

Ecuación 6. Ecuación de Salcedo (Costos de tubería) ...................................................................................... 10

 

Ecuación 7. Ecuación de Salcedo (Costos de excavación) ................................................................................ 11

 

Ecuación 8. Ecuación de Salcedo (Costos de relleno) ....................................................................................... 11

 

Ecuación 9. Ecuación de Salcedo (costos de entibado) .................................................................................... 12

 

Ecuación 10. Ecuación de Salcedo (costos de las cámaras de inspección) ....................................................... 12

 

Ecuación 11. Ecuación de Peinado (costos de tubería) .................................................................................... 13

 

Ecuación 12. Ecuación de Peinado (costos de excavación manual) ................................................................. 14

 

Ecuación 13.  Ecuación de Peinado (costos de excavación con maquina) ....................................................... 14

 

Ecuación 14. Ecuación de Peinado (Costo de relleno con arena) ..................................................................... 14

 

Ecuación 15. Ecuación de Peinado (Costo de relleno con material seleccionado de cantera) ........................ 14

 

Ecuación 16. Ecuación de Peinado (Costo de relleno con material propio de la excavación) .......................... 14

 

Ecuación 17. Ecuación de Peinado (costos de las cámaras de inspección) ...................................................... 15

 

 

 

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

1  INTRODUCCIÓN 

La ley 142 de 1994, donde se establece el régimen de los servicios públicos domiciliarios y se dictan 
otras  disposiciones,  define  como  servicio  público  de  alcantarillado  a  la  recolección  municipal  de 
residuos líquidos pluviales y residuales por medio de tuberías y conductos incluyendo las actividades 
de  transporte,  tratamiento  y  disposición  final.  Pero  también  cabe  mencionar  que  existen 
alternativas para zonas rurales que por su ubicación no pueden ser parte de la red de tuberías. El 
servicio  de  drenaje  urbano  y  todo  el  sistema  de  alcantarillado  del  país  se  encuentra  sujeto  a  la 
capacidad de los gobiernos locales de suplir, mantener y actualizar la infraestructura de estos de 
acuerdo a las necesidades de la comunidad. Es por esto que no es raro que buena parte del territorio 
nacional no cuente con un mecanismo de evacuación de aguas residuales y pluviales que garanticen 
la calidad de vida de sus habitantes, y es claro que el tema de aumentar la cobertura y la calidad de 
todo lo competente a saneamiento básico debe ser de gran interés de los gobernantes del país en 
las diferentes jerarquías. 

El Estudio Sectorial de los servicios públicos domiciliarios de Acueducto y Alcantarillado (2016)  de 
la  superintendencia  de  servicios  públicos  domiciliarios  afirma  que  el  planeamiento  técnico, 
institucional y financiero de los sistemas de alcantarillado en el país, busca aumentar la cobertura, 
calidad y sostenibilidad de este servicio, debido a que el 65% de los municipios atendidos por los  
prestadores  de  la  muestra de su estudio cuentan  con  coberturas  superiores  al  90% y algunos 
con menos del 50%, estos datos se firman con la salvedad de que el estudio se hizo alrededor de 
cabeceras municipales y solo señala el acceso al servicio público domiciliario de alcantarillado que 
proveen las empresas de servicios públicos y no es un indicador de acceso al saneamiento básico.  

El  CONPES  aprobó,  como  consta  en  el  documento  DNP-2.532-UDU,  el  Plan  del  Sector  de  Agua 
Potable y Saneamiento Básico PAS para elevar las coberturas de acueductos y alcantarillados del 
país del 66% al 76% y del 51% al 57% respectivamente, reestructurar las instituciones sectoriales y 
aumentar la potabilidad del agua.  

Dentro de los gastos o inversiones elegibles con recursos de la nación, destinados a las diferentes 
entidades  territoriales, se encuentran establecidas actividades relacionadas con la formulación e 
implantación  de  esquemas  organizacionales  para  la  administración  y  operación  de  los  servicios 
públicos  domiciliarios  de  acueducto,  alcantarillado  y  además  la  construcción,  ampliación  y 
rehabilitación  de  los  mismos.  De  manera  que  todos  los  proyectos  del  sector  de  Agua  Potable  y 
Saneamiento  Básico  que  pretendan  acceder  a  recursos  de  la  Nación,  deben  ser  radicados  y 
viabilizados a través del mecanismo de la Ventanilla Única.  

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

Dicho el interés del gobierno y la necesidad de la población, el Viceministerio de Agua y Saneamiento 
Básico se encarga de promover el desarrollo sostenible a través de la formulación y adopción de las 
políticas, programas, proyectos, y dada la limitación de recursos el Ministerio de Vivienda, Ciudad y 
Territorio reglamentó procesos de presentación, viabilización y aprobación de proyectos del sector 
de agua potable y saneamiento básico que soliciten apoyo financiero de  la nación a través de la 
Resolución  1063  del  30  de  diciembre  del  2016.  Por  lo  anterior  esta  investigación  pretende 
determinar si los recursos suministrados por el estado están siendo utilizados de la manera óptima 
de modo que ejecuten proyectos de redes de drenaje urbano RDU tal que se puedan construir y 
operar, con  un  nivel  suficiente  de  confianza  de  manera  que  se  pueda  asegurar  que  los  recursos 
nación se invierten con la sufriente estrategia como para garantizar la excelencia del servicio y el 
ahorro máximo de recursos. Esto será el resultado de la modelación de los diseños recolectados y 
su respectiva optimización por medio de la herramienta computacional UTOPIA, desarrollada por el 
Centro de Investigaciones de Acueductos y Alcantarillados CIACUA de la Universidad de Los Andes. 

1.1  Objetivos 

1.1.1  General 

Comparar  los  costos  de  los  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de  viavilización  de 
proyectos del ministerio de vivienda, ciudad y territorio con los diseños optimizados de las mismas 
redes y de esta manera poder evaluar el valor de la optimización en este tipo de proyectos.  

1.1.2  Específicos 

•  Crear una base de datos con proyectos que contengan en sus documentos los elementos 

hidráulicos y topológicos necesarios para su respectiva optimización. 

•  Crear  el  archivo  de  entrada  de  datos  de  la  red  requerido  por  el  software  UTOPIA  para 

realizar la optimización.  

•  Realizar  el  diseño  optimizado  de  las  redes  mediante  el  software  UTOPIA  basadas  en  la 

minimización de costos y cumplimiento de restricciones hidráulicas. 

•  Identificar diferencias entre costos y parámetros hidráulicos de los diseños presentados en 

el Mecanismo de Viabilización de Proyectos del MVCT  y los diseños optimizados de  esas 
mismas redes.   

 

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

2  MARCO TEÓRICO 

Las  redes  de  evacuación  de  aguas  residuales  pluviales  y  sanitarias  son  necesarias  dentro  del 
desarrollo de zonas urbanas debido a la constante interacción entre el hombre y el ciclo natural del 
agua. Esto se presenta por la necesidad del hombre de abastecerse de agua para su consumo y por 
el proceso de urbanización que desvía los sistemas de drenaje naturales originales, como producto 
de  lo  anterior  se  producen  aguas  residuales  y  pluviales  que  deben  ser  canalizadas  para 
posteriormente  recibir  el  tratamiento  adecuado  según  su  origen.  EL  propósito  de  las  redes  de 
drenaje urbano es minimizar posibles problemas causados a seres humanos o al ambiente (Butler & 
Davies, 2011).  El desarrollo de las comunidades trae consigo densificación y nuevas tecnologías, 
herramientas y demás componentes novedosos al sistema productivo que incentivan el consumo 
de recursos naturales y por consiguiente mayor generación de residuos, tanto así que el ingenio de 
alternativas de disposición final es actualmente un área de investigación y trabajo constante.  

El mundo actual, cada vez más competitivo desde todas las perspectivas sociales, establece criterios 
de desarrollo en los cuales se traduce el avance de una comunidad respecto a otra. La información 
sobre el estado y las tecnologías utilizadas en los sistemas de saneamiento básico de una población 
representan claramente un indicador muy aproximado a la calidad de vida de sus habitantes por lo 
cual este tema es de vital importancia para los gobernantes en las diferentes jerarquías y es  ahí 
donde  queda clara la importancia del  correcto aprovechamiento de los recursos al momento de 
invertir en sistemas de evacuación de aguas residuales.  

2.1  Sistemas de alcantarillado en Colombia 

Según  el  departamento  nacional  de  planeación  DNP,  Colombia  en  el  año  2013  alcanzaba  una 
cobertura  en  el  servicio  de  alcantarillado  de  91,18%  en  el  área  urbana  y  69,93%  para  lo  rural, 
incluyendo  soluciones  alternativas  (Ilustración  1).  Para  el  2018  según  las  bases  para  el  plan  de 
desarrollo 2018-2022 es necesario proveer cobertura universal y garantizar el adecuado tratamiento 
de las aguas residuales. Para cumplir con este propósito, son necesarias inversiones del orden de 
$14,2  billones  (DNP,  Bases  para  El  Plan  Nacional  de Desarrollo 2018-  2022  "Pacto  por  colombia, 
pacto por la equidad", 2018).  

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María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

 

Ilustración 1. Cobertura nacional de alcantarillado (2002 - 2013). Con soluciones alternativas (DNP, 2013) 

La Ley 142 de 1994, estableció que la prestación de los servicios debe llevarse a cabo a través de 
empresas de servicios públicos (E.S.P.) constituidas por acciones y por organizaciones autorizadas 
en  zonas  rurales  o  áreas  urbanas  específicas  y  el  ritmo  de  construcción  de  sistemas  de 
alcantarillados  en  Colombia  claramente  está  determinado  por  la  capacidad  de  financiación  que 
tengan este  tipo de  proyectos los cuales  pueden ser otorgados por la nación a través  de  figuras 
como lo son los planes departamentales de agua PDAs considerados como la estrategia del Estado 
para acelerar el crecimiento de las coberturas y mejorar la calidad de los servicios (DNP, 2007). Estos 
planes son el resultado de recomendaciones hechas por el banco mundial   las  recomendaciones  
del    Banco    Mundial.    En    dichas  sugerencias  “se  planteó  la  necesidad  de  definir  políticas  para 
promover la consolidación o agrupación de las empresas de menor tamaño por medio de empresas 
regionales u operadores de mayor escala que ya tengan en su poder las economías de escala propias 
del sector y puedan trasladar ese beneficio a los municipios” 
(Suárez & Cardona, 2009). 

De  esta  manera  la  idea  es  que  cada  departamento  formule  su  Plan  Departamental  de  Agua  y 
Saneamiento Básico de acuerdo con los lineamientos dados por el Ministerio de Ambiente, Vivienda 
y Desarrollo Territorial  -  MAVDT, el cual se presentará ante alcaldes, concejales y diputados. Las 
Entidades territoriales formularán los proyectos de acuerdo con lo dispuesto en la Guía de acceso, 
presentación  y  viabilización  de  proyectos  del  sector  de  agua  potable  y  saneamiento  a  financiar 
mediante el mecanismo de ventanilla única y los presentarán a la gerencia del Plan Departamental 
de Agua y Saneamiento para su evaluación o quien haga sus veces. Si el proyecto cumple con lo 
exigido  en  la  guía,  la  gerencia  lo  remitirá  a  la  Ventanilla  Única  del  MAVDT  para  su  evaluación  y 
viabilización. 

2.1.1  Ventanilla Única  

En Colombia se le denomina ventanilla unica  al mecanismo de viabilización de proyectos que es el 
proceso mediante el cual el Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio a través del Viceministerio 
de Agua y Saneamiento Básico, evalúa, aprueba y viabiliza los proyectos del sector de agua potable 
y saneamiento básico presentados por las entidades territoriales que soliciten apoyo financiero de 

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María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

la Nación, así como las reformulaciones que estos requieran, de esta manera está definido en la 
resolución 1063 de 2016 "Por la cual se establecen los requisitos de presentación, viabilización y 
aprobación  de  proyectos  del  sector  de  agua  potable  y  saneamiento  básico  que  soliciten  apoyo 
financiero de la Nación, así como de aquellos que han sido priorizados en el marco de los Planes 
Departamentales de Agua y de los programas que implemente el Ministerio de Vivienda, Ciudad y 
Territorio, a través del Viceministerio de Agua y Saneamiento Básico, y se dictan otras disposiciones

(MVCT, 2016).  

Luego de iniciar el trámite de  viabilización, según el cumplimiento de  los requisitos solicitados y 
establecidos en la resolución 1063 de 2016, esta misma en el artículo 15 determina que el estado 
del proyecto puede ser: 

Sin radicación: Es aquel que al momento de su presentación no cumple con los requisitos 
señalados en la lista de verificación de documentos establecida en la Guía de Presentación 
de  Proyectos  y  será  devuelto  sin  radicación  ante  el  mecanismo  de  viabilización  del 
Ministerio. 

En evaluación:

 

El proyecto que al momento de su presentación cumpla con los requisitos 

señalados en la lista de verificación de documentos establecida en la Guía de Presentación 
de Proyectos, pasará a reparto para su correspondiente evaluación. 

En requerimiento:

 

Se asignará este estado al proyecto que una vez evaluado requiera ajustes 

en su formulación. 

Devuelto:

 

este estado indica que el proyecto requiere ajustes mayores en su formulación o 

aquellos  en  los  cuales  el  Ministerio  de  Vivienda,  Ciudad  y  Territorio  efectuó  dos  (2) 
requerimientos  y/o  luego  de  seis  (6)  meses  de  enviado  el  último  de  ellos,  la  entidad 
territorial  no  presentó  los  ajustes  exigidos.  En  ningún  caso  la  devolución  de  proyectos 
significará el rechazo de los mismos. 

