DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO EN TERRENOS MUY PLANOS. FACTIBILIDAD DEL DISEÑO SIN LA OPERACIÓN DE BOMBA. CASO DE ESTUDIO: ALCANTARILLADO DEL DISTRITO DE TUMACO (NARIÑO)

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TESIS DE MAESTRÍA

DISEÑO DE SISTEMAS DE ALCANTARILLADO EN TERRENOS MUY

PLANOS. FACTIBILIDAD DEL DISEÑO SIN LA OPERACIÓN DE BOMBA.

CASO DE ESTUDIO: ALCANTARILLADO DEL DISTRITO DE TUMACO

(NARIÑO)

LIGIA MERCEDES ZÁRATE CARVAJAL

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

Primero a Dios por ponerme siempre en el lugar adecuado y permitirme desarrollar grandes
proyectos de vida como este.

A mi guía y mayor ejemplo de vida, mi ángel en el cielo “mi padre” quién inspira mis fuerzas e ilumina
mi camino. A mi esposo Fredy quien apoya mis pasos y llena de ilusión mis días. A mi hija y mi
madre, quienes asumieron mi limitación de tiempo hacia ellas sin reclamo alguno y con gran amor
y colaboración para que yo lograse cumplir mi meta de la mejor manera. Y a todos ellos gracias por
ser la razón de mi vida.

A las ingenieras Jackeline Meneses y Fabiola Araujo por su apoyo y confianza al permitirme
desarrollar mis obligaciones de estudiante irrumpiendo en el horario laboral. Al Fondo Todos Somos
PAZCífico y al Banco Mundial por su colaboración hacia mi tema de tesis y el gran aporte en tanto
conocimiento.

A mi amiga Johanna Sauza, a quien Dios puso en mi camino para apoyarnos en múltiples escenarios
y lograr juntas ya varios grandes logros en los que se incluye este. A mis compañeros de maestría y
en especial a Jesús Zambrano quién sin ningún interés particular más que la amistad, compartió su
conocimiento y su tiempo para ayudarnos a entender más fácilmente los conceptos. E
indudablemente al ingeniero Juan Saldarriaga por brindarnos tanto conocimiento y que con su gran
exigencia, simplemente nos hace mejores profesionales.

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Universidad de los Andes
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA
Diseño de sistemas de alcantarillado en terrenos muy planos. Factibilidad
del diseño sin la operación de bomba. Caso de estudio: alcantarillado del
Distrito de Tumaco (Nariño)

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Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

TABLA DE CONTENIDO

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

1.1

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

1.1.1

Objetivo General ......................................................................................................... 2

1.1.2

Objetivos Específicos ................................................................................................... 2

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

2.1

Sistema de alcantarillado .................................................................................................... 3

2.1.1

Tipos de alcantarillado según su procedencia ............................................................ 3

2.1.2

Tipos de alcantarillado según su naturaleza ............................................................... 4

2.2

Componentes de la red de alcantarillado ........................................................................... 6

2.3

Combinación red de alcantarillado convencional y condominial. Caso de estudio Distrito

de Tumaco ....................................................................................................................................... 9

2.3.1

Sistema condominial ................................................................................................... 9

2.3.2

Caso de Estudio Tumaco ........................................................................................... 11

Diseño optimizado de alcantarillado – Herramienta Utopia .................................................... 13

3.1

Concepto de Natalia Duque (2015) ................................................................................... 13

3.2

Concepto de Jesús Zambrano ........................................................................................... 14

Metodología .............................................................................................................................. 15

caso de ESTUDIO. distrito de tumaco nariño ............................................................................ 17

5.1

Diagnóstico y Recopilación y análisis de estudios existentes. .......................................... 17

5.1.1

Estudios de Acueducto Tumaco ................................................................................ 18

5.1.2

Estudios de Alcantarillado Tumaco ........................................................................... 18

5.2

Determinación de la población afectada .......................................................................... 24

5.3

Cuantificación de la demanda y/o necesidades. ............................................................... 25

5.3.1

Dotación Neta y parámetros para el cálculo de la Demanda. ................................... 25

5.3.2

Distribución espacial de población y caudales de acueducto. .................................. 26

5.3.3

Cálculo de caudal de Alcantarillado Sanitario. .......................................................... 27

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5.4

Conocimiento de la infraestructura existente .................................................................. 30

5.5

Definición del alcance de las intervenciones. ................................................................... 31

........................................................................................................................................................... 34

5.6

Estudios básicos de alternativas........................................................................................ 34

5.6.1

Definición preliminar de la alternativa ...................................................................... 35

5.6.2

Creación de la topología ............................................................................................ 36

5.6.3

Concepción de los sectores en Isla Tumaco .............................................................. 37

5.6.4

Creación de áreas aferentes ...................................................................................... 40

5.6.5

Creación de archivos .TXT para modelación en UTOPIA ........................................... 42

5.6.6

Diseño optimizado en UTOPIA .................................................................................. 42

Análisis de resultados ................................................................................................................ 78

6.1

Cálculo de los costos de energía ....................................................................................... 79

6.2

Comparación de costos de energía de bombeo................................................................ 80

Conclusiones.............................................................................................................................. 81

Recomendaciones ..................................................................................................................... 83

Referencias ................................................................................................................................ 84

Anexos ................................................................................................................................... 86

10.1 Tablas de diseño con versión de UTOPIA con concepto de Natalia Duque (diseño hidráulico
con función objetivo de costos de Navarro – trazado con función objetivo que aproxima a la
función de costos). ........................................................................................................................ 86

10.1.1

Sector 1...................................................................................................................... 86

10.1.2

Sector 2...................................................................................................................... 92

10.1.3

Sector 5...................................................................................................................... 99

10.1.4

Sector 3.................................................................................................................... 107

10.1.5

Sector 4.................................................................................................................... 125

10.2 Tablas de diseño con versión de UTOPIA con concepto de Jesús Zambrano (diseño
hidráulico con función objetivo de costos de Navarro – trazado con función objetivo que maximiza
la cantidad de tubería que va a favor del terreno). .................................................................... 130

10.2.1

Sector 1: Modificando cotas en avenida principal .................................................. 130

10.2.2

Sector 2: Modificando cotas avenida La Playa ........................................................ 133

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10.2.3

Sector 5: Modificando cotas avenida La Playa ........................................................ 137

10.2.4

Sector 3: Modificando cotas avenidas De Los Estudiantes ..................................... 139

10.2.5

Sector 4: Modificando cotas avenida De Los Estudiantes ....................................... 144

10.3 Diseño con versión de UTOPIA con concepto de Jesús Zambrano con penalización de
cantidad de tuberías de inicio. (Diseño hidráulico con función objetivo de costos de Navarro –
trazado con función objetivo que maximiza la cantidad de tubería que va a favor del terreno y
penalización la cantidad de tuberías de inicio). .......................................................................... 149

10.3.1

Sector 1: Modificando cotas en avenida principal .................................................. 149

10.3.2

Sector 2: Modificando cotas en avenida La Playa ................................................... 151

10.3.3

Sector 5: Modificando cotas en avenida La Playa ................................................... 156

10.3.4

Sector 3: Modificando cotas en avenida De Los Estudiantes ................................. 158

10.3.5

Sector 4: Modificando cotas en avenida De Los Estudiantes ................................. 163

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 Pozo de inspección o cámara de inspección......................................................................................... 7

Figura 2 Cámara de caída ................................................................................................................................... 8

Figura 3 Sistema Condominial ............................................................................................................................ 9

Figura 4 Opciones de ramal condominial ......................................................................................................... 10

Figura 5 Caso de estudio Tumaco ..................................................................................................................... 12

Figura 6 Ubicación Tumaco .............................................................................................................................. 17

Figura 7 Distribución por zonas de Tumaco ..................................................................................................... 18

Figura 8 Ubicación PTAR proyectada ................................................................................................................ 20

Figura 9 Distribución zona palafítica y no palafítica ......................................................................................... 21

Figura 10 Comparación alternativas de distribución de Diconsultoría............................................................. 22

Figura 11 Alternativa General Diconsultoría .................................................................................................... 22

Figura 12 Comparación sistema convencional y simplificado de Diconsultoría ............................................... 23

Figura 13 Planificación y estructuración del sistema ....................................................................................... 31

Figura 14 Parámetros para selección de alternativa de solución ..................................................................... 32

Figura 15 Esquema de propuesta de sistema general para Tumaco ................................................................ 32

Figura 16 Análisis zona palafítica ...................................................................................................................... 33

Figura 17 Pasarelas en la zona palfítica ............................................................................................................ 34

Figura 18 Zona no palafítica isla Tumaco ......................................................................................................... 34

Figura 19 Esqumea de aportes al sistema convencional .................................................................................. 35

Figura 20 Definición preliminar de la alternativa ............................................................................................. 35

Figura 21 Sector 1 con trazado definido ........................................................................................................... 37

Figura 22 Sector 2 con trazado definido y coletor principal por avenida La Playa ........................................... 38

Figura 23 Sector 5 con trazado definido y colector principal por avenida La Playa ......................................... 38

Figura 24 Sector 3 con trazado definido y colector principal por avenida de los Estudiantes ......................... 39

Figura 25 Sector 4 contrazado definido y colector principal por avenida de los Estudiantes .......................... 39

Figura 26 Creación de Polígonos de Thiessen ................................................................................................. 40

Figura 27 Selección de elementos para la creación de polígonoso .................................................................. 40

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Figura 28 Áreas aferentes a cada nodo – Polígonos de Thiessen ..................................................................... 41

Figura 29 Modelo de archivo txt para correr UTOPÍA ...................................................................................... 42

Figura 30 Sector 1 con trazado definido ........................................................................................................... 44

Figura 31 Trazado definido sector 1 – modelo UTOPÍA .................................................................................... 44

Figura 32 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 1 con metodología N. Duque ............................. 45

Figura 33 Diseño sector 1 – con metodología N. Duque .................................................................................. 45

Figura 34 Sector 2 con trazado definido y colector principal por avenida La Playa ......................................... 46

Figura 35 Trazado definido sector 2 - modelo UTOPÍA .................................................................................... 46

Figura 36 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 2 metodología N. Duque .................................... 47

Figura 37 Promedio de excavación en cada tramo - Sector 2 con metodología N. Duque .............................. 47

Figura 38 Sector 5 con trazado definido y colector principal por avenida La Playa ........................................ 48

Figura 39 Trazado definido sector 5 - modelo UTOPÍA .................................................................................... 48

Figura 40 Promedio de excavación en cada tramo - Sector 5 con metodología N. Duque .............................. 49

Figura 41 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 5 con metodlogía N. Duque............................... 49

Figura 42 Sector 3 con trazado definido y colector principal por evinida De Los Estudiantes ......................... 50

Figura 43 Trazado definido sector 3 – modelo UTOPÍA .................................................................................... 50

Figura 44 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 3 con metodología N. Duque ............................. 51

Figura 45 Promedio de excavación en cada tramo - Sector 3 con metodología N. Duque ............................. 51

Figura 46 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 4 con metodología N. Duque ............................ 52

Figura 47 Trazado definido sector 4 – modelo UTOPÍA .................................................................................... 52

Figura 48 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 4 con metodología N. Duque ............................. 53

Figura 49 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 4 con metodología N. Duque ............................. 53

Figura 50 Sector 2 con colector principal por avenida La Playa ....................................................................... 55

Figura 51 Malla sector 2 ................................................................................................................................... 55

Figura 52 Trazado sector 2 por UTOPÍA - N. Duque ......................................................................................... 56

Figura 53 Vista lateral de avenida La Playa ...................................................................................................... 56

Figura 54 Sector 1 modificando cotas en avenida principal ............................................................................. 58

Figura 55 Sector 1 malla ................................................................................................................................... 58

Figura 56 Trazado UTOPÍA sector 1 con metodología de Jesús Zambrano ...................................................... 59

Figura 57 Sector 2 modificando cotas en avenida La Playa .............................................................................. 59

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Figura 58 Sector 2 malla ................................................................................................................................... 60

Figura 59 Trazado UTOPÍA sector 2 con metodología de Jesús Zambrano ...................................................... 60

Figura 60 Sector 5 modificando cotas en avenida La Playa .............................................................................. 61

Figura 61 Sector 5 malla ................................................................................................................................... 61

Figura 62 Trazado UTOPÍA sector 5 con metodología de Jesús Zambrano ...................................................... 62

Figura 63 Sector 3 modificando cotas en avenida de Los Estudiantes ............................................................. 62

Figura 64 Sector 3 malla ................................................................................................................................... 63

Figura 65 Trazado UTOPÍA sector 3 con metodología de Jesús Zambrano ...................................................... 63

Figura 66 Sector 4 modificando cotas en avenida de Los Estudiantes ............................................................. 64

Figura 67 Sector 4 malla ................................................................................................................................... 64

Figura 68 Trazado UTOPÍA sector 4 con metodología de Jesús Zambrano ...................................................... 65

Figura 69 Sector 3 modificando cotas en avenida del Comercio...................................................................... 66

Figura 70 Trazado UTOPÍA sector 3 con metodología de Jesús Zambrano – colector en av. Del Comercio .... 66

Figura 71 Sector 4 modificando cotas en avendia del Comercio...................................................................... 67

Figura 72 Trazado UTOPÍA sector 4 con metodología de jesús Zambrano – colector av. del Comercio .......... 67

Figura 73 Sector 1 modificando cotas en avenida principal ............................................................................. 69

Figura 74 Trazado UTOPÍA sector 1 con metodología de Jesús Zambrano V2 – colector en av. principal ....... 69

Figura 75 Sector 2 modificando cotas en avenida La Playa .............................................................................. 70

Figura 76 Trazado UTOPÍA sector 2 con metodología de Jesús Zambrano V2 – colector en av. La Playa ........ 70

Figura 77 Sector 5 modificando cotas en avenida La Playa .............................................................................. 71

Figura 78 Trazado UTOPÍA sector 5 con metodología de Jesús Zmabrano V2 – colector en av. La Playa ........ 71

Figura 79 Sector 3 modificando cotas en avenida de los Estudiantes .............................................................. 72

Figura 80 Trazado UTOPÍA sector 3 con metodología de Jesús Zambrano V2 – colector en av. de los

Estudiantes .............................................................................................................................................. 72

Figura 81 Sector 4 modificando cotas en avenida de los Estudiantes .............................................................. 73

Figura 82 Trazado UTOPÍA sector 4 con metodlogía de Jesús Zambrano V2 – colector en av. de los

Estudiantes .............................................................................................................................................. 73

Figura 83 Sector 3 modificando cotas en avenida del Comercio...................................................................... 74

Figura 84 Trazado en UTOPÍA sector 3 – colector principal av. del Comercio ................................................. 74

Figura 85 Sector 4 modificando cotas en avenida del Comercio...................................................................... 75

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Figura 86 Trazado en UTOPÍA sector 4 – colector principal av. del Comercio ................................................. 75

Figura 87 Malla sector 3 ubicando bomba centrada en el límite ..................................................................... 76

Figura 88 Trazado en UTOPÍA sector 3 – con bombeo ubicado en la parte central del límite ......................... 77

Figura 89 Alternativa presentada en la tesis .................................................................................................... 78

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1.- Parámetros de Diseño Tipos de Alcantarillados - Resolución 0330 de 2017 ..................................... 11

Tabla 2.- Proyección anual de población Distrito Tumaco .............................................................................. 25

Tabla 3.- Parámetros y Demanda Acueducto ................................................................................................... 26

Tabla 4.- Distribución espacial de la población en Tumaco .............................................................................. 26

Tabla 5.- Distribución espacial de caudales de acueducto en Tumaco ............................................................ 27

Tabla 6.- Distribución espacial de caudal aguas residuales con FM=1.4 .......................................................... 29

Tabla 7.- Distribución espacial de caudal aguas residuales con FM=2.6 .......................................................... 29

Tabla 8.- Distribución espacial de caudal aguas residuales con FM=3.8 .......................................................... 30

Tabla 9.- Resumen de caudales de diseño alcantarillado sanitario .................................................................. 43

Tabla 10.- Distribución espacial caudal alcantarillado – con FM de 2.6 .......................................................... 54

Tabla 11.- Cálculo de potencia y costos de bombeo - alternativa de la tesis ................................................... 79

Tabla 12.- Cálculo de costos alternativa sin zanja - Findeter ........................................................................... 80

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1 Introducción

Sin duda, una necesidad básica del ser humano es el uso y consumo de agua, lo cual pese a  las
condiciones  económicas  de  nuestro  país,  un  gran  porcentaje  de  las  poblaciones  han  logrado
abastecerse de agua de alguna manera, ya sea potable o no potable mediante  fuentes superficiales,
pozos profundo, agua lluvia, o nuevas alternativas no convencionales. Consecuentemente a esto,
las  poblaciones  inevitablemente  generan  Aguas  Residuales,  que  en muchos  casos  no  tienen  una
recolección, disposición, ni tratamiento adecuado, generando grande contaminación y problemas
en la salud humana.

