Estructuras SUDS más apropiadas para países tropicales con intensidades de lluvia altas

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PROYECTO DE GRADO EN INGENIERÍA CIVIL

ESTRUCTURAS SUDS MÁS APROPIADAS PARA PAÍSES TROPICALES

CON INTENSIDADES DE LLUVIA ALTAS

Gabriel Ernesto Centanaro Garcia

Asesor: Juan G. Saldarriaga Valderrama

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

PREGRADO EN INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C.

AGOSTO DE 2020

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AGRADECIMIENTOS

A mis padres, que me acompañaron, apoyaron y me brindaron todas las herramientas y
oportunidades que necesité, y más, para culminar mi proyecto de grado y mi carrera académica.

A Juan Guillermo, por su interés y dedicación en mi trabajo y por los constantes consejos que me
ayudaron a formar una mente más crítica y profunda en la ingeniería.

A Andrés Aguilar, un gran ingeniero que prestó su tiempo para ayudarme con algunas etapas de
este proceso.

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Universidad de los Andes
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA
Estructuras SUDS más apropiadas para países tropicales con
intensidades de lluvias altas

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Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

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

Ciclo hidrológico .................................................................................................................. 3

2.2

Escorrentía .......................................................................................................................... 3

2.2.1

Problemas ambientales ............................................................................................... 4

2.2.2

Problemas en ciudades ............................................................................................... 4

2.3

Precipitación en países tropicales ....................................................................................... 4

2.3.1

Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF)........................................................ 9

2.3.2

Método de los bloques alternos ............................................................................... 11

2.4

Prácticas de drenaje sostenible ......................................................................................... 12

2.5

Casos de estudio................................................................................................................ 15

2.5.1

Proyecto AQUAVAL, Valencia, España. ..................................................................... 15

2.5.2

Technische Universitat Dresden Campus .................................................................. 18

2.5.3

Cuenca de Hexi, en la ciudad de Nanjing, China ....................................................... 20

2.5.4

Ciudad de Seúl, Corea del sur .................................................................................... 23

2.5.5

Jardín de infiltración en la ciudad de Xi’an, China .................................................... 25

2.5.6

Distrito de Jin´an, Ciudad Fuzhou, Sureste de China ................................................. 28

Metodología .............................................................................................................................. 32

3.1

Caso de estudio: Cajicá ...................................................................................................... 32

3.2

Fase 3 del P.M.A. ............................................................................................................... 33

3.3

Modelo EPA SWMM .......................................................................................................... 34

3.3.1

Trazado de la red, cuencas, nodos y tuberías ........................................................... 34

3.3.2

Hietograma de diseño ............................................................................................... 35

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Ingeniería Civil

3.3.3

Cuencas hidrológicas ................................................................................................. 36

3.3.4

Tuberías ..................................................................................................................... 41

3.4

Análisis por realizar ........................................................................................................... 46

3.4.1

SUDS escogido: Techo verde (TV) ............................................................................. 47

3.4.2

SUDS escogido: Pavimento Permeable (PP) .............................................................. 49

3.4.3

SUDS escogido: Zanja de infiltración (IT) ................................................................... 51

Resultados ................................................................................................................................. 53

4.1

Cuenca Noroccidental ....................................................................................................... 53

4.2

Cuenca Nororiental 1 ........................................................................................................ 54

4.3

Cuenca Nororiental 2 ........................................................................................................ 55

4.4

Cuenca Nororiental 3 ........................................................................................................ 56

4.5

Cuenca Sur 1 ...................................................................................................................... 57

4.6

Cuenca Sur 2 ...................................................................................................................... 58

4.7

Cuenca Sur 3 ...................................................................................................................... 59

4.8

Cuenca Sur 4 ...................................................................................................................... 60

4.9

Cuenca Sur 5 ...................................................................................................................... 61

4.10 Cuenca Sur PTAR ............................................................................................................... 62

Análisis de resultados ................................................................................................................ 64

Conclusiones.............................................................................................................................. 66

Recomendaciones ..................................................................................................................... 67

Bibliografía ................................................................................................................................ 68

Anexos ....................................................................................................................................... 71

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iii

ÍNDICE DE FIGURAS

Ilustración 1 Inundaciones en Bogotá, Colombia. Tomado de (El Espectador, 2020) ........................................ 5

Ilustración 2 Precipitación por año por país Fuente: (Food and Agriculture Organization of the United

Nations, 2014) ........................................................................................................................................... 6

Ilustración 3 Precipitación media mundial (The World Bank Group, 2019) ....................................................... 7

Ilustración 4 Hietograma de un aguacero de 30 minutos .................................................................................. 8

Ilustración 5 Curvas IDF Fuente: (Empresa de Servicios Públicos de Cajicá S.A. E.S.P. & INGEQMA, 2018) .... 10

Ilustración 6 Edificio BTS en Bogotá, techo verde instalado. Fuente: (Groncol, 2020) .................................... 13

Ilustración 7 Humedales en el centro empresarial Elemento, Bogotá ............................................................. 13

Ilustración 8 Parque Simón Bolívar (Instituto Distrital de Recreación y Deporte, 2017) ................................. 14

Ilustración 9 Pavimento Permeable (United States Environmental Protection Agency, 2015) ....................... 15

Ilustración 10 Franja de infiltración del lugar 1 ................................................................................................ 16

Ilustración 11 Franja de infiltración del lugar 2 ................................................................................................ 16

Ilustración 12 Techo verde del lugar 3 ............................................................................................................. 17

Ilustración 13 Resultados de las estructuras SUDS (Sara Perales-Momparler, 2013) ...................................... 17

Ilustración 14 Campus de la universidad alemana Technische Universitat Dresden. Tomado de: (Wenyu Yang,

2020) ........................................................................................................................................................ 18

Ilustración 15 Modelo de EPA SWMM para el caso de estudio 2 .................................................................... 19

Ilustración 16 Resultados caso de estudio 2 .................................................................................................... 20

Ilustración 17 Área de estudio de Hexi, Nanjing, China. Tomado de: (Maochuan Hu, 2017) .......................... 21

Ilustración 18 Resultados caso de la cuenca de Neri ........................................................................................ 23

Ilustración 19 Lugares de estudio en Seúl, Corea del Sur (Chaeyoung Bae, Effects of low-impact development

practices for flood events at the catchment scale in a highly developed urban area, 2020) .................. 24

Ilustración 20 Resultados caso de estudio de Seúl, Corea del Sur ................................................................... 25

Ilustración 21 Área de estudio .......................................................................................................................... 26

Ilustración 22 Jardín de infiltración del caso 5 ................................................................................................. 26

Ilustración 23 Resultados caso de estudio 5 (mayo, 2013) .............................................................................. 27

Ilustración 24 Resultados caso de estudio 5 (junio, 2013) ............................................................................... 27

Ilustración 25 Resultados caso de estudio 5 (julio, 2013) ................................................................................ 27

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Ilustración 26 Resultados caso de estudio 5 (julio, 2014) ................................................................................ 28

Ilustración 27 Área de estudio, caso Jin'an ...................................................................................................... 29

Ilustración 28 Resultados caso de estudio Jin'an ............................................................................................. 31

Ilustración 29 Localización del municipio de Cajicá .......................................................................................... 33

Ilustración 30 Trazado de la red en la Fase 3 del P.M.A. Cajicá ........................................................................ 35

Ilustración 31 Hietograma de análisis .............................................................................................................. 36

Ilustración 32 Usos de suelo según la EPA. Tomado de: (United States Environmental Protection Agency,

2015) ........................................................................................................................................................ 37

Ilustración 33 Diferentes usos de suelo............................................................................................................ 38

Ilustración 34 N de Manning para superficies .................................................................................................. 39

Ilustración 35 Número de curva (Soil Conservation Service) ........................................................................... 40

Ilustración 36 Números de curva, manual EPA SWMM. .................................................................................. 41

Ilustración 37 N de Manning para conductos cerrados. Manual EPA SWMM ................................................. 42

Ilustración 38 Coeficiente de rugosidad n de Manning para conductos cerrados Tabla D.2.2 de la RAS ........ 42

Ilustración 39 Cuencas Norte ........................................................................................................................... 44

Ilustración 40 Cuencas SUR .............................................................................................................................. 45

Ilustración 41 Centro de Cajicá ......................................................................................................................... 48

Ilustración 42 Zonas viables para techos verdes .............................................................................................. 48

Ilustración 43 Área viable para pavimentos permeables ................................................................................. 50

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ÍNDICE DE GRÁFICAS

Figura 1 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Noroccidental .......................................................... 53

Figura 2 Porcentajes de reducción cuenca noroccidental ................................................................................ 54

Figura 3 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Nororiental 1............................................................ 54

Figura 4 Porcentajes de reducción cuenca nororiental 1 ................................................................................. 55

Figura 5 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Nororiental 2............................................................ 55

Figura 6 Porcentajes de reducción cuenca nororiental 2 ................................................................................. 56

Figura 7 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Nororiental 3............................................................ 56

Figura 8 Porcentajes de reducción cuenca nororiental 3 ................................................................................. 57

Figura 9 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 1 ......................................................................... 57

Figura 10 Porcentajes de reducción cuenca sur 1 ............................................................................................ 58

Figura 11 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 2 ....................................................................... 58

Figura 12 Porcentajes de reducción cuenca sur 2 ............................................................................................ 59

Figura 13 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 3 ....................................................................... 59

Figura 14 Porcentajes de reducción cuenca sur 3 ............................................................................................ 60

Figura 15 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 4 ....................................................................... 60

Figura 16 Porcentajes de reducción cuenca sur 4 ............................................................................................ 61

Figura 17 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 5 ....................................................................... 61

Figura 18 Porcentajes de reducción cuenca sur 5 ........................................................................................... 62

Figura 19 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur PTAR ................................................................ 62