2.2  Optimización en diseños de redes de alcantarillado  

Dada la importancia de las redes de alcantarillado para una de terminada comunidad, introducir el 
concepto de optimización en el diseño de este tipo de redes se concibe como tema de estudio por 
lo que los costos de construcción implican una inversión significativa para las ciudades, y economizar 
sin afectar eficiencia siempre será una meta que alcanzar. Algunos ejemplos de estos trabajos son: 
Continuous Ant Colony Optimization Algorithm (CACOA) (Afshar, A parameter free continuous ant 
colony optimization algorithm  for  the  optimal  design  of  storm sewer  networks:  constrained  and 
unconstrained  approach,  2010),  Cellular  Automata  (CA)  (Afshar,  Shahidi,  Rohani,  &  Sargolzaei, 
2011), Tabu Search (TS) y Simulated Annealing (SA) (Yeh, Chu, Chan, & Lin , 2013), entre otros.  Los 
procesos de optimización en el diseño de sistemas de alcantarillado tienen como resultado diseños 

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que cumplen con todos los aspectos hidráulicos y cuyo costo de construcción es mínimo posible. Al 
igual  que  otros  problemas  de  optimización,  en  este  problema  existen  cuatro  componentes 
importantes para el modelaje y solución: los parámetros, las variables de decisión, las restricciones 
y la función objetivo. Los parámetros proporcionan la información necesaria, o conocida,  que se 
tiene de los problemas. Las variables de decisiones son los aspectos del problema sobre los cuales 
el  decisor  tiene  injerencia.  Las  restricciones  limitan  el  problema  estableciendo  las  reglas  que  se 
deben cumplir en una solución de mismo. Finalmente, la función objetivo guía la búsqueda de la 
solución que se quiere encontrar (Duque, METODOLOGÍA PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL DISEÑO DE 
TUBERÍAS EN SERIE EN SISTEMAS DE ALCANTARILLADO, 2013). 

El  Centro  de  Investigaciones  en  Acueductos  y  Alcantarillados  –  CIACUA  de  la  Universidad  de  los 
Andes, ha trabajado durante varios años en el desarrollo de una herramienta computacional que 
permite encontrar el diseño óptimo de una red de alcantarillado de una manera rápida. UTOPIA,  
Underground Topology for Optimal Pipe Infrastructure Assessment (Topología subterránea para la 
evaluación óptima de la infraestructura de tuberías.) está basado en la metodología planteada por 
(Duque, Duque , & Saldarriaga , 2016), donde el diseño de la red se divide en dos fases, selección 
del trazado y diseño hidráulico (Ilustración 2).  

La primera de estas fases se concibe como un modelo de programación entera mixta que se conoce 
en la literatura como problema de diseño de redes (NDP en inglés). Los datos de  entrada son  la 
topografía  de  la  red,  que  se  refiere  a  la  ubicación  de  los  pozos  de  inspección  y  los  caudales  de 
entrada de  aguas residuales  correspondientes a  cada uno. Así, es posible definir  la dirección del 
flujo, el tipo y el caudal de diseño de cada una de las tuberías de la red. De esta manera se transporta 
el caudal que ingresa a la red por los pozos de inspección a través del conjunto de tuberías hacia un 
único punto de descarga. Finalmente, resulta importante destacar que la solución de este modelo 
de  programación  entera  mixta  se  resuelve  mediante  una  implementación  en  el  software  de 
optimización lineal XPRESS-MP. Donde el objetivo es minimizar los costos asociados al caudal y el 
tipo de las tuberías (Aguilar, 2016).  La segunda fase, el diseño hidráulico, resulta de la aplicación 
del algoritmo de ruta más corta: Bellman- Ford. Este problema busca encontrar el camino de mínimo 
costo (distancia o tiempo de recorrido) desde un nodo específico inicial hasta un nodo final (Duque, 
2013), lo cual resulta de la combinación de diámetro y pendiente posible para cada tramo de la red. 
En  esta  metodología  parte  del  mejor  resultado  de  la  selección  del  trazado  de  la  red,  donde  se 
empieza por determinar todos los nodos posibles que puede haber en cada cámara de inspección. 
La cantidad combinaciones diámetro-pendiente posibles en cada pozo de inspección está definida 
principalmente por las profundidades de excavación máximas y mínimas permitidas, pero también 
depende de las demás restricciones hidráulicas que el diseñador considere pertinentes (velocidades, 
pendientes, esfuerzo cortante, régimen de flujo etc.) 

UTOPIA determina el diámetro 𝑑 de una lista de diámetros disponible y la pendiente 𝑠 que debe 
tener cada tubería para poder transportar el caudal requerido. Para ello, el programa requiere los 

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

resultados de la primera sección: el tipo de tubería, dirección de cada tramo, caudal de cada tramo 
de la red. Y adicionalmente, la lista de diámetros comerciales y el material de la tubería. Teniendo 
todas  las  soluciones  posibles,  el  programa  selecciona  la  opción  de  menor  costo  de  cada  tramo, 
siempre  y  cuando  esta  cumpla  con  las  restricciones  hidráulicas  establecidas  por  el  diseñador  y 
posteriormente  suma  los  costos  de  todos  los  tramos.  Finalmente,  se  obtiene  como  resultado  el 
trazado y topografía de la red, los caudales que son transportados por cada una de las tuberías y el 
costo total de construcción de esta misma, el cual es el resultado de ecuaciones obtenidas de la 
literatura.  

 

Ilustración 2. Metodología de optimización UTOPIA. (Aguilar, 2016) 

2.3  Ecuaciones de costo  

Alrededor del interés de estimar mediante una ecuación el costo de construcción de una red, se han 
desarrollado diferentes investigaciones que han tenido como resultado la estimación de este valor 
en función del diámetro 𝑑 de las tuberías y las profundidades de excavación ℎ de cada una de ellas. 
La  mayoría  de  ecuaciones  solo  tienen  en  cuenta  los  costos  de  instalación  de  las  tuberías,  que 
dependen  netamente  del  material  y  la  longitud  del  tramo,  y  los  costos  de  excavación  de  cada 
sección. Esto debido a que representan en promedio el 70% de los costos totales de construcción 
de una red (Aguilar, 2016).  

2.3.1  Ecuación de Marchionni  

En  el  artículo  “Sewer  Systems  Costs  with  Multiple  Linear  Regression”  por  (Marchionni,  Lopes, 
Mamouros,  &  Covas, 2014)  se  puede encontrar  una  ecuación  en  la  que  el valor  de  las  variables 
dependientes, CT

Pipe

 y CT

MH

, viene dado por una suma de un conjunto de variables independientes 

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

relacionadas con varios ítems de costo y coeficientes de regresión (∝

𝑛

, 𝛽

𝑛

) que estimados por el 

método de mínimos cuadrados. La ecuación para tuberías fluyendo por gravedad es: 

𝐶𝑇

𝑃𝑖𝑝𝑒𝑠

=∝

𝑜

+∝

1

𝐷 +∝

2

𝐻 +∝

3

𝐷𝐻 

𝐶𝑇

𝑀𝐻

= 𝛽

0

+ 𝛽

1

𝐻′ 

𝐶 = 𝐶𝑇

𝑃𝑖𝑝𝑒𝑠

+ 𝐶𝑇

𝑀𝐻

 

Ecuación 1. Ecuación de Marchionni 

Donde: 

𝑛

, 𝛽

𝑛

 : 

Coeficientes de regresión  

𝐷 : 

Diámetro de la tubería 

𝐻 : 

de la profundidad de excavación 

𝐻′ : 

profundidad de los pozos 

Esta  ecuación  define  los  costos  como  una  función  de  las  principales  características  físicas,  tales 
como, el material y el diámetro de la tubería, la profundidad de excavación. Luego de los cálculos y 
pruebas con diferentes datos recolectados por los investigadores. La ecuación de tuberías fluyendo 
por gravedad con los respectivos coeficiente corresponde a: 

𝐶𝑇

𝑃𝑖𝑝𝑒𝑠

= −203.3111 + 0.1254𝐷 + 131.439𝐻 − 0.044𝐷𝐻 

𝐶𝑇

𝑀𝐻

= 1.6928 + 3.623𝐻′ 

𝐶 = 𝐶𝑇

𝑃𝑖𝑝𝑒𝑠

+ 𝐶𝑇

𝑀𝐻

 

Ecuación 2. Ecuación de Marchionni. (Coeficientes utilizados) 

2.3.2  Ecuación de Maurer  

En  el  artículo  “Factors  affecting  economies  of  scale  in  combined  sewer  systems”  por  (Maurer, 
Wolfram, & Anja, 2010), se presenta una ecuación que permite calcular el costo de instalación de 
un tramo de tubería en función del diámetro de la misma y la profundidad de excavación en la que 
se  encuentra.  Además,  se  involucran  las  condiciones  del  terreno  donde  se  esté  realizando  la 
construcción (áreas verdes o bajo calles existentes).  En el artículo se establecen los valores que 
deben tomar las variables de la ecuación según sean las condiciones del caso donde se desee aplicar. 
Dichas condiciones, en el desarrollo esta ecuación, van incluidas en el cálculo de los coeficientes 𝛼 
y 𝛽 que posteriormente se utilizan para la estimación del costo total de construcción del tramo, con 
resultados en USD.  

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

 

𝛼 = 𝑚

𝛼

. 𝐷𝑁 + 𝑛

𝛼

 

𝛽 = 𝑓

𝑆𝐹1

. 𝑚

𝛽

. 𝐷𝑁 + 𝑓

𝑆𝐹2

. 𝑛

𝛼

 

𝐶 = 𝛼. 𝐷 + 𝛽 

Ecuación 3. Ecuación de Maurer 

Donde: 

𝛼 : 

Coeficiente de costos relacionados con la profundidad en función de diámetro de la 
tubería (US$ m

-2

𝛽 : 

Costo fijo en función del diámetro de la tubería y recubrimiento (US$ m

-1

𝑚

𝛼

, 𝑚

𝛽

Coeficientes relacionado con el diámetro (US$ m

-2

 mm

-1

𝑛

𝛼

, 𝑛

𝛽

Coeficientes de costos independientes del diámetro (US$ m

-2

 y US$ m

-1

 

respectivamente) 

𝑓

𝑆𝐹1

, 𝑓

𝑆𝐹2

Factores de reducción considerando los costos reducidos para la construcción de 
campo verde en comparación con construcción bajo la calle.  

𝐷𝑁 : 

Diámetro interno de la tubería (mm) 

𝐷 : 

Profundidad media de la tubería (m) 

𝐶 : 

Costo de construcción especifico (US$ m

-1

Las redes que se analizaran en este trabajo se encuentran bajo las mismas condiciones en cuanto a 
los coeficientes utilizados por esta ecuación. Por lo cual muestra la ecuación de Maurer con el valor 
de los coeficientes a utilizar en todos los escenarios de optimización.  
 

𝛼 = 110 ∗ 𝐷𝑁 + 127 

𝛽 = 1200 ∗ 𝐷𝑁 − 35 

𝐶 = 𝛼. 𝐷 + 𝛽 

Ecuación 4. Ecuación de Maurer (Coeficientes utilizados) 

2.3.3  Ecuación de Moeini 

En el artículo “Layout and size optimization of sanitary sewer network using  intelligent ants” por 
(Moeini & Afshar, 2012), se muestra el resultado de una investigación donde se indican la capacidad 
del método propuesto para optimizar y resolver el problema de diseño y determinación de tamaño 
de redes de alcantarillado.  La Ecuación 5 es la relación explícita que se utiliza para el cálculo del 
costo de la instalación de tuberías y los pozos de inspección. El valor del construcción de la tubería 
es la suma de la instalación de tuberías más pozos de inspección, con resultado en IRR.  

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Tesis II 

10 

 

𝐶

𝑡

= 10.93𝑒

3.43𝑑

+ 0.012. ℎ

𝑝

1.53

+ 0.437. ℎ

𝑝

1.47

. 𝑑 

𝐶

𝑁

= 41.46. ℎ

𝑓

 

𝐶 = 𝐶

𝑡

+ 𝐶

𝑁

 

Ecuación 5. Ecuación de Moeini 

Donde: 

𝐶

𝑡

:  Costo de instalación de tubería (IRR m

-1

𝐶

𝑁

:  Costo de instalación de pozos de inspección (IRR m

-1

𝐶: 

Costo especifico total de la construcción (IRR m

-1

𝑑: 

Diámetro interno de la tubería (m) 

𝑝

:  Profundidad promedio de la tubería (m) 

𝑓

:  Profundidad del pozo final del tramo (m) 

2.3.4  Ecuación de Salcedo 

Esta  ecuación  representa  los  costos  involucrados  en  el  diseño  de  los  sistemas  de  alcantarillado 
considerados como criterio fundamental en el momento de seleccionar la mejor alternativa dentro 
de un grupo de posibilidades donde todas son funcionales hidráulicamente hablando, es decir, son 
utilizados como un criterio de optimización. Estos costos son los asociados a tubería, excavación, 
relleno, entibado y cámaras de inspección, y se presenta brevemente la información utilizada por 
(Salcedo, 2012) para su respectiva determinación.  

•  Costos de tubería 

Este ítem hace referencia a los costos involucrados en el suministro e instalación de los conductos, 
sin  tener  en  cuenta  el  componente  asociado  con  la  excavación  según  el  Instituto  de  Desarrollo 
Urbano en el 2012. Para la obtención de esta función de costo, se utilizó el catálogo de precios de 
PAVCO para tuberías NOVALOC y NOVAFORT publicada en Febrero de 2012 y vigente hasta la fecha. 
De  este  catálogo  se  tomó  el  precio  en  pesos  colombianos  ($COP)  sin  I.V.A  (Impuesto  al  Valor 
Agregado) para un metro lineal de tubería de diferentes diámetros comerciales. 