Actualmente, el Gobierno Nacional de Colombia, en sus Planes de Desarrollo han implementado
planes  y  programas  para  mitigar  la  problemática  generada  por  las  Aguas  Residuales,  lo  que  en
muchas zonas del país procede  actualmente  en la formulación y estructuración de  proyectos de
recolección,  tratamiento  y  disposición  de  las  aguas  residuales,  pero  en  muchos  zonas  del  país  y
específicamente en  la  costa  Pacífica,  se  debe  sortear  con condiciones  y  dificultades  atípicas  que
deben ser tenidas en cuenta en la estructuración de los proyectos para garantizar su operación y
sostenibilidad.

Concretamente para la Costa Pacífica Colombiana los estructuradores de proyectos y diseñadores
deben tener en cuenta una gran variedad de factores importantes en esta zona del país como lo es
la baja capacidad de pago de los usuarios, baja capacidad del prestador del servicio, limitaciones de
otros servicios públicos como energía eléctrica, difícil acceso y transporte de materiales, suelos con
baja capacidad portante y presencia de suelos con licuefacción, clima muy lluvioso, gran desorden
territorial y el gran agravante motivo de esta tesis: la “Topografía muy plana”.

Cuando se conoce el pacífico y se reconoce las tantas necesidades, se inspira en querer aportar hacia
la búsqueda de la solución, por lo que la presente investigación pretende plantear una solución de
un sistema de alcantarillado para este tipo de terrenos planos que además sortée con los múltiples
factores agravantes, y probar la factibilidad un sistema sin bombeos o con los mínimos bombeos
para contribuir con la sostenibilidad y correcta operación de los sistemas.

Se ha tomado como caso de estudio el Distrito Especial, Industrial, Biodiverso y Ecoturístico de San
Andrés de Tumaco, ubicado en el mar Pacífico en el departamento de Nariño; además se utilizó
como herramienta de diseño optimizado el programa desarrollado por la Universidad de los Andes
llamado UTOPÍA, que junto con análisis detallados y combinación de sistemas no convencionales y
convencionales, se busca la solución optimizada sostenible aplicable para Tumaco y replicable a
demás poblaciones con terrenos muy planos.

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1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo General

Generar una alternativa de  solución  para el diseño optimizado de  sistemas de alcantarillado en
terrenos  muy  planos,  analizando  la  factibilidad  de  operación  sin  bombas,  mediante  el  estudio  y
aplicación  a  la  población  de  Tumaco-Nariño,  replicable  a  demás  poblaciones  con  terrenos  muy
planos.

1.1.2 Objetivos Específicos

 Revisar los estudios y diseños del Plan maestro de Alcantarillado Sanitario que viene

ejecutando FINDETER, para determinar el tipo de información existente y para presentar un
diagnóstico de la situación de Tumaco

 Identificar las variables que afectan el diseño en el caso de estudio de la población de

Tumaco.

  Calcular los parámetros para el diseño de alcantarillado en caso de estudio.
  Definir el alcance del diseño a desarrollar
  Plantear  alternativa  de  solución  que  permita  involucrar  un  sistema  convencional  y  no

convencional para lograr un sistema de alcantarillado con baja vulnerabilidad.

 Demostrar que mediante el uso de la herramienta informática desarrollada por la

Universidad de los Andes UTOPIA es posible encontrar un diseño óptimo de alcantarillado
con el que se logra minimizar el requerimiento de bombeo.

 Realizar análisis de los resultados y comparar con los planteamientos realizados en los

estudios y diseños en ejecución por FINDETER.

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2 MARCO TEÓRICO

2.1 Sistema de alcantarillado

Se define el sistema de alcantarillado como “El conjunto y estructuras destinados a recibir, evacuar,
conducir y disponer las aguas servidas; fruto de las actividades humanas, o las que provienen como
fruto de la precipitación pluvial. De acuerdo a su procedencia se distinguen en sanitario, pluvial y
combinado.” (Carmona, 2013), además, los alcantarillados pueden ser clasificados según su
naturaleza como convencionales, no convencionales y sistemas in situ.

2.1.1 Tipos de alcantarillado según su procedencia

o Alcantarillado Sanitario

“Se  diseña  para  recibir,  evacuar,  conducir  y  disponer  las  aguas  domésticas,  de
establecimientos  comerciales  y  pequeñas  plantas  industriales;  por  lo  general,  las  aguas
negras  sin  fermentación  son  ligeramente  alcalinas  o  neutras,  y  bastante  diluidas.  Por  lo
tanto en un sistema sanitario bien proyectado, construido y conservado, el problema de la
corrosión queda reducido al mínimo, siempre que la velocidad de la corriente sea suficiente
para arrastrar los desperdicios hasta el punto de descarga, antes que se inicie el proceso de
putrefacción.” (Carmona, 2013)

En conductos viejos, cuando la corriente es lenta o se estanca debido al mal alineamiento o
asentamiento  del  conducto,  pueden  acumularse  en  ciertos  puntos  materias  orgánicas
putrescibles. En estos casos,  si la temperatura y la concentración de los  desperdicios  son
suficientemente altos, y la atmosfera deficiente en oxígeno, se inicia la acción bacteriológica
que  origina  “gases  cloacales”.  Si  esta  acción  se  efectúa  en  presencia  de  aguas  bastante
sulfatada se formará entonces el ácido sulfhídrico cuyo olor es semejante al de los huevos
podridos” (Carmona, 2013)

o Alcantarillado Pluvial

“Se diseña y construye para recibir, conducir y disponer las aguas lluvias producto de la
precipitación, puede caer en forma líquida, granizo o nieve” (Carmona, 2013)

o Alcantarillado Combinado

“Es el diseñado y construido para conducir aguas negras, industriales y lluvias. En la
actualidad son pocos los alcantarillados de este tipo en zonas urbanas; sin embargo dada la

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ubicación de privilegio en cuanto a los accidentes topográficos y a la restricción de desarrollo
urbano, es posible su construcción.” (Carmona, 2013)

“Los colectores combinados tienen la ventaja que se lavan cuando llueve; algunos desagües
sanitarios se proyectan con el objeto de obtener una limpieza periódica.” (Carmona, 2013)

2.1.2 Tipos de alcantarillado según su naturaleza

o Sistemas convencionales de alcantarillado: “Los sistemas de alcantarillado separados son la

primera opción para el diseño y construcción de sistemas de recolección de aguas residuales
y lluvias en el territorio nacional. Estos sistemas son los tradicionalmente utilizados para la
recolección y el transporte de las aguas residuales y las aguas lluvias desde su generación
hasta las plantas de tratamiento de las mismas o hasta los sitios de vertimiento. Los sistemas
convencionales se dividen en alcantarillados separados y alcantarillados combinados. En los
primeros, las aguas residuales y las aguas lluvias son recolectadas y evacuadas por sistemas
totalmente independientes; en tal caso, el sistema separado de alcantarillado de aguas
residuales usualmente se denomina alcantarillado de aguas residuales; y el sistema por el
cual se recolectan y se transportan las aguas lluvias se denomina alcantarillado de aguas
lluvias. Los sistemas de alcantarillado combinados son aquellos en los cuales tanto las aguas
residuales como las aguas lluvias son recolectadas y transportadas por el mismo sistema de
tuberías”. (Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio, 2016)

o Sistemas no convencionales de alcantarillado: “Debido a que los alcantarillados

convencionales  usualmente  son  sistemas  de  saneamiento  costosos,  especialmente  para
localidades  con  baja  capacidad  económica,  en  las  últimas  décadas  se  han  propuesto
sistemas de menor costo, alternativos al  alcantarillado convencional de aguas residuales,
basados en consideraciones de diseño adicionales y en una mejor tecnología disponible para
su operación y mantenimiento. Dentro de estos sistemas alternativos están los denominados
alcantarillados  simplificados,  los  alcantarillados  condominiales  y  los  alcantarillados  sin
arrastre  de  sólidos.  Los  sistemas  no  convencionales  pueden  constituir  alternativas  de
saneamiento cuando, partiendo de sistemas in situ, se incrementa la densidad de población.

1. Los alcantarillados simplificados funcionan esencialmente como un alcantarillado

de aguas residuales convencional pero teniendo en cuenta para su diseño y
construcción consideraciones que permiten reducir el diámetro de las tuberías tales
como la disponibilidad de mejores equipos para su mantenimiento, que permiten

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reducir el número de cámaras de inspección o sustituir por estructuras más
económicas.

2. Los alcantarillados condominiales son sistemas que recogen las aguas residuales de un

conjunto de viviendas que normalmente están ubicadas en un área inferior a 1 ha
mediante tramos simplificados, para ser conducidas a la red de alcantarillado municipal
o eventualmente a una planta de tratamiento.

3. Los alcantarillados sin arrastre de sólidos son sistemas en los que el agua residual, de

una o más viviendas, es descargada a un tanque interceptor de sólidos donde estos se
retienen  y  degradan,  produciendo  un  efluente  sin  sólidos  sedimentables  que  es
transportado por gravedad, en un sistema de tramos con diámetros reducidos y poco
profundos.  Sirven  para  uso  doméstico  en  pequeñas  comunidades  o  poblados  y  su
funcionamiento depende de la operación adecuada de los tanques interceptores y del
control  al  uso  indebido  de  los  tramos  de  la  red.  Desde  el  punto  de  vista  ambiental
pueden  tener  un  costo  y  un  impacto  mucho  más  reducido,  sin  embargo,  pueden
requerir de esfuerzos operativos importantes.

Los sistemas no convencionales pueden utilizarse cuando para un municipio determinado o
alguna  parte  del mismo  los  sistemas convencionales  no  conformen  alternativas  factibles
desde el punto de vista socioeconómico y financiero. En el caso de implementar este tipo
de sistemas en urbanizaciones existentes, debe tenerse presente la necesidad de realizar
una gestión importante en el trámite de las servidumbres. Además, es importante tener en
cuenta que los sistemas no convencionales requieren de mayor definición y control sobre
las contribuciones de aguas residuales debido a su menor flexibilidad teniendo en cuenta
las posibilidades de prestación del servicio a suscriptores no previstos o a las variaciones en
las densidades de la población. El desarrollo de este tipo de alcantarillados puede incluir
servidumbres como parte del proyecto en cuyo caso es necesario que el diseñador tenga
especial  cuidado  con  estas.  Los  sistemas  de  alcantarillado  no  convencionales  requieren
además  de  un  componente  institucional  y  de  educación  comunitaria  que  permita  que
funcionen  según  los  supuestos  de  diseño.”  (Ministerio  de  Vivienda,  Ciudad  y  Territorio,
2016)

o Sistemas in situ: “Existen sistemas basados en la disposición in situ de las aguas residuales

como son las letrinas y tanques, pozos sépticos y campos de riego, los cuales son sistemas
de muy bajo costo y pueden ser apropiados en áreas suburbanas con baja densidad de
población y con adecuadas características del subsuelo. En el tiempo, estos sistemas deben
considerarse como sistemas transitorios a sistemas convencionales de recolección,

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transporte y disposición, a medida que el uso de la tierra tienda a ser urbano.” (Ministerio
de Vivienda, Ciudad y Territorio, 2016)

2.2 Componentes de la red de alcantarillado

“La red de alcantarillado está constituida por estructuras hidráulicas diseñadas para permitir el
correcto funcionamiento del sistema dentro de las cuales se pueden mencionar: (Cualla, 2004)

o Colectores o tuberías:

Son aquellos encargados del transporte de las aguas residuales, se pueden clasificar en:

- Laterales o iniciales: reciben únicamente los desagües provenientes de los

domicilios.

-  Secundarios: Reciben el caudal de dos o más tuberías iniciales.
-  Colector secundario: Recibe el desagüe de dos o más tuberías secundarias.
-  Colector principal: Capta el caudal de dos o más colectores secundarios.
-  Emisario final: Conduce todo el caudal de aguas residuales o lluvias a su punto de

entrega, que puede ser una planta de tratamiento o un vertimiento a un cuerpo de
agua, como un río un lago o el mar.

- Interceptor: Es un colector colocado paralelamente a un río o canal.

o Pozos de inspección:

La unión de tramos de la red de alcantarillado se realiza mediante estructuras denominadas
pozos  de  unión  o  pozos  de  inspección,  que  permiten  el  cambio  de  dirección  en  el
alineamiento  horizontal  o  vertical,  el  cambio  de  diámetro  o  sección,  y  las  labores  de
inspección, limpieza y mantenimiento general del sistema. (Cualla, 2004)

La distancia máxima permitida entre pozos depende del tipo de maquinaria utilizada para
el mantenimiento del alcantarillado. Si el mantenimiento es manual, la distancia máxima se
limita a 100m o 120m, mientras que si el mantenimiento se realiza por medios mecánicos o
hidráulicas, la distancia máxima permitida es del orden de 200m. En el emisario final, debido
al hecho de que en el trayecto no puede existir adición de caudales, la distancia máxima
entre pozos es de 300m. (Cualla, 2004)

El  pozo  puede  construirse  en  mampostería  o  concreto,  en  el  sitio  o  prefabricado,  y  sus
dimensiones  están  ya  estandarizadas,  por  lo  general.  Puede  tener  diversas  formas
geométricas. (Cualla, 2004)

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o Cámaras de caída

Las cámaras de caída son estructuras utilizadas para realizar la unión de colectores en
alcantarillados de alta pendiente, con el objeto de evitar velocidades superiores a la máxima
permitida y la posible erosión de la tubería. (Cualla, 2004)

El requerimiento mínimo para el empleo de la cámara de caída es que exista una diferencia
mayor de 0.75m entre las cotas batea de las tuberías entrante y saliente (Ras -2000; otras
normas indican 1.00m de diferencia). En este caso, la unión se realiza a través de una bajante
ubicada antes de la llegada al cilindro. (Cualla, 2004)

Figura 1 Pozo de inspección o cámara de inspección

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Figura 2 Cámara de caída

o Aliviadero:

“Estructura de separación para convertir el alcantarillado combinado, en sistema separado.
Se diseña y construye con el propósito de aliviar los caudales que exceden la capacidad del
sistema y conducirlos a un sistema de drenaje”. (Carmona, 2013)

o Canal:

“Cauce artificial revestido o no, diseñado para conducir aguas lluvias a flujo libre hasta su
entrega final a un cauce o cuerpo de agua.” (Carmona, 2013)

o Sumideros:

“Se construyen para recibir las aguas lluvias de las calzadas y/o cunetas de las vías y
conducirlas a los pozos o estructuras pluviales y/o combinados.” (Carmona, 2013)

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2.3 Combinación red de alcantarillado convencional y condominial. Caso

de estudio Distrito de Tumaco

2.3.1 Sistema condominial

Un sistema condominial es un sistema de alcantarillado que asocia un proceso de participación
comunitaria para el desarrollo de la proyección de infraestructura que permitirá la recolección de
aguas residuales domésticas, permitiendo resolver principalmente una problemática de orden
territorial a bajo costo.

El Origen del sistema Condominial surgió en Brasil, este sistema fue creado por el Ingeniero José
Carlos Melo a inicios de los años 80 en la ciudad de Rio Grande Do Norte y actualmente permita
atender a más de un millón de Brasileños. La más grande aplicación del sistema se da en el Distrito
Federal de Brasil, donde fue aceptado desde el año 1991 por el prestador del servicio de Brasilia,
CAESB.

El sistema condominial se encuentra dividido en dos componentes importantes:

 Privado
 Público

Figura 3 Sistema Condominial

El sistema Privado, se refiere al sistema de redes que atiende un grupo de viviendas de forma
condominial y denominado condominio, es uno de los sistemas No Convencionales aceptados por
la Normatividad Colombiana Resolución 0330 de 2017. Este sistema se asemeja al funcionamiento
de un edificio, donde la parte social se encuentra presente tanto en el diseño como en la operación.
Pues en el momento de diseñarse se debe verificar con los usuarios de cada una de las viviendas la
forma en que se puede realizar el trazado y así mismo la parte social es indispensable durante la
operación ya que de su buen comportamiento como usuarios del sistema y de su organización como
un solo usuario condominial, depende el éxito del funcionamiento de cada condominio y como tal,

Público

Privado

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de todo el sistema de alcantarillado. Es importante que el diseño mantenga profundidades mínimas
y evitar interferencias, por lo que las redes deberán ser ubicadas preferiblemente en zonas verdes.