Figura 20 Porcentajes de reducción cuenca sur PTAR ...................................................................................... 63

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Ciudades tropicales con alta intensidad de lluvias ................................................................................ 9

Tabla 2 Método de los bloques alternos aplicado a la curva IDF de PR=100 años, en Cajicá .......................... 11

Tabla 3 Escenarios de caso de estudio 3 .......................................................................................................... 22

Tabla 4 Episodios de lluvia para el caso de estudio de Jin'an ........................................................................... 29

Tabla 5 Escenarios propuesto, caso de estudio Jin'an...................................................................................... 30

Tabla 6 Resultados UTOPIA .............................................................................................................................. 44

Tabla 7 Resultados Cuencas SUR ...................................................................................................................... 46

Tabla 8 Propiedades de los diferentes techos verdes. Tomado de: (Bonilla, 2019) ......................................... 47

Tabla 9 Área de techos verdes en Cajicá .......................................................................................................... 49

Tabla 10 Valores de los parámetros del modelo de pavimento permeable .................................................... 49

Tabla 11 Área viable para PP ............................................................................................................................ 51

Tabla 12 Diseño de las tuberías de la cuenca Noroccidental ........................................................................... 71

Tabla 13 Diseños de la cuenca nororiental ....................................................................................................... 75

Tabla 14 Diseños de la cuenca nororiental 2 .................................................................................................... 77

Tabla 15 Diseños de la cuenca nororiental 3 .................................................................................................... 79

Tabla 16 Diseños de la cuenca Sur1 ................................................................................................................. 83

Tabla 17 Diseños de la cuenca sur 2 ................................................................................................................. 85

Tabla 18 Diseños de la cuenca sur 3 ................................................................................................................. 87

Tabla 19 Diseños de la cuenca sur 4 ................................................................................................................. 88

Tabla 20 Diseños de la cuenca sur 5 ................................................................................................................. 90

Tabla 21 Diseños de la cuenca sur PTAR .......................................................................................................... 91

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1 INTRODUCCIÓN

En  los  últimos  años,  la  urbanización  excesiva  ha  causado  un  aumento  constante  de  superficies
impermeables  y  ha  alterado  considerablemente  las  características  hidrológicas  de  las  cuencas,
especialmente las urbanas. Estos cambios se traducen en altos volúmenes de escorrentía que, a su
vez,  trae  numerosos  impactos  negativos.  Los  principales  problemas  de  la  generación  de
escorrentía  son  la  degradación  de  las  bases  de  los  ríos,  los  riesgos  que  conlleva  la  inundación
urbana  y  la  contaminación  del  agua.  En  el  trópico,  a  la  creciente  urbanización  se  le  suman  las
fuertes lluvias que  se  presentan cada año. Los  países tropicales son lugares  que  se  caracterizan,
entre otras cosas, por sus fuertes aguaceros. Un episodio de lluvia de gran intensidad, que ocurre
en  una  ciudad  altamente  urbanizada,  contribuye  a  la  generación  de  grandes  volúmenes  de
escorrentía que pueden  generar afectaciones económicas considerables  a la ciudad  y  presentan,
además, riesgos importantes a las personas que viven en ella.

Es deber entonces de los encargados de la planeación de ciudades mitigar estos riesgos y prevenir
estos  desastres  a  través  de  una  gestión  adecuada  de  las  aguas  pluviales.  Tradicionalmente,  la
escorrentía  es  manejada  a  través  de  sistemas  de  alcantarillado  pluviales  que  se  enfocan  en
rápidamente evacuar la escorrentía a través de la colección directa, detención, y descarga de estas
aguas  hacia  cuerpos  de  agua  naturales.  Sin  embargo,  debido  a  el  cambio  climático  y  la  fuerte
urbanización,  reforzar  los  sistemas  ya  existentes  se  ha  vuelto  costoso,  especialmente  para  las
ciudades  altamente  urbanizadas.  En  este  contexto,  los  sistemas  urbanos  de  drenaje  sostenible
(SUDS)  surgen  como  una  respuesta  más  acertada  a  la  creciente  demanda  de  manejo  de  aguas
pluviales.

El  siguiente  documento  pretende  analizar  las  diferentes  alternativas  SUDS  que  pueden
implementarse en parte del municipio de Cajicá, Colombia y evaluar cuales son las mejores SUDS
para  este.  Este  análisis se llevará  a  cabo  a través  del  modelo  SWMM (Stormwater  Management
Model)  usando  el  software  EPA  SWMM,  desarrollado  por  “The  United  States  Environment
Protection  Agency”.  La  modelación  se  llevará  a  cabo  sobre  la  fase  3  del  Plan  Maestro  de
Alcantarillado  de  Cajicá,  que  cubre  las  zonas  rurales  potencialmente  urbanas  de  Cajicá.  Se
analizará  un  escenario  de  este  lugar  totalmente  urbanizado  y  se  propondrá  un  diseño  de
alcantarillado de aguas pluviales desarrollado en UTOPIA, software desarrollado por el Centro de
Investigaciones  en  Acueductos  y  Alcantarillados  (CIACUA)  de  la  Universidad  de  los  Andes.  El
análisis consistirá en evaluar los caudales de salida y los volúmenes de escorrentía en 8 escenarios
diferentes que surgirán de las diferentes combinaciones de tres estructuras SUDS: techos verdes,
pavimentos permeables y zanjas de infiltración.

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Ingeniería Civil

El  documento  empieza  con  el  capítulo  de  marco  teórico,  introduciendo  al  lector  todos  los
conceptos necesarios relacionados con la producción de escorrentía en ciudades y como frenarla.
Se  definen  los  conceptos  de  ciclo  hidrológico,  escorrentía,  países  tropicales,  y  se  explica
detalladamente que es la precipitación, su intensidad y como medirla. También se introducirán los
análisis  Intensidad-Duración-Frecuencia  de  las  lluvias,  y  cómo  representarlas  a  través  de  los
hietogramas  de  diseño.  Después  se  discutirán  algunos  ejemplos  de  estructuras  SUDS.  Luego,  se
mencionarán  brevemente los resultados de  algunos artículos  que  presentaron estudios  similares
usando EPA SWMM o otras aplicaciones con modelo SWMM, o bien, estudios que compararon el
rendimiento de estructuras SUDS ya implementadas.

Una vez culminado el marco teórico, el capítulo de metodología describirá todos los procesos que
involucran la generación del modelo en EPA SWMM y mostrará los diseños hechos en UTOPIA
propuestos por el autor. Se describirá el área de estudio, sus condiciones climáticas, características
geológicas, y las cuencas que la componen, con sus respectivos nodos de descarga.

Posteriormente, se mostrarán los resultados obtenidos para cada una de las 10 cuencas bajo los 8
escenarios posibles. Presentando así, los resultados del análisis de 80 modelos SWMM.

Por último, se analizarán los resultados y se concluirá que no existe una mejor estructura SUDS,
sino más bien, una mejor combinación de diferentes estructuras que depende de las condiciones
de cada zona.

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo General

Determinar las estructuras más apropiadas para los países tropicales con intensidades de lluvia
altas.

1.1.2 Objetivos Específicos

• Analizar el valor que tiene hoy en día la sostenibilidad urbana. Comprender por qué es

importante considerar este aspecto en la construcción de ciudades y específicamente, en
el drenaje urbano

• Evaluar a través de registros históricos y casos de estudio la implementación, el

funcionamiento y los beneficios de los SUDS.

• Realizar un modelo en EPA SWMM que permita el análisis comparativo entre estructuras

SUDS que permita evidenciar que estructuras SUDS son mejores para un escenario de alta
lluvia.

• Diseñar la red correspondiente a la fase 3 del plan maestro de alcantarillado de Cajicá, a

través del software Utopía.

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2 MARCO TEÓRICO

2.1 Ciclo hidrológico

El agua, en sus tres fases (sólida, líquida y gaseosa), conforma la mayor parte del sistema climático
en la tierra a través de diferentes elementos como el aire, las nubes, el océano, los lagos, las capas
de nieve y los glaciares. Aproximadamente el 75% de la tierra está cubierta por agua o hielo. Del
total del agua, el 97% se encuentra en los océanos, y el restante se reparte entre glaciales, hielos
polares y nieve (2%), agua subterránea (0.6%), lagos de agua dulce (0.009%), lagos salados y mares
interiores (0.0075%), humedad del suelo, ríos y agua atmosférica (0.01%).