𝐶

𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎

= 𝐿 ∗ 622749𝑑

1.9799

 

Ecuación 6. Ecuación de Salcedo (Costos de tubería) 

Donde: 

𝐶

𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎

Costo total asociado a la tubería de un tramo de la red ($COP) 

𝐿: 

Longitud del tramo analizado (m) 

𝑑: 

Diámetro interno de la tubería (m) 

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Tesis II 

11 

 

•  Costos de excavación  

Para el planteamiento de las funciones de costo asociada a los costos de excavación, se utilizaron 
las cifras  obtenidas  del Listado de Precios de  Referencia de  Actividades de  Obra del Instituto de 
Desarrollo Urbano en su versión del 2012. 

𝐶

𝐸𝑥𝑐

= 20119.53 ∗ 𝑎 + 25938.52 ∗ 𝑏 ∗ (𝑉

𝐸𝑥𝑐

+ 𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

∗ 𝐿 ∗ 𝐶𝑜𝑠 (𝜃)) 

Ecuación 7. Ecuación de Salcedo (Costos de excavación) 

Donde: 

𝐶

𝐸𝑥𝑐

Costo total asociado a la excavación de un tramo de la red ($COP) 

𝐿: 

Longitud del tramo analizado (m) 

𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

Profundidad de excavación promedio del tramo (m) 

𝑎: 

1 si  𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

< 2 𝑚  

0  𝑑. 𝑙. 𝑐 

𝑏: 

1 si  𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

> 2 𝑚  

0  𝑑. 𝑙. 𝑐 

𝑉

𝑒𝑥𝑐

Volumen de tierra asociado a la instalación de la tubería (m

3

𝜃: 

Ángulo formado por la tubería con la horizontal  

•  Costos de relleno 

Esta ecuación utilizó la Lista de Precios de  Referencia del Instituto de Desarrollo Urbano del año 
2012 para plantear una expresión que describa los costos de  llevar a cabo  el proceso de  relleno 
empleado el mismo que fue extraído en la excavación. 

𝐶

𝑅𝑒𝑙𝑙

= 18125.89 ∗ [𝑉

𝐸𝑥𝑐

+ 𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

∗ 𝐿 ∗ 𝐶𝑜𝑠(𝜃) −

𝜋𝑑

2

4

∗ 𝐿 ∗ 𝐶𝑜𝑠(𝜃)] 

Ecuación 8. Ecuación de Salcedo (Costos de relleno) 

Donde: 

𝐶

𝑅𝑒𝑙𝑙

Costo total asociado al relleno de un tramo de la red ($COP) 

𝑑: 

Diámetro interno de la tubería (m) 

𝐿: 

Longitud del tramo analizado (m) 

𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

Profundidad de excavación promedio del tramo (m) 

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María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

12 

 

𝑉

𝑒𝑥𝑐

Volumen de tierra asociado a la instalación de la tubería (m

3

𝜃: 

Ángulo formado por la tubería con la horizontal  

•  Costos de entibado 

El planteamiento de la función de costo asociada con esta actividad se hizo utilizando el Listado de 
Precios de Actividades en Obra del IDU válido desde Agosto del 2012. Originalmente esta ecuación 
plantea que se debe utilizar entibado cuando la profundidad de excavación supere 1.2 m pero para 
efectos de este trabajo se aumentó este límite hasta 2 m, lo anterior mediante la constante 𝑍 de la 
ecuación.  

𝐶

𝐸𝑛𝑡

= 23033.89 ∗ 𝐿 ∗ 𝐶𝑜𝑠(𝜃) ∗ 𝑍 ∗ 2 ∗ 𝑐 

Ecuación 9. Ecuación de Salcedo (costos de entibado) 

Donde: 

𝐶

𝐸𝑛𝑡

Costo total asociado al entibado de un tramo de la red ($COP) 

𝐿: 

Longitud del tramo analizado (m) 

𝑍: 

𝐶𝑜𝑡𝑎 𝑇𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝐶𝑜𝑡𝑎 𝐵𝑎𝑡𝑒𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 + 0.15 

𝑐: 

1 si  𝑍 > 2 𝑚 
0  𝑑. 𝑙. 𝑐 

𝜃: 

Ángulo formado por la tubería con la horizontal  

•  Costos de cámaras de inspección 

Para  lograr  plantear  una  ecuación  que  describiera  los  costos  asociados  con  las  cámaras  de 
inspección se recopiló información de diferentes fuentes tales como Instituto de Desarrollo Urbano, 
la Gobernación del Valle del Cauca y Construdata.  

𝐶

𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎𝑠

= 1.043 ∗ (194014 ∗ 𝐻

2

− 194118 ∗ 𝐻 + 856764) 

Ecuación 10. Ecuación de Salcedo (costos de las cámaras de inspección) 

Donde: 

𝐶

𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎

Costo de la Cámara de Inspección ($COP) 

𝐻: 

Profundad de excavación (m) 

Al  final,  haciendo  una  repartición  de  manera  porcentual,  se  puede  afirmar  que  esta  ecuación 
distribuye los diferentes costos involucrados en el costo total de la red de la siguiente manera: 

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Tesis II 

13 

 

 

Gráfica 1. Peso porcentual de cada ítem sobre el costo total de la red. Ecuación Salcedo 

Con la suma de las anteriores ecuaciones se logra obtener el costo total de diseño para un tramo de 
alcantarillado en pesos colombianos ($COP)  

2.3.5  Ecuación de Peinado 

Peinado  en  su  trabajo  logra  establecer  funciones  de  costo  por  unidad  de  longitud  de  tramo 
construido acorde  con  los diseños obtenidos  de  las  redes  patrón  seleccionadas.  aclara  que  para 
establecer las funciones de costo que a continuación se presentan solo se correlacionó la suma del 
costo de Suministro e instalación de tuberías, excavaciones, rellenos y retiro de material sobrante 
con el diámetro nominal 𝐷  y la profundidad  promedio  de  instalación 𝐻𝑚  (Peinado, 2016). En el 
documento original se tienen en cuenta 7 costos para calcular el valor total del costo de un tramo 
construido, pero en el desarrollo de este trabajo se seleccionaron 4 de ellos, los cuales son; costos 
por tubería, excavación, relleno y cámaras de inspección.  

•  Costos de tubería 

𝐶

𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎

= 6.9474𝑑

1.6438

 

Ecuación 11. Ecuación de Peinado (costos de tubería) 

Donde: 

𝐶

𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎

:  Costo de suministro e instalación de tubería en cada tramo ($COP) 

𝑑: 

Diámetro nominal de la tubería (mm) 

•  Costo de excavación  

Tuberías

17%

Excavación

22%

Relleno

12%

Entibado

40%

Cámaras

9%

Peso porcentual de cada ítem sobre el costo total 

de la Red

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Tesis II 

14 

 

Para el cálculo del costo de excavación, la metodología de peinado establece que pueden existir 
excavaciones de tipo manual o con máquina, y dependiendo de esto se evaluaran los costos. Esto 
va a estar condicionado a la profundidad de excavación promedio requerida, de tal manera que si 
esta  es  menor  o  igual  a  2  m  será  una  excavación  tipo  manual  y  de  lo  contrario  será  necesario 
implementar maquinaria.  

𝐶

𝑒𝑥.𝑚𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙

= 17205 ∗ 𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

∗ (𝑑 + 2 ∗ 𝐸 + 0.4) ∗ 𝐿 

Ecuación 12. Ecuación de Peinado (costos de excavación manual) 

𝐶

𝑒𝑥.𝑚𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎

= 15468 ∗ 𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

∗ (𝑑 + 2 ∗ 𝐸 + 0.4) ∗ 𝐿 

Ecuación 13.  Ecuación de Peinado (costos de excavación con maquina) 

Donde: 

𝐶

𝑒𝑥.𝑚𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙

Costo de excavación manual en cada tramo ($COP) 

𝐶

𝑒𝑥.𝑚𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎

Costo de excavación con maquina en cada tramo ($COP) 

𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

Profundidad promedio de instalación (m) 

𝑑: 

Diámetro interno de la tubería (m) 

𝐸: 

Espesor de la tubería (m) 

𝐿: 

Longitud del tramo (m) 

•  Costos de relleno 

Los costos de relleno involucran tres materiales (arena, material seleccionado de cantera y material 
propio de la excavación) y cada uno de estos tiene su respectivo costo. Al final el costo asociado al 
relleno será la suma de estos tres.  

𝐶

𝑅.𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

= [0.1 ∗ (𝑑 + 2 ∗ 𝐸 + 0.4) ∗

𝐿

cos (tan

−1

(𝑠))

] ∗ 59075 

Ecuación 14. Ecuación de Peinado (Costo de relleno con arena) 

𝐶

𝑅.𝑚.𝑐

= [(𝑑 + 2 ∗ 𝐸 + 0.4) ∗ (𝑑 + 2 ∗ 𝐸) −

𝜋
4

∗ (𝑑 + 2 ∗ 𝐸)

2

] ∗

𝐿

cos (tan

−1

(𝑠))

∗ 42154 

Ecuación 15. Ecuación de Peinado (Costo de relleno con material seleccionado de cantera) 

𝐶

𝑅.𝑚.𝑒𝑥𝑐

= [𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

− (0.1 + (𝑑 ∗ 2 ∗ 𝐸))] ∗ (𝑑 + 2 ∗ 𝐸 + 0.4) ∗ 𝐿 ∗ 17310 

Ecuación 16. Ecuación de Peinado (Costo de relleno con material propio de la excavación) 

Donde: 

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

15 

 

𝐶

𝑅.𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

Costo de relleno con arena ($COP) 

𝐶

𝑅.𝑚.𝑐

Costo de relleno con material seleccionado de cantera ($COP) 

𝐶

𝑅.𝑚.𝑒𝑥𝑐

Costo de relleno con material propio de la excavación ($COP) 

𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑚

Profundidad promedio de instalación (m) 

𝑑: 

Diámetro interno de la tubería (m) 

𝐸: 

Espesor de la tubería (m) 

𝐿: 

Longitud del tramo (m) 

𝑠: 

Pendiente de la tubería (m/m) 

•  Costos de cámaras de inspección  

Los costos de las cámaras de inspección fueron el resultado de la comparación de diferentes tipos 
de  cámaras  del  mercado.  Finalmente  la  siguiente  expresión  consolida  el  trabajo  realizado  por 
(Peinado, 2016) sobre este ítem. 

𝐶

𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎𝑠

= 183643 ∗ ℎ

𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙

2

− 354440 ∗ ℎ

𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙

+ 2253124 

Ecuación 17. Ecuación de Peinado (costos de las cámaras de inspección) 

Donde: 

𝐶

𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎𝑠

Costo de la Cámara de Inspección ($COP) 

𝐻

𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙

Profundad de excavación (m) 

Al  final,  haciendo  una  repartición  de  manera  porcentual,  se  puede  afirmar  que  esta  ecuación 
distribuye los diferentes costos involucrados en el costo total de la red de la siguiente manera: 

 

Gráfica 2. Peso porcentual de cada ítem sobre el costo total de la red. Ecuación Peinado 

Tubería 

39%

Excavación

16%

Relleno

21%

Cámaras

24%

Peso porcentual de cada ítem sobre el costo 

total de la red

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

16 

 

Con la suma de las anteriores ecuaciones se logra obtener el costo total de diseño para un tramo de 
alcantarillado en pesos colombianos ($COP)  

2.4  Restricciones hidráulicas  

En  Colombia  los  temas  relacionados  con  abastecimiento  de  agua  y  saneamiento  básico  están 
pautados  por  el  Reglamento  Técnico  del  Sector  de  Agua  Potable  y  Saneamiento  Básico  RAS. 
Específicamente en el titulo D se encuentra todo lo relacionado con los sistemas de recolección y 
evacuación de aguas residuales domésticas y pluviales.  

Las  redes  escogidas  para  este  trabajo,  a  pesar  de  basarse  en  la  misma  normativa,  fueron 
desarrolladas bajo diferentes versiones de la misma. RAS 2000, 2016 y la resolución 0330 de 2017 
en la cual se realizaron las últimas modificaciones. El titulo D ofrece las disposiciones en prácticas 
de buena ingeniería en todas las etapas de proyectos que involucren este tipo de redes, desde la 
conceptualización,  diseño,  construcción,  puesta  en  marcha,  operación,  mantenimiento  y 
seguimiento, con el fin de garantizar la efectividad, seguridad, estabilidad, durabilidad, operación 
adecuada, sostenibilidad y redundancia a lo largo de la vida útil del sistema de alcantarillado (MVCT, 
Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico - RAS, 2016). Los parámetros 
de diseño que establece este reglamento y que serán concebidos como restricciones hidráulicas en 
este trabajo son los siguientes: 

•  Velocidad  mínima  y  máxima:  Se  establecen  respectivamente,  con  el  fin  de  evitar  la 

acumulación de sedimentos en las tuberías y problemas de cavitación, daños estructurales 
y demás problemas hidráulicos.  
 

•  Esfuerzo cortante: Con el fin de garantizar el criterio de auto-limpieza, se establece un valor 

mínimo  de  esfuerzo  cortante  de  tal manera  que  los  sedimentos  que  ingresen al  sistema 
puedan moverse por acción del flujo hacia aguas abajo de las tuberías.   
 

•  Diámetros  mínimos:  dependiendo  del  tipo  de  agua que  transite  la  tubería,  la normativa 

establece  un  diámetro  interno  mínimo  con  el  objetivo  de  evitar  obstrucciones  que 
posteriormente puedan conllevar al colapso de las tuberías.  
 

•  Recubrimiento  mínimo  de  excavación:  Este  criterio  se  utiliza  con  el  fin  de  proteger  la 

estructura. Debido al tipo de transito que exista sobre el terreno en el cual se encuentra 
instalada  la  tubería,  el  terreno  puede  sufrir  subsidencias  que  posiblemente  podrían 
provocar rupturas, la severidad de estas dependerán del material del que sea la tubería. Es 
medido desde la cota terreno hasta la cota clave de la tubería. 
  