Mientras que el sistema público, se refiere a las redes convencionales a las cuales vertirán los
condominios, para los que también deberán ser diseñados a la luz de la Resolución 0330 de 2017.

UBICACIÓN DEL RAMAL CONDOMINIAL:

• Ramales Condominial deben ser ubicados preferentemente por las aceras.

• En callejones estrechos donde la construcción de dos ramales tipo acera no sea viable, se

debe considerar un solo ramal que atienda a las dos caras de las manzanas colindantes.

• Donde las condiciones topográficas y otros factores impidan o dificulten los Ramales

Condominiales de aceras, los Ramales pueden pasar por dentro de los lotes, mediante
acuerdo entre los vecinos (Condominio).

• Puede construirse también un ramal que “pasa por donde puede”, donde no exista otra

alternativa posible, observando siempre que el ramal no deba pasar de una manzana a otra.
Este tipo de ramal, propio de áreas desordenadas, obliga a cierta flexibilidad de los patrones
para recorrer los meandros de la manzana.

Se encuentra diferentes opciones de ramal condominial como los siguientes:

Ramal

Interior

Ramal

Parte Trasera

del lote

Ramal

Andén

Figura 4 Opciones de ramal condominial

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Y se puede realizar una comparación de la Normatividad Colombiana para los diferentes tipos de
ramales:

RESOLUCIÓN 0330 DE 2017

PARÁMETRO

CONVENCIONAL

SIMPLIFICADO

CONDOMINIAL

TRAZADO

En vías, aprox. 1/4 de la
calzada

ACERA

ZONAS

VERDES,

MINIMIZANDO LONGITUDES

ACERA O DENTRO DE LOS
LOTES

PRIVADOS.

LOS

CONDOMINIALES

DEBEN

DESCARGAR

SIMPLIFICADO

CONVENCIONAL.

PROF MIN. A
COTA CLAVE

*0.75m vías peatonales o
zonas

verdes.

*1.20m vías vehiculares.

* 0.6m en aceras o zonas verdes
* 1.0m en cruces y vías o garantizar
protección.

0.30m

lotes

*0.60m

acera

*1.0m en cruces de vías y en la
entrada de garajes o garantizar
protección.

DIAMETRO
INTERNO REAL

* Para Pob>2.500 hab. --> 170
mm.
* Para Pob. <= 2.500 hab. -->
140mm.

145mm

CORTANTE

1.0 Pa

N.A.

1.0 Pa

VELOCIDAD
min

N.A.

0.4 m/s

N.A.

VELOCIDAD
max

5.0 m/s

RELACIÓN y/d

85%

80%

Tabla 1.- Parámetros de Diseño Tipos de Alcantarillados - Resolución 0330 de 2017

2.3.2 Caso de Estudio Tumaco

La presente tesis se refiere al caso de estudio del Distrito de Tumaco, donde actualmente no existe
un alcantarillado formal, y se caracteriza por alto grado de desorden territorial, tanto en las zonas
palafíticas como no palafíticas.

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PALAFÍTICA

NO PALAFÍTICA

En  donde  claramente  en  zonas  palafíticas  y  en  las  grandes  manzanas  No  palafíticas  se  deberá
construir  sistemas  No  Convencionales,  donde  percibe  la  pertinencia  de  que  sean  de  tipo
condominial,  por  sus  diferentes  formas  de  desarrollo  de  infraestructura  no  ordenadas  y  no
convencionales.

Es así como la presente tesis se dedica a la investigación de las redes públicas convencionales, donde
se podrán conectar las redes condominiales o cualquier otro sistema No Convencional que se defina
para el Distrito de Tumaco.

Figura 5 Caso de estudio Tumaco

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3 DISEÑO OPTIMIZADO DE ALCANTARILLADO – HERRAMIENTA

UTOPIA

Teniendo en cuanta que para el diseño de redes de alcantarillado se tienen dos problemas por
resolver: el trazado y el diseño, la Universidad de los Andes con estudiantes de maestría han venido
desarrollando metodologías que permitan desarrollar trazados optimizados mediante herramientas
estadísticas. Precisamente es el caso de la herramienta UTOPIA desarrollada con varias
metodologías propuestas, con lo que en la presente tesis se analizan las metodologías de Natalia
Duque (2015) y Jesús Zambrano (2019).

3.1 Concepto de Natalia Duque (2015)

“Es una metodología de diseño de redes de alcantarillado, en donde la selección del trazado de la
red está basada en un modelo de optimización entera mixto conocido en la literatura como Network
Design Problem (NDP). En este modelo, el costo del diseño total se aproxima utilizando herramientas
estadísticas,  en  donde  se  ajustan  diferentes  funciones  (lineales)  para  modelar  el  costo  de  las
diferentes tuberías en la red. Una vez definido el trazado de la red que podría representar el diseño
de  menor  costo,  se  pasa  a  realizar  el  diseño  hidráulico  de  la  red  mediante  una  extensión  de  la
metodología propuesta por Duque et al. (2013). En esta segunda etapa, se utiliza una adaptación de
un  algoritmo  de ruta más  corta  (Ahuja, et  al.,  1993) sobre  un  grafo  que  representa  el tamaño y
posición de cada tubería en la red de alcantarillado.

Propone una metodología exacta para encontrar el diseño de costo óptimo de una red de
alcantarillado utilizando un método basado en Programación Dinámica DP y Programación Entera
Mixta (PEM). Los problemas del trazado y el diseño hidráulico son resueltos secuencialmente,
utilizando un grafo que representa el problema de la selección del trazado y un grafo auxiliar sobre
el cual se resuelve el problema del diseño hidráulico de la red.” (DUQUE, 2015)

Resumidamente,  Natalia  Duque  propone  una  metodología  para  el  diseño  optimizado  de
alcantarillado,  en  el  que  soluciona  el  problema  del  diseño  hidráulico  mediante  una  herramienta
estadística  que  involucra  una  función  de  costos,  buscando  mínimo  costo;  y  soluciona  el  trazado
realiza una aproximación a la misma función de costos. Por lo que mediante la herramienta UTOPIA
se realiza un proceso iterativo donde el sistema selecciona un trazado aleatorio con el cual realiza
el diseño para luego generar un nuevo trazado.

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3.2 Concepto de Jesús Zambrano

“Propone  una  metodología  para  la  elección  del  trazado  que  toma  en  cuenta  todos  los  datos
conocidos para este problema como son los caudales de entrada a los pozos, la topología de la red
y la topología del terreno, haciendo una extensión de la metodología propuesta por Natalia Duque
(2015),  es  decir,  mediante  programación  lineal  entera  mixta,  cambiando  las  función  de  costos  a
utilizar por  una más  general que pueda ser aplicada a redes de diferentes  tamaños, caudales  de
entrada (aguas servidas y pluviales), densidad de viviendas y topografía de terreno”. (ZAMBRANO,
TESIS DE MAESTRIA, 2019)

Más concretamente, a diferencia de Natalia Duque (2015), Zambrano propone una metodología
directa que no requiere iteración, en la que realiza en primer lugar la selección del trazado mediante
la creación de una función objetivo que maximiza la cantidad de tuberías que va a favor del terreno,
y mantiene la metodología de diseño hidráulico de Natalia Duque (2015), mediante una función
objetivo de costos (que involucra precio de excavación vs. costo de tubería).

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4 METODOLOGÍA

La metodología a utilizar en el presente desarrollo de investigación se encuentra basada las etapas
de planeación para la formulación y estructuración de proyectos del sector de agua potable y
saneamiento básico, establecidos en la Resolución 0330 de 2017 del Ministerio de Vivienda, Ciudad
y Territorio, el cual establece que: “Se deberá seguir el siguiente procedimiento:

1.  Diagnóstico detallado de la situación del municipio.
2.  Determinación de la población afectada.
3.  Características socio-culturales de la población y participación comunitaria.
4.  Cuantificación de la demanda y/o necesidades.
5.  Conocimiento de la infraestructura existente.
6.  Definición del alcance de las intervenciones.
7.  Estudios básicos de alternativas.
8.  Formulación y priorización de proyectos.
9.  Formulación y análisis de alternativas de proyectos.
10. Comparación de alternativas y selección de alternativa viable.
11. Elaboración del plan de obras.
12. Determinación de costos del proyecto.
13. Formulación  de  cronograma  de  implementación  del  proyecto.”  (Ministerio  de  Vivienda,

Ciudad y Territorio, 2017)

Esta metodología se desarrollará conforme a la disponibilidad de información que se obtiene a nivel
de proyecto de investigación de grado de maestría, por lo que no desarrolla con exactitud las etapas
establecidas por el MVCT para la presentación y Viabilización de proyectos en el Mecanismo de
Evaluación y Viabilización de Proyectos, con lo que se establece la siguiente metodología propia
para el desarrollo de la investigación:

1. Diagnóstico detallado de la situación del municipio y Recopilación y análisis de estudios

existentes.

2.  Determinación de la población afectada.
3.  Cuantificación de la demanda y/o necesidades.
4.  Conocimiento de la infraestructura existente.
5.  Definición del alcance de las intervenciones.
6.  Estudios básicos de alternativas.
7.  Formulación y priorización de proyectos.
8.  Planteamiento de una alternativa.
9.  Comparación de alternativas y selección de alternativa viable.
10. Elaboración del plan de obras.

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11. Determinación de costos del proyecto.
12. Formulación de cronograma de implementación del proyecto.” (Ministerio de Vivienda,

Ciudad y Territorio, 2017)

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5 CASO DE ESTUDIO. DISTRITO DE TUMACO NARIÑO

En el desarrollo de la metodología planteada para el desarrollo de Tesis se tiene los siguientes
resultados:

5.1 Diagnóstico y Recopilación y análisis de estudios existentes.

La Ciudad de Tumaco se encuentra ubicada en el departamento de Nariño sobre la costa Pacífica,
conocida como la Perla del Pacífico. En junio de 2018 el congreso otorgó a Tumaco la categoría de
Distrito Especial, Industrial, Portuario, Biodiverso y Ecoturístico al municipio de Tumaco.

La zona urbana de Tumaco se encuentra conformada por 3 sectores: zona continental, isla Tumaco
e Isla el Morro, y una zona de ampliación denominada Nuevo Tumaco.

DISTRITO
ESPECIAL

TUMACO

Figura 6 Ubicación Tumaco

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5.1.1 Estudios de Acueducto Tumaco

El  Fondo  para  el  Desarrollo  del  Plan  Todos  Somos  PAZcífico  –  FTSP  celebró  contrato  de
consultoría  No.  57833-PTSP-013-2018    con  la  firma  IEH  GRUCÓN  S.A.  cuyo  objeto  es
“REALIZAR  LOS  ESTUDIOS  Y  DISEÑOS  DE  LOS  PROYECTOS  PRIORIZADOS  PARA  LA
OPTIMIZACIÓN  Y  AMPLIACIÓN  DE  LOS  SISTEMAS  DE  ACUEDUCTO  DEL  MUNICIPIO  DE
TUMACO, DEPARTAMENTO DE NARIÑO, EN EL MARCO DEL FONDO PARA EL DESARROLLO
DEL PLAN TODOS SOMOS PAZCÍFICO” por un valor de $2.191.335.847, proyecto que busca
establecer, diseñar y viabilizar las obras requeridas para optimizar el sistema de acueducto
en todo el Distrito de Tumaco, y aumentar la continuidad de 1 hora 2 veces a la semana a
24 horas 7 días a la semana, además de aumentar la cobertura de un aprox. del 70% al 100%.

Análisis de los estudios: Este proyecto cuenta con ESTUDIO DE POBLACIÓN Y DEMANDA,
los cuales serán la base para el presente estudio ya que se encuentran aprobados por
interventoría y con aprobación y viabilización del MVCT.

5.1.2 Estudios de Alcantarillado Tumaco

El Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio a través de convenio, designó a Findeter como
ejecutor de la consultoría para “LA FORMULACIÓN, ESTUDIOS Y DISEÑOS DEFINITIVOS DEL
PLAN MAESTRO DE ALCANTARILLADO DE SAN ANDRÉS DE TUMACO – DEPARTAMENTO

ZONA

TAL

ISLA MORRO

NUEVO TUMACO

Figura 7 Distribución por zonas de Tumaco

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DE NARIÑO”, quien celebró contrato de consultoría No. PAF-ATF-C-039-2015 con la firma
DICONSULTORIA S.A. y contrato de Interventoría No. PAF-ATF-I-087-2015 con la firma ING
INGENIERIA S.A. para tal fin, por lo que el día 18 de enero de 2016 se dio inicio a la
elaboración de los estudios y diseños, el cual se encuentra en ejecución.

Esta consultoría tiene como alcance los estudios y diseños de alcantarillado sanitario, y no
existe ninguna consultoría que se encuentre realizando los estudios y diseños de la solución
de drenaje de agua lluvia.

DICONSULTORÍA expone en su documento del Diagnóstico del Distrito de Tumaco, que tan
solo existe un 3.62% de alcantarillado construido, pero que además, esta infraestructura no
cuenta con la capacidad requerida, ni se encuentra en buen estado, por lo que se requiere
diseñar y construir el 100% del alcantarillado sanitario del Distrito de Tumaco.

En cuanto a sistema de tratamiento, la Corporación Autónoma de Nariño, aprobó un único
punto para el tratamiento y vertimiento mediante emisario subfluvial, lo cual limita el
comportamiento del sistema de alcantarillado, en el barrio denominado Los Ángeles
California en la zona urbana.

La  consultoría  Di  consultoría  contratada  por  Findeter,  ha  pasado  por  un  proceso  de
presentación de alternativas para el sistema de tuberías, en el cual basado en una restricción
del  tipo  de  suelo,  se  fundamentó  en  la  imposibilidad  de  tener  cotas  de  excavación  con
profundidades  mayores  a  3.5  mts  y  hasta  máximo  5  mts,  por  lo  que  inicialmente  la
alternativa seleccionada en el año 2018 consistió en un sistema simplificado que descargue
a un sistema convencional de redes primarias y colectores, sistema que incluyó más de 31
estaciones de bombeos requeridos para su funcionamiento, todos dependientes unos de
otros; con lo que el MVCT, el FTSP y el Banco Mundial expresaron su gran preocupación al
percibirse  como  un  sistema  altamente  vulnerable  al  colapso  en  el  momento  de  falla  de
servicio de alguna de las bombas, además de los altos costos de operación por en cuanto a
energía, mantenimiento y administración de las 31 estaciones de bombeos.

Es así como la empresa consultora Diconsultoría durante el año 2019 ha venido desarrollado
una alternativa de sistema de alcantarillado basado en colectores principales diseñados sin
restricción alguna de profundidad e involucrando un sistema constructivo adicional
“sistema de excavación sin zanja mediante el sistema denominado PIPE JACKING” con el fin
de eliminar las restricciones de suelos.

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Figura 8 Ubicación PTAR proyectada

Análisis de los estudios:

 Estudios de suelos: Findeter-Diconsultoría realizó estudios para el Plan Maestro de

Alcantarillado, el cual concluye que principalmente los suelos de Tumaco son Arenas
limosas,  con  baja  capacidad  portante  y  baja  resistencia,  con  presencia  de  zonas
licuables que coinciden principalmente con las zonas palafíticas.
La  gran  conclusión  de  este  estudio  limita  las  profundidades  del  alcantarillado  a
proponer a máximo 3,5m de excavación. Pese a esto la consultoría analizó y planteó
la posibilidad de realizar excavaciones  hasta 5 m de profundidad con zanja abierta.

 Análisis de la topografía: se cuenta con estudio topográfico completo, con carteras

del  levantamiento  y  curvas  de  nivel  cada  0.25  m,  lo  cual  permite  una  muy  alta
precisión, además cabe resaltar que esta topografía ya cuenta con aprobación de
interventoría,  con  lo  que  es  preciso  utilizarla  en  los  análisis  de  la  presente  tesis.
Además,  el  levantamiento  topográfico  refleja  que  Tumaco  se  caracteriza  por  ser
altamente plano, con diferencia de altura máxima de 1 metro.

 Ubicación de la PTAR : esta información es de vital importancia y Diconsultoría logró

la  concertación  del  punto  de  vertimiento  con  Corponariño,  basado  en  estudios
ambientales,  con  lo  que  la  Corporación  solamente  aprobó  la  construcción  de  la
PTAR en el predio denominado Los Ángeles California en la zona Continental y un
emisario  subfluvial  a  descargar  en  el  Océano  Pacífico  tal  como  se  muestra  en  la
siguiente figura:

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Figura 9 Distribución zona palafítica y no palafítica

 Plano de Zona Palafítica: Además, la consultoría cuenta con el plano de distribución

de la zona palafítica en el casco urbano del Distrito de Tumaco, el cual es
indispensable para la formulación de la presente tesis:

 Áreas aferentes: Se percibe que el cálculo de caudales aferentes en los estudios y

diseños del Plan Maestro de Alcantarillado de Diconsultoría no son las apropiadas,
por lo que no se puede contar con esta información y debe ser re calculadas para el
desarrollo de la tesis.