El  ciclo  del  agua  es  generalmente  entendido  como  un  ciclo  circular  simple  que  involucra  la
evaporación,  condensación  y  precipitación.  Sin  embargo,  la  realidad  es  mucho  más  compleja.
Aunque  este  simple modelo puede  ser muy útil,  los caminos que toma el agua en los diferentes
ecosistemas de la tierra son extremadamente complejos. El ciclo que define en detalle cada uno
de  los  procesos  que  sufre  el  agua  se  denomina  ciclo  hidrológico.  El  ciclo  hidrológico  puede
“empezar” con el agua contenida en el océano, glaciales, ríos y demás cuerpos de agua. Esta agua
se evapora y sube a la atmósfera, en donde, debido a las bajas temperaturas, se condensa y forma
las nubes. Luego, el agua de las nubes se precipita regresando así a la tierra. Sin embargo, el agua
puede ser interceptada por la vegetación, la cual puede retener considerables cantidades de agua
para  ser evaporada  otra vez,  sin  pasar  por  la  superficie.  Una vez  en  la superficie, el  agua  puede
escurrirse  a  los  diferentes  cuerpos  de  agua  antes  mencionados,  o  infiltrarse  al  suelo.  El  agua
infiltrada puede escurrirse, al igual que sucede en la superficie o percolarse hacia los acuíferos. El
agua  contenida  en  acuíferos  regresa  a  los  cuerpos  de  agua  a  través  del  flujo  subterráneo.  Sin
embargo,  es  posible  que  esta  suba  otra  vez  al  suelo  a  través  del  ascenso  capilar  y  en  el  suelo
puede subir una vez más a la superficie debido a un proceso llamado difusión de vapor. Estos son
solo  algunos  de  los  numerosos  procesos  que  contiene  el  ciclo  del  agua.  (National  Oceanic  and
Atmospheric Administration (NOAA), 2020)

Ahora bien, los procesos antes mencionados pueden ocurrir en una zona natural o en una zona
urbanizada. La diferencia entre estas zonas es la cantidad de agua que efectúa uno u otro proceso.
En las zonas naturales, en donde ha habido poca intervención del hombre, el agua que se infiltra
puede llegar a ser el 50% del agua que se precipita en la zona. Mientras tanto, en zonas altamente
urbanizadas este porcentaje puede caer hasta un 15%, lo cual resulta en un incremento de la
escorrentía generada, que puede ir del 10% en zonas naturales al 55% del agua precipitada en las
zonas altamente urbanizadas. (Ruby)

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2.2 Escorrentía

La  escorrentía  es  el  agua  precipitada  que  fluye  en  la  superficie  terrestre  y,  como  su  nombre  lo
indica, escurre hacia el primer cuerpo de agua que encuentre en su camino, o bien se infiltra en el
suelo. En las ciudades el agua debe ser controlada mediante sistemas de alcantarillado de aguas
pluviales. Estos sistemas son redes enormes bajo el suelo de las ciudades que transportan el agua
precipitada  a  través  de  tuberías  hacia  los  denominados  “nodos  de  descarga”.  Los  nodos  de
descarga  pueden  tratarse  o  bien  de  cuerpos  de  agua  o  de  salidas  artificiales,  como  plantas  de
tratamiento de agua.

El exceso de escorrentía en la superficie puede generar varios problemas ambientales, sin
mencionar, que puede generar inundaciones con considerables afectaciones económicas.

Los nodos de descarga presentan entonces, cada vez que hay precipitación, paso de agua. Cuando
cae un aguacero en la ciudad, se produce lo que se denomina picos de caudal. Un pico de caudal
es la mayor tasa de paso de agua, que suele medirse en el nodo de descarga.

2.2.1 Problemas ambientales

Estas afectaciones ocurren principalmente por los grandes picos de caudal, que, directamente
causan erosión y aumentan el transporte de sedimentos, lo cual, a su vez, produce obstrucción de
canales y pérdida de la vegetación. La obstrucción de canales puede resultar en degradaciones
considerables del hábitat acuático.

2.2.2 Problemas en zonas urbanas

La dinámica meteorológica como la hidrológica son afectadas por el paisaje urbano. Por un lado,
las propiedades térmicas artificiales y el aumento de partículas de las áreas urbanas impactan la
forma en que se genera la lluvia y aumentan la precipitación a favor del viento y puede aumentar
la generación de tormentas convectivas de verano. Por otro lado, la expansión del espacio urbano
da  como  resultado  un  aumento  del  paisaje  impermeable  y  expansión  de  redes  artificiales  de
drenaje  que  pueden  facilitar  cambios  dramáticos  en  la  magnitud,  las  vías  y  el  momento  de  la
escorrentía en un rango de escalas, desde edificios individuales hasta desarrollos más grandes. El
exceso  de  escorrentía  en  las  ciudades  puede  provocar  grandes  inundaciones  con  grandes
afectaciones económicas.

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Ilustración 1 Inundaciones en Bogotá, Colombia. Tomado de (El Espectador, 2020)

2.3 Precipitación en países tropicales

Los países tropicales son los que se ubican en entre los trópicos: el trópico de Cáncer, el paralelo
de latitud 23 Norte, y el trópico de Capricornio, el paralelo de latitud 23 Sur. Justo en el centro de
la franja se dispone el ecuador, una línea imaginaria equidistante del polo norte y polo sur. Estos
lugares  se  caracterizan,  entre  otros  factores,  porque  el  sol  golpea  perpendicularmente  al
mediodía, al menos un día al año. Debido a esto, esta franja presenta temperaturas más altas que
en  el  resto  del  planeta,  y  de  ahí  el  clima  que  se  conoce  como  tropical.  Adicionalmente,  a  este
intenso calor se le atribuye la frecuencia de precipitaciones que se presentan en la zona, ya que el
aire caliente retiene más humedad que el aire frío. (Richter, 2016).

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Ilustración 2 Precipitación por año por país Fuente: (Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2014)

La imagen muestra en un verde más oscuro los países con mayor precipitación anual. Como se
puede observar en la imagen, según la FOA, la mayor precipitación anual promedio ocurre en los
países ubicados en el trópico. Además, según esta misma fuente, en 2014 Colombia llegó a ser el
país más lluvioso del mundo.

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Ilustración 3 Precipitación media mundial (The World Bank Group, 2019)

Es usual medir la precipitación en milímetros de agua. Por ejemplo, puede decirse que en un
evento de lluvia de 30 minutos se precipitaron 10 milímetros de agua. Esto quiere decir que, si se
dejara un recipiente de cualquier medida en la intemperie desde el inicio hasta el final del evento
de lluvia, se evidenciaría una columna de agua de 10 milímetros.

Generalmente, la precipitación se mide por año, para categorizar que tanto llueve en un país. La
precipitación mundial promedio, según la FOA y el banco mundial es de aproximadamente 1200
milímetros por año, ubicándose Colombia en el punto más alejado de la media, con 3240
milímetros por año.

Así  mismo,  puede  hablarse  de  la  intensidad  de  lluvia.  La  intensidad  de  lluvia  es  la  razón  de
incremento de la altura mencionada antes. Este incremento se mide en milímetros por hora. De
manera que, el evento de lluvia mencionado antes tuvo una intensidad de 20 milímetros por hora,
suponiendo que la cantidad de agua se haya precipitado de manera constante a esta intensidad.
Sin  embargo,  en  la  mayoría  de  las  veces,  los  episodios  de  lluvia  no  se  presentan  de  manera
constante.  Al  principio  del  episodio  de  lluvia  se  presenta  una  intensidad  baja,  que  va
incrementando  hasta  llegar  a  un  pico  para  luego  bajar  otra  vez.  Así,  un  ejemplo  del  evento  de
lluvia mencionado antes se muestra a continuación:

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Ilustración 4 Hietograma de un aguacero de 30 minutos

Como se puede observar, el episodio de lluvia de 30 minutos se divide en intervalos de 5 minutos,
y se evidencia la precipitación en cada uno de estos intervalos, las cuales, en total, alcanzan una
precipitación de aproximadamente 10 milímetros. Puede verse, así, como varía la intensidad de un
aguacero con el tiempo. Para este ejemplo, la intensidad en los primeros 5 minutos fue de
aproximadamente 18 milímetros por hora, mientras que en los 5 minutos más intensos
(generalmente el centro del aguacero), la intensidad corresponde a 32 milímetros por hora.

El gráfico anteriormente mostrado, que describe el comportamiento de un evento de lluvia, se le
denomina “hietograma de lluvia”.

La intensidad de precipitación se puede clasificar en suave (<2.5 mm/h), moderada (2.5-10 mm/h),
fuerte (10-50 mm/h) y violenta (>50 mm/h). El último valor ocurre solamente en los trópicos
debido los ciclones que se presentan ocasionalmente.

Ahora  bien,  estadísticamente,  las  tormentas  (lluvias  con  fuerte  intensidad  que  pueden  tener
presencia  de  truenos)  son  características  del  clima  tropical,  y  estas  son  las  más  propensas  a
generar escorrentía, por lo que en estos países se presenta una mayor amenaza de los problemas
que esta conlleva, ya mencionados anteriormente.

1,50

1,75

2,67

1,83

1,50

0,83

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Prec

ita

ción

)

t (min)

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Tabla 1 Ciudades tropicales con alta intensidad de lluvias

Tropical

Ciudad o País

Intensidad (mm/h)

Kuala Lumpur

(Malasia)

240

Singapur

193.86

Bangkok (Tailandia)

175

Kuching (Malasia)

167

Bogotá (Colombia)

115.71

Las ciudades tropicales presentan intensidades de lluvias mucho más altas que las ciudades no
tropicales (Richter, 2016)

Hoy  en  día,  la  medición  de  los  milímetros  de  lluvia  se  lleva  a  cabo  por  medio  de  pluviómetros
ubicadas en las denominadas estaciones meteorológicas. En Colombia, El Instituto de Hidrología,
Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) es  la entidad oficial gubernamental encargada del
manejo de la información científica, hidrológica, meteorológica y todo lo relacionado con el medio
ambiente.

2.3.1 Curvas Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF)

Las curvas IDF de un lugar muestran las intensidades máximas a las que se llega en diferentes
periodos de retorno, y en una duración predeterminada. Estas curvas son ampliamente utilizadas
para describir la pluviosidad de una zona, ya que involucran un análisis estadístico de los episodios
de lluvia que se han presentado en los últimos años en una zona. Un periodo de retorno es la
frecuencia en la que se pueden presentar tales eventos. Por ejemplo, un periodo de retorno de 2
años indicaría que el evento se presenta cada dos años. Las curvas IDF se visualizan como sigue a
continuación:

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Ilustración 5 Curvas IDF Fuente: (Empresa de Servicios Públicos de Cajicá S.A. E.S.P. & INGEQMA, 2018)

Como podemos observar, se tienen diferentes curvas, una para cada periodo de retorno. La curva
con  mayor periodo de  retorno (100 años)  es  la de mayor intensidad.  Así,  lo que  muestran estas
curvas  son  las  intensidades  máximas  a  las  que  se  puede  llegar  jugando  con  las  variables  de
duración y de periodo de retorno, por lo cual, una misma curva IDF representa eventos diferentes.
Por  ejemplo,  según  la  imagen  mostrada,  para  un  periodo  de  retorno  de  100  años,  se  puede
encontrar  un  aguacero  que  dure  solo  5  minutos  y  tenga  una  intensidad  promedio  de  casi  300
milímetros por hora. Así mismo, en la misma curva se puede observar que el episodio más lluvioso
que ocurre una vez en 100 años, con una duración de 10 minutos, tiene una intensidad de un poco
más  de  180  milímetros  por  hora.  Las  anteriores  curvas  presentadas  están  basadas  en  eventos
reales,  que  son  las  correspondientes  a  la ciudad  de Cajicá, según el estudio  hidrológico  liderado
por la empresa INGEQMA, en un trabajo de consultoría del plan maestro de alcantarillado, fase 2.