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

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Tesis II 

17 

 

•  Profundidad  máxima  de  excavación:  Esta  restricción  va  ligada  a  la  seguridad  de  la 

construcción y de los trabajadores de la misma. 
  

•  Relación de llenado máxima: En el diseño se debe respetar y establecer una profundidad de 

llenado máxima en cada una de las tuberías con el fin de permitir una adecuada aireación 
para el flujo dentro de cada tramo (MVCT, Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable 
y Saneamiento Básico  -  RAS, 2016). Este valor también se ajusta a la relación de  llenado 
máxima  que  permite  el  mejor  funcionamiento  hidráulico  optimo  dentro  de  una  sección 
circular  

Tabla 1. Parámetros de diseño como restricciones hidráulicas 

PARÁMETRO 

RAS 2000 

RAS 2016 

0330 DE 2017 

Sanitario 

Pluvial 

pluvial 

sanitario 

sanitario 

Combinado y 

pluvial 

Diámetro 

mínimo 

200 mm 

250 mm 

215 mm 

170 mm 

170 mm 

260 mm 

150 mm 

(N.C bajo) 

200 mm 

(N.C bajo y 

medio) 

170 mm 

(N.C bajo y 

medio) 

145 mm 

(medio y 

bajo) 

140 mm 

(menores 
2.500 ha) 

Velocidad 

mínima 

0.45 m/s 

0.75 m/s 

0.75 m/s 

0.45 m/s 

Tao min 

Tao min 

Velocidad 

máxima 

5 m/s 

10 m/s 

10 m/s 

5 m/s 

5 m/s 

5 m/s 

Relación de 

llenado 

máxima 

70-85 % 

100% 

100% 

85% 

85% 

93% 

Esfuerzo 
cortante 

mínimo 

1 Pa 

3 Pa 

2.5 Pa < 

450 mm 

3 Pa > 450 

mm 

1 Pa 

1 Pa 

2 Pa 

Rango de 

profundidad 

de excavación 

1.2 a 5 m 

 

 

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

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18 

 

3  METODOLOGÍA 

La  metodología  utilizada  en  este  proyecto,  dada  la  naturaleza  y  los  objetivos  del  mismo,  hace 
necesario la recopilación de datos promedio de un trabajo de campo, para de esta manera crear 
una  base  de  datos  con  los  documentos  que  contengan  información  hidráulica  y  topológica  de 
diseños de RDUs presentados ante el mecanismo  de viabilización de proyectos del Ministerio de 
Vivienda,  Ciudad  y  Territorio  -  MVCT.  Dichos  proyectos  serán  aptos  para  ser  utilizados  en  este 
trabajo  dependiendo  de  si  contienen  o  no  la  información  necesaria  para  crear  los  archivos  de 
entrada  .inp,  que  son  leídos  por  UTOPIA  para  realizar  el  respectivo  diseño  optimizado. 
Posteriormente  es  necesario  definir  las  ecuaciones  de  costos  que  se  utilizaran  para  evaluar  los 
costos  de  los  diseños  viabilizados  y  los  optimizados  de  esas  mismas  redes.  Teniendo  los  costos 
originales del proyecto y los costos optimizados es posible realizar un análisis comparativo de las 
variaciones que se presenten en ellos, además, como se traduce la optimización en los parámetros 
hidráulicos de la red.  

3.1  Base de datos 

Para obtener acceso a los proyectos radicados ante el mecanismo de ventanilla única del Ministerio 
de Vivienda, Ciudad y Territorio – MVCT, fue necesario solicitar un permiso mediante la radicación 
de un oficio dirigido Martha Lucía Duran Ortiz , directora de Proyectos MVCT. Una vez concedida la 
autorización, se pudo consultar la información directamente en las oficinas del ministerio y obtener 
aquellas disponibles en formato digital con la información necesaria, es decir, aquella información 
topológica  e  hidráulica  necesaria  para  construir  el  archivo  que  se  le  suministra  a  UTOPIA.  Esta 
información es pertinentes de tuberías y nodos como consta en la siguiente tabla  

Tabla 2. Información necesaria de las redes para crear archivo .inp 

Sección 

Información 

Pozos 

Cantidad e identificación 
de pozos 
Coordenadas 
Cota fondo y rasante 

Tuberías 

Material 
Pendiente 
Longitud 
Diámetro 
Caudal de diseño 
Cotas clave y batea 
Identificación de tramos 
iniciales y continuos 

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mismas redes

 

 

 

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19 

 

3.2  Selección de Ecuaciones de diseño 

Luego de la revisión bibliográfica que permitió conocer las ecuaciones mencionadas en el apartado 
2.3 y revisando los criterios de aplicabilidad de las mismas, además, de las condiciones de las redes 
seleccionadas, no se utilizó la ecuación 2.3.1 debido a que el rango de diámetros que manejan las 
redes de la base de datos no la hace aplicable. 

Seleccionadas las ecuaciones fue posible evaluar el costo de cada una de las redes pertenecientes a 
la base de datos, con las condiciones originales del proyecto. Este es el resultado base sobre el cual 
se evaluara la variación que tenga el costo del diseño optimizado.  

3.3  Archivos de entrada para UTOPÍA 

La creación de los archivos de entrada .inp son el paso inicial al diseño optimizado por medio de 
UTOPIA. Como es claro en la Ilustración 2 el problema es divido en dos partes: Selección del trazado 
y  diseño  hidráulico.  Para  cumplir  el  objetivo  inicial  de  esta  investigación,  la  primera  parte  será 
condicionada  de  tal  manera  que  cumpla  con  lo  establecido  en  el  diseño  inicial,  es  decir,  que  se 
conserve la topología de la red en cuestiones de trazado, tuberías iniciales y continuas, caudales de 
diseño y sentido del flujo. Para esto es necesario crear un archivo de texto .txt con la información 
de las tuberías y pozos (manholes) como se puede ver en la Ilustración 3. En la primera fila se definen 
la cantidad de manholes de la red, y en las siguientes la información de cada uno de los pozos, la id 
con números enteros y las coordenadas X, Y Z.  

 

Ilustración 3. Ejemplo de archivo de entrada a UTOPIA 

Seguidamente se  digita la información de las tuberías (sections) indicando la conectividad mediante 
los  pozos.  Luego  es  necesario  definir  el  manhole  de  inicio  y  fin  de  cada  una  de  las  tuberías 

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mismas redes

 

 

 

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Tesis II 

20 

 

acompañado  de  la letra I o C, dependiendo si la tubería es  un arranque  o continua, además del 
caudal de diseño de cada uno de los tramos.  

Para  que  se  realice  la  optimización  de  la  red,  es  necesario  suministrar  una  lista  de  diámetros 
disponibles,  esto  será  determinante  del  tiempo  computacional  necesario  para  realizar  la 
optimización.  Cabe  aclarar  que  estos  diámetros  serán  todos  los  utilizados  en  cada  uno  de  los 
proyectos. Además de lo anterior, la ecuación hidráulica de diseño (Darcy-Weisbach o Manning) se 
mantendrá  como  la  original  en  cada  red  al  momento  de  la  optimización  con  los  valores  de  los 
coeficientes correspondientes. 

 

 

 

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21 

 

4  RESULTADOS 

Una vez revisados y seleccionados, los proyectos de RDUs utilizados para esta investigación en la 
Tabla 3

 

se puede observar el nombre completo con el que fue radicado ante las oficinas del MVCT 

y el nombre con el que se manejaran en esta investigación.  

Tabla 3. Identificación de los proyectos de la base de datos 

No. 

Nombre del proyecto 

ID 

Construcción, optimización alcantarillado combinado y pluvial barrio San 
Cristóbal entre cras 16 y 19 con calles 3a y 5d y barrio San Luis entre cras 13 
y 15 con calles 2 y 3  m/pio De Piedecuesta Santander. 

San Luis 

Optimización del sistema de alcantarillado vereda el encano, municipio de 
Buesaco, Nariño. 

EL Encano 

Construcción y optimización de las redes de alcantarillado sanitario del 
barrio el millón, municipio de el molino-la guajira, caribe. 

El Molino 

Optimización del sistema de alcantarillado vereda San Ignacio, municipio de 
Buesaco Nariño. 

San Ignacio 

Revisión, actualización y elaboración de estudios y diseños de los sistemas de 
acueducto y alcantarillado de corregimientos pertenecientes a los municipios 
de Riohacha, San Juan del Cesar, Fonseca, Manaure, Distracción, Maicao y 
Barrancas. 

La Peña 

Diagnóstico, diseños y planes de obras e inversiones de los sistemas de 
acueducto y alcantarillado del municipio de El Retén, Magdalena. 

El Retén 

Plan maestro de alcantarillado pluvial fase 1 del municipio de Sibaté, 
Cundinamarca. 

Sibaté 

8  Diseño red pluvial urbanización volver a vivir en Apulo, Cundinamarca 

Apulo 

Ajuste, actualización, terminación o formulación de planes maestros de los 
sistemas de acueducto y alcantarillado en zonas urbanas y centros nucleados 
del departamento de Cundinamarca 

Beltrán 

10 

Construcción de las redes de alcantarillado sanitario y pluvial de las etapas 
17 y 18 barrio la florida 1, la florida2, la pradera 1, la pradera 2, cien familias, 
bosques de cipi de la comuna 6 del municipio de Soacha, Cundinamarca 

Soacha 

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mismas redes

 

 

 

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22 

 

No. 

Nombre del proyecto 

ID 

11 

Diagnóstico, diseño y planes de obras e inversiones de los sistemas de 
acueducto y alcantarillado del corregimiento de Guáimaro- Magdalena 

Guáimaro 

12 

Diagnóstico, diseño y planes de obras e inversiones de los sistemas de 
acueducto y alcantarillado para el municipio de Concordia, Magdalena 

Concordia 

13 

Elaboración de los estudios y diseños de los planes maestros de acueducto y 
alcantarillado de las zonas urbanas de los municipios del departamento de 
Antioquia 

Caracolí 

14 

Revisión, actualización y elaboración de estudios y diseños de los sistemas de 
acueducto y alcantarillado de corregimientos pertenecientes a los municipios 
de Riohacha, San Juan del Cesar, Fonseca, Manaure, Distracción, Maicao y 
Barrancas 

La Junta 

4.1  Red San Luis 

Este es una red diseñada para transportar aguas residuales combinadas. Cuenta con 14 tuberías y 
11 nodos incluyendo la descarga. La red se localiza en el municipio de Piedecuesta, Santander y los 
documentos del proyecto lo ubican en el año 2013. Esta red fue diseñada con la ecuación hidráulica 
de  Manning, con un coeficiente de 0.009 y según el estudio de  los diseñadores el proyecto está 
clasificado como de nivel de complejidad alto.  

 

Ilustración 4. Topología de la red San Luis 

Consultando  las  memorias  del  diseño  hidráulico  del  proyecto  de  la  red  fue  posible  analizar  las 
condiciones de los parámetros que se compararan con el diseño optimizado de la misma.  Según 
esto y la normativa que rige al proyecto en condiciones de velocidad máxima y mínima, todas las 
tuberías  lo  cumplen,  de  la  misma  manera  que  el  esfuerzo  cortante  mínimo.  En  caso  de  la 
profundidad  de  excavación  el  límite  máximo  se  cumple  contrario  al  límite  mínimo,  es  decir,  el 
recubrimiento.  

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

23 

 

 

Gráfica 3. Recubrimiento de excavación promedio diseño inicial según el límite mínimo. Red San Luis 

Para el diseño optimizado de la red San Luis, se toma la misma lista de diámetros disponible para el 
diseño inicial y se evalúan las ecuaciones de costo con las restricciones de diseño establecidas por 
la normativa bajo la cual se diseñó.  

  

Gráfica 4. Diámetros internos de diseño inicial red San Luis 

Tabla 4. Costos de la red San Luis con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $           278,581    $         278,349  

99.92 

Moeini (IRR) 

 $             55,847    $           54,356  

97.33 

Salcedo (COP)   $   100,023,097    $   83,360,275  

83.34 

Peinado (COP)   $     83,793,919    $   78,615,170  

93.82 

No cumple

43%

Cumple

57%

Recubirmiento de excavación promedio según 

el límite mínimo

10

4

Diámetros internos de diseño inicial

284 mm

227 mm

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

24 

 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 5. Parámetros hidráulicos de la red San Luis 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.52 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

max 

3.41 

3.23 

3.02 

4.10 

3.23 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

0.75 

1.43 

1.43 

1.43 

1.43 

max 

3.64 

3.46 

3.25 

4.33 

3.46 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.54 

0.65 

0.65 

0.64 

0.65 

max 

1.96 

2.91 

2.72 

2.72 

2.91 

Relación de 

llenado (%) 

min 

12% 

12% 

12% 

24% 

12% 

max 

82% 

85% 

83% 

83% 

85% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

3.39 

1.03 

1.03 

1.00 

1.03 

max 

10.02 

16.42 

13.79 

13.79 

16.42 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 5. Valores del recubrimiento de la red San Luis  

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

4.80

Maurer

Moeini Salcedo Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

25 

 

 

Gráfica 6. Valores de la profundidad de excavación de la red San Luis 

 

Gráfica 7. Valores de la velocidad de diseño de la red San Luis 

 

Gráfica 8. Valores de la relación de llenado de la red San Luis 

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini Salcedo Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

0.00

0.45

0.90

1.35

1.80

2.25

2.70

Maurer

Moeini Salcedo Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

17%

34%

51%

68%

85%

Maurer Moeini Salcedo Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

26 

 

 

Gráfica 9. Valores del esfuerzo cortante de la red San Luis 

4.2  Red El Encano 

Esta  es  una  red  diseñada  para  transportar  aguas  residuales.  Cuenta  con  60  tuberías  y  52  nodos 
incluyendo la descarga. La red se localiza en el municipio de El Encano, Nariño. Fue diseñada con la 
ecuación hidráulica de Manning n= 0.009 y según lo establecido por los diseñadores, el proyecto 
está clasificado con nivel de complejidad bajo.  