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Tesis II

Figura 10 Comparación alternativas de distribución de Diconsultoría

Figura 11 Alternativa General Diconsultoría

 Alternativa de diseño seleccionada con múltiples estaciones de bombeo: Findeter,

a través de la firma Diconsultoría presenta dos planteamientos de sistemas de
Alcantarillado para Plan Maestro de Alcantarillado:

 Sistema convencional con 38 Estaciones de Bombeo de Agua Residual.
 Sistema simplificado con 21 Estaciones de Bombeo de Agua Residual.

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Estas alternativas se analizaron en la presente investigación y se percibe que
ninguna de las soluciones son viables, ni técnicamente, ni financieramente, no sólo
por la gran magnitud de bombeos dependientes unos de otros, sino que además al
analizar la topología de cada uno se encuentra que el simplificado no presenta una
economía tal respecto al convencional, pues plantea tuberías a lado y lado de la
calzada lo que representa doble costo de inversión, pues lo que hace es duplicar el
suministro e instalación de tuberías y duplicar la construcción de pozos.

SIMPLIFICADO

Figura 12 Comparación sistema convencional y simplificado de Diconsultoría

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 Alternativa de diseño con sistema de excavación sin zanja (Pipe Jacking): pese a que a la

fecha, la consultoría Diconsultoría aún no cuenta con un diseño del sistema alcantarillado
doméstico y que no se encuentra definido el sistema de redes menores (convencional o no
convencional), se percibe que esta solución tiene altos costos de inversión, en la cual a nivel
de alternativa la consultoría determinó que el valor de las obras de alcantarillado ascienden
a los $430.000 millones de pesos, con lo que para Tumaco que cuenta actualmente con una
población  promedio  de  120.000  habitantes,  equivalentes  a  28.600  usuarios,  se  tiene  un
valor  per  cápita  de  obras  de  aproximadamente  15  millones  de  pesos/usuario  para  la
construcción  del  sistema  de  alcantarillado  sanitario,  lo  cual  es  un  consto  per  cápita  de
inversión alto.
También, por la experiencia se presume que una vez la consultoría realice diseño a detalle,
este costo aumentará, toda vez que este sistema constructivo obliga a tener colectores con
profundidades mínimas de 6mts y diámetro mínimo de 24”, además que tiene restricción
de material de tubería y sólo permite tubería de acero.

Adicionalmente,  este  sistema  incluye  3  estaciones  de  bombeo,  donde  cada  cabeza
hidráulica supera los 15 mts de profundidad, siendo así que los costos de energía podrían
ser lo suficientemente para intuir que esta alternativa sea inviable en cuanto a costos de
inversión y costos de operación.

Es así como a través de esta tesis se pretende formular una alternativa de diseño,  con la ayuda de
la  herramienta  de  modelación  UTOPIA  creada  por  la  Universidad  de  los  Andes  que  permita
implementar    una  concepción  diferente  del  sistema  de  alcantarillado  optimizada  mediante  la
herramienta computacional.

5.2 Determinación de la población afectada

Se realizó análisis de la información contenida en el Plan Maestro Alcantarillado de Findeter a través
de Diconsultoría y en el Plan de Obras e Inversiones que viene adelantando el FTSP con la firma IEH
Grucón S.A., de donde se encontró que los cálculos de población son similares en los dos proyectos,
pero los cálculos de Parámetros de diseño en el Plan Maestro de Alcantarillado se encuentran
calculado con el RAS 2000 y resolución 2320 de 2009, mientras que el POI de Acueducto del Fondo
Todos Somos PAZcífico con la firma IEH-Grucón S.A.S., se encuentra elaborado a la luz de la
resolución 0330 de 2017, actualizado y verificado con los reportes de otros servicios como energía,
aseo y sisbén, por lo que se concluye es conveniente trabajar con la información de población y
parámetros de diseño de este último.

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Con lo que a continuación se relaciona la proyección de población planteada en el POI 2018
elaborado por GRUCON:

Año

Tasa anual

Proyección

[Hab]

Población flotante

[Hab]

Población total

[Hab]

2005

2.87%

84679

4234

88913

2010

2.73%

97547

4877

102424

2015

2.60%

111589

5579

117168

2020

2.47%

126782

6339

133121

2025

2.33%

142642

7132

149774

2030

2.20%

159433

7972

167404

2035

2.06%

177028

8851

185880

2040

1.93%

195272

9764

205035

2043

1.85%

206452

10323

216775

Tabla 2.- Proyección anual de población Distrito Tumaco

5.3 Cuantificación de la demanda y/o necesidades.

5.3.1 Dotación Neta y parámetros para el cálculo de la Demanda.

El POI 2018 elaborado por GRUCÓN - FTSP establece que a partir de búsqueda de información de
consumo promedio del municipio del Distrito de Tumaco en el Sistema Único de Información-SUI,
se determinó que la dotación neta residencial corresponde a 130,13 L/Hab*día, mientras que la
dotación neta para la población flotante corresponde al 50% del valor residencial, es decir 65,06
L/Hab*día, valores que el FTSP concertó con el MVCT.

Además, Grucón en su consultoría estableció los siguientes parámetros para el cálculo de la
Demanda:

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Parámetros Demanda de Agua

Pérdidas Técnicas Máximas Admisibles (%)

25%

Porcentaje de Ajuste Población Flotante (%)

Porcentaje de Ajuste Dotación Población Flotante

50%

Dotación Neta Residencial (L/Hab*día)

130.13

Dotación Neta Población Flotante (L/Hab*día)

65.06

Dotación Bruta Residencial (L/Hab*día)

173.51

Dotación Bruta Población Flotante (L/Hab*día)

86.75

Tabla 3.- Parámetros y Demanda Acueducto

5.3.2 Distribución espacial de población y caudales de acueducto.

Con la información anterior, y con la información contenida en el Plan de Ordenamiento Territorial
del Distrito de Tumaco, Grucón estableció la distribución espacial de la población proyectada al año
2043.

Densidad Máxima 2043

Zona Continental

Isla Tumaco Isla Morro Nuevo Tumaco

Densidad Actual (Hab/ha)

183

565

145

0,00

Densidad Max (Hab/ha)

300

200

Hectáreas Residenciales (ha)

145

134

124

580

Población Max

43477

75959

24896

62120

Población Flotante

2174

3798

1245

3106

Tabla 4.- Distribución espacial de la población en Tumaco

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Es así como la consultoría logró establecer los caudales de acueducto también distribuida
espacialmente, así:

CAUDALES (2043)

Zona Continental

Isla

Tumaco

Isla Morro

Nuevo

Tumaco

Caudal Residencial (L/s)

104.77

183.04

59.99

149.7

Caudal Residencial Población

Flotante (L/s)

2.6

4.9

1.5

3.7

Caudal No Residencial (L/s)

22.7

2.4

Caudal Total QMD (L/s)

130.1

190

97.5

164.5

Tabla 5.- Distribución espacial de caudales de acueducto en Tumaco

5.3.3 Cálculo de caudal de Alcantarillado Sanitario.

 Caudal Medio Diario de Acueducto (ya calculado por consultoría Grucón)

𝑄

𝑀𝐷𝐴𝑐

= 𝑄

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙

+ 𝑄

𝑁𝑜 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙

+ 𝑄

𝑓𝑙𝑜𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒

 Caudal Medio Diario de Alcantarillado:

𝑄

𝑀𝐷𝐴𝑅

= 𝐹𝑅 ∗ 𝑄

𝑀𝐷𝐴𝑐

Donde según la Resolución 0330 de 2017 del MVCT, establece que cuando no se cuenta
con mediciones, como en este caso, se debe adoptar un FR de 0.85.

 Caudal Máximo Horario de Alcantarillado:

𝑄

𝑀𝐻𝐴𝑅

= 𝐹𝑀 ∗ 𝑄

𝑀𝐷𝐴𝑅

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Con lo que según la Resolución 0330 de 2017, el FM debe calcularse haciendo
mediciones de campo, teniendo en cuenta los patrones de consumo; y de todas formas,
esta resolución establece que este factor se encuentra entre 1.4 y 3.8, por lo que se
debe realizar un análisis para adoptar el factor de mayoración adecuado.

 Caudal de conexiones erradas:

𝑄

𝐶𝐸

= 0.2 𝐿/𝑠 ∗ 𝐻𝑎

 Caudal de conexiones erradas:

𝑄

𝐼𝑁𝐹

= 0.3 𝐿/𝑠 ∗ 𝐻𝑎

 Caudal de diseño:

Es así, como teniendo en cuenta que el Factor de Mayoración para el cálculo del caudal máximo
horario se encuentra dentro de un rango de 1.4 a 3.8, se presenta a continuación el caudal de diseño
de alcantarillado, para un caudal mínimo con FM=1.4, un caudal medio con FM= 2.6 y un caudal
máximo con un FM= 3.8, así:

Caudales de alcantarillado (2043) con FM = 1.4

Zona Continental

Isla Tumaco

Isla Morro

Nuevo

Tumaco

Población

43477

75959

24896

62120

Área (ha)

244.7

200.5

173.7

580.0

Caudal Total QMD (L/s) de

Acueducto

130.15

190.02

97.49

164.45

0.85

QMD (L/s) de Alcantarillado

110.6

161.5

82.9

170.2

FM (1.4-3.8) RAS

1.4

𝑸

𝑫𝒊𝒔𝒆ñ𝒐

= 𝑸

𝑴𝑯𝑨𝑹

+ 𝑸

𝑪𝑬

+ 𝑸

𝑰𝑵𝑭

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QMH (L/s) de Alcantarillado

154.8

226.1

116.0

195.7

Q conexiones erradas (L/s)

48.9

40.1

34.7

116

Q infiltración (L/s)

73.4

60.1

52.1

174

Q Diseño Alcantarillado (L/s)

277

326

202

485

Q Diseño Alcantarillado (L/s*ha)

1.13

1.63

1.17

0.83

Tabla 6.- Distribución espacial de caudal aguas residuales con FM=1.4

Caudales de alcantarillado (2043) con FM = 2.6

Zona Continental

Isla Tumaco

Isla Morro

Nuevo

Tumaco

Población

43477

75959

24896

62120

Área (ha)

244.7

200.5

173.7

580.0

Caudal Total QMD (L/s) de

Acueducto

130.15

190.02

97.49

164.45

0.85

QMD (L/s) de Alcantarillado

110.6

161.5

82.9

170.2

FM (1.4-3.8) RAS

2.6

QMH (L/s) de Alcantarillado

287.6

419.9

215.4

363.4

Q conexiones erradas (L/s)

48.9

40.1

34.7

116

Q infiltración (L/s)

73.4

60.1

52.1

174

Q Diseño Alcantarillado (L/s)

410

520

302

653

Q Diseño Alcantarillado (L/s*ha)

1.67

2.59

1.74

1.13

Tabla 7.- Distribución espacial de caudal aguas residuales con FM=2.6

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Caudales de alcantarillado (2043) con FM = 3.8

Zona Continental

Isla Tumaco

Isla Morro

Nuevo

Tumaco

Población

43477

75959

24896

62120

Área (ha)

244.7

200.5

173.7

580.0

Caudal Total QMD (L/s) de

Acueducto

130.15

190.02

97.49

164.45

0.85

QMD (L/s) de Alcantarillado

110.6

161.5

82.9

170.2

FM (1.4-3.8) RAS

3.8

QMH (L/s) de Alcantarillado

420.4

613.8

314.9

531.2

Q conexiones erradas (L/s)

48.9

40.1

34.7

116

Q infiltración (L/s)

73.4

60.1

52.1

174

Q Diseño Alcantarillado (L/s)

542

714

402

821

Q Diseño Alcantarillado (L/s*ha)

2.22

3.56

2.31

1.42

Tabla 8.- Distribución espacial de caudal aguas residuales con FM=3.8

5.4 Conocimiento de la infraestructura existente

Tal como lo expone la consultoría de Findeter – Diconsultoría “El casco urbano de Tumaco, dispone
de  muy  baja  cobertura  en  el  sistema  de  alcantarillado  colectivo  para  recolección,  transporte,
tratamiento  y  disposición  de  las  aguas  residuales  del  100%  del  casco  urbano  del  municipio;  solo
alcanza  un  3.62%,  localizado  en  los  Barrios  Pradomar  y  La  Florida  del  sector  Isla  del  Morro,
determinada con base en la longitud de colectores instalada/requerida.

La Isla Tumaco no cuenta con sistema de alcantarillado sanitario colectivo.

El sector Continental maneja los vertimientos de manera no convencional, mediante sistema
condominial en Villa Esperanza y Cristo Rey.

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Figura 13 Planificación y estructuración del sistema

En los tres sectores de Isla del Morro, Isla Tumaco y Continente se presenta soluciones mediante
sistemas sépticos no tecnificados y/o mediante descargas directas al mar” (FINDETER-
DICONSULTORÍA, 2018)

Con lo que además, dentro de su informe de diagnóstico Findeter-Diconsultoría, reporta que la
infraestructura instalada no es adecuada para el nuevo diseño de plan maestro, toda vez que no
cumple con capacidades, profundidades ni dirección de flujo requerido. Con esto, la presente tesis
toma como base que se requiere diseñar toda la infraestructura.

5.5 Definición del alcance de las intervenciones.

Para definir el alcance de las inversiones, se establece previamente el aspecto a tener en cuenta
para la planificación y definición de alcance de las intervenciones:

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Figura 14 Parámetros para selección de alternativa de solución

Figura 15 Esquema de propuesta de sistema general para Tumaco

Ahora bien, la alternativa a priorizar debe:

Con el fin de influir en la disminución de la vulnerabilidad, en la presente tesis se propone que
aunque cada isla drene a la siguiente, dentro de esta exista una sectorización hidráulica que permita
disminuir la vulnerabilidad.

Además, como caso de estudio de la presente investigación, se realiza la priorización de la Isla de
Tumaco, toda vez que es la Isla con mayor porcentaje de población y la cual genera mayor
contaminación en la ciudad.

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También, la presente Tesis propone realizar análisis independiente la zona palafítica de la zona no
palafítica o consolidada, así:

ANÁLISIS DE LA ZONA PALAFÍTICA

La  zona  palafítica,  se  analizará  como  sistemas  no
convencionales,  los  cuales,  principalmente  se  deben
concebir  como  sistemas  adosados  a  las  pasarelas
existentes  como  vías  de  acceso,  y  que  hacen  sus
aportes a un sistema convencional.

Palafítica

No Palafítica

Figura 16 Análisis zona palafítica

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5.6 Estudios básicos de alternativas.

Con lo anterior, como alternativa de solución se define la necesidad de diseñar un sistema

ANÁLISIS EN ZONA NO PALAFÍTICA

La  zona  No  palafítica,  tiene  un  comportamiento  más
organizado, en donde se  puede  concebir un sistema de
colectores  convencionales,  junto  con  un  sistema  no

Figura 17 Pasarelas en la zona palfítica

Figura 18 Zona no palafítica isla Tumaco

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Figura 20 Definición preliminar de la alternativa

Convencional el cual tendrá los aportes del área palafítica como área aferente típica y en la zona No
Palafítica, área de sistemas condominiales que realicen sus aportes al sistema convencional como
áreas aferentes.

5.6.1 Definición preliminar de la alternativa

Con el fin de disminuir la vulnerabilidad del sistema y tener el menor número de bombeos, se
establece la necesidad de concebir un sistema sectorizado, con lo que preliminarmente y con
cálculos básico se define una primera posibilidad de sectorización, la cual se comprobará mediante
modelación optimizada con UTOPIA, así:

DISEÑO DE SISTEMA

CONVECIONAL

Q zona
palafítica

Q manzanas
condominiales

Figura 19 Esqumea de aportes al sistema convencional

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5.6.2 Creación de la topología

Con el fin de crear la topología con base en la información existente de topografía y manzaneo
mediante planos de AutoCAD con curvas de nivel y coordenadas x y y, de la consultoría del Plan
Maestro de Alcantarillado - Diconsultoría, se utiliza la herramienta Sewer-Gems, en la cual,
siguiendo la tendencia de la topografía se creó la topología de cada sector a modelar (5 sectores),
con el siguiente procedimiento:

1. Elaboración de archivos .dxf desde Autocad:

 Desde el programa Autocad, se selecciona los pozos y se copian con ctrl+c
 En un nuevo archivo de Autocad, se pega con la opción “Paste to Original

Coordinates”.