La ventaja de las curvas IDF es que no se limitan a presentar un episodio de lluvia aislado, sino que
recogen información estadística de varios años y combinan las peores tormentas que pueden
generarse. Por esta razón, estas curvas se usan en el diseño del alcantarillado de las ciudades.

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2.3.2 Método de los bloques alternos

Ahora bien, aunque las curvas IDF son las necesarias para el diseño de los alcantarillados, es más
común usar esta información traducida en un hietograma. El método de los bloques alternos es
uno de los métodos que permite traducir una curva IDF en un hietograma de diseño. A
continuación se muestra el proceso a seguir, según lo describe Ven Te Chow, en su libro “Applied
Hydrology”

1.  Dividir el tiempo de duración en intervalos
2.  Seleccionar el periodo de retorno
3.  Obtener de su curva IDF los valores de intensidad de precipitación para cada intervalo
4.  Calcular la profundidad o volumen de precipitación caída en cada intervalo, multiplicando

la intensidad por la duración del intervalo (en horas)

5. Restar los valores sucesivos de profundidad de precipitación (en mm) calculados antes
6. Reordenar los resultados de manera que el mayor valor esté en medio de la serie, y se

vayan alternando en orden descendente alternativamente a lado y lado de ese máximo

El proceso anteriormente descrito se ilustra en la tabla 2, tomando como ejemplo la curva IDF de
Cajicá, con un periodo de retorno de 100 años:

Tabla 2 Método de los bloques alternos aplicado a la curva IDF de PR=100 años, en Cajicá

Duración

Intensidad

(mm/h)

Profundidad

acumulada (mm)

Profundidad

incremental

(mm)

Precipitación

(mm)

0:05

293.607

24.47

1.66

0:10

187.11

31.19

6.72

1.86

0:15

143.76

35.94

4.75

2.13

0:20

119.242

39.75

3.81

2.54

0:25

103.142

42.98

3.23

0:30

91.615

45.81

2.83

4.75

0:35

82.881

48.35

2.54

24.47

0:40

75.99

50.66

2.31

6.72

0:45

70.39

52.79

2.13

3.81

0:50

65.731

54.78

1.98

2.83

0:55

61.782

56.63

1.86

2.31

1:00

58.385

58.39

1.75

1.98

1:05

55.425

60.04

1.66

1.75

1:10

52.818

61.62

1.58

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De esta manera, el área sombreada de la tabla anterior, junto con las duraciones de la primera
columna, correspondería al hietograma de diseño de Cajicá.

2.4 Prácticas de drenaje sostenible

Los  sistemas  urbanos  de  drenaje  sostenible  (SUDS)  pretenden  minimizar  el  impacto  que  genera
una urbanización hacia la cuenca a la cual pertenece. En otras palabras, intentan que la respuesta
hidrológica  de  una  zona  sea  similar  a  la  que  tenía  antes  de  ser  urbanizada,  y  por  consiguiente,
disminuir la escorrentía y los altos picos de caudal que se presentan en nodos de descarga de estas
urbanizaciones.  Actualmente,  las  diferentes  técnicas  y  estructuras  SUDS  están  aplicadas  en
muchos países del mundo. En Reino Unido, por ejemplo, los sistemas de drenaje urbano sostenible
están ampliamente establecidos. También se pueden encontrar en países como Australia, Estados
Unidos, Dinamarca, Alemania y Suecia.

Los SUDS pueden dividirse en dos grandes grupos: estructurales y no estructurales. Los SUDS no
estructurales  corresponden a capacitaciones, cursos y enseñanzas que  puedan crear una cultura
en  torno  al  uso  del  agua  y  del  suelo.  Por  otro  lado,  los  SUDS  estructurales  corresponden  a
estructuras físicas que se implementan en las ciudades. El análisis que se realizará se enfocará en
estas  últimas.  Las  estructuras  SUDS  también  pueden  categorizarse  según  su  funcionamiento.
Existen  entonces,  dos  principales  funciones:  infiltración o  filtración,  y  detención  y  retención. Las
estructuras que cumplen la función de filtración permiten que el agua precipitada pueda infiltrarse
al suelo bajo la urbanización, sin generar escorrentía ni aumentar los caudales de salida. Por otro
lado, las estructuras que cumplen la función de retener interceptan el agua de la precipitación, y la
retienen por un tiempo considerable. Esto permite que el agua retenida pueda evaporarse antes
de  entrar  en  el  sistema  de  alcantarillado  de  una  ciudad,  o  bien,  infiltrarse  en  el  sistema  de
alcantarillado cuando ya no esté saturado.

A continuación, se muestran algunos ejemplos de las estructuras SUDS:

2.4.1.1 Techos verdes

Los techos verdes son los techos de un edificio que está parcial o totalmente cubierto
de vegetación, ya sea en suelo o en un medio de cultivo apropiado, con una membrana
impermeable. Puede incluir otras capas que sirven para drenaje e irrigación y como barrera para
las raíces.

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Ilustración 6 Edificio BTS en Bogotá, techo verde instalado. Fuente: (Groncol, 2020)

2.4.1.2 Zanjas de infiltración

Las zanjas de infiltración son canales sin desnivel construidos en laderas, los cuales tienen por
objetivo captar el agua que escurre, disminuyendo los procesos erosivos, al aumentar la
infiltración del agua en el suelo. Estas obras de recuperación de suelos pueden ser construidas de
forma manual o mecanizada, y se sitúan en la parte superior o media de una ladera, para capturar
y almacenar la escorrentía proveniente de las cotas superiores. (Roberto Pizarro Tapia, 2004)

Ilustración 7 Humedales en el centro empresarial Elemento, Bogotá

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2.4.1.3 Estanques

Un estanque es una pequeña cavidad de agua, natural o artificial, utilizado cotidianamente para
proveer al riego, criar peces, nadar, etcétera, o con fines meramente ornamentales. Los estanques
en ciudades son grandes estructuras que permiten captar hasta el 100% del agua que se precipita,
siendo entonces una de las mejores estructuras SUDS. Sin embargo, se necesita mucho espacio y
no puede utilizarse el área en donde esté implementado.

Ilustración 8 Parque Simón Bolívar (Instituto Distrital de Recreación y Deporte, 2017)

2.4.1.4 Pavimentos permeables

Los pavimentos permeables generalmente están hechos de una matriz de concretos bloques que
incluyen huecos llenos de arena, grava o tierra. Estos vacíos permitir que la escorrentía se infiltre a
través  del  pavimento en  el  suelo  subyacente, mitigar  el  impacto  de  la escorrentía  y recargar  las
aguas subterráneas. Debido a que  el polvo o las partículas emitidas por los automóviles  pueden
reducir permeabilidad en el tiempo, es adecuado instalar pavimento permeable en espacios como
estacionamientos,  entradas  de  vehículos  y  andenes,  donde  el  volumen  es  bajo  y  la  gestión  del
mantenimiento es fácil.

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Ilustración 9 Pavimento Permeable (United States Environmental Protection Agency, 2015)

2.5 Casos de estudio

Este capítulo tiene como fin discutir brevemente algunos de los resultados de varios proyectos en
donde se compararon diferentes estructuras SUDS en países con frecuencias altas de lluvia o bajo
episodios violentos que se hayan presentado

2.5.1 Proyecto AQUAVAL, Valencia, España.

Este proyecto fue discutido a través del artículo “SuDS Efficiency during the Start-Up Period under
Mediterranean Climatic Conditions”, publicado en la revista Clean Soil Water, en 2013. (Sara
Perales-Momparler, 2013)

2.5.1.1 Área de estudio

En el estudio llevado a cabo en el artículo, se discuten 2 estructuras SUDS (franjas de infiltración y
techos verdes), ubicadas en 3 lugares diferentes:

• Franja de infiltración alrededor de un complejo deportivo

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Ilustración 10 Franja de infiltración del lugar 1

Esta puede albergar hasta 170 m

de agua, recibiendo escorrentía de la carretera y un complejo

deportivo situado a un costado de esta (1900 m

+ 11.100 m

, respectivamente)

• Franja de infiltración a un costado de una carretera de alto volumen

Ilustración 11 Franja de infiltración del lugar 2

Puede albergar hasta 218 m

y recibe escorrentía proveniente de 7.000 m

de carreteras públicas y

privadas.

• Techos verdes en la escuela pública Gonzales Vera

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Ilustración 12 Techo verde del lugar 3

La escuela pública de Gonzales Vera, localizada en el corazón de la ciudad de Xàtiva, fue escogida
como lugar 3. En la zona se instalaron un total de 218 m

de techos verdes nuevos, con un grosor

de 10 centímetros.