 

Ilustración 5. Topología de la red El Encano 

Según las memorias del diseño  hidráulico de  la red, los valores  de  los parámetros hidráulicos se 
encuentran  dentro  de  los  límites  establecidos  por  la  norma,  exceptuando  esfuerzo  cortante  y 
profundidad de excavación, ambos incumplidos en el valor mínimo permitido.  

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

Maurer

Moeini Salcedo Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

27 

 

 

Gráfica 10. Recubrimiento de excavación promedio del diseño inicial según el límite mínimo. Red El Encano 

 

Gráfica 11. Esfuerzo cortante del diseño inicial según el límite mínimo. Red El Encano 

Para el diseño optimizado de la red se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó.  

No cumple

28%

Cumple

72%

Recubrimiento de excavación promedio según 

el límite mínimo

No cumple

85%

Cumple

15%

Esfuerzo cortante según el límite mínimo

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

28 

 

 

Gráfica 12. Diámetros internos de diseño inicial red El Encano 

Tabla 6. Costos de la red El Encano con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $       1,221,408    $    1,415,288  

115.87 

Moeini (IRR)   $           270,694    $        288,486  

106.57 

Salcedo (COP)   $   399,256,516   $ 406,538,957 

101.82 

Peinado (COP)   $   325,016,862   $ 362,996,360 

111.69 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 7. Parámetros hidráulicos de la red El Encano 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo 

Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.75 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

3.54 

3.29 

3.29 

4.81 

3.29 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

0.89 

1.39 

1.39 

1.39 

1.39 

max 

3.69 

3.47 

3.47 

4.99 

3.47 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.50 

0.57 

0.57 

0.57 

0.57 

max 

1.69 

2.09 

2.09 

1.83 

2.09 

Relación de 

llenado (%) 

min 

2% 

7% 

7% 

7% 

7% 

max 

80% 

53% 

53% 

53% 

53% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

0.15 

1.00 

1.00 

1.00 

1.00 

max 

2.15 

17.55 

17.55 

12.83 

17.55 

56

4

Diámetros internos de diseño inicial

182 mm

145 mm

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

29 

 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 13. Valores del recubrimiento de la red El Encano 

 

Gráfica 14. Valores de la profundidad de excavación de la red El Encano 

0.00

1.20

2.40

3.60

4.80

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

30 

 

 

Gráfica 15. Valores de la velocidad de diseño de la red El Encano 

 

Gráfica 16. Valores de la relación de llenado de la red El Encano 

 

Gráfica 17. Valores del esfuerzo cortante de la red El Encano 

0.00

0.45

0.90

1.35

1.80

2.25

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

17%

34%

51%

68%

85%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

31 

 

4.3  Red El Molino 

Esta  es  una  red  diseñada  para  transportar  aguas  residuales.  Cuenta  con  61  tuberías  y  53  nodos 
incluyendo la descarga. La red se localiza en el barrio El Millón del municipio El Molino, La Guajira. 
Esta red fue diseñada con la ecuación hidráulica de Darcy-Weisbach con un valor del coeficiente de 
rugosidad absoluta Ks igual a 0.00015 mm, el proyecto está clasificado con nivel de complejidad 
medio.  

 

Ilustración 6. Topología de la red El Molino 

En las siguientes  graficas  se  puede apreciar los parámetros en los cuales no se  cumplen algunas 
restricciones de diseño, pues luego de hacer las respectivas verificaciones pudo constatarse que el 
valor de la velocidad, recubrimiento y esfuerzo cortante en muchos tramos se encuentran bajo el 
límite mínimo permisible. 

 

Gráfica 18. Velocidad del diseño inicial según el límite mínimo. Red El Molino 

No cumple 

3%

Cumple

97%

Velocidad de diseño según el límite minimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

32 

 

 

Gráfica 19. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red El Molino 

 

Gráfica 20. Esfuerzo cortante del diseño inicial según el límite mínimo. Red El Molino 

Para el diseño optimizado de la red se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó.  

No cumple 

57%

Cumple

43%

Recubriemiento promedio de excavación según 

el límite minimo

No cumple 

54%

Cumple

46%

Esfuerzo cortante según el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

33 

 

 

Gráfica 21. Diámetros internos de diseño inicial red El Molino 

Tabla 8. Costos de la red El Molino con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $       2,878,762    $        3,526,278  

122.49 

Moeini (IRR)   $           489,164    $           640,040  

130.84 

Salcedo (COP)   $   757,039,270   $ 1,164,884,867 

153.87 

Peinado (COP)   $   813,564,675   $ 885,886,273 

108.89 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. El esfuerzo cortante, 
a pesar de que la norma toma como valor mínimo 1 Pa, el proyecto en su documento recomendaba 
1.5 Pa y sobre este último valor fue que se realizó la optimización.  

Tabla 9. Parámetros hidráulicos de la red El Molino 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.92 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

max 

3.50 

4.12 

4.12 

4.47 

4.47 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.15 

1.43 

1.43 

1.43 

1.43 

max 

3.69 

4.35 

4.35 

4.7 

4.7 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.34 

0.65 

0.65 

0.73 

0.73 

max 

3.15 

2.44 

2.44 

2.34 

2.85 

Relación de 

llenado (%) 

min 

7% 

8% 

8% 

7% 

7% 

max 

71% 

85% 

85% 

85% 

85% 

27

5

31

Diámetros internos de diseño inicial

407 mm

284 mm

182 mm

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

34 

 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

0.33 

1.50 

1.50 

1.50 

1.50 

max 

15.61 

13.24 

13.24 

8.87 

12.82 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 22. Valores del recubrimiento de la red El Molino 

 

Gráfica 23. Valores de la profundidad de excavación de la red El Molino 

0.00

1.20

2.40

3.60

4.80

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

35 

 

 

Gráfica 24. Valores de la velocidad de diseño de la red El Molino 

 

Gráfica 25. Valores de la relación de llenado de la red El Molino 

 

Gráfica 26. Valores del esfuerzo cortante de la red El Molino 

0.00

0.45

0.90

1.35

1.80

2.25

2.70

3.15

3.60

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

17%

34%

51%

68%

85%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

0.00

1.50

3.00

4.50

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

36 

 

4.4  Red San Ignacio 

Esta red fue diseñada con la ecuación hidráulica de Manning (n=0.01) y según lo establecido por los 
diseñadores, el proyecto está clasificado con nivel de complejidad bajo, cuenta con 48 tuberías y 48 
nodos incluyendo la descarga.  

 

Ilustración 7. Topología de la red San Ignacio 

Según las memorias del diseño  hidráulico de  la red, los valores  de  los parámetros hidráulicos se 
encuentran  dentro  de  los  límites  establecidos  por  la  norma,  exceptuando  el  recubrimiento  de 
excavación mínima.  

 

Gráfica 27. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red San Ignacio 

Para el diseño optimizado de la red se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó.  

No cumple

77%

Cumple

23%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

37 

 

 

Gráfica 28. Diámetros internos de diseño inicial red San Ignacio 

Tabla 10. Costos de la red San Ignacio con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $           584,824    $        619,382  

105.91 

Moeini (IRR)   $           110,722    $        124,110  

112.09 

Salcedo (COP)   $   236,309,128   $ 245,131,997 

103.73 

Peinado (COP)   $   213,770,742   $ 211,499,857 

98.94 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. El esfuerzo cortante, 
a pesar de que la norma toma como valor mínimo 1 Pa, el proyecto en su documento recomendaba 
1.5 Pa y sobre este último valor fue que se realizó la optimización.  

Tabla 11. Parámetros hidráulicos de la red San Ignacio 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.23 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

2.25 

1.76 

1.76 

4.81 

1.76 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

0.48 

1.39 

1.39 

1.39 

1.39 

max 

2.45 

1.94 

1.94 

4.99 

1.94 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.71 

0.63 

0.63 

0.63 

0.63 

max 

4.05 

3.61 

3.61 

3.61 

3.61 

Relación de 

llenado (%) 

min 

10% 

7% 

7% 

7% 

7% 

max 

25% 

18% 

18% 

18% 

18% 

35

13

Diámetros de diseño inicial

227 mm

182 mm

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

38 

 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

0.71 

1.52 

1.52 

1.52 

1.52 

max 

4.05 

53.83 

53.83 

53.83 

53.83 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 29. Valores del recubrimiento de la red San Ignacio 

 

Gráfica 30. Valores de la profundidad de excavación de la red San Ignacio 

0.00

1.20

2.40

3.60

4.80

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

39 

 

 

Gráfica 31. Valores de la velocidad de diseño de la red San Ignacio 

 

Gráfica 32. Valores de la relación de llenado de la red San Ignacio 

 

Gráfica 33. Valores del esfuerzo cortante de la red San Ignacio 

0.00

0.45

0.90

1.35

1.80

2.25

2.70

3.15

3.60

4.05

4.50

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

17%

34%

51%

68%

85%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo Cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

40 

 

4.5  Red La Peña 

Esta red fue diseñada con la ecuación hidráulica de Manning (n=0.01)  y según lo establecido por los 
diseñadores, el proyecto está clasificado con nivel de complejidad bajo, cuenta con 75 tuberías y 71 
nodos incluyendo la descarga.  

 

Ilustración 8. Topología de la red La Peña 

En las siguientes gráficas se puede apreciar los parámetros hidráulicos en los cuales no se cumplen 
algunas restricciones de diseño, pues luego de hacer las respectivas verificaciones pudo constatarse 
que  el  valor  del  recubrimiento  de  excavación  mínima,  esfuerzo  cortante  en  muchos  tramos  se 
encuentran bajo el límite mínimo permisible. Además la red supera la relación de llenado máxima 
permitida.  

 

Gráfica 34. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red La Peña 

No cumple

53%

Cumple

47%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

41 

 

 

Gráfica 35. Esfuerzo cortante de diseño inicial según el límite mínimo. Red La Peña 

 

Gráfica 36. Relación de llenado de diseño inicial según el límite mínimo. Red La Peña 

Para el diseño optimizado de la red se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó.  

No cumple

7%

Cumple

93%

Esfuerzo cortante según el límite mínimo 

No cumple

1%

Cumple

99%

Relación de llenado según el límite máximo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

42 

 

 

Gráfica 37. Diámetros internos de diseño inicial red La Peña 

Tabla 12. Costos de la red La Peña con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $       2,338,109    $    2,008,154  

85.89 

Moeini (IRR)   $           480,385    $        441,932  

92.00 

Salcedo (COP)   $   700,714,140   $ 558,114,193 

79.65 

Peinado (COP)   $   594,354,210   $ 566,250,370 

95.27 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. El esfuerzo cortante, 
a pesar de que la norma toma como valor mínimo 1 Pa, el proyecto en su documento recomendaba 
1.2 Pa y sobre este último valor fue que se realizó la optimización.  

Tabla 13. Parámetros hidráulicos de la red La Peña 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.80 

1.20 

1.20 

1.20 

1.21 

max 

3.13 

3.23 

3.21 

3.23 

3.44 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

0.98 

1.39 

1.39 

1.39 

1.39 

max 

3.35 

3.46 

3.44 

3.46 

3.62 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.49 

0.57 

0.57 

0.57 

0.57 

max 

1.52 

1.67 

1.67 

1.48 

1.44 

Relación de 

llenado (%) 

min 

3% 

13% 

13% 

13% 

13% 

max 

95% 

82% 

82% 

85% 

85% 

57

18

Diámetros de diseño inicial

250 mm

200 mm

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

43 

 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Esfuerzo Cortante 

(Pa) 

min 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

max 

8.79 

7.26 

7.26 

5.50 

5.35 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 38. Valores del recubrimiento de la red La Peña 

 

Gráfica 39. Valores de la profundidad de excavación de la red La Peña 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

44 

 

 

Gráfica 40. Valores de la velocidad de diseño de la red La Peña 

 

Gráfica 41. Valores de la relación de llenado de la red La Peña 

 

Gráfica 42. Valores del esfuerzo cortante de la red La Peña 

0.00

0.45

0.90

1.35

1.80

2.25

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

17%

34%

51%

68%

85%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

0.00

1.20

2.40

3.60

4.80

6.00

7.20

8.40

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo Cortante (Pa)

min

max

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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

45 

 

4.6  Red El Retén 

Esta red fue diseñada con la ecuación hidráulica de Manning (n=0.01)  para recolectar y transportar 
las  aguas  residuales  del  municipio  El  Retén,  Magdalena.  Cuenta  con  376  tuberías  y  377  nodos 
incluyendo la descarga.  

 

Ilustración 9. Topología de la red El Retén 

En las siguientes graficas se puede apreciar los parámetros hidráulicos en los cuales no se cumplen 
algunas restricciones de diseño, pues luego de hacer las respectivas verificaciones en las memorias 
de  cálculo  del  diseño  inicial  viabilizado  pudo  constatarse  que  el  valor  del  recubrimiento  de 
excavación mínima, esfuerzo cortante y la velocidad de diseño en varios tramos se encuentran bajo 
el límite mínimo permisible.  

 

Gráfica 43. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red El Retén 

No cumple

28%

Cumple

72%

Recubirimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo 

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

46 

 

 

Gráfica 44. Esfuerzo cortante de diseño inicial según el límite mínimo. Red El Retén 

 

Gráfica 45. Velocidad de diseño inicial según el límite mínimo. Red El Retén 

Para el diseño optimizado de la red se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó. 