 Grabar como: Autocad 2004 .dxf

2. Asignación de cotas en el programa SEWER GEMS

  Abrir el archivo .dxf desde Backgroud Layers  New  (seleccionar el archivo).
  Se graba el archivo, en Save As
  Verificar  unidades  en  Tools    Options    Units,  se  modifican  y  se  graban  en

ToolsOptions UnitsSave. (La configuración de unidades se puede abrir en un
nuevo proyecto ToolsOptionsUnitsLoad

3. Creación del modelo de Nodos con la herramienta Model Builder en SEGWER GEMS:

  Model Builder:   NewCadFile(Cargo los fondos).
  Verificando que en Establish: 0.1m
  Seleccionar en Key :<Label>
  Y Finish

 Con lo que se crea la red modelo de Nodos
 4.4. Creación de tablas en SEWER GEMS

  Seleccionando el ícono TableFlexTableType:Manhole
  Seleccionar: Label-x-y-Elevation(Ground)-Elevation (Invert)
  Ponerle nombre a la tabla y luego Click DerechoDuplicateAs Shared Flex
  A continuación Exportar   y se guarda .shp

4.  Asignación de cotas en SEWER GEMS con la herramienta Trex
  Seleccionando la herramienta Trex mediante el ícono, y se selecciona:
  Data:DXFContours
  File:Seleccionar el archivo de Curvas de nivel .dxf
  Select elevent: Elevation

Con lo que los nodos ya cuentan con la asignación de la elevación del terreno con las curvas de nivel.

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5.6.3 Concepción de los sectores en Isla Tumaco

En la presente tesis se busca plantear una alternativa de diseño que involucre la disminución en la
vulnerabilidad  del  sistema,  por  lo  que  se  plantea  una  sectorización  tal  que  permita  minizar  la
dependencia  entre  sistemas  de  bombeo,  pero    además  se  buscó  la  implementación  de  la
herramienta informática UTOPIA para el diseño optimizado de cada uno de los sectores hidráulicos,
teniendo como base la restricción por tipo de suelo para generar excavaciones máximas de 5mts,
por lo que  se planteó un escenario inicial de sectorización basado en la lógica de la topología de la
isla y  con una extensión basada en un primer cálculo básico con parámetros típicos mínimos de
Q=1.5lps y una S=0.006m/m.

De esta forma se plantearon 5 sectores hidráulicos, de la siguiente forma:

SECTOR 1: será el sector inicial del sistema en Isla Tumaco y será alimentado por el agua proveniente
de Isla del Morro.

El ingreso y la salida se hacen cada uno por un único punto sobre la avenida principal, donde para
la salida se instalará el bombeo para el aporte al siguiente sector.

SECTOR 2: este sector es alimentado por el sector 1, es decir al sector 2 ingresa el caudal propio del
sector 1 + el caudal de Isla Morro. Además el sector 2 hace sus aportes al sector 5.

El ingreso y la salida se hacen cada uno por un único punto sobre la avenida la playa, donde para la
salida se instalará el bombeo para el aporte al siguiente sector.

Sale Qs1 + QIM

Ingresa de Isla Morro

Figura 21 Sector 1 con trazado definido

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SECTOR 5: Este sector recibe las aguas del sector 2, por lo que a este llega la sumatoria del caudal
de Isla Morro, el caudal propio del sector 1 y el caudal propio del sector 2. El caudal que sale del
sector 5 se recolectará junto con el caudal del sector 4 para dirigirlos por una sola tubería hacia la
zona continental mediante bombeo.

El ingreso y salida se hacen sobre el colector de la avenida la playa por un único punto cada uno, la
salida es a través del bombeo hacia el siguiente sector.

Ingresa Qs1+QIM

Sale Qs1+QIM+Qs2

Ingresa
QIM+Qs1+Qs2

Sale QIM+Qs1 + Qs2 + Qs5

Figura 22 Sector 2 con trazado definido y coletor principal por avenida La Playa

Figura 23 Sector 5 con trazado definido y colector principal por avenida La Playa

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SECTOR 3: este sector no recibe aportes de otros sectores, aunque si realiza sus aportes al sector 4.

La salida se hace sobre el colector de la avenida de los estudiantes por un único punto a través de
un bombeo.

Sector 4: Este sector recibe las aguas del sector 3. El caudal que sale del sector 4 se recolectará junto
con el caudal del sector 5 para dirigirlos por una sola tubería hacia la zona continental mediante
bombeo. El ingreso y salida se hacen sobre el colector de la avenida de los estudiantes por un único
punto cada uno.

Sale Qs3

Ingresa Qs3

Sale

Qs3 + Qs4

Figura 24 Sector 3 con trazado definido y colector principal por avenida de los Estudiantes

Figura 25 Sector 4 contrazado definido y colector principal por avenida de los Estudiantes

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Tesis II

Figura 26 Creación de Polígonos de Thiessen

Figura 27 Selección de elementos para la creación de polígonoso

5.6.4 Creación de áreas aferentes

Con la topología de la red en Sewer-Gems, se realiza el siguiente procedimiento para la creación de
las áreas mediante Polígonos de Thiessen:

ROCEDIMIENTO PARA LA ELABORACIONDE LOS POLIGONOS DE THIESEN EN SEWER-GEMS

1. En ARC-GIS Crear un Archivo SHP de contornos, delimitando el área sobre la cual deseamos

generar los polígonos de THIESSEN.

2. En SEWER-GEMS Buscar la herramienta: Thiessen Polygon

3. Seleccionar los elementos sobre los cuales se quieren se generen los polígonos, para nuestro

caso: Manhole/All Elements.

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4. Seleccionar el archivo SHP de contornos.
5. Seleccionar GENERAR POLÍGONOS con lo que se ha generado en SEWERGEMS un archivo

.shp de las áreas.

6. Y para convertirlo en Modelo  con la herramienta MODEL BUILDER, tal como ya se ha

explicado el uso de esta herramienta.

Isla Tumaco

ÁREAS AFERENTES ALC. CONVENCIONAL

*Zona palafítica como área aferente
*Zonas condominiales como áreas aferentes

Figura 28 Áreas aferentes a cada nodo – Polígonos de Thiessen

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5.6.5 Creación de archivos .TXT para modelación en UTOPIA

Se deben crear archivos txt para cada modelación, por sector, los cuales contienen la información
de caudal, coordenadas x,y y z de los nodos del sistema y los tramos, tal como se muestra a
continuación:

 Sector 1:

5.6.6 Diseño optimizado en UTOPIA

5.6.6.1 Parámetros establecidos en la modelación en Utopía

  Ecuación de Darcy
  Material de tubería PVC  Ks = 0.0000015
  Profundidad mínima a cota corona = 1.2 mts

ID Q(lps) x y z

Con Caudales en
m3/s, Utopía no
fue capaz

realizar los
cálculos.

Debe coincidir con
el último

tramo del

sistema

Deben ser IDs iniciando
en 1 y consecuentes de
1 en 1

Figura 29 Modelo de archivo txt para correr UTOPÍA

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 Velocidad máxima = 5 m/s (según Res. 0330 de 2017)
 Cortante mínimo = 1 Pa (según Res. 0330 de 2017 para la limitar la velocidad mínima y

garantizar el arrastre de sólidos)

 Ecuación de optimización costos de Navarro

5.6.6.2 Diseño con versión de UTOPIA con concepto de Natalia Duque (diseño hidráulico

con función objetivo de costos de Navarro – trazado con función objetivo que
aproxima a la función de costos).

Para este primer ejercicio se trabajó con el planteamiento inicial de sectorización y comportamiento
de red: es decir los 5 sectores planteados con sus dimensiones, topografía y vertimientos tal como
se planteó en la primera hipótesis.

Para esto, se trabajó ingresando manualmente el trazado, intentando dar una lógica según la
topografía del terreno.

Además se trabó con los siguientes diámetros:
0.227,0.452,0.595,0.670,0.747,0.824,0.9776,1.054,1.127,1.202,1.5,2.0,2.5

Además, se realizó modelación para las 3 posibilidades de caudales según del Factor de Mayoración
de caudal máximo horario, con el fin de realizar un análisis de sensibilidad del comportamiento
hidráulico.

QMH (para caudal máximo horario)

Q (lps)

Isla Tumaco

Q (lps)

Isla Morro

1.4

326

202

2.6

520

302

3.8

714

402

Tabla 9.- Resumen de caudales de diseño alcantarillado sanitario

Obteniendo los siguientes resultados para cada uno de los siguientes sectores

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Figura 31 Trazado definido sector 1 – modelo UTOPÍA

 SECTOR 1:

Con el siguiente trazado dado:

Sale Qs1 + QIM

Ingresa de Isla Morro

Figura 30 Sector 1 con trazado definido

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Figura 32 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 1 con metodología N. Duque

Figura 33 Diseño sector 1 – con metodología N. Duque

Obteniendo el siguiente promedio de excavación en cada tramo:

Y los siguientes diámetros de diseño para cada tramo:

Encontrando que a menor caudal de diseño, la profundidad aumenta. De todas formas, con los 3
caudales, se encuentran profundidades superiores a los 5 metros.

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Tesis II

Figura 35 Trazado definido sector 2 - modelo UTOPÍA

 SECTOR 2:

Con el siguiente trazado dado:

Ingresa Qs1+QIM

Sale Qs1+QIM+Qs2

Figura 34 Sector 2 con trazado definido y colector principal por avenida La Playa

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Figura 36 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 2 metodología N. Duque

Figura 37 Promedio de excavación en cada tramo - Sector 2 con metodología N. Duque

Profundidad promedio de excavación por tramo obtenida de UTOPIA:

Diámetro de diseño en cada tramo:

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Figura 39 Trazado definido sector 5 - modelo UTOPÍA

 SECTOR 5:

Con el siguiente trazado dado:

Ingresa
QIM+Qs1+Qs2

Sale QIM+Qs1 + Qs2 + Qs5

Figura 38 Sector 5 con trazado definido y colector principal por avenida La Playa

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Figura 40 Promedio de excavación en cada tramo - Sector 5 con metodología N. Duque

Figura 41 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 5 con metodlogía N. Duque

Una vez realizada la modelación en UTOPIA se obtiene los siguientes promedios de excavación para

Y se presentan los diámetros del diseño para cada tramo:

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Figura 43 Trazado definido sector 3 – modelo UTOPÍA

SECTOR 3:

Con el siguiente trazado dado:

Sale Qs3

Figura 42 Sector 3 con trazado definido y colector principal por evinida De Los Estudiantes

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Tesis II

Figura 44 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 3 con metodología N. Duque

Figura 45 Promedio de excavación en cada tramo - Sector 3 con metodología N. Duque

Obteniendo en UTOPIA el siguiente diseño optimizado:

De donde a continuación se presentan las excavaciones promedio para cada tramo:

Y se presentan los diámetros del diseño para cada tramo:

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Figura 47 Trazado definido sector 4 – modelo UTOPÍA

 Sector 4:

Con el siguiente trazado dado para el sector 4:

Obteniendo los siguientes resultados de diseño optimizado con UTOPÍA:

Ingresa Qs3

Sale

Qs3 + Qs4

Figura 46 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 4 con metodología N. Duque

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Figura 48 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 4 con metodología N. Duque

Figura 49 Promedio de excavación en cada tramo – Sector 4 con metodología N. Duque

Obteniendo en UTOPIA el siguiente diseño optimizado:

De donde a continuación se presentan las excavaciones promedio para cada tramo:

Y se presentan los diámetros del diseño para cada tramo:

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Análisis:

 De este trabajo, se encontró que el comportamiento no es adecuado, el árbol principal no

coincide por la vía principal en la que se hace el ingreso de agua y la salida, el sistema genera
colector principal por vías no principales.

 Las profundidades son muy grandes y generan grandes excavaciones especialmente hacia

la salida del sector, que se encuentra en vía principal. Se superan los 5 metros de
profundidad.

 Se debe dar la posibilidad al programa UTOPIA de seleccionar su trazada para verificar una

propuesta acorde con la función de costos.

 Se encontró la tendencia de que a medida que aumenta el caudal de diseño, las

profundidades disminuyen.

 Paralelamente se analiza que diseñar con un factor de mayoración mínimo de 1.4 para el

caudal de diseño de alcantarillado no permite prever las condiciones actuales del distrito de
Tumaco donde hoy no existe un sistema de recolección de aguas lluvias por lo que puede
llegar un importante caudal al sistema y otros aporte por falta de ordenamiento territorial,
pero además también se analiza que trabajar no el Factor de mayo ración máximo de 3.8 es
sobre diseñar el sistema y permitir que se realicen aporte no convenientes al sistema de
alcantarillado sanitario, por lo que se decide diseñar con un factor de mayoración de cauda
de diseño de 2.6.

 Se verificaron los parámetros de diseño y cumple con la normatividad del RAS resolución

0330 de 2017.

Por lo que de procedió a realizar nuevas modelaciones en un sector representativo para analizar la
mejora, se seleccionó el sector 2 para realizar la prueba, modelando el sistema como una malla,
permitiendo que el programa UTOPIA realice la selección del trazado.

 Sector 2:

Con las conclusiones de las anteriores modelaciones, se tiene:
Caudal de diseño:

QMH (caudal máximo horario)

Q (lps)

Isla Tumaco

Q (lps)

Isla Morro

2.6

520

302

Tabla 10.- Distribución espacial caudal alcantarillado – con FM de 2.6

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Tesis II

Diámetros de diseño:

Además se trabó con los siguientes diámetros:
0.227,0.452,0.595,0.670,0.747,0.824,0.9776,1.054,.127,1.202,1.5,2.0,2.5

Planteando la configuración mediante malla de la siguiente manera:

Ingresa Qs1+QIM

Sale Qs1+QIM+Qs2

Q = 390.26 lps

Q = 90.95 lps

Q = -481.21
lps

Figura 50 Sector 2 con colector principal por avenida La Playa

Figura 51 Malla sector 2

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Tesis II

Figura 53 Vista lateral de avenida La Playa

Obteniendo con la herramienta UTOPIA, el siguiente:

Se observó que continúa sin obtener el árbol principal por la vía principal denominada avenida la
playa. Por lo que se procedió a verificar en terreno el comportamiento de esta vía.

 mín.=0.152m

 máx.=0.67m

Excavación mín.= 1.4m

Excavación máx. = 6.4 m

Figura 52 Trazado sector 2 por UTOPÍA - N. Duque

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Tesis II

Análisis:

 Tanto con los resultados de las modelaciones en UTOPIA, como también se evidencia en

terreno,  se  encuentra  que  la  vía  principal  se  encuentra  predominantemente  elevada,
debido a la construcción de su estructura vial se encuentra una clara elevación No Natural
del terreno, y las casas vecinas a esta vía se encuentran enterradas al nivel natural, por lo
que se concluye que no debería modelarse con el nivel de la vía sino con un nivel natural de
terreno.  Además  que  la conformación  de  la  estructura  de  esta  vía  para  su  construcción,
conlleva a intuir que por lo menos existe 1 metro de relleno de materiales  granulares de
alta resistencia y capacidad portante. Es así como en la presente tesis se plantea darle un
tratamiento  diferente  a  las  vías  principales  con  conformación  de  vía  estructural,
disminuyendo la cota de la vía a una cota natural y que además permita lograr un diseño
optimizado donde el colector principal se trace por dicha vía principal.

 Finalmente se concluye que es necesario realizar un diseño donde la selección del trazado

involucre en su función objetivo la maximización de cantidad de tuberías a favor de la
pendiente. Con lo que se propuso utilizar la metodología propuesta pro Jesús Zambrano en
su tesis del año 2019, con lo que con la colaboración del alumno Andrés Aguilar, se realizó
la programación del concepto de Jesús Zambrano en UTOPIA.

5.6.6.3 Diseño con versión de UTOPIA con concepto de Jesús Zambrano (diseño hidráulico

con función objetivo de costos de Navarro – trazado con función objetivo que
maximiza la cantidad de tubería que va a favor del terreno).

Con la colaboración del estudiante Andrés Aguilar se realizó programación en UTOPIA del concepto
de Jesús Zambrano para la selección del trazado buscando favorecer la pendiente del terreno con
el trazado, buscando así disminuir la altura de excavación.

Además, con lo concluido en el literal anterior,  se procedió a modificar las cotas del terreno sobre
las  vía  principales  en  donde  se  espera  se  diseñen  los  colectores  principales,  (avenida  la  playa  y
avenida de los estudiantes) conforme a que se logró entender que no se debe tener en cuenta la
cota de rasante y subrasante para el diseño por encontrarse tan predominante elevada la cota de
terreno con respecto a la cota natural del terreno y de las viviendas aledañas. Además se realizó el
presente diseño con una malla de cada sector para que el software UTOPIA sea quien realice   el
trazado de todo el sistema.