2.5.1.2 Resultados

El monitoreo comenzó a fines de septiembre de 2012 con la mayor cantidad de evento torrencial
registrado  durante  el  otoño  de  y  fue  el  primer  período  significativo  de  lluvia  después  de  La
construcción de la SuDS. Esto significó que el período de inicio comenzó con condiciones de lluvia
intensa relativamente extremas: 92 mm en tres días. Otros 8 episodios de luvia fueron  grabados
durante el monitoreo. Los resultados de cada uno de los episodios y el rendimiento de los SUDS
instalados pueden observarse a continuación:

Ilustración 13 Resultados de las estructuras SUDS (Sara Perales-Momparler, 2013)

Los lugares 1 y 2 se refieren a las zanjas de infiltración, y el lugar 3 los techos verdes. Runoff
volume se refiere al volumen de escorrentía presentada y Spill volume se refiere a el volumen de
esta escorrentía que no pudo contenerse en la estructura SUDS.

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En los 2 casos de franjas de infiltración se logra reducir en un 60% mínimo la escorrentía de la
zona. En la mayoría de los casos estas estructuras reducen e 100% del agua precipitada.

Por  otro  lado,  los  techos  verdes  presentan  eficiencias  parciales  en  lluvias  pequeñas  (del  53%  al
73%9. Este artículo nos proporciona un primer acercamiento a la capacidad  que tienen los SUDS
para  reducir  la  escorrentía.  Sin  embargo,  se  debe  aclarar  que  las  lluvias  presentadas  acá  son
relativamente  pequeñas  con las presentadas en los trópicos, por lo cual, los SUDS tienen mayor
eficiencia  que  en  la  mayoría  de  los  casos.  Además,  en  este  proyecto  no  hubo  control  de  la
escorrentía que podría haberse captado por le terreno, sin necesidad de implementar SUDS.

2.5.2 Technische Universitat Dresden Campus

En el campus de esta universidad alemana, se realizó un análisis de elevación de la zona, de
impermeabilidad y, junto con el drenaje existente, se implementaron 3 tipos de estructuras SUDS:

1.  Barriles de lluvia (rain barrels)
2.  Zanjas de infiltración (infiltrativo trenches)
3.  Pavimentos permeables

Ilustración 14 Campus de la universidad alemana Technische Universitat Dresden. Tomado de: (Wenyu Yang, 2020)

El análisis se llevó a cabo utilizando el “Environmental Protection Agency Storm Water
Management Model (EPA SWMM)”. Como un modelo dinámico de lluvia-escorrentía, el modelo
SWMM ha sido continuamente desarrollado para la adopción de planeo, análisis y diseño de los

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sistemas  de  drenaje  urbano  desde  1971.  Durante  los  últimos  años,  el  modelo  SWMM  ha  sido
ampliamente utilizado para simulaciones hidrológicas para corto y mediano plazo por estudiantes
e  ingenieros  hidráulicos.  Los  resultados  generados  por  este  modelo  son  modelos  prácticos  y
sistemáticos que  logran analizar la cantidad de escorrentía generada de  las cuencas hidrológicas
que  se  esté  trabajando.  Adicionalmente,  SWMM  es  el  modelo  que  se  escogió  para  el  caso  de
estudio del presente documento.

Ilustración 15 Modelo de EPA SWMM para el caso de estudio 2

Siete escenarios fueron analizados con EPA SWMM, a través del artículo “Mesuren performance of
low impact development practices for the surface runoff management”.

• Un escenario por cada una de las estructuras SUDS mencionadas anteriormente, (barriles

de lluvia, franjas de infiltración y pavimentos permeables)

• Un escenario por cada combinación de dos de estas,
• Uno correspondiente a la combinación de las 3.

A continuación, los resultados del anterior análisis:

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Ilustración 16 Resultados caso de estudio 2

En este artículo analizan, a través de estos 7 escenarios el desempeño de los SUDS y la relación
costo y beneficio que estos tienen.

El análisis de costo-efectividad se realizó para analizar el desempeño económico-técnico de las
prácticas de LID. Los resultados sugieren que el RB era la opción LID más rentable con un rango de
relación c/b de 0.32–0.41 y PP tuvo la relación c/b más alta que varió de 4.79 a 5.99. En cuanto a
las combinaciones de LID, la combinación de IT-PP-RB con un rango de relación c/b de 3.88–4.58
no fue el mejor técnicamente económico, a pesar de que presentó la tasa de eliminación más alta.

En cuanto a eficiencia, las franjas de infiltración tienen el mejor desempeño individual. Mientras
que los pavimentos porosos, el menor. Según los hietogramas de diseño, la combinación de las
tres estructuras puede llegar a reducir un 27.42% del volumen de escorrentía.

2.5.3 Cuenca de Hexi, en la ciudad de Nanjing, China

China es un país subtropical en donde a menudo ocurren fuertes lluvias que causan afectaciones
catastróficas. La razón por la cual China es tan afectado es por la gran densidad poblacional de sus
inmensas urbes. En China, las grandes ciudades suelen tener poca área permeable, por lo cual las
inundaciones representan grandes amenazas. En este estudio se realiza un análisis a partir de un
modelo computacional hidrológico con el fin de evaluar las oportunidades de implementación de
SUDS en la ciudad de Nanjing, China.

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2.5.3.1 Área de estudio

Ilustración 17 Área de estudio de Hexi, Nanjing, China. Tomado de: (Maochuan Hu, 2017)

Se conforma por:

• 40.4% residencia de alta densidad

• 22% tierra libre

• 16.5% residencia baja densidad

• 16.5% carretera

• 3.7% áreas verdes (85% de infiltración)

El evento de lluvia se caracteriza porque anualmente, llueve 1060 mm en la zona de estudio, en
promedio y el máximo aguacero registrado de 1951 a 2014 en la estación meteorológica de
Nanjing ocurrió en Julio 4 de 2003, el cual fue usado para esta investigación. Tuvo una profundidad
de 207.2 milímetros.

2.5.3.2 Estructuras SUDS

En este estudio usaron 2 estructuras SUDS: sistemas de captación de agua (Rainwater harvesting)
y pavimentos porosos, lo cuales se clasificaron de la siguiente manera. Los sistemas de captación
de agua se clasificaron según su presencia por unidad de área de techo. Es decir, cuánto ocupa el

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sistema de captación de agua en proporción al área que ocupan los techos de la zona. Esta unidad
podía ser de 0.0267 o de 0.0785 metros cuadrados por cada metro de techo disponible (que en
adelante se denominó 26.7 y 78.5 milímetros, respectivamente). Mientras tanto, los pavimentos
porosos se clasificaron según el porcentaje de vías que ocuparon (50% o 75%). De esta manera, se
analizaron 7 escenarios como sigue a continuación:

Tabla 3 Escenarios de caso de estudio 3

Escenarios

26.7

78.5

50%

75%

26.7

50%

78.5

50%

78.5

75%

Adicionalmente, se clasificaron diferentes subáreas en función del nivel de riesgo que presentaban
(bajo, medio o alto). Este nivel de riesgo fue determinado por la cantidad de urbanización y por la
presencia de cuerpos de agua que presentaban.

2.5.3.3 Resultados y discusión

El análisis de reducción de escorrentía que cada uno de estos escenarios realizó, se llevó a cabo
midiendo la reducción que estas estructuras provocaban en el caudal de salida. Los resultados son
los siguientes:

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Ilustración 18 Resultados caso de la cuenca de Neri

Se pueden observar las grandes reducciones que se lograron en las áreas altamente urbanizadas,
con unas amenazas importantes.

Se  comentó  que  la  implementación  de  prácticas  LID  (equivalente  a  SUDS)  puede,  hasta  cierto
punto, mitigar  inundaciones  y  sus  riesgos.  El  escenario  de  RH78.5  mm  /  75%PP  escenario  fue  el
más  eficiente  para  reducir  las  áreas  de  inundación.  Los  pavimentos  permeables  funcionaron
mucho mejor que el sistema de captación de agua, para reducir los riesgos de inundación. Se sabe
que  un  problema  de  estas  estructuras  son  los  altos  costos  del  mantenimiento  de  estos,  sin
embargo,  en  el  estudio  se  menciona  que  el  potencial  para  la  reconstrucción  de  pavimentos
permeables en cuencas urbanas es grande. En este artículo, se recomienda la implementación de
pavimentos permeables en no más del 75% en calles no muy transitadas.

2.5.4 Ciudad de Seúl, Corea del sur

Según las estadísticas de daños importantes atribuibles a desastres naturales en Corea durante la
última década (2006–2015), las cantidades más altas de daños han sido causados por lluvias (63%)
y tifones (30%). Este artículo considera que, en vez de lidiar con los costos de reparación, sale más
provechoso enfrentarse a las inundaciones con los costos que generaría implementar un manejo

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de las aguas pluviales exitoso, como, por ejemplo, la implementación de SUDS. De esta manera,
este estudio analiza diferentes prácticas SUDS en la capital de Corea del Sur, Seúl.

2.5.4.1 Área de estudio

Para este caso se eligieron 2 lugares diferentes dentro de la ciudad, con las siguientes
características:

Sitio 1:

• Típica urbanización de alta densidad.

• Más del 80% del área es impermeable

• Casi 200 ha

Sitio 2:

• Típica área comercial

• Más del 85% del área es impermeable

• Casi 200 ha

Ilustración 19 Lugares de estudio en Seúl, Corea del Sur (Chaeyoung Bae, Effects of low-impact development practices

for flood events at the catchment scale in a highly developed urban area, 2020)

El mayor evento de lluvia registrado, con el que se realizó el análisis a través de un modelo de
SWMM, ocurrió en 2010, de gran intensidad (71mm/h), pero de poca cantidad en general.

En este estudio se refirieron brevemente a las estructuras SUDS a analizar, las cuales incluían
techos verdes y pavimentos permeables.

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2.5.4.2 Resultados

Ilustración 20 Resultados caso de estudio de Seúl, Corea del Sur

En la imagen anterior se combinan tres diagramas diferentes. La precipitación caída (de color azul
en la parte de arriba con sus unidades correspondientes en el lado derecho), el caudal de
escorrentía (de color negro, visualizado en la parte de abajo con sus unidades al costado izquierdo)
y el caudal de inundación (de color rojo, con sus unidades al costado izquierdo). Las líneas
punteadas corresponden a los caudales que se presentaron después de la implementación de los
SUDS. Se puede observar entonces otro caso de éxito que logran las estructuras SUDS.