No cumple

2%

Cumple

98%

Esfuerzo cortante según el límite mínimo 

No cumple

23%

Cumple

77%

Velocidad de diseño según el límite mínimo 

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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

47 

 

 

Gráfica 46. Diámetros internos de diseño inicial red El Retén 

Tabla 14. Costos de la red El Retén con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $           13,320,849  

$ 13,500,404 

101.35 

Moeini (IRR)   $             2,773,936  

$ 2,881,156 

103.87 

Salcedo (COP)   $     5,612,574,199   $ 4,075,230,069 

72.61 

Peinado (COP)   $     3,579,724,329   $ 3,335,170,863 

93.17 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 15. Parámetros hidráulicos de la red El Retén 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.5 

1.2 

1.2 

1.2 

1.2 

max 

3.9 

3.5 

3.5 

3.5 

4.5 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

0.68 

1.39 

1.39 

1.39 

1.39 

max 

4.13 

3.67 

3.67 

3.67 

4.92 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.44 

0.52 

0.52 

0.52 

0.52 

max 

0.98 

1.20 

1.20 

1.20 

1.56 

Relación de 

llenado (%) 

min 

3% 

12% 

12% 

13% 

12% 

max 

72% 

85% 

85% 

85% 

85% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

0.98 

1.00 

1.00 

1.00 

1.00 

max 

3.64 

2.77 

2.77 

2.76 

4.88 

311

32

11

10

12

Diámetros internos de diseño inicial

595 mm

362 mm

284 mm

227 mm

182 mm

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

48 

 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 47. Valores del recubrimiento de la red El Retén 

 

Gráfica 48. Valores de la profundidad de excavación de la red El Retén 

0.00

1.20

2.40

3.60

4.80

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

49 

 

 

Gráfica 49. Valores de la velocidad de diseño de la red El Retén 

 

Gráfica 50. Valores de la relación de llenado de la red El Retén 

 

Gráfica 51. Valores del esfuerzo cortante de la red El Retén 

0.00

0.45

0.90

1.35

1.80

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

12%

24%

36%

49%

61%

73%

85%

97%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo Cortante (Pa)

min

max

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María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

50 

 

4.7  Red Sibaté 

Esta  red  hace  parte  del  sistema  de  recolección  de  aguas  lluvias  del  municipio  de  Sibaté, 
Cundinamarca. Fue diseñada con la ecuación hidráulica de Manning (n=0.01). Es una red formada 
por dos colectores, y entre los dos suman 40 tuberías y 42 nodos incluyendo las dos descargas.  

 

Ilustración 10. Topología de la red Sibaté 

El  colector  más  pequeño  cuenta  con  4  tuberías  y  5  nodos  y  haciendo  la  verificación  de  los 
parámetros  hidráulicos  tenidos  en  cuenta,  el  único  que  no  se  cumple  en  su  totalidad  es  el 
recubrimiento mínimo de la excavación, pues solo 3 de las 5 están a una profundidad mayor o igual 
a 1.2 m desde la cota clave de la tubería.  

En  cuanto  al  colector  más  grande  de  la  red,  la  siguiente  gráfica  evidencia  que  el  valor  del 
recubrimiento  de  excavación  mínima  en  varios  tramos  se  encuentra  bajo  el  límite  mínimo 
permisible. Este colector cuenta con 36 tuberías y 37 nodos.  
 

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

51 

 

 

Gráfica 52. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red Sibaté 

Para el diseño optimizado de la red se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó.  

 

Gráfica 53. Diámetros internos de diseño inicial red Sibaté 

Tabla 16. Costos de la red Sibaté con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $           2,660,795    $           2,115,090  

79.49 

Moeini (IRR)   $           1,022,422    $               486,855  

47.62 

Salcedo (COP)   $   1,384,753,939    $   1,047,271,033  

75.63 

Peinado (COP)   $   1,129,126,236    $      898,656,654  

79.59 

 

No cumple

14%

Cumple

86%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

3

5

3

6

3

3

2

1

1

1

2

2

1

8

Diámetros de diseño inicial

1.524 m

1.143 m

1.0668 m

0.9906 m

0.9144 m

0.8382 m

0.762 m

0.6858 m

0.6096 m

0.508 m

0.4064 m

0.3556 m

0.3048 m

0.254 m

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

52 

 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 17. Parámetros hidráulicos de la red Sibaté 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.82 

1.2 

1.2 

1.2 

1.2 

max 

2.56 

3.4 

3.7 

3.7 

3.7 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.31 

1.46 

1.46 

1.46 

1.46 

max 

3.55 

4.70 

4.99 

4.94 

4.99 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

1.19 

1.39 

1.28 

1.28 

1.39 

max 

4.57 

4.78 

5.44 

5.44 

5.44 

Relación de 

llenado (%) 

min 

40% 

43% 

43% 

55% 

43% 

max 

99% 

86% 

86% 

86% 

86% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

3.95 

3.79 

3.04 

3.12 

3.79 

max 

45.33 

37.91 

50.94 

50.94 

50.94 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 54. Valores del recubrimiento de la red Sibaté 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

53 

 

 

Gráfica 55. Valores de la profundidad de excavación de la red Sibaté 

 

Gráfica 56. Valores de la velocidad de diseño de la red Sibaté 

 

Gráfica 57. Valores de la relación de llenado de la red Sibaté 

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

3.75

4.50

5.25

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

54 

 

 

Gráfica 58. Valores del esfuerzo cortante de la red Sibaté 

4.8  Red Apulo 

Esta  es  una  red  de  alcantarillado  pluvial.  Fue  diseñada  con  la  ecuación  hidráulica  de  Manning 
(n=0.009), cuenta con 16 tramos de tuberías y 17 nodos incluyendo la descarga.  

 

Ilustración 11. Topología de la red Apulo 

Haciendo las verificaciones de los valores en cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta 
como restricciones de diseño, se evidencio que en esta red el único que se encuentra incumpliendo 
con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) es el de recubrimiento mínimo. 
En la siguiente gráfica se muestra el porcentaje de tramos de la red que infringen esta restricción.  

0.00

1.50

3.00

4.50

6.00

7.50

9.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

55 

 

 

Gráfica 59. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red Apulo 

Para el diseño optimizado de la red se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial, en este caso todas las tuberías de la red son de 254 mm. Además  se evalúan las ecuaciones 
de costo con las restricciones de diseño establecidas por la normativa bajo la cual se diseñó. 

Tabla 18. Costos de la red Apulo con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $             366,083    $       261,330  

71.39 

Moeini (IRR)   $                71,478    $          51,393  

71.90 

Salcedo (COP)   $     172,362,042   $ 92,513,098 

53.67 

Peinado (COP)   $     103,766,426   $ 88,151,370 

84.95 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 19. Parámetros hidráulicos de la red Apulo 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.40

 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

3.50 

2.18 

2.56 

2.79 

2.56 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

0.65 

1.46 

1.46 

1.46 

1.46 

max 

3.75 

2.43 

2.81 

3.04 

2.81 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.83 

0.75 

1.08 

1.06 

1.08 

max 

7.59 

7.38 

7.38 

7.38 

7.38 

No cumple

19%

Cumple

81%

Recubrimiento promedio según el límite 

mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

56 

 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Relación de 

llenado (%) 

min 

46% 

12% 

12% 

16% 

12% 

max 

92% 

72% 

56% 

68% 

56% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

29.96 

3.00 

3.00 

3.00 

3.00 

max 

2524.75  136.68  136.68  136.68  136.68 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

 

Gráfica 60. Valores del recubrimiento de la red Apulo 

 

Gráfica 61. Valores de la profundidad de excavación de la Apulo 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Produndidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

57 

 

 

Gráfica 62. Valores de la velocidad de diseño de la red Apulo 

 

Gráfica 63. Valores de la relación de llenado de la red Apulo 

 

Gráfica 64. Valores del esfuerzo cortante de la red Apulo 

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

3.75

4.50

5.25

6.00

6.75

7.50

8.25

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo Cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

58 

 

4.9  Red Beltrán 

Esta es una red pluvial de 4 colectores con descargas independientes. Fue diseñada con la ecuación 
de Manning (n=0.011), en totalidad la red se compone de 29 tuberías y 33 nodos incluyendo las 
descargas.  

 

Ilustración 12. Topología de la red Beltrán  

Para  realizar  la  optimización  de  la  red  y  las  debidas  verificaciones  es  necesario  individualizar  los 
colectores que la conforman. 

4.9.1  Colector 1 – Red Beltrán  

Este colector está compuesto por 8 tuberías y 9 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores en 
cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta como restricciones de diseño, se evidencio 
que en este colector el único que se encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que 
rige al proyecto (RAS 2000) es el de recubrimiento mínimo. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

59 

 

 

Gráfica 65. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 1 - Red Beltrán 

Para el diseño optimizado del colector se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó.  

 

Gráfica 66. Diámetros internos de diseño inicial Colector 1 - Red Beltrán 

Tabla 20. Costos del Colector 1 - Red Beltrán con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)  $             282,935  $           203,763 

72.02 

Moeini (IRR)   $               42,792    $             34,039  

79.55 

Salcedo (COP)   $     102,635,163    $     76,503,071  

74.54 

Peinado (COP)   $     104,421,355    $     83,907,692  

80.35 

No cumple

87%

cumple

13%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

1

1

2

3

1

Diámetros de diseño inicial

0.686 m

0.609 m

0.457 m

0.406 m

0.254 m

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

60 

 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 21. Parámetros hidráulicos del Colector 1 - Red Beltrán 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.74

 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

max 

1.20 

1.73 

1.73 

2.74 

3.57 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.35 

1.46 

1.46 

1.46 

1.46 

max 

1.48 

2.19 

2.19 

2.99 

3.98 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

2.45 

2.40 

2.40 

2.40 

1.13 

max 

6.12 

7.04 

7.04 

7.04 

7.27 

Relación de 

llenado (%) 

min 

23% 

25% 

25% 

25% 

51% 

max 

77% 

86% 

86% 

86% 

86% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

25.32 

14.38 

14.38 

14.38 

3.21 

max 

134.98  116.66  116.66  116.66 

126.14 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

 

Gráfica 67. Valores del recubrimiento del Colector 1 - Red Beltrán 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

61 

 

 

Gráfica 68. Valores de la profundidad de excavación del Colector 1 - Red Beltrán 

 

Gráfica 69. Valores de la velocidad de diseño del Colector 1 - Red Beltrán 

 

Gráfica 70. Valores de la relación de llenado del Colector 1 - Red Beltrán 

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

3.75

4.50

5.25

6.00

6.75

7.50

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

62 

 

 

Gráfica 71. Valores del esfuerzo cortante del Colector 1 - Red Beltrán 

4.9.2  Colector 2 – Red Beltrán  

Este colector está compuesto por 8 tuberías y 9 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores en 
cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta como restricciones de diseño, se evidencio 
que se incumple con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) el  recubrimiento 
y el esfuerzo cortante con respecto al límite inferior y la profundidad de excavación con  el límite 
superior.  

 

Gráfica 72. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 2 - Red Beltrán 

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

18.00

21.00

24.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

No cumple

62%

Cumple

38%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

63 

 

 

Gráfica 73. Esfuerzo cortante del diseño inicial según el límite mínimo. Colector 2 - Red Beltrán 

 

Gráfica 74. Profundidad de excavación según el límite máximo. Colector 2 - Red Beltrán 

Para el diseño optimizado del colector se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó.  

No cumple

12%

Cumple

88%

Esfuerzo cortante según el límite mínimo

No cumple

12%

Cumple

88%

profundidad de excavación según el límite 

máximo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

64 

 

 

Gráfica 75. Diámetros internos de diseño inicial Colector 2 - Red Beltrán 

Tabla 22. Costos del Colector 2 - Red Beltrán con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)  $             416,535  $             336,482 

80.78 

Moeini (IRR)   $                71,713    $                64,340  

89.72 

Salcedo (COP)   $     175,563,496    $     153,124,799  

87.22 

Peinado (COP)   $     152,116,796    $     136,266,758  

89.58 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. Cabe resaltar que 
estableciendo como profundidad de excavación máxima permitida 5 m, que es lo que establece la 
normativa, no se  logró obtener  una solución por lo que  se amplió este  límite  hasta obtener una 
solución en el diseño hidráulico de la red.  

Tabla 23. Parámetros hidráulicos del Colector 2 - Red Beltrán 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.39

 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

max 

5.01 

5.95 

5.95 

6.24 

6.24 

Profundidad de 

excavación 

min 

1.05 

1.61 

1.61 

1.61 

1.61 

max 

5.70

 

6.41 

6.41 

6.65 

6.65 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.92 

1.49 

1.49 

1.74 

1.88 

max 

4.90 

5.70 

5.70 

5.15 

7.77 

Relación de 

llenado (%) 

min 

35% 

48% 

48% 

52% 

49% 

max 

95% 

86% 

86% 

86% 

86% 

1

2

5

Diámetros de diseño inicial

0.686 m

0.457 m

0.406 m

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

65 

 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

2.52 

5.10 

5.10 

7.19 

8.41 

max 

75.53 

70.05 

70.05 

61.50 

138.71 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

 

Gráfica 76. Valores del recubrimiento del Colector 2 - Red Beltrán 

 

Gráfica 77. Valores de la profundidad de excavación del Colector 2 - Red Beltrán 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

4.80

5.40

6.00

6.60

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

66 

 

 

Gráfica 78. Valores de la velocidad de diseño del Colector 2 - Red Beltrán 

 

Gráfica 79. Valores de la relación de llenado del Colector 2 - Red Beltrán 

 

Gráfica 80. Valores del esfuerzo cortante del Colector 2 - Red Beltrán 

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

3.75

4.50

5.25

6.00

6.75

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

18.00

21.00

24.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

67 

 

4.9.3  Colector 3 – Red Beltrán 

Este tramo está compuesto por 10 tuberías y 11 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores 
en cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta como restricciones de diseño, se evidencio 
que en este tramo el único que se encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que 
rige al proyecto (RAS 2000) es el de recubrimiento mínimo. 