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 Sector 1: Modificando cotas en avenida principal

Planteando malla para el sector 1:

310 lps

71 lps

381 lps

Sale Qs1 + QIM

Ingresa de

Isla Morro

Figura 54 Sector 1 modificando cotas en avenida principal

Figura 55 Sector 1 malla

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Tesis II

Obteniendo el siguiente trazado con UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano:

Con la metodología de Jesús Zambrano, y modificando las cotas de la avenida la playa, disminuyendo en promedio en 40
cm las cotas, se encuentra un diseño con un buen trazado y con profundidades de excavación menores a 4.3 mts, con lo
que se considera un buen diseño para el sector 1.



ector 2:

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 4.3m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.595m

Ingresa Qs1+QIM

Sale Qs1+QIM+Qs2

Figura 56 Trazado UTOPÍA sector 1 con metodología de Jesús Zambrano

Figura 57 Sector 2 modificando cotas en avenida La Playa

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Tesis II

Planteando la siguiente malla para el sector 2:

Obteniendo en UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano el siguiente trazado:

Q = 371
lps

Q = 141 lps

Q = -512 lps

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 4.4m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.824m

Figura 58 Sector 2 malla

Figura 59 Trazado UTOPÍA sector 2 con metodología de Jesús Zambrano

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Tesis II

Con la metodología de Jesús Zambrano, y modificando las cotas de la avenida la playa, disminuyendo en promedio en 40
cm las cotas, se encuentra un diseño con un buen trazado y con profundidades de excavación menores a 4.4 mts, con lo
que se considera un buen diseño para el sector 2.

 Sector 5: Con la siguiente conformación

Se elaboró la siguiente malla para el sector 5:

Ingresa QIM+Qs1+Qs2

Sale QIM+Qs1 + Qs2 + Qs5

Q =

512

lps

Q = 81 lps

Q = -593 lps

Figura 60 Sector 5 modificando cotas en avenida La Playa

Figura 61 Sector 5 malla

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Tesis II

Obteniendo en UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano el siguiente trazado:

Con la metodología de Jesús Zambrano, y modificando las cotas de la avenida la playa,
disminuyendo en promedio en 40 cm las cotas, se encuentra un diseño con un buen trazado y con
profundidades de excavación menores a 5 mts, con lo que se considera un buen diseño para el
sector 5.

 Sector 3:

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 5.0m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.747m

Sale Qs3

Figura 62 Trazado UTOPÍA sector 5 con metodología de Jesús Zambrano

Figura 63 Sector 3 modificando cotas en avenida de Los Estudiantes

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Tesis II

Se elaboró la siguiente malla para el sector 3:

Con lo que con la herramienta UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano, se obtuvo el siguiente
trazado:

Q = 120 lps

Q = -120 lps

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 4.9m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.452m

Figura 64 Sector 3 malla

Figura 65 Trazado UTOPÍA sector 3 con metodología de Jesús Zambrano

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Tesis II

Con la metodología de Jesús Zambrano, y modificando las cotas de la avenida la playa,
disminuyendo en promedio en 40 cm las cotas, se encuentra un diseño con un buen trazado y con
profundidades de excavación menores a 5 mts, con lo que se considera un buen diseño para el
sector 3.

 Sector 4:

Obteniendo de la herramienta UTOPOA el siguiente trazado con la metodología de Jesús Zambrano:

Ingresa Qs3|

Sale Qs3 + Qs4

Q = 120 lps

Q = 110 lps

Q = -230 lps

Figura 66 Sector 4 modificando cotas en avenida de Los Estudiantes

Figura 67 Sector 4 malla

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Tesis II

Con lo que con la herramienta UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano, se obtuvo el siguiente
trazado:

Con la metodología de Jesús Zambrano, y modificando las cotas de la avenida la playa,
disminuyendo en promedio en 40 cm las cotas, se encuentra un diseño con un buen trazado y con
profundidades de excavación menores o igual a 5 mts, con lo que se considera un buen diseño para
el sector 4.

De donde se concluye que este diseño es adecuado, aunque se propone verificar el comportamiento
hidráulico si para los sectores se modifica los vertimientos realizándolos por la avenida del comercio,
así:

VERIFICACIÓN DE SECTORES 3 Y 4 CON VERTIMIENTOS Y COLECTOR SOBRE AVENIDA DEL
COMERCIO: modificando en promedio 40 cm las cotas de la avenida del comercio

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 5.0m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.595m

Figura 68 Trazado UTOPÍA sector 4 con metodología de Jesús Zambrano

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 Sector 3:

Obteniendo los siguientes resultados:

Encontrando que las profundidades de excavación aumentan drásticamente, superando la
restricción de 5 mts, con una excavación máxima 6.9mts.

Sale Qs3

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 6.9m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.452m

Figura 69 Sector 3 modificando cotas en avenida del Comercio

Figura 70 Trazado UTOPÍA sector 3 con metodología de Jesús Zambrano – colector en av. Del Comercio

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 Sector 4: Igualmente se realiza modelación modificando en promedio 40 cm las cotas en la

avenida del comercio, encontrando los siguientes resultados con el metodología de Jesús
Zambrano:

Obteniendo los siguientes resultados:

Ingresa Qs3|

Sale Qs3 + Qs4

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 6.9m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.595m

Figura 71 Sector 4 modificando cotas en avendia del Comercio

Figura 72 Trazado UTOPÍA sector 4 con metodología de jesús Zambrano – colector av. del Comercio

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Tesis II

Encontrando igualmente que las profundidades de excavación aumentan drásticamente, superando
la restricción de 5 mts, con una excavación máxima 6.9mts.

Análisis:

 Toda vez que la metodología de Jesús Zambrano maximiza la cantidad de tuberías a favor

del terreno, se encuentra en este ejercicio diseños favorables a la necesidad de Tumaco que
se refiere a minimizar la profundidad de excavación.

 Pese a que ya se cuenta con buen diseño del sistema de alcantarillado, aún se encuentran

redes ramificadas, por lo que se propone realizar una penalización a las tuberías de inicio
en la función objetivo para la selección del trazado.

5.6.6.4 Diseño con versión de UTOPIA con concepto de Jesús Zambrano con penalización

de cantidad de tuberías de inicio. (Diseño hidráulico con función objetivo de costos
de Navarro – trazado con función objetivo que maximiza la cantidad de tubería
que va a favor del terreno y penalización la cantidad de tuberías de inicio).

Con la colaboración del estudiante Andrés Aguilar se realizó programación de la propuesta de
penalización de cantidad de tuberías de inicio. Con lo que se realizó modelación de todos los
sectores.

Se continuó trabajando con las cotas del terreno sobre las vía principales modificadas, en donde se
espera se diseñen los colectores principales, (avenida la playa y avenida de los estudiantes)
conforme a que se logró entender que no se debe tener en cuenta la cota de rasante y subrasante.
También se trabajó con malla para que el programa realice la selección del trazado con los conceptos
de Jesús Zambrano.

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Figura 74 Trazado UTOPÍA sector 1 con metodología de Jesús Zambrano V2 – colector en av. principal

 Sector 1: Modificando cotas en avenida principal

Obteniendo e siguiente trazado:

Realizando la inclusión de penalización de tramos iniciales se observa un pequeño cambio
en el trazado, que implica en el sector 1 un aumento en la profundidad máxima de 10 cm.

Sale Qs1 + QIM

Ingresa

Isla Morro

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 4.4m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.595m

Figura 73 Sector 1 modificando cotas en avenida principal

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Tesis II

Figura 76 Trazado UTOPÍA sector 2 con metodología de Jesús Zambrano V2 – colector en av. La Playa

 Sector 2:

Obteniendo en UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano con penalización de tramos de inicio,
el siguiente trazado:

Ingresa Qs1+QIM

Sale Qs1+QIM+Qs2

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 4.8m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.747m

Figura 75 Sector 2 modificando cotas en avenida La Playa

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En donde respecto a la metodología anterior, se aumenta 40 cm de profundidad de excavación,
aunque disminuye el diámetro máximo, toda vez que aumenta la velocidad.

 Sector 5: Con la siguiente conformación

Obteniendo en UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano con penalización de tramos de inicio,
el siguiente trazado:

Ingresa QIM+Qs1+Qs2

Sale QIM+Qs1 + Qs2 + Qs5

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 5.0m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.747m

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 4.9 m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.747m

Figura 77 Sector 5 modificando cotas en avenida La Playa

Figura 78 Trazado UTOPÍA sector 5 con metodología de Jesús Zmabrano V2 – colector en av. La Playa

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Con la metodología de  Jesús Zambrano con penalización de  tramos de  inicio,  y modificando las
cotas  de  la  avenida  la  playa,  disminuyendo  en  promedio  en 40  cm  las cotas,  a  diferencia  de  los
sectores 1 y 2, en este caso disminuyó la profundidad de excavación en 10 cm.

 Sector 3:

Con lo que con la herramienta UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano con penalización de
tramos de inicio, se obtuvo el siguiente trazado:

Sale Qs3

Excavación mínima: 1.4m

Excavación máxima: 4.8m

Diámetro mínimo: 0.182m

Diámetro máximo: 0.452m

Figura 79 Sector 3 modificando cotas en avenida de los Estudiantes

Figura 80 Trazado UTOPÍA sector 3 con metodología de Jesús Zambrano V2 – colector en av. de los Estudiantes

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Para el sector 3, se presenta una disminución de 10 cm en la profundidad de excavación.

 Sector 4:

Con lo que con la herramienta UTOPIA con metodología de Jesús Zambrano con penalización de
tramos iniciales, se obtuvo el siguiente trazado:

Ingresa Qs3|

Sale Qs3 + Qs4

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 5.4m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.595m

Figura 81 Sector 4 modificando cotas en avenida de los Estudiantes

Figura 82 Trazado UTOPÍA sector 4 con metodlogía de Jesús Zambrano V2 – colector en av. de los Estudiantes

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Obteniendo un aumento en la profundidad de excavación de 40 cmts respecto a la metodología
anterior de Jesús Zambrano, conservando el mismo diámetro máximo.

Con estos diseños, se encuentra que el sector 4 sobrepasa la restricción de profundidad de
excavación de 5 mts, por lo que se verificará la posibilidad de encontrar un mejor trazado que
permita no sobrepasar la restricción de profundidad, modificando el lugar de vertimiento del sector
3 , así:

VERIFICACIÓN DE SECTORES 3 Y 4 CON VERTIMIENTOS Y COLECTOR SOBRE AVENIDA DEL
COMERCIO: modificando en promedio 40 cm las cotas de la avenida del comercio

 Sector 3:

Obteniendo los siguientes resultados:

Sale Qs3

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 6.5m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.452m

Figura 83 Sector 3 modificando cotas en avenida del Comercio

Figura 84 Trazado en UTOPÍA sector 3 – colector principal av. del Comercio

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Aunque supera la restricción de excavación, mejoró el comportamiento con la metodología
implementada, disminuyendo 40 cmts la profundidad de excavación.

 Sector 4: Igualmente se realiza modelación modificando en promedio 40 cm las cotas en la

avenida del comercio, encontrando los siguientes resultados con el metodología de Jesús
Zambrano:

Obteniendo los siguientes resultados:

Ingresa Qs3|

Sale Qs3 + Qs4

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 4.9m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.595m

Figura 85 Sector 4 modificando cotas en avenida del Comercio

Figura 86 Trazado en UTOPÍA sector 4 – colector principal av. del Comercio

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Encontrando que disminuyó la profundidad de excavación en 10 cm.

Análisis:

 Con esta metodología no se encuentran mejoras sustanciales, por el contrario, genera en

alguno sectores mayores profundidades de excavación.

 Se encuentra nuevamente que el drenaje del colector principal por la avenida del comercio,

genera un diseño con profundidades muy altas, siendo inviable esta alternativa.

 Este desarrollo investigativo conlleva a intuir que el problema se encuentra en el lugar en

donde se ubique el bombeo hacia el siguiente sector, por lo que se realizó modelación del
sector 3 el sistema de bombeo en un lugar central sobre la línea límite con el siguiente
sector.

 Sector 3: Se construyó un sector 3 más pequeño y con un sistema de bombeo centrado

sobre la línea límite con el sector 4 así:

Obteniendo en UTOPIA los siguientes resultados:

Figura 87 Malla sector 3 ubicando bomba centrada en el límite

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Encontrando aún una gran profundidad de excavación, superando el límite drásticamente y
encontrando que esta no es la solución para el sector 3.

EXCAVACIONES
MÁXIMAS

Excavación mínima: 1.4m
Excavación máxima: 6.4m
Diámetro mínimo: 0.182m
Diámetro máximo: 0.452m

Figura 88 Trazado en UTOPÍA sector 3 – con bombeo ubicado en la parte central del límite

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Figura 89 Alternativa presentada en la tesis

6 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Tal como se expresó en el numeral anterior, de las metodologías para el diseño Optimizado
utilizadas, se obtuvo el mejor diseño con la metodología de Jesús Zambrano (2019) con penalización
de la cantidad de tramos iniciales. Además, también se concluyó que para el sector 1, sector 2 y
sector 5 el colector principal debe trazarse por la avenida La Playa, y para el sector 3 y sector 4 por
la avenida de Los Estudiantes.

Este diseño se caracterizó por no sobrepasar el límite de excavación de 5 mts para cada sector y se
concluyó que para las cotas de las vías principales (avenida La Playa y avenida De Los Estudiantes)
no deberá tenerse en cuenta la rasante y subrasante.

Es así, como ahora se requiere analizar este resultado en cuanto a sus costos de operación de
bombeo.

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6.1 Cálculo de los costos de energía

Donde los datos de entrada se establecen en la siguiente tabla, y el valor de Kw/h se obtuvo de un
recibo del servicio de energía de la empresa operadora del servicio de acueducto Aguas de Tumaco
S.A. E.S.P.

DATOS

Ro (Kg/m3)=

997

g (m/s2)=

9.81

Eficiencia=

0.7

Tiempo(horas)=

Valor ($ Kw/h)=

$ 461

Bomba

No.

Sector k Sector l

Tramo

No.

Pozo i

Pozo

Tubería

Potencia

Bomba

Potencia

mensual

Costo

Mensual

Cota

batea i

Cotea

batea j

(m)

(m3/s)

Wat

Kw/hr

98.55

97.9

2.85

0.371

14.774

10.637

$ 4.903.637

100.75

100.5

97.65

97.6

3.1

0.512

22.177

15.967

$ 7.360.905

100.7

100.45

108

97.2

96.85

3.65

0.12

6.120

4.406

$ 2.031.298

100.5

100.35

CÁMAR

96.85

96.75

3.868

0.823

44.479

32.025

$ 14.763.382

97.4

97.28

Tumaco

Contine

nte

N.A.

100.618

COSTO
TOTAL =

$ 29.059.222

Tabla 11.- Cálculo de potencia y costos de bombeo - alternativa de la tesis

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6.2 Comparación de costos de energía de bombeo.

Para  el  caso  de  la  alternativa  planteada  por  Diconsoltoria-Findeter  en  la  cual  los  colectores
principales se diseñan  sin restricción de excavación, y que por el contrario se involucra un sistema
constructivo  de  excavación  sin  zanja  (Pipe-Jacking)  donde  la  profundidad  mínima  es  de  6  mts.
Aunque hoy no se cuenta con el diseño de los colectores por parte de Diconsultoria, por la longitud
de la Isla de Tumaco mayor a 2 Km, la profundidad máxima en el lugar de Bombeo hacia la zona
continental superará los 10 mts de profundidad, por lo que se elaboró tabla de costos de operación
del bombeo para profundidades mayores a 10 mts.

Potencia

Costo

Sobre
Costo

Bomba

mensual

Mensual

Operación

(m)

(m3/s)

Wat

Kw/hr

0.823

114991.56

82793.92

$ 38.167.998

31%

0.823

126490.71

91073.31

$ 41.984.798

44%

0.823

137989.87

99352.71

$ 45.801.598

58%

0.823

149489.03

107632.10

$ 49.618.398

71%

0.823

160988.18

115911.49

$ 53.435.197

84%

0.823

172487.34

124190.88

$ 57.251.997

97%

Tabla 12.- Cálculo de costos alternativa sin zanja - Findeter

Es así como se encuentra que la alternativa presentada mediante la presente tesis de investigación
es viable en cuanto a costos de operación de bombeo, ya que sus costos, son notablemente menores
que la alternativa de Findeter con metodología de excavación sin zanja.