2.5.5 Jardín de infiltración en la ciudad de Xi’an, China

2.5.5.1 Área de estudio

En la ciudad de Xi’an, en el centro de China, se realizó un estudio para evaluar el efecto que tenía
un pequeño jardín de infiltración en los picos de caudal y la escorrentía de la zona. (S. Tang, 2016)

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Ilustración 21 Área de estudio

Ilustración 22 Jardín de infiltración del caso 5

El jardín de infiltración tenía las siguientes características:

• Superficie: 30 m

• Profundidad: 15 cm

• Recibe escorrentía de los techos aledaños con un área total de 604,7m

2.5.5.2 Resultados

Los resultados se midieron en diferentes periodos: mayo, junio y julio del 2013 y julio del 2014.
Así, los resultados obtenidos se presentan en las siguientes gráficas:

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Ilustración 23 Resultados caso de estudio 5 (mayo, 2013)

Ilustración 24 Resultados caso de estudio 5 (junio, 2013)

Ilustración 25 Resultados caso de estudio 5 (julio, 2013)

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Ilustración 26 Resultados caso de estudio 5 (julio, 2014)

Se puede observar que, para mayo, junio y julio del 2013, se tuvo un 93.8%, 77.6%, 77.8% de
reducción de volumen de escorrentía, respectivamente, mientras que para julio de 2014 se obtuvo
un 76.6% de reducción.

Algunas conclusiones importantes con respecto a los jardines de lluvia discutidas en este estudio
son:

• De las 28 tormentas observadas durante el estudio de cuatro años, el jardín de lluvia se

desbordó solo en cinco eventos. Las tasas de retención de escorrentía para estos eventos
de desbordamiento oscilaron entre 0.80 y 0.94.

• Las contribuciones a la retención de flujo del almacenamiento y la infiltración en el jardín

de lluvia difirieron con las tormentas de diferente intensidad, y la infiltración jugó un papel
más importante durante las pequeñas tormentas.

• La capacidad del jardín de lluvia experimental no se vio afectada por la obstrucción del

suelo en los años de estudio.

• El patrón de uso de la tierra y los cambios de tormenta mostraron que los jardines de

lluvia pueden actuar como hidrológicos efectivos Para lograr el efecto previsto, los
jardines de lluvia tienen que colocarse adecuadamente para recoger la escorrentía de
tormenta.

2.5.6 Distrito de Jin´an, Ciudad Fuzhou, Sureste de China

2.5.6.1 Área de estudio

El área de estudio corresponde a un distrito de la ciudad de Fuzhou, China, en este se instalaron
franjas de infiltración, pavimentos porosos, y techos verdes (Zheng Peng, 2018).

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Ilustración 27 Área de estudio, caso Jin'an

Esta área, además, posee las siguientes características:

• Ciudad de alta densidad con una precipitación anual de 2100 mm y una intensidad alta

que puede llegar a los 70 mm/h.

• La urbanización ha crecido considerablemente.
• El suelo estaba compuesto por techos (21.55%), carreteras (43.08%), cuerpos de agua

(4.08%) y Vegetación (31.28%).

Es importante resaltar, que cuando la precipitación alcanza los 37 mm de profundidad, se
evidencian inundaciones.

El análisis se llevó a cabo con el modelo PCSWMM, un software desarrollado por “Canada
Computational Hydraulics International (CHI)”, basado en el software EPA SWMM.

El episodio de lluvia usado se originó a través de un análisis estadístico de los episodios de lluvia
que se presentaban en la zona, para un episodio de una duración de 2 horas:

Tabla 4 Episodios de lluvia para el caso de estudio de Jin'an

Periodos de

retorno (años)

Precipitación

(mm)

Intensidad

(mm/h)

0,5

37,6

18,8

49,85

24,92

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62,09

31,05

78,28

39,14

90,53

45,26

102,72

51,36

118,96

59,48

100

131,21

65,61

Los escenarios propuestos para las diferentes estructuras de manejo mencionadas anteriormente
se disponen a continuación:

Tabla 5 Escenarios propuesto, caso de estudio Jin'an

Área de la estructura de manejo (m

)

Escenarios

1.9

1.23

0.95

1-2

1.9

1.23

1-3

1.9

0.95

2-3

1.23

0.95

1-2-3

1.9

1.23

0.95

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2.5.6.2 Resultados

Ilustración 28 Resultados caso de estudio Jin'an

Los 7 escenarios son más efectivos en el control de inundaciones durante lluvias con periodos de
retorno más pequeños (menos intensidad) y aguaceros de mayor duración. El pavimento
permeable es la mejor medida de LID, y la mejor combinación de estas es el pavimento permeable
– franja de infiltración – techo verde (todos), que llegaron a reducir casi el 100% de la escorrentía
en el periodo de retorno de 0,5 años

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3 METODOLOGÍA

Con el objetivo de evaluar la reducción en el riesgo de inundación urbana al implementar sistemas
de  drenaje urbano sostenible se tomará como caso de  estudio el  Plan Maestro de  la Fase  III  del
sistema  de  alcantarillado  del  municipio  de  Cajicá  (P.M.A.).  Se  seleccionó  el  municipio  de  Cajicá
debido  a  la  accesibilidad  de  la  información  hidrológica  y  del  sistema  de  alcantarillado  y  por  el
interés en conocer las implicaciones hidrológicas del continuo crecimiento urbano en la zona, que
en  su  mayoría  es  rural.  Asimismo,  se  hará  uso  del  software  EPA  SWMM  dado  que,  permite
implementar  sistemas  de  control  LID  (low  impact  development,  versión  en  inglés  de  SUDS)  y
conocer si la capacidad del sistema es suficiente para que no ocurran inundaciones. Los sistemas
de control LID que se evaluarán son:

•  Techos verdes,
•  Pavimentos permeables
•  Zanjas infiltrantes

Adicionalmente  a  esto,  se  diseñarán  las  tuberías  de  las  cuencas  a  analizar  a  través  del  software
UTOPIA,  un  programa  desarrollado  por  el  Centro  de  Investigaciones  en  Acueductos  y
Alcantarillados (CIACUA) de la Universidad de los Andes.

3.1 Caso de estudio: Cajicá

Cajicá es un municipio ubicado en Cundinamarca con una extensión de 53 km

y una elevación

promedio de 2588 m.s.n.m. Hace parte de La Sabana de Bogotá y se encuentra 39km al norte de la
ciudad de Bogotá. Limita al norte con Zipaquirá, al oeste con Tabio, al Este con Sopó y al Sur con
Chía (Alcaldía Municipal de Cajicá, s.f.). En cuanto a la hidrografía, Cajicá hace parte de la cuenca
alta del río Bogotá y es atravesado por el río Frío y el río Bogotá.

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Ilustración 29 Localización del municipio de Cajicá

Cajicá ha venido presentando un crecimiento exponencial de población en los últimos años. Por su
cercanía con Bogotá, una urbe de 8 millones de habitantes, se estima que Cajicá siga aumentando
su crecimiento poblacional, en los años venideros. Al igual que su población, el municipio también
ha aumentado su zona urbana, y por consiguiente la impermeabilidad de su cuenca. Estos factores
ocasionan que el sistema de alcantarillado, que compartía las aguas negras con las aguas pluviales,
se sobrecargue presurizando las tuberías y generando daños al sistema y escorrentía en las calles.
Por lo anterior, en 2010, se propuso el Plan Maestro de Alcantarillado de Cajicá. Este proceso,
tiene como fin principal separar las aguas negras y pluviales en sistemas de evacuación diferentes.

El plan maestro está dividido en 3 fases. Hoy en día, la fase 1 se completó y la fase 2 se encuentra
en proceso, mientras que la fase 3 está prevista por realizarse en 10 años. El presente documento
pretende analizar los efectos de las estructuras SUDS en la inexistente red pluvial de la fase 3, así

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como diseñar de manera preliminar el sistema de alcantarillado de aguas lluvias de esta, para un
escenario futuro en que esta zona esté totalmente urbanizada.

3.2 Fase 3 del P.M.A.

La fase 3 del plan maestro de alcantarillado corresponde a la zona menos urbanizada del
municipio. Sin embargo, cabe aclarar que el presente análisis no tiene en cuenta esto. Como se ha
dicho anteriormente, se pretende diseñar las tuberías de evacuación de aguas lluvias de la zona,
por lo tanto, para diseñar la red de manera correcta se supone un escenario futuro, en donde toda
la zona esté altamente urbanizada.

3.3 Modelo EPA SWMM

El Storm Water Management Model (Modelo de aguas pluviales) es una aplicación gestionada por
la  U.S.  Environmental Protection  Agency  (EPA) y  respaldada  técnicamente  por  la  Universidad  de
Oregón,  capaz  de  reproducir  los  fenómenos  de  escorrentía  urbana  y  combinar  fenómenos
asociados a aguas residuales. Es capaz de generar un modelo dinámico de lluvia-escorrentía, que
ha sido continuamente desarrollado para la adopción de planeo, análisis y diseño de los sistemas
de drenaje urbano desde 1971. Durante los últimos años, el modelo SWMM ha sido ampliamente
utilizado para simulaciones hidrológicas para corto y mediano plazo por estudiantes e ingenieros
hidráulicos. Los resultados generados por este modelo son modelos prácticos y sistemáticos que
logran  analizar  la  cantidad  de  escorrentía  generada  de  las  cuencas  hidrológicas  que  se  esté
trabajando.

Para generar el modelo a usar se necesitarán una serie de parámetros de entrada, mencionados a
continuación.