 

Gráfica 81. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 3 - Red Beltrán 

Para el diseño optimizado del colector se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó. 

 

Gráfica 82. Diámetros internos de diseño inicial Colector 3 - Red Beltrán 

 

No cumple

60%

Cumple

40%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

6

1

3

Diámetros de diseño inicial

0.4064 m

0.3048 m

0.254 m

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

68 

 

Tabla 24. Costos del Colector 3 - Red Beltrán con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $         319,203    $         258,933  

81.12 

Moeini (IRR)   $           52,606    $           46,210  

87.84 

Salcedo (IRR)   $   97,138,090    $   90,902,960  

93.58 

Peinado (COP)   $   95,732,755    $   89,877,886  

93.88 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 25. Parámetros hidráulicos del Colector 3 - Red Beltrán 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.45 

1.46 

1.46 

1.46 

1.46 

max 

1.73 

1.63 

1.63 

4.62 

1.63 

Recubrimiento 

(m) 

min 

1.04

 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

max 

1.48 

1.38 

1.38 

4.366 

1.376 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

1.17 

1.39 

1.39 

0.99 

1.39 

max 

3.87 

4.52 

4.52 

4.52 

4.52 

Relación de 

llenado (%) 

min 

15% 

26% 

26% 

42% 

26% 

max 

84% 

84% 

84% 

84% 

84% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

7.02 

6.38 

6.38 

3.02 

6.38 

max 

53.97 

50.83 

50.83 

50.68 

50.83 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

69 

 

 

Gráfica 83. Valores del recubrimiento del Colector 3 - Red Beltrán 

 

Gráfica 84. Valores de la profundidad de excavación del Colector 3 - Red Beltrán 

 

Gráfica 85. Valores de la velocidad de diseño del Colector 3 - Red Beltrán 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

4.80

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

3.75

4.50

5.25

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

70 

 

 

Gráfica 86. Valores de la relación de llenado del Colector 3 - Red Beltrán 

 

Gráfica 87. Valores del esfuerzo cortante del Colector 3 - Red Beltrán 

4.9.4  Colector 4 – Red Beltrán 

Este tramo está compuesto por 3 tuberías y 4 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores en 
cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta como restricciones de diseño, se evidencio 
que se cumplen con todos los límites establecidos por la norma excepto el recubrimiento mínimo, 
todas las tuberías están instaladas a una profundidad menor a 1.2 m.  

Para el diseño optimizado del colector se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó.  

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

71 

 

 

Gráfica 88. Diámetros internos de diseño inicial Colector 4 - Red Beltrán 

Tabla 26. Costos del Colector 4 - Red Beltrán con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $         168,255    $         139,724  

83.04 

Moeini (IRR)   $           24,947    $           22,466  

90.06 

Salcedo (COP)   $   67,271,115    $   66,736,389  

99.21 

Peinado (COP)   $   53,301,425    $   51,137,722  

95.94 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 27. Parámetros hidráulicos del Colector 4 - Red Beltrán 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.45 

1.61 

1.61 

1.61 

1.61 

max 

1.48 

2.07 

1.66 

4.99 

2.07 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.99

 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

max 

1.07 

1.66 

1.66 

4.58 

1.66 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

3.50 

4.35 

3.99 

2.21 

4.35 

max 

4.63 

5.40 

5.40 

5.40 

5.40 

Relación de 

llenado (%) 

min 

43% 

46% 

46% 

50% 

46% 

max 

100% 

86% 

77% 

86% 

86% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

34.57 

48.96 

36.59 

11.68 

48.96 

max 

78.83 

74.20 

74.20 

74.20 

74.20 

2

1

Diámetros de diseño inicial

0.4572 m

0.4064 m

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

72 

 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

 

Gráfica 89. Valores del recubrimiento del Colector 4 - Red Beltrán 

 

Gráfica 90. Valores de la profundidad de excavación del Colector 4 - Red Beltrán 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

4.80

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

73 

 

 

Gráfica 91. Valores de la velocidad de diseño del Colector 4 - Red Beltrán 

 

Gráfica 92. Valores de la relación de llenado del Colector 4 - Red Beltrán 

 

Gráfica 93. Valores del esfuerzo cortante del Colector 4 - Red Beltrán 

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

3.75

4.50

5.25

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado

min

max

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

18.00

21.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

74 

 

Teniendo los resultados de  todos los colectores es posible calcular los costos con las ecuaciones 
correspondientes de toda la red. 

Tabla 28. Costos de la red Beltrán con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $       1,186,927    $           938,903  

79.10 

Moeini (IRR)   $           192,058    $           167,055  

86.98 

Salcedo (COP)   $   442,607,864    $   387,267,220  

87.50 

Peinado (COP)   $   405,572,331    $   361,190,057  

89.06 

4.10 Red Soacha 

Esta es una red pluvial de 8 colectores con descargas independientes. Fue diseñada con la ecuación 
de Manning (n=0.011), en totalidad la red se compone de 77 tuberías y 84 nodos incluyendo las 8 
descargas 

 

Ilustración 13. Topología de la red Soacha 

Para  realizar  la  optimización  de  la  red  y  las  debidas  verificaciones  es  necesario  individualizar  los 
colectores que conforman la red, además se toman la misma lista de diámetros disponible para el 
diseño inicial del proyecto. 

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

75 

 

 

Gráfica 94. Diámetros internos de diseño inicial red Soacha 

4.10.1  Colector 1 – Red Soacha 

Este colector está compuesto por 5 tuberías y 6 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores en 
cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta se  evidencio que  en este  el único que  se 
encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) es el de 
recubrimiento mínimo. 

 

Gráfica 95. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 1 - Red Soacha 

Tabla 29. Costos del Colector 1 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $               98,668    $             86,308  

87.47 

Moeini (IRR)   $               17,254    $             15,963  

92.52 

47

6

1

6

10

1

2

4

Diámetros diseño inicial

1.0668 m

0.9144 m

0.762 m

0.6096 m

0.4572 m

0.4064 m

0.3556 m

0.3048 m

No cumple

40%

cumple

60%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

76 

 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Salcedo (COP)   $       35,635,562    $     26,143,295  

73.36 

Peinado (COP)   $       35,804,614    $     34,330,022  

95.88 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 30. Parámetros hidráulicos del Colector 1- Red Soacha 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

1.00 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

2.58 

1.50 

1.50 

1.50 

1.50 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.28 

1.51 

1.51 

1.51 

1.51 

max 

2.86 

1.80 

1.80 

1.80 

1.80 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.97 

0.95 

0.95 

0.95 

0.95 

max 

1.52 

1.36 

1.36 

1.36 

1.36 

Relación de 

llenado (%) 

min 

11% 

23% 

23% 

23% 

23% 

max 

66% 

79% 

79% 

79% 

79% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

4.28 

3.03 

3.03 

3.03 

3.03 

max 

7.30 

5.76 

5.76 

5.76 

5.76 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

77 

 

 

Gráfica 96. Valores del recubrimiento del Colector 1 - Red Soacha 

 

Gráfica 97. Valores de la profundidad de excavación del Colector 1 - Red Soacha 

 

Gráfica 98. Valores de la velocidad de diseño del Colector 1 - Red Soacha 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

0.00

0.38

0.75

1.13

1.50

1.88

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

78 

 

 

Gráfica 99. Valores de la relación de llenado del Colector 1 - Red Soacha 

 

Gráfica 100. Valores del esfuerzo cortante del Colector 1 - Red Soacha 

4.10.2  Colector 2 – Red Soacha 

Este colector está compuesto por 3 tuberías y 4 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores en 
cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta se  evidencio que  en este  el único que  se 
encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) es el de 
recubrimiento mínimo. 

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

0.00

1.50

3.00

4.50

6.00

7.50

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

79 

 

 

Gráfica 101. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 2 - Red Soacha 

Tabla 31. Costos del Colector 2 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo  

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $               68,448    $             62,389  

91.15 

Moeini (IRR)   $               12,697    $             12,364  

97.38 

Salcedo (COP)    $       28,054,674    $     27,705,445  

98.76 

Peinado (COP)   $       24,957,653    $     23,825,829  

95.47 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 32. Parámetros hidráulicos del Colector 2- Red Soacha 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

1.00

 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

2.85 

1.79 

1.79 

1.80 

1.79 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.28 

1.51 

1.51 

1.51 

1.51 

max 

3.13 

2.09 

2.09 

2.10 

2.09 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.93 

0.97 

0.97 

0.97 

0.97 

max 

1.34 

1.16 

1.16 

1.16 

1.16 

Relación de 

llenado (%) 

min 

20% 

30% 

30% 

30% 

30% 

max 

77% 

66% 

66% 

66% 

66% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

3.62 

3.01 

3.01 

3.01 

3.01 

max 

6.68 

3.58 

3.58 

3.58 

3.58 

No cumple

17%

Cumple

83%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

80 

 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

 

Gráfica 102. Valores del recubrimiento del Colector 2 - Red Soacha 

 

Gráfica 103. Valores de la profundidad de excavación del Colector 2 - Red Soacha 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

81 

 

 

Gráfica 104. Valores de la velocidad de diseño del Colector 2 - Red Soacha 

 

Gráfica 105. Valores de la relación de llenado del Colector 2 - Red Soacha 

 

Gráfica 106. Valores del esfuerzo cortante del Colector 2 - Red Soacha 

0.00

0.38

0.75

1.13

1.50

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

82 

 

4.10.3  Colector 3 – Red Soacha 

Este colector está compuesto por 5 tuberías y 6 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores en 
cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta se  evidencio que  en este  el único que  se 
encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) es el de 
recubrimiento mínimo. 

 

Gráfica 107. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 3 - Red Soacha 

Tabla 33. Costos del Colector 3 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo  

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $             111,154    $             88,843  

79.93 

Moeini (IRR)   $               20,017    $             16,944  

84.65 

Salcedo (COP)    $       45,492,642    $     33,351,002  

73.31 

Peinado (COP)   $       39,350,637    $     35,780,021  

90.93 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 34. Parámetros hidráulicos del Colector 3- Red Soacha 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

1.00

 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

2.97 

2.07 

2.07 

2.15 

2.07 

min 

1.28 

1.51 

1.51 

1.51 

1.51 

No cumple

20%

cumple

80%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

83 

 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Profundidad de 

excavación (m)  max 

3.25 

2.37 

2.37 

2.45 

2.37 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

1.28 

1.04 

1.04 

1.04 

1.04 

max 

1.87 

2.48 

2.48 

2.30 

2.48 

Relación de 

llenado (%) 

min 

2% 

9% 

9% 

10% 

9% 

max 

71% 

85% 

85% 

85% 

85% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

6.21 

3.02 

3.02 

3.02 

3.02 

max 

19.01 

27.82 

27.82 

23.47 

27.82 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

 

Gráfica 108. Valores del recubrimiento del Colector 3 - Red Soacha 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

84 

 

 

Gráfica 109. Valores de la profundidad de excavación del Colector 3 - Red Soacha 

 

Gráfica 110. Valores de la velocidad de diseño del Colector 3 - Red Soacha 

 

Gráfica 111. Valores de la relación de llenado del Colector 3 - Red Soacha 

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

85 

 

 

Gráfica 112. Valores del esfuerzo cortante del Colector 3 - Red Soacha 

4.10.4  Colector 4 – Red Soacha 

Este colector está compuesto por 9 tuberías y 10 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores 
en cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta se evidencio que en este el único que se 
encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) es el de 
recubrimiento mínimo. 

 

Gráfica 113. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 4 - Red Soacha 

Tabla 35. Costos del Colector 4 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $             219,281    $           193,182  

88.10 

Moeini (IRR)   $               39,587    $             37,904  

95.75 

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

18.00

21.00

24.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

No cumple

11%

Cumple

89%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

86 

 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Salcedo (COP)    $       80,843,170    $     85,583,334  

105.86 

Peinado (COP)   $       72,609,744    $     69,019,408  

95.06 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 36. Parámetros hidráulicos del Colector 4- Red Soacha 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

1.00 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

2.96 

2.58 

2.23 

2.23 

2.58 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.28 

1.51 

1.51 

1.51 

1.51 

max 

3.29 

2.88 

2.59 

2.59 

2.88 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.92 

0.93 

0.93 

0.93 

0.93 

max 

2.41 

2.96 

2.96 

2.61 

2.96 

Relación de 

llenado (%) 

min 

5% 

13% 

13% 

14% 

13% 

max 

100% 

84% 

86% 

86% 

84% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

3.33 

3.01 

3.01 

3.01 

3.01 

max 

28.91 

35.98 

35.98 

27.20 

35.98 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

87 

 

 

Gráfica 114. Valores del recubrimiento del Colector 4 - Red Soacha 

 

Gráfica 115. Valores de la profundidad de excavación del Colector 4 - Red Soacha 

 

Gráfica 116. Valores de la velocidad de diseño del Colector 4 - Red Soacha 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

88 

 

 

Gráfica 117. Valores de la relación de llenado del Colector 4 - Red Soacha 

 

Gráfica 118. Valores del esfuerzo cortante del Colector 4 - Red Soacha 

4.10.5  Colector 5 – Red Soacha 

Este colector está compuesto por 4 tuberías y 5 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores en 
cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta  se  evidencio que  en este  el único que  se 
encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) es el de 
recubrimiento mínimo. 