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7 CONCLUSIONES

El análisis de la factibilidad de sistemas de alcantarillado sin la operación de bombas en zonas muy
planas, toma importancia en poblaciones como Tumaco,  toda vez que las condiciones tanto sociales
como topológicas son desfavorables para  la definición de la alternativa de solución del sistema de
alcantarillado. Es así como la presente tesis se dedica a estudiar la situación de Tumaco, los estudios
y diseños existentes para la solución de la problemática de alcantarillado y  la propuesta de  una
nueva alternativa de solución viable.

Encontrando así que actualmente Tumaco no cuenta con un sistema de alcantarillado, por lo que se
requiere realizar el diseño del 100% del sistema, por lo que Findeter en convenio con el Ministerio
de  Vivienda,  Ciudad  y  Territorio  viene  adelantando  los  estudios  y  diseños  del  Plan  Maestro  de
Alcantarillado  dónde  planteó  inicialmente  una  alternativa  de  solución  que  involucra  mas  de  31
sistemas de bombeo dependientes unos de otros y una segunda alternativa que conlleva a incluir
un sistema  constructivo de excavación sin zanja.

La presente investigación se desarrolló con la metodología de la resolución 0330 de 2017 para la
formulación de proyectos, por lo que en la tesis se describe paso a paso el desarrollo de la
metodología hasta llegar a obtener los datos necesarios para el diseño y la creación de los archivos
txt requeridos por el programa UTOPIA de diseño optimizado.

En el desarrollo de la metodología se conllevó a priorizar una de las 3 islas que conforman el distrito
de Tumaco, por la magnitud de población y extensión territorial del distrito de Tumaco que hoy
cuenta en total con más de 120.000 habitantes. Y se planteó una sectorización hidráulica de 5
sectores para la Isla de Tumaco.

Con  la  sectorización  planteada  se  inició  el  diseño  optimizado  en  UTOPIA  con  la  metodología  de
Natalia Duque, concluyendo principalmente que no es una metodología adecuada para una zona
plana. Y en el desarrollo de los intentos de diseño se desarrollaron otras conclusiones importantes
para  aplicar  en  la  mejora  del  planteamiento  y  desarrollo  de  la  alternativa  de  solución  de
alcantarillado, como lo es que para las vías principales que han sido construidas formalmente no se
debe tener en cuenta las cotas de rasante y subrasante toda vez que se encuentran superiores a la
cota natural del terreno y  de las viviendas.

Seguido a ello, se implementó el diseño optimizado en UTOPIA con la metodología de Para el diseño
optimizado de Jesús Zambrano donde al implementar una función para la selección del trazado que
da prioridad a la topografía del terreno, y al modificar las cotas de las vías principales que se
encuentran elevadas, se logró encontrar diseños adecuados que no sobrepasan los límites de

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excavación permitidos, es decir menores a 5 metros. Concluyendo así que la metodología de Jesús
Zambrano es una metodología adecuada para el diseño optimizado en terrenos muy planos.

Finalmente se realizó cuantificación de costos de operación de los sistemas de Bombeo
concluyendo que la alternativa de solución mediante sectorización y diseño optimizado con UTOPIA,
requiere menores costos de operación que la alternativa planteada por FINDETER que involucra
sistema constructivo de excavación sin zanja, el cual supera en un 40% los costos de operación.

Finalmente se concluye en general que para grandes poblaciones no es posible tener sistemas de
alcantarillado con zanja abierta sin la inclusión de sistemas de bombeo, pero si existe alternativas
de solución como la presentada que puede ser replicable a otras zonas donde se disminuya la
vulnerabilidad de los sistemas de bombeo y se disminuyan los costos de operación por la inclusión
de bombas.

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8 RECOMENDACIONES

 Se recomienda gestionar con CorpoNariño para el caso de Tumaco, y con las demás

Corporaciones Autónomas Regionales de cada departamento, la posibilidad de tener varios
puntos de tratamiento y vertimiento de aguas residuales, con el fin de manejar sistemas por
cuencas de aguas y así logar una mayor disminución de bombeos o eliminarlos.

 Se recomienda estructurar y construir proyectos piloto de sistemas no convencionales que

sean representativos para la región, concluir y aplicar lo aprendido a la estructuración de
proyectos, que igualmente debe ser construidos por fases.

 Se recomienda implementar una reconstrucción cartográfica del distrito de Tumaco, toda

vez que no se cuenta con este tipo de información actualizada.

 Se debe realizar una topografía de alta precisión para el desarrollo de diseños de

alcantarillado en terrenos muy plano.

 Se debe continuar mediante el desarrollo de otras tesis el tema desarrollado en la presente

tesis, incluyendo la posibilidad de que el sistema UTOPÍA sea capaz de ubicar el punto
óptimo para realizar bombeo, límites de sectorizción e involucrar ecuación de costos para
sistema constructivo de excavación sin zanja.

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10 ANEXOS

10.1 Tablas de diseño con versión de UTOPIA con concepto de Natalia Duque (diseño hidráulico con función

objetivo de costos de Navarro – trazado con función objetivo que aproxima a la función de costos).

10.1.1 Sector 1

SECTOR 1 DISEÑO PARA FM =1.4 (Q. ISLA TUMACO=326 LPS Y Q. ISLA MORRO= 202 LPS)

Tramo

No.

Pozo i

Pozo j

Tipo de

Tramo

Diámetr

Tubería

Terreno

Excavación

Pendien

Longitu

T/D

Velocid

Tao

Froude

Cota

batea i

Cotea

batea j

Cota i

Cota j

Altura i

Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

100.25

99.65

101.75

1.5

2.1

0.01

57.81

0.13

0.79

1.86

1.77

0.227

99.65

99.15

101.75

102.25

2.1

3.1

0.01

63.58

0.16

0.79

1.75

1.58

0.227

99.15

98.95

102.25

3.1

3.3

0.00

85.48

0.53

0.81

1.35

0.84

0.227

100.75

99.9

102.25

102.5

1.5

2.6

0.00

260.82

0.33

0.77

1.35

1.05

0.227

99.9

99.65

102.5

102.25

2.6

0.00

81.41

0.41

0.83

1.50

1.00

0.227

100.3

99.91

101.8

101.81

1.5

1.9

0.01

46.18

0.15

0.79

1.78

1.63

0.227

99.91

99.39

101.81

102.29

1.9

2.9

0.01

80.36

0.18

0.75

1.55

1.44

0.227

99.39

99.09

102.29

102.09

2.9

0.01

55.86

0.21

0.76

1.49

1.33

0.227

99.09

98.74

102.09

101.54

2.8

0.00

72.73

0.23

0.77

1.48

1.27

0.227

98.74

98.35

101.54

102.25

2.8

3.9

0.00

87.94

0.26

0.78

1.48

1.22

0.227

98.35

98.18

102.25

102.98

3.9

4.8

0.00

60.20

0.62

0.95

1.78

0.87

0.595

98.18

98.07

102.98

103.17

4.8

5.1

0.00

55.19

0.57

1.46

3.14

0.89

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MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

Tramo

No.

Pozo i

Pozo j

Tipo de

Tramo

Diámetr

Tubería

Terreno

Excavación

Pendien

Longitu

T/D

Velocid

Tao

Froude

Cota

batea i

Cotea

batea j

Cota i

Cota j

Altura i

Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.595

98.07

97.92

103.17

103.22

5.1

5.3

0.00

74.01

0.57

1.48

3.18

0.90

0.595

97.92

97.83

103.22

103.13

5.3

0.00

70.55

0.66

1.23

2.16

0.67

0.227

101

99.43

102.5

102.43

1.5

0.01

113.50

0.10

0.75

1.88

1.98

0.227

100.84

100.5

102.34

102.4

1.5

1.9

0.02

17.75

0.09

0.85

2.42

2.31

0.227

100.5

99.52

102.4

102.42

1.9

2.9

0.01

65.71

0.09

0.78

2.00

2.05

0.227

99.52

99.1

102.42

102

2.9

0.02

27.55

0.10

0.80

2.11

2.08

0.227

101.4

99.3

102.9

102

1.5

2.7

0.01

152.99

0.10

0.75

1.87

1.97

0.227

101.3

99.9

102.8

102.5

1.5

2.6

0.01

97.91

0.10

0.76

1.93

2.01

0.227

99.9

99.5

102.5

2.6

0.01

27.59

0.10

0.77

1.95

2.02

0.227

99.5

98.8

102.5

3.7

0.01

49.25

0.10

0.76

1.92

2.00

0.227

98.8

98.03

102.5

102.43

3.7

4.4

0.01

70.53

0.12

0.77

1.83

1.80

0.227

98.03

97.65

102.43

102.25

4.4

4.6

0.01

71.30

0.21

0.75

1.48

1.32

0.227

97.65

97.2

102.25

102

4.6

4.8

0.00

90.34

0.25

0.81

1.62

1.29

0.227

97.2

97.1

102

4.8

4.9

0.01

11.47

0.25

1.07

2.84

1.71

0.227

97.1

96.93

102

103.13

4.9

6.2

0.00

45.87

0.35

0.84

1.58

1.11

0.452

96.93

96.6

103.13

103

6.2

6.4

0.01

50.71

0.65

2.30

8.29

1.46

0.452

96.6

94.75

103

102.75

6.4

0.01

345.72

0.70

2.13

7.03

1.26

0.452

94.75

94.64

102.75

102.74

8.1

0.01

18.78

0.69

2.22

7.65

1.34

0.595

101.2

101.1

103

1.8

1.9

0.00

79.32

0.61

1.19

2.06

0.69

0.595

101.1

101

103

1.9

0.00

58.15

0.55

1.35

2.67

0.83

0.595

101

100.88

103

102.98

2.1

0.00

82.94

0.58

1.26

2.31

0.75

0.227

101.3

99.35

102.8

102.25

1.5

2.9

0.01

141.03

0.10

0.75

1.88

1.98

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

SECTOR 1 DISEÑO PARA FM =2.6 (Q. ISLA TUMACO=520 LPS Y Q. ISLA MORRO= 302 LPS)

Tramo

No.

Pozo i

Pozo j

Tipo de

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad

Tao

Froude

Cota

batea i

Cotea

batea j

Cota i

Cota j

Altura i Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

100.25

99.85

101.75

1.5

1.9

0.0069

57.809

0.179

0.785

1.681

1.492

0.227

99.85

99.55

101.75

102.25

1.9

2.7

0.0047

63.576

0.233

0.759

1.452

1.253

0.284

99.55

99.35

102.25

2.7

2.9

0.0023

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0.493

0.916

1.616

0.884

0.227

100.75

100.1

102.25

102.5

1.5

2.4

0.0025

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0.466

0.794

1.324

0.888

0.227

100.1

99.95

102.5

102.25

2.4

2.3

0.0018

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0.639

0.771

1.174

0.695

0.227

100.3

100.01

101.8

101.81

1.5

1.8

0.0063

46.176

0.208

0.818

1.744

1.437

0.227

100.01

99.59

101.81

102.29

1.8

2.7

0.0052

80.363

0.234

0.800

1.612

1.319

0.227

99.59

99.39

102.29

102.09

2.7

0.0036

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0.292

0.751

1.332

1.098

0.227

99.39

99.14

102.09

101.54

2.7

2.4

0.0034

72.727

0.324

0.779

1.394

1.075

0.227

99.14

98.85

101.54

102.25

2.4

3.4

0.0033

87.939

0.355

0.800

1.435

1.050

0.327

98.85

98.78

102.25

102.98

3.4

4.2

0.0012

60.199

0.602

0.766

1.037

0.602

0.67

98.78

98.67

102.98

103.17

4.2

4.5

0.0020

55.193

0.598

1.614

3.629

0.891

0.67

98.67

98.52

103.17

103.22

4.5

4.7

0.0020

74.007

0.596

1.626

3.685

0.900

0.67

98.52

98.43

103.22

103.13

4.7

0.0013

70.551

0.703

1.352

2.487

0.656

0.227

101

99.83

102.5

102.43

1.5

2.6

0.0103

113.497

0.124

0.765

1.786

1.759

0.227

100.84

100.5

102.34

102.4

1.5

1.9

0.0192

17.752

0.089

0.846

2.424

2.305

0.227

100.5

99.72

102.4

102.42

1.9

2.7

0.0119

65.711

0.109

0.755

1.815

1.859

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

Tramo

No.

Pozo i

Pozo j

Tipo de

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad

Tao

Froude

Cota

batea i

Cotea

batea j

Cota i

Cota j

Altura i Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

99.72

99.4

102.42

102

2.7

2.6

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27.545

0.131

0.841

2.119

1.879

0.227

101.4

99.8

102.9

102

1.5

2.2

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152.989

0.119

0.751

1.742

1.764

0.227

101.3

99.9

102.8

102.5

1.5

2.6

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97.909

0.095

0.764

1.933

2.009

0.227

99.9

99.6

102.5

2.6

2.9

0.0109

27.593

0.119

0.767

1.816

1.799

0.227

99.6

99.1

102.5

2.9

3.4

0.0102

49.249

0.128

0.774

1.810

1.751

0.227

99.1

98.53

102.5

102.43

3.4

3.9

0.0081

70.528

0.161

0.798

1.789

1.599

0.227

98.53

98.25

102.43

102.25

3.9

0.0039

71.296

0.286

0.777

1.436

1.150

0.227

98.25

102.25

102

0.0028

90.337

0.371

0.750

1.248

0.959

0.227

97.9

102

4.1

0.0087

11.466

0.318

1.227

3.478

1.713

0.227

97.9

97.73

102

103.13

4.1

5.4

0.0037

45.874

0.449

0.952

1.919

1.089

0.595

97.73

97.5

103.13

103

5.4

5.5

0.0045

50.713

0.584

2.232

7.247

1.329

0.595

97.5

96.45

103

102.75

5.5

6.3

0.0030

345.714

0.675

1.909

5.186

1.018

0.595

96.45

96.34

102.75

102.74

6.3

6.4

0.0059

18.785

0.551

2.483

9.067

1.539

0.595

101.2

101

103

1.8

0.0025

79.318

0.625

1.702

4.166

0.965

0.67

101

100.9

103

2.1

0.0017

58.151

0.577

1.481

3.075

0.838

0.67

100.9

100.78

103

102.98

2.1

2.2

0.0014

82.936

0.612

1.386

2.666

0.752

0.227

101.3

99.35

102.8

102.25

1.5

2.9

0.0138

141.028

0.096

0.755

1.884

1.978

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

SECTOR 1 DISEÑO PARA FM =3.8 (Q. ISLA TUMACO=714 LPS Y Q. ISLA MORRO= 402 LPS)

Tram

No.

Pozo

Tipo de

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendient

Longitu

T/D

Veloci

dad

Tao

Froude

Cota

batea i

Cotea

batea j

Cota i

Cota j

Altura i

Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

100.25

99.95

101.75

1.5

1.8

0.0052

57.809

0.225

0.779 1.546

1.312

0.227

99.95

99.65

101.75

102.25

1.8

2.6

0.0047

63.576

0.274

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1.260

0.327

99.65

99.55

102.25

2.6

2.7

0.0012

85.485

0.589

0.763 1.033

0.609

0.227

100.75

100.2

102.25

102.5

1.5

2.3

0.0021

260.81

0.595

0.806 1.298

0.767

0.284

100.2

100.05

102.5

102.25

2.3

2.2

0.0018

81.405

0.535

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0.227

100.3

100.11

101.8

101.81

1.5

1.7

0.0041

46.175

0.271

0.772 1.440

1.176

0.227

100.11

99.79

101.81

102.29

1.7

2.5

0.0040

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0.295

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1.158

0.227

99.79

99.59

102.29

102.09

2.5

0.0036

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1.095

0.227

99.59

99.34

102.09

101.54

2.5

2.2

0.0034

72.727

0.384

0.851 1.592

1.067

0.227

99.34

99.05

101.54

102.25

2.2

3.2

0.0033

87.939

0.422

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1.035

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99.05

98.98

102.25

102.98

3.2

0.0012

60.199

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0.829 1.167

0.604

0.67

98.98

98.87

102.98

103.17

4.3

0.0020

55.193

0.732

1.702 3.931

0.796

0.67

98.87

98.72

103.17

103.22

4.3

4.5

0.0020

74.007

0.729

1.716 3.994

0.805

0.67

98.72

98.53

103.22

103.13

4.5

4.6

0.0027

70.551

0.658

1.932 5.125

0.992

0.227

101

100.13

102.5

102.43

1.5

2.3

0.0077

113.49

0.155

0.759 1.638

1.552

0.227

100.84

100.5

102.34

102.4

1.5

1.9

0.0192

17.752

0.089

0.846 2.424

2.305

0.227

100.5

99.82

102.4

102.42

1.9

2.6

0.0103

65.709

0.131

0.793 1.885

1.773

0.227

99.82

99.6

102.42

102

2.6

2.4

0.0080

27.544

0.168

0.811 1.828

1.595

0.227

101.4

100.1

102.9

102

1.5

1.9

0.0085

152.98

0.146

0.768 1.712

1.624

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

Tram

No.

Pozo

Tipo de

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendient

Longitu

T/D

Veloci

dad

Tao

Froude

Cota

batea i

Cotea

batea j

Cota i

Cota j

Altura i

Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

101.3

99.9

102.8

102.5

1.5

2.6

0.0143

97.909

0.095

0.764 1.933

2.009

0.227

99.9

99.6

102.5

2.6

2.9

0.0109

27.593

0.139

0.844 2.097

1.829

0.227

99.6

99.2

102.5

2.9

3.3

0.0081

49.248

0.157

0.787 1.756

1.599

0.227

99.2

98.83

102.5

102.43

3.3

3.6

0.0052

70.527

0.210

0.753 1.472

1.314

0.227

98.83

98.55

102.43

102.25

3.6

3.7

0.0039

71.296

0.337

0.850 1.644

1.148

0.227

98.55

98.3

102.25

102

3.7

0.0028

90.337

0.443

0.818 1.420

0.943

0.227

98.3

98.2

102

3.7

3.8

0.0087

11.466

0.376

1.341 3.975

1.701

0.227

98.2

98.03

102

103.13

3.8

5.1

0.0037

45.874

0.541

1.032 2.166

1.048

0.67

98.03

97.9

103.13

103

5.1

0.0026

50.713

0.696

1.912 4.981

0.936

0.67

97.9

97.25

103

102.75

5.1

5.5

0.0019

345.71

0.805

1.669 3.760

0.704

0.67

97.25

97.14

102.75

102.74

5.5

5.6

0.0059

18.785

0.541

2.669

10.10

1.578

0.67

101.1

101

103

1.9

0.0013

79.318

0.795

1.366 2.520

0.585

0.67

101

100.9

103

2.1

0.0017

58.151

0.699

1.567 3.347

0.765

0.67

100.9

100.78

103

102.98

2.1

2.2

0.0014

82.936

0.752

1.456 2.871

0.663

0.227

101.3

99.35

102.8

102.25

1.5

2.9

0.0138

141.02

0.096

0.755 1.884

1.978

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

10.1.2 Sector 2

SECTOR 2 DISEÑO PARA FM =1.4 (Q. ISLA TUMACO=326 LPS Y Q. ISLA MORRO= 202 LPS)

Tramo

No.

Pozo i Pozo j

Tipo

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad

Tao

Froude

Cota batea i Cotea batea j

Cota i

Cota j

Altura i

Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

101.25

100.3

102.53

102.5

1.28

2.2

0.0140

67.67

0.096

0.759

1.906

1.992

0.227

100.3

99.7

102.5

2.2

2.8

0.0137

43.75

0.096

0.753

1.872

1.970

0.227

99.7

99.15

102.5

102.75

2.8

3.6

0.0108

50.74

0.122

0.778

1.855

1.801

0.227

99.15

98.95

102.75

102.66

3.6

3.71

0.0070

28.43

0.172

0.774

1.652

1.500

0.227

98.95

98.55

102.66

102.5

3.71

3.95

0.0081

49.61

0.171

0.825

1.882

1.605

0.227

98.55

98.15

102.5

102.6

3.95

4.45

0.0060

67.23

0.196

0.770

1.572

1.394

0.227

98.15

97.85

102.6

102.75

4.45

4.9

0.0061

49.20

0.221

0.836

1.788

1.421

0.227

97.85

97.55

102.75

4.9

5.2

0.0057

52.30

0.246

0.862

1.845

1.385

0.227

97.55

96.91

102.75

103

5.2

6.09

0.0038

166.76 0.295

0.782

1.441

1.137

0.227

101.26

100.01

102.75

102.37

1.49

2.36

0.0146

85.62

0.095

0.769

1.965

2.029

0.227

100.01

99.44

102.37

102.25

2.36

2.81

0.0133

42.78

0.107

0.793

2.011

1.967

0.227

99.44

99.26

102.25

2.81

2.99

0.0095

18.90

0.142

0.801

1.875

1.715

0.227

99.26

102.25

102.75

2.99

3.75

0.0074

35.27

0.175

0.800

1.756

1.538

0.227

101.25

100.15

102.75

1.5

2.6

0.0142

77.30

0.095

0.762

1.926

2.005

0.227

101.35

100.55

102.64

102.75

1.29

2.2

0.0137

58.44

0.096

0.752

1.869

1.968

0.227

101.25

100.65

102.82

102.75

1.57

2.1

0.0151

39.82

0.094

0.778

2.013

2.059

0.227

100.65

100.45

102.75

102.8

2.1

2.35

0.0165

12.14

0.099

0.838

2.304

2.166

0.227

100.45

99.8

102.8

102.5

2.35

2.7

0.0100

64.83

0.126

0.764

1.769

1.738

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

Tramo

No.

Pozo i Pozo j

Tipo

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad

Tao

Froude

Cota batea i Cotea batea j

Cota i

Cota j

Altura i

Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

99.8

99.45

102.5

102.75

2.7

3.3

0.0087

40.21

0.163

0.832

1.942

1.661

0.227

99.45

99.1

102.75

102.5

3.3

3.4

0.0070

50.21

0.199

0.841

1.868

1.510

0.227

99.1

98.76

102.5

102.58

3.4

3.82

0.0056

60.63

0.234

0.829

1.729

1.367

0.227

98.76

98.55

102.58

102.88

3.82

4.33

0.0039

53.47

0.281

0.770

1.416

1.150

0.227

101.03

100.57

102.83

102.56

1.8

1.99

0.0169

27.15

0.092

0.810

2.205

2.176

0.227

100.57

99.65

102.56

102.25

1.99

2.6

0.0147

62.50

0.095

0.772

1.977

2.037

0.227

99.65

99.45

102.25

102.27

2.6

2.82

0.0172

11.65

0.091

0.814

2.227

2.190

0.227

99.45

99.16

102.27

102.25

2.82

3.09

0.0056

51.64

0.219

0.797

1.631

1.363

0.227

99.16

98.9

102.25

102.33

3.09

3.43

0.0050

51.80

0.251

0.817

1.646

1.297

0.227

101.25

100.66

102.75

102.38

1.5

1.72

0.0147

40.27

0.095

0.770

1.970

2.032

0.227

101.25

100

102.95

102.5

1.7

2.5

0.0138

90.77

0.096

0.754

1.878

1.974

0.595

101.09

100.93

102.75

102.91

1.66

1.98

0.0015

107.01 0.666

1.334

2.539

0.720

0.227

101.25

100.62

102.75

102.5

1.5

1.88

0.0146

43.08

0.095

0.770

1.967

2.031

0.227

101.31

100.25

102.75

1.44

2.5

0.0145

73.13

0.095

0.767

1.954

2.022

0.227

101.25

99.96

102.79

102.58

1.54

2.62

0.0144

89.53

0.095

0.766

1.945

2.016

0.227

101.25

100.4

102.75

102.5

1.5

2.1

0.0137

61.97

0.096

0.753

1.872

1.970

0.227

101

100.6

102.85

102.5

1.85

1.9

0.0165

24.26

0.092

0.803

2.158

2.148

0.227

101.25

100.87

102.81

102.56

1.56

1.69

0.0244

15.57

0.084

0.920

2.923

2.583

0.227

101.15

100.65

103

102.6

1.85

1.95

0.0144

34.82

0.095

0.765

1.940

2.013

0.227

101.25

99.6

103.01

102.5

1.76

2.9

0.0137

120.33 0.096

0.753

1.872

1.970

0.227

100.96

100.2

103

102.5

2.04

2.3

0.0147

51.55

0.095

0.772

1.980

2.038

0.227

100.2

98.94

102.5

2.3

3.56

0.0139

90.41

0.096

0.757

1.895

1.985

0.452

95.11

94.86

103

102.75

7.89

0.0084

29.75

0.678

2.646

10.915 1.614

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

Tramo

No.

Pozo i Pozo j

Tipo

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad

Tao

Froude

Cota batea i Cotea batea j

Cota i

Cota j

Altura i

Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.452

94.86

94.55

102.75

102.89

7.89

8.34

0.0100

30.99

0.638

2.840

12.679 1.818

0.452

94.55

93.65

102.89

102.88

8.34

9.23

0.0084

106.88 0.681

2.652

10.958 1.611

0.452

93.65

93.46

102.88

102.84

9.23

9.38

0.0156

12.21

0.564

3.398

18.532 2.379

0.452

93.46

93.36

102.84

102.75

9.38

9.39

0.0149

6.71

0.572

3.343

17.888 2.317

SECTOR 2 DISEÑO PARA FM =2.6 (Q. ISLA TUMACO=520 LPS Y Q. ISLA MORRO= 302 LPS)

Tramo

No.

Pozo i Pozo j

Tipo

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad

Tao

Froude

Cota batea i Cotea batea j

Cota i

Cota j

Altura i Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

100.3

99.8

102.5

2.2

2.7

0.0114

43.752 0.115

0.770

1.849

1.837

0.227

99.8

99.45

102.5

102.75

2.7

3.3

0.0069

50.740 0.172

0.765

1.614

1.485

0.227

99.45

99.25

102.75

102.66

3.3

3.41

0.0070

28.427 0.218

0.890

2.036

1.525

0.227

99.25

98.95

102.66

102.5

3.41

3.55

0.0060

49.612 0.232

0.857

1.853

1.419

0.227

98.95

98.65

102.5

102.6

3.55

3.95

0.0045

67.233 0.268

0.798

1.544

1.225

0.227

98.65

98.45

102.6

102.75

3.95

4.3

0.0041

49.195 0.311

0.829

1.596

1.170

0.227

98.45

98.25

102.75

4.3

4.5

0.0038

52.297 0.348

0.853

1.640

1.131

0.227

98.25

97.81

102.75

103

4.5

5.19

0.0026

166.759 0.419

0.778

1.303

0.927

0.227

101.26

100.01

102.75

102.37

1.49

2.36

0.0146

85.617 0.095

0.769

1.965

2.029

0.227

100.01

99.64

102.37

102.25

2.36

2.61

0.0086

42.781 0.149

0.786

1.779

1.642

0.227

99.64

99.46

102.25

2.61

2.79

0.0095

18.898 0.179

0.922

2.315

1.751

0.227

99.46

99.3

102.25

102.75

2.79

3.45

0.0045

35.269 0.250

0.774

1.480

1.232

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

Tramo

No.

Pozo i Pozo j

Tipo

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad

Tao

Froude

Cota batea i Cotea batea j

Cota i

Cota j

Altura i Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

101.25

100.15

102.75

1.5

2.6

0.0142

77.302 0.095

0.762

1.926

2.005

0.227

101.35

100.55

102.64

102.75

1.29

2.2

0.0137

58.435 0.096

0.752

1.869

1.968

0.227

101.25

100.75

102.82

102.75

1.57

0.0126

39.819 0.109

0.777

1.921

1.913

0.227

100.75

100.65

102.75

102.8

2.15

0.0082

12.140 0.146

0.758

1.666

1.600

0.227

100.65

100.2

102.8

102.5

2.15

2.3

0.0069

64.832 0.174

0.773

1.643

1.491

0.227

101.03

100.57

102.83

102.56

1.8

1.99

0.0169

27.147 0.092

0.810

2.205

2.176

0.227

100.57

99.65

102.56

102.25

1.99

2.6

0.0147

62.497 0.095

0.772

1.977

2.037

0.227

99.65

99.45

102.25

102.27

2.6

2.82

0.0172

11.647 0.102

0.874

2.479

2.220

0.227

99.45

99.26

102.27

102.25

2.82

2.99

0.0037

51.635 0.309

0.786

1.437

1.113

0.227

99.26

99.1

102.25

102.33

2.99

3.23

0.0031

51.796 0.364

0.785

1.372

1.015

0.227

101.25

100.66

102.75

102.38

1.5

1.72

0.0147

40.267 0.095

0.770

1.970

2.032

0.227

101.25

100

102.95

102.5

1.7

2.5

0.0138

90.766 0.096

0.754

1.878

1.974

0.227

100

99.75

102.5

102.75

2.5

0.0062

40.212 0.223

0.849

1.841

1.436

0.227

99.75

99.5

102.75

102.5

0.0050

50.205 0.275

0.857

1.765

1.294

0.227

99.5

99.26

102.5

102.58

3.32

0.0040

60.634 0.326

0.838

1.612

1.153

0.227

99.26

99.05

102.58

102.88

3.32

3.83

0.0039

53.469 0.360

0.879

1.729

1.145

0.67

100.99

100.83

102.75

102.91

1.76

2.08

0.0015

107.014 0.711

1.466

2.924

0.705

0.227

101.25

100.62

102.75

102.5

1.5

1.88

0.0146

43.080 0.095

0.770

1.967

2.031

0.227

101.31

100.25

102.75

1.44

2.5

0.0145

73.131 0.095

0.767

1.954

2.022

0.227

101.25

99.96

102.79

102.58

1.54

2.62

0.0144

89.534 0.095

0.766

1.945

2.016

0.227

101.25

100.4

102.75

102.5

1.5

2.1

0.0137

61.969 0.096

0.753

1.872

1.970

0.227

101

100.6

102.85

102.5

1.85

1.9

0.0165

24.264 0.092

0.803

2.158

2.148

0.227

101.25

100.87

102.81

102.56

1.56

1.69

0.0244

15.574 0.084

0.920

2.923

2.583

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

MIC 2019-20

Ligia Mercedes Zárate Carvajal

Tesis II

Tramo

No.

Pozo i Pozo j

Tipo

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad

Tao

Froude

Cota batea i Cotea batea j

Cota i

Cota j

Altura i Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

101.15

100.65

103

102.6

1.85

1.95

0.0144

34.820 0.095

0.765

1.940

2.013

0.227

101.25

99.6

103.01

102.5

1.76

2.9

0.0137

120.328 0.096

0.753

1.872

1.970

0.227

100.96

100.2

103

102.5

2.04

2.3

0.0147

51.546 0.095

0.772

1.980

2.038

0.227

100.2

99.04

102.5

2.3

3.46

0.0128

90.404 0.101

0.752

1.838

1.917

0.595

96.9

96.51

102.75

103

5.85

6.49

0.0042

92.170 0.674

2.252

7.219

1.203

0.595

96.51

96.36

103

102.75

6.49

6.39

0.0050

29.750 0.648

2.432

8.468

1.341

0.595

96.36

96.15

102.75

102.89

6.39

6.74

0.0068

30.993 0.588

2.734

10.865 1.621

0.595

96.15

95.65

102.89

102.88

6.74

7.23

0.0047

106.881 0.669

2.364

7.961

1.270

0.595

95.65

95.56

102.88

102.84

7.23

7.28

0.0074

12.213 0.585

2.846

11.784 1.693

0.595

95.56

95.46

102.84

102.75

7.28

7.29

0.0149

6.714

0.473

3.717

20.966 2.542

SECTOR 2 DISEÑO PARA FM =3.8 (Q. ISLA TUMACO=714 LPS Y Q. ISLA MORRO= 402 LPS)

Tramo

No.

Pozo i Pozo j

Tipo

Tramo

Diámetro

Tubería

Terreno

Excavación

Pendiente

Longitud

T/D

Velocidad Tao Froude

Cota batea i Cotea batea j

Cota i

Cota j

Altura i

Altura j

(m)

(m/s)

(Pa)

(-)

(I/C)

(m)

0.227

100.3

99.8

102.4

102.5

2.1

2.7

0.0114

43.752 0.124

0.807

1.987 1.853

0.227

99.8

99.45

102.5

102.75

2.7

3.3

0.0069

50.740 0.192

0.819

1.789 1.498

0.227

99.45

99.35

102.75

3.3

3.4

0.0035

28.427 0.297

0.751

1.328 1.089

0.227

99.35

99.15

102.75

3.4

3.6

0.0040

49.612 0.295

0.802

1.515 1.165

0.227

99.15

98.85

102.75

3.6

3.9

0.0045

67.233 0.308

0.864

1.737 1.226

0.227

98.85

98.65

102.75

3.9

4.1

0.0041

49.195 0.352

0.885

1.760 1.166

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/1f8e5f977cd36f00c36ad8a906776feb/index-html.html

Diseño de sistemas de alcantarillado en terrenos muy planos. Factibilidad del diseño sin la operación de bomba. Caso de estudio: alcantarillado del distrito de Tumaco (Nariño)