3.3.1 Trazado de la red, cuencas, nodos y tuberías

Debido  a  que  el  trazado  de  la  red  es  inexistente,  el  trazado  seguirá  el  mismo  recorrido  que  el
alcantarillado sanitario existente. De esta manera, se  supondrá que los pozos de la red de aguas
lluvias se ubicarán en los mismos lugares que los pozos de aguas negras, o a un lado de estos, con
las  mismas  elevaciones  superficiales,  sin  embargo,  no  necesariamente  con  las  mismas  cotas  de
fondo. La información del sistema de alcantarillado de aguas negras fue transmitida por Empresas
Públicas  de  Cajicá  (EPC  Cajicá).  Así  mismo,  el  trazado  de  tuberías  será  similar.  Se  propondrán
nuevas salidas que desembocarán principalmente en los dos ríos que rodean el municipio: el río
Frío,  y  el  río  Bogotá.  Debido  a  que  son  aguas  lluvias,  estas  no  llevan  grandes  cargas  de
contaminantes a los ríos, comparado con las aguas negras. Por último, las cuencas se dibujaron a
partir de imágenes satelitales con meticulosidad, para simular cada parcela existente en la zona.
De esta manera, el trazado, junto con las salidas correspondientes se muestra a continuación:

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Ilustración 30 Trazado de la red en la Fase 3 del P.M.A. Cajicá

Puede observarse que el trazado se divide en 2 partes (zona norte y zona sur), ya que la porción
que las separa en el centro corresponde a la zona más urbanizada y que se evaluó en la fase 2 del
P.M.A.

Existen, por lo tanto, 10 salidas diferentes, con lo cual, se hablará de 10 cuencas diferentes, 4 en el
norte y 6 en el Sur. Más adelante se mostrará cómo están configuradas con más detalle.

3.3.2 Hietograma de diseño

Un hietograma es la distribución temporal de la intensidad o de la profundidad de una
precipitación a lo largo de la duración del episodio tormentoso.

Como se ha habló en el capítulo 2.3, el hietograma de diseño representa un episodio de tormenta
generado a partir de las curvas IDF de una zona. A partir de las curvas IDF de Cajicá, ya
mencionadas anteriormente, se construyó el hietograma de diseño que se usará en el presente
modelo:

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Ilustración 31 Hietograma de análisis

3.3.3 Subcuencas hidrológicas

En inglés “Subctachments”, son los elementos trazados que representan cada parcela del terreno.
La modelación de cada subcuenca conlleva un proceso en que se definen varios factores:

• Nodo de salida: depende de la elevación y configuración de la zona. Este proceso se

realiza manualmente para cada subcuenca.

• Usos del suelo: El uso del suelo se clasifica en A, B, C y D. Estos dependen del nivel de

infiltración que tienen según su conformación. El suelo de Cajicá está conformado por
depósitos de terraza alta, los cuales están compuestos por suelos finos, arenas y gravas
(Suelo tipo B)

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

Prec

ita

ción

)

Tiempo (min.)

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Ilustración 32 Usos de suelo según la EPA. Tomado de: (United States Environmental Protection Agency, 2015)

• Porcentaje de impermeabilidad: este porcentaje está dado por el uso que se le da a cada

cuenca (manual de EPA SWMM). Sin embargo, debido a que analizaremos un escenario
totalmente urbanizado, todas las cuencas tendrán el mismo porcentaje de
impermeabilidad de 65%.

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Ilustración 33 Diferentes usos de suelo

Aunque el valor máximo es de 85% para las zonas comerciales, se decide escoger el mayor
entre zonas residenciales debido a que no se espera que existan zonas comerciales en
toda la zona. Así, el valor de impermeabilidad de las cuencas es 65%.

• Pendiente de la cuenca: Se escoge un valor predeterminado que también concuerda con

lo modelado en la fase 2, 0.5%.

• Anchura característica del flujo: Una estimación inicial de la anchura media de la cuenca

se puede calcular dividiendo el área total entre la máxima longitud de esta. Así, la anchura
de flujo corresponde a la división entre el área de la cuenca y la longitud que existe entre
el nodo de salida de la cuenca y el vértice de la cuenca más alejado de este (United States
Environmental Protection Agency, 2015). Utilizando este método, para cada cuenca se
determinaron las coordenadas de cada vértice (con ayuda de Microsoft Excel), y la
coordenada del nodo de salida para definir la anchura de cada cuenca.

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• Manning: Un n de Manning se le asigna a las zonas impermeables y zonas no permeables,

a través de la siguiente tabla del manual de EPA SWMM se pueden extraer los datos
necesarios:

Ilustración 34 N de Manning para superficies

Se determinó que las zonas permeables de Cajicá eran pasto natural (0.13) y las zonas no
permeables eran generalmente asfalto liso (0.011).

• Almacenamiento: el almacenamiento permeable e impermeable se extrae a partir del

análisis de depresiones en el terreno. Desafortunadamente, no se dispone de esta
información para la fase 3 de Cajicá. Sin embargo, analizando los terrenos usados para el
modelo de la fase 2 de Cajicá, se encontró que los valores oscilan entre 3.71 y 3.81
milímetros en la zona permeable y 0 en todos los casos, en la zona impermeable. Por esta
razón, se le asigna un valor promedio de 3.76 milímetros a la zona permeable de todas las
subcuencas de la zona, y de 0 para las zonas impermeables.

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• Método de infiltración: el método de infiltración escogido es el Número de Curva

desarrollado por el Servicio de Conservación de Suelos (SCS) de Estados Unidos debido a
que considera el tipo de suelo, el uso de suelo y las condiciones previas de humedad

Ilustración 35 Número de curva (Soil Conservation Service)

De esta ilustración, podemos observar que:

𝑄 =

(𝐼 − 0,2 ∗ 𝑆)

𝐼 + 0,8 ∗ 𝑆

𝑆 =

25.400

𝑁

− 254

Y que, cuando N (el número de curva) tiende a 100, Q (la escorrentía) tiende a infinito.
Paralelamente, cuando N tiende a 0, la escorrentía Q tiende a 0.

𝑁 → 100, 𝑆 → 0, 𝑄 → 𝐼

𝑁 → 0, 𝑆 → ∞, 𝑄 → 0

Para el modelo de infiltración de necesitan los siguientes parámetros

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• Número

• Tiempo de secado

• Conductividad

La conductividad y el tiempo de secado no tienen mayores afectaciones al modelo actual, por lo
cual, se dejan de manera predeterminada. El número de curva se extrae de la siguiente tabla:

Ilustración 36 Números de curva, manual EPA SWMM.

Debido a que el suelo de Cajicá es B, el número de curva a usar es 85 (para parcelas menores de
500 m

)

3.3.4 Tuberías

3.3.4.1 Material de la tubería

En  general  las  tuberías  son  prefabricadas  mediante  procesos  industriales  perfectamente
establecidos.  Éstas  pueden  ser  de  los  siguientes  materiales:  arcilla  vitrificada  (gres),  concreto
simple,  concreto  reforzado,  asbesto  cemento,  hierro  fundido,  hierro  dúctil,  PVC,  polietileno,
polietileno de alta densidad, plástico reforzado con fibra de vidrio, resina termoestable reforzada

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(fibra de vidrio), mortero plástico reforzado y acero(Título D de la RAS 2000) (Ministerio de
Desarrollo Económico., 2000)

Ilustración 37 N de Manning para conductos cerrados. Manual EPA SWMM

Ilustración 38 Coeficiente de rugosidad n de Manning para conductos cerrados Tabla D.2.2 de la RAS

Se determinó que el material a usar era PVC, por lo cual el n de Manning elegido es 0.010.

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3.3.4.2 Diseños

Para el diseño de las tuberías, se usó el software UTOPIA, desarrollado por el centro de
investigaciones en acueductos y alcantarillados – CIACUA. Es un software que permite el diseño
optimizado de las redes de distribución de agua. Para el presente modelo se tuvieron en cuenta las
siguientes consideraciones:

• La excavación mínima de los pozos (y, por lo tanto, altura mínima) es de 1,2 metros.
• Lista de diámetros a usar es una oferta en PVC para saneamiento de ciudades, teniendo en

cuenta que 0.25 es el mínimo permitido por la norma RAS 2000: (0.25, 0.3, 0.35, 0.38, 0.4,
0.45, 0.5, 0.53, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.05, 1.2, 1.35, 1.4, 1.5, 1.6, 1.8, 2.0). (todas las
unidades en metros).

• La relación de llenado máxima, sin embargo, si el diámetro de una tubería es menor a 0.6

metros, la relación baja a 0.7 metros y si el número de Froude de una tubería está entre
0.7 y 1.5 (flujo crítico), se usa una relación de llenado máxima de 0.8.

• Para el cálculo de la velocidad se usa la ecuación de Manning, con un n de Manning de

0.10 (PVC)

Al presente documento se adjunta, en la sección de anexos las tablas que ilustran, para cada
cuenca, el resultado de los diseños de este proceso y las propiedades del flujo máximo que puede
transitar por cada tubería. Así mismo, se muestra a continuación un mapa de las cuencas que se
diseñaron junto con los valores de caudal, relación de llenado, diámetro, área, Froude, batea
inicial, batea final, excavación inicial y excavación final en la tubería de salida de cada una de las
cuencas:

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Ilustración 39 Cuencas Norte

Tabla 6 Resultados UTOPIA

Noroccidental

Nororiental 1

Nororiental 2

Nororiental

# Pozos

# Tuberías

res en t

ería

lid

Cota nodo inicial (m)

2589.00

2569.04

2571.86

2574.30

Cota Nodo final (m)

2588.80

2568.80

2571.76

2574.00

Diámetro (m)

1.35

0.60

0.45

0.90

Caudal diseño (m3/s)

4.38

0.72

0.42

2.28

Relación de llenado

0.70

0.69

0.68

0.78

Longitud (m)

42.26

201.97

65.80

50.80

Área (m2)

1.07

0.21

0.11

0.54

Froude

1.41

1.83

2.22

1.59

Batea inicial (m)

2569.10

2567.24

2569.66

2570.50

Batea final (m)

2568.90

2565.40

2568.76

2570.10

Excavación nodo inicial (m)

19.90

1.80

2.20

3.80

Excavación nodo final (m)

19.90

3.40

3.00

3.90

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Ingeniería Civil

Ilustración 40 Cuencas SUR

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Tabla 7 Resultados Cuencas SUR

SUR1

SUR2

SUR3

SUR4

SUR5

SURPTAR

# Pozos

# Tuberías

res en t

ería

lid

Nodo inicial

n50

n1785

Nodo final

S10

Cota nodo inicial (m)

2581.9

2579.9

2579.1

2579.2

2578.1

2578.9

Cota Nodo final (m)

2581.9

2579.8

2578.8

2579.0

2577.6

2571.8

Diámetro (m)

0.80

0.50

0.90

0.45

0.80

1.40

Caudal diseño (m

/s)

1.15

0.20

1.01

0.20

0.71

3.67

Relación de llenado

0.76

0.65

0.79

0.68

0.74

0.77

Longitud (m)

104.1

52.6

149.2

147.6

65.7

100.2

Área (m

)

0.41

0.14

0.54

0.12

0.40

1.27

Velocidad (m/s)

2.81

1.51

1.88

1.70

1.78

2.88

Froude

1.16

0.91

0.70

1.03

0.75

0.89

Batea inicial (m)

2574.4

2572.5

2575.9

2573.9

2574.4

2567.1

Batea final (m)

2574.0

2572.3

2575.6

2573.3

2574.3

2566.9

Excavación nodo inicial (m)

7.50

7.40

3.20

5.30

3.70

2.20

Excavación nodo final (m)

7.90

7.50

3.20

5.70

3.30

4.90

Excavación máxima

7.9

7.8

5.7

3.7

4.9

3.4 Análisis por realizar

En los casos de estudio investigados, se hace una comparación de diferentes estructuras SUDS. Las
estructuras  que  más  se  encuentran  en  estos  estudios  corresponden  a  los  techos verdes  (casi  en
todos  los  casos  de  estudio  se  menciona  esta  estructura).  Adicionalmente,  se  menciona  en  gran
medida  los  pavimentos  permeables  y  ya  se  ha  discutido  su  eficiencia  en  estos  estudios.

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Adicionalmente, debido a las condiciones de Cajicá, que proyecta ser una ciudad altamente
urbanizada en los años venideros, se eligieron 3 estructuras SUDS:

1. Sistemas usados en el trabajo de Luisa Bonilla que evalúa la fase 2 de Cajicá

(combinaciones de diferentes techos verdes)

2. Pavimentos permeables

3. Franjas de infiltración

3.4.1 SUDS escogido: Techo verde (TV)

El techo verde elegido para el presente proyecto fue el resultado más exitoso que obtuvo Luisa
Bonilla en su proyecto de grado (Bonilla, 2019), que evalúa un análisis similar en la fase 2 del
P.M.A de Cajicá:

Tabla 8 Propiedades de los diferentes techos verdes. Tomado de: (Bonilla, 2019)

Una  vez  definidos  los  parámetros  del  techo  verde  a  utilizar  se  procede  a  determinar  en  qué
proporción se usará. Bajo las condiciones del municipio de Cajicá en la fase 2, se determinó que los
techos  verdes  podían  usarse  en  apenas  el  50%  de  las  construcciones  urbanas  que  pudieran  ser
viables.  Se  realizó  un  análisis  del  área  de  construcciones  urbanas  que  podían  ser  usadas  para
techos verdes, en una zona típica urbana en el centro de Cajicá:

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Ilustración 41 Centro de Cajicá

Ahora bien, el área que puede ser usada para techos verdes se encuentra a continuación:

Ilustración 42 Zonas viables para techos verdes

El área total del área analizada es de 45.26 hectáreas y el área de construcción urbana
corresponde a 29.4 hectáreas:

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Tabla 9 Área de techos verdes en Cajicá

Área total (ha)

45.26

Área de techos

verdes

29.4

Porcentaje

64.96%

Así, se tiene que el porcentaje para techos verdes en Cajicá es del 64.96%, lo cual, concuerda
además con el área asignada por el Manual EPA SWMM al área impermeable de zonas
residenciales altamente urbanizadas (65%). Debido a la inclinación de los techos de Cajicá, se dijo
que solo se usaría el 50% del área en que se presentaran techos. Por lo tanto, el área viable para la
implementación de los techos verdes es de 32.5%.

3.4.2 SUDS escogido: Pavimento Permeable (PP)

En segundo lugar, se consideran los pavimentos permeables. Se usó un pavimento basado en un
articulo del “Journal of Hydrologic Engineering”, titulado “SWMM Simulation of the Storm Water
Volume  Control  Performance  of  Permeable  Pavement  Systems”.  (Shouhong  Zhang,  2014).  Este
artículo  evalúa  la  confianza  de  la  modelación  de  los  pavimentos  permeables  en  el  SWMM,
evaluando un caso de  pavimentos permeables en la ciudad de  Atlanta. Las características  de los
pavimentos permeables en este artículo fueron:

Tabla 10 Valores de los parámetros del modelo de pavimento permeable

Componente

Parámetro

Valor

Superficie

Almacenamiento

(o altura de

berma)

1.5

Fracción de la

vegetación

Rugosidad de la

superficie

0.015

Pavimento

Grosor

200

Fracción de

vacíos

0.16

Permeabilidad

254

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Almacenamiento

Altura

450

Relación de

vacíos

0.63

Tasa de

infiltración

3.3

Suelo nativo

Cabeza de

succión

88.9

Conductividad

3.3

Algunos valores, como el factor de atasco, la cantidad de superficie impermeable, la regeneración
o los factores relacionados con el drenaje fueron ignorados en la anterior tabla debido a que son
nulos, irrelevantes o se usó su valor recomendado por EPA SWMM en la presente modelación.

Ahora bien, el área que corresponde a esta estructura vendría siendo también identificada en la
zona escogida de análisis, altamente urbanizada de Cajicá, teniendo en cuenta que no puede ser
usada en calles de volumen alto.

Ilustración 43 Área viable para pavimentos permeables

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Así, se tiene la tabla a continuación:

Tabla 11 Área viable para PP

Área total (ha)

45.26

Área de

pavimentos
permeables

8.27

Porcentaje

18.27%

Además de esto, se analizará la implementación de esta medida en solo el 50 % del área viable, ya
que no se pretender usar completamente y las imágenes satelitales puedes generar errores. Por lo
tanto, el área de pavimentos permeables corresponde al 9.14%

3.4.3 SUDS escogido: Zanja de infiltración (IT)

Las zanjas de infiltración (infiltration trenches en inglés) son angostos pasos rellenados con grava
que interceptan la escorrentía proveniente de las áreas impermeables. Estas proporcionan
almacenamiento y tiempo adicional para capturar la escorrentía e infiltrarla en el suelo nativo
debajo. Los valores que se insertarán en el modelo de la zanja serán los siguientes, escogidos de
los valores típicos que ofrece el manual de EPA SWMM y algunos casos de estudio (United States
Environmental Protection Agency, 2015) :

• Altura de la berma: en este caso se usará 0 milímetros, ya que se pretende que es una

berma a ras con el suelo.

• Volumen de la vegetación: 0 para controles sin vegetación, y 0.2 para vegetaciones

densas. Se adoptará un valor de 0.1.

• Coeficiente n de Manning para la superficie: no aplica para este tipo de SUDS, por lo que

se usará el valor nulo.

• Pendiente: No se usa para este tipo de SUDS.
• El grosor del almacenamiento: es el factor fundamental en este tipo de SUDS. Los valores

típicos van desde 400 a 900 milímetros (manual EPA SWMM), se usará un valor medio de
700 milímetros.

• Relación de vacíos: varían de 0.5 a 0.75, para camas de grava se usa 0.75. Se optará este

valor.

• Tasa de infiltración: Un valor de diseño usado en un caso de estudio en Seúl, Corea, (Jae-

Yeol Song, 2018), en el que usaron una tasa de infiltración de 210 mm/h. En general, este
valor puede ser considerablemente alto considerando que la franja de infiltración permite
que el agua llegue hasta el suelo nativo de la cuenca.

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• Factor de atasco: un valor de 0 es lo adecuado para grava.

Es opcional insertar parámetros de drenaje, en este caso, se supone que la franja de infiltración no
tendrá drenaje alguno.

Se analizarán los picos de caudales en cada una de las cuencas, y se discutirán sus resultados.

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4 RESULTADOS

Siguiendo la metodología propuesta, se generaron 2 tipos de resultados: un hidrograma de salida
para cada cuenca de análisis, que compara los efectos que tienen los 7 escenarios propuestos, y,
en segundo lugar, un gráfico que muestra la reducción de escorrentía en las cuencas y la reducción
del caudal pico en el nodo de salida. A continuación, se encuentran estos dos resultados para cada
una de las cuencas:

4.1 Cuenca Noroccidental

Figura 1 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Noroccidental

500

1000

1500

2000

2500

3000

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin SUDS

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 2 Porcentajes de reducción cuenca noroccidental

4.2 Cuenca Nororiental 1

Figura 3 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Nororiental 1

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

50,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

100

200

300

400

500

600

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin SUDS

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 4 Porcentajes de reducción cuenca nororiental 1

4.3 Cuenca Nororiental 2

Figura 5 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Nororiental 2

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

100

150

200

250

300

350

400

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin suds

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 6 Porcentajes de reducción cuenca nororiental 2

4.4 Cuenca Nororiental 3

Figura 7 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Nororiental 