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

18.00

21.00

24.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

89 

 

 

Gráfica 119. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 5 - Red Soacha 

Tabla 37. Costos del Colector 5 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $             118,962    $           109,404  

91.97 

Moeini (IRR)   $               23,575    $             23,362  

99.10 

Salcedo (COP)    $       53,467,517    $     51,607,177  

96.52 

Peinado (COP)   $       38,622,734    $     37,504,752  

97.11 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 38. Parámetros hidráulicos del Colector 5 - Red Soacha 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

1.00 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

3.47 

2.86 

2.86 

3.00 

2.86 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.28 

1.51 

1.51 

1.51 

1.51 

max 

3.75 

3.16 

3.16 

3.30 

3.16 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.82 

0.88 

0.88 

0.95 

0.88 

max 

1.33 

1.18 

1.18 

1.18 

1.18 

Relación de 

llenado (%) 

min 

6% 

15% 

15% 

15% 

15% 

max 

97% 

86% 

86% 

86% 

86% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

3.31 

3.00 

3.00 

3.02 

3.00 

max 

4.62 

3.65 

3.65 

3.65 

3.65 

No cumple

12%

Cumple

88%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

90 

 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

 

Gráfica 120. Valores del recubrimiento del Colector 5 - Red Soacha 

 

Gráfica 121. Valores de la profundidad de excavación del Colector 5 - Red Soacha 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

91 

 

 

Gráfica 122. Valores de la velocidad de diseño del Colector 5 - Red Soacha 

 

Gráfica 123. Valores de la relación de llenado del Colector 5 - Red Soacha 

 

Gráfica 124. Valores del esfuerzo cortante del Colector 5 - Red Soacha 

0.00

0.38

0.75

1.13

1.50

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

0.00

1.50

3.00

4.50

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

92 

 

4.10.6  Colector 6 – Red Soacha 

Este colector está compuesto por 6 tuberías y 7 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores en 
cuanto a  los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta  se  evidencio que  en este  el único que  se 
encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) es el de 
recubrimiento mínimo. 

 

Gráfica 125. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 6 - Red Soacha 

Tabla 39. Costos del Colector 6 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $             113,119    $           101,654  

89.86 

Moeini (IRR)   $               21,469    $             20,663  

96.25 

Salcedo (COP)    $       50,984,638    $     47,861,190  

93.87 

Peinado (COP)   $       42,388,829    $     40,717,496  

96.06 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 40. Parámetros hidráulicos del Colector 6 - Red Soacha 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

1.00 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

3.55 

2.82 

2.82 

2.82 

2.82 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.28 

1.51 

1.51 

1.51 

1.51 

max 

3.83 

3.12 

3.12 

3.12 

3.12 

No cumple

25%

cumple

75%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

93 

 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.97 

1.04 

1.04 

1.04 

1.04 

max 

1.88 

1.70 

1.70 

1.70 

1.70 

Relación de 

llenado (%) 

min 

19% 

32% 

32% 

32% 

32% 

max 

97% 

86% 

86% 

86% 

86% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

3.11 

3.20 

3.20 

3.20 

3.20 

max 

9.32 

7.59 

7.59 

7.59 

7.59 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

 

Gráfica 126. Valores del recubrimiento del Colector 6 - Red Soacha 

 

Gráfica 127. Valores de la profundidad de excavación del Colector 6 - Red Soacha 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
background image

 

Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

94 

 

 

Gráfica 128. Valores de la relación de llenado del Colector 6 - Red Soacha 

 

Gráfica 129. Valores del esfuerzo cortante del Colector 6 - Red Soacha 

4.10.7  Colector 7 – Red Soacha 

Este colector está compuesto por 12 tuberías y 13 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores 
en cuanto a los parámetros hidráulicos tenidos en cuenta se evidencio que en este el único que se 
encuentra incumpliendo con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) es el de 
recubrimiento mínimo. 

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

0.00

1.50

3.00

4.50

6.00

7.50

9.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Universidad de los Andes 
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

95 

 

 

Gráfica 130. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 7 - Red Soacha 

Tabla 41. Costos del Colector 7 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo  

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $             321,986    $           264,452  

82.13 

Moeini (IRR)   $               55,552    $             50,455  

90.82 

Salcedo (COP)    $     128,650,384    $  105,760,169  

82.21 

Peinado (COP)   $     109,717,052    $     96,581,259  

88.03 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 42. Parámetros hidráulicos del Colector 7 - Red Soacha 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

1.00 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

3.63 

3.25 

3.25 

3.25 

4.35 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.28 

1.51 

1.51 

1.51 

1.51 

max 

4.04 

3.61 

3.61 

3.61 

4.65 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.89 

0.87 

0.87 

0.87 

0.87 

max 

2.73 

3.09 

3.09 

2.96 

3.09 

Relación de 

llenado (%) 

min 

4% 

14% 

14% 

14% 

14% 

max 

98% 

85% 

85% 

85% 

86% 

Esfuerzo Cortante 

(Pa) 

min 

3.23 

3.03 

3.03 

3.03 

3.03 

max 

32.37 

31.42 

31.42 

28.63 

31.42 

No cumple

8%

cumple

92%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA 
Comparación  entre  diseños  de  RDUs  presentados  en  el  mecanismo  de 
viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

96 

 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 131. Valores del recubrimiento del Colector 7 - Red Soacha 

 

Gráfica 132. Valores de la profundidad de excavación del Colector 7 - Red Soacha 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

4.80

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

97 

 

 

Gráfica 133. Valores de la velocidad de diseño del Colector 7 - Red Soacha 

 

Gráfica 134. Valores de la relación de llenado del Colector 7 - Red Soacha 

 

Gráfica 135. Valores del esfuerzo cortante del Colector 7 - Red Soacha 

0.00

0.38

0.75

1.13

1.50

1.88

2.25

2.63

3.00

3.38

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

98 

 

4.10.8  Colector 8 – Red Soacha 

Este colector está compuesto por 33 tuberías y 34 nodos. Haciendo las verificaciones de los valores 
en  cuanto  a  los  parámetros  hidráulicos  tenidos  en  cuenta  se  evidencio  que  se  encuentra 
incumpliendo con lo establecido en la normativa que rige al proyecto (RAS 2000) el recubrimiento 
mínimo y la profundidad de excavación máxima.  

 

Gráfica 136. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 8 - Red Soacha 

 

Gráfica 137. Profundidad de excavación de diseño inicial según el límite mínimo. Colector 8 - Red Soacha 

Tabla 43. Costos del Colector 8 - Red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo  

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $         1,734,466    $       1,172,740  

67.61 

Moeini (IRR)   $             328,247    $           228,175  

69.51 

No cumple

24%

Cumple

76%

Recubrimiento promedio de excavación según 

el límite mínimo

No cumple

3%

Cumple

97%

Profundidad de excavación según el límite 

máximo

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

99 

 

Ecuación 

Costo  

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Salcedo (COP)    $     751,471,593    $  503,527,530  

67.01 

Peinado (COP)   $     645,052,572    $  451,801,251  

70.04 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos del colector que 
se  consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 44. Parámetros hidráulicos del Colector 8 - Red Soacha 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.85

 

1.20 

1.20 

1.20 

1.20 

max 

6.87 

4.04 

4.00 

4.00 

4.00 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.13 

1.51 

1.51 

1.51 

1.51 

max 

7.46 

4.80 

4.91 

4.91 

4.91 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.87 

0.97 

0.97 

0.97 

0.97 

max 

5.06 

8.04 

8.04 

8.01 

8.04 

Relación de 

llenado (%) 

min 

3% 

12% 

12% 

12% 

12% 

max 

99% 

86% 

86% 

86% 

86% 

Esfuerzo Cortante 

(Pa) 

min 

3.00 

3.01 

3.01 

3.01 

3.01 

max 

75.36 

161.25  161.25  160.64  157.96 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado.  

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

100 

 

 

Gráfica 138Valores del recubrimiento del Colector 8 - Red Soacha 

 

Gráfica 139. Valores de la profundidad de excavación del Colector 8 - Red Soacha 

 

Gráfica 140. Valores de la velocidad de diseño del Colector 8 - Red Soacha 

0.00

1.20

2.40

3.60

4.80

6.00

7.20

8.40

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

0.00

0.75

1.50

2.25

3.00

3.75

4.50

5.25

6.00

6.75

7.50

8.25

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

101 

 

 

Gráfica 141. Valores de la relación de llenado del Colector 8 - Red Soacha 

 

Gráfica 142. Valores del esfuerzo cortante del Colector 8 - Red Soacha 

Teniendo los resultados de  todos los colectores es posible calcular los costos con las ecuaciones 
correspondientes de toda la red. 

Tabla 45. Costos de la red Soacha con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

inicial 

optimizado 

Maurer (USD)   $           2,786,084    $       2,078,972  

74.62 

Moeini (IRR)   $               518,398    $           405,830  

78.29 

Salcedo (COP)   $   1,174,600,180    $   881,539,142  

75.05 

Peinado (COP)   $   1,008,503,834    $   789,560,036  

78.29 

 

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Relación de llenado 

min

max

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

18.00

21.00

24.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Esfuerzo cortante (Pa)

min

max

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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

102 

 

4.11 Red Guáimaro 

Esta  es  una  red  diseñada  para  suplir  la  necesidad  de  alcantarillado  sanitario  del  municipio  de 
Guáimaro  en  el  departamento  del  Magdalena.  Está  formada  por  178  tuberías  y  114  nodos 
incluyendo la descarga, la ecuación hidráulica utilizada para el diseño fue Manning (n= 0.011). 

 

Ilustración 14. Topología de la red Guáimaro 

En las siguientes graficas se puede apreciar los parámetros hidráulicos en los cuales no se cumplen 
algunas restricciones de diseño, pues luego de hacer las respectivas verificaciones en las memorias 
de  cálculo  del  diseño  inicial  viabilizado  pudo  constatarse  que  el  valor  del  recubrimiento  de 
excavación se encuentra bajo el límite mínimo permisible.  

 

Gráfica 143. Recubrimiento de excavación promedio de diseño inicial según el límite mínimo. Red Guáimaro 

No cumple

19%

cumple

81%

Recubrimiento de excavación promedio según 

el límite mínimo

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

103 

 

Para el diseño optimizado de la red se toma la misma lista de diámetros disponible para el diseño 
inicial  y  se  evalúan  las  ecuaciones  de  costo  con  las  restricciones  de  diseño  establecidas  por  la 
normativa bajo la cual se diseñó. 

 

Gráfica 144. Diámetros internos de diseño inicial red Guáimaro 

Tabla 46. Costos de la red Guáimaro con las diferentes ecuaciones 

Ecuación 

Costo 

% con 

respecto al 

diseño inicial 

Inicial 

Optimizado 

Maurer (USD)   $           4,790,920    $           4,417,234  

92.20 

Moeini (IRR)   $           1,071,594    $           1,056,832  

98.62 

Salcedo (COP)   $   1,710,890,195    $   1,671,274,219  

97.68 

Peinado (COP)   $   1,133,602,366    $   1,119,627,933  

98.77 

En la siguiente tabla se encuentra la información sobre los parámetros hidráulicos de la red que se 
consideraron  como  restricciones  al  momento  del  proceso  de  optimización,  y  cuyos  valores 
permisibles depende de la normativa bajo la cual se diseñó la red inicialmente. 

Tabla 47. Parámetros hidráulicos de la red Guáimaro 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Recubrimiento 

(m) 

min 

0.82

 

1.21 

1.21 

1.21 

1.21 

max 

4.01 

4.24 

3.52 

3.77 

4.24 

Profundidad de 

excavación (m) 

min 

1.00 

1.39 

1.39 

1.39 

1.39 

max 

4.24 

4.42 

3.75 

3.95 

4.42 

Velocidad de 

diseño (m/s) 

min 

0.45 

0.48 

0.48 

0.48 

0.48 

max 

1.03 

1.43 

0.96 

1.43 

1.43 

172

6

Diámetros de diseño inicial

227 mm

182 mm

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viabilización  de  proyectos  del  MVCT  y  los  diseños  optimizados  de  las 
mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

104 

 

Parámetros 

hidráulicos 

Rango  D. Inicial 

D. Optimizado 

Maurer  Moeini  Salcedo  Peinado 

Relación de 

llenado (%) 

min 

15% 

11% 

11% 

11% 

11% 

max 

79% 

84% 

84% 

84% 

84% 

Esfuerzo 

Cortante (Pa) 

min 

1.20 

1.00 

1.00 

1.00 

1.00 

max 

5.18 

6.34 

4.66 

6.34 

6.34 

En las siguientes graficas se puede evidenciar claramente los valores de la tabla anterior. La línea 
punteada señala los límites permisibles, máximos o mínimos dependiendo del parámetro hidráulico. 
Representa límites mínimos en: Recubrimiento, velocidad de diseño y esfuerzo cortante. Mientras 
que indica el límite máximo en: Profundidad de excavación y relación de llenado. 

 

Gráfica 145. Valores del recubrimiento de la red Guáimaro 

 

Gráfica 146. Valores de la profundidad de excavación de la red Guáimaro 

0.00

0.60

1.20

1.80

2.40

3.00

3.60

4.20

4.80

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Recubrimiento (m)

min

max

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Profundidad de excavación (m)

min

max

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/f410d0cac6f06fd4f8eac025e377278d/index-html.html
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mismas redes

 

 

 

María Andrea Mendoza Orduz 

Tesis II 

105 

 

 

Gráfica 147. Valores de la velocidad de diseño de la red Guáimaro 

 

Gráfica 148. Valores de la relación de llenado de la red Guáimaro 

 

Gráfica 149. Valores del esfuerzo cortante de la red Guáimaro 

0.00

0.23

0.45

0.68

0.90

1.13

1.35

1.58

Maurer

Moeini

Salcedo

Peinado

D. Inicial

D. Optimizado

Velocidad de diseño (m/s)

min

max

0%

12%

24%

37%

49%

61%

73%

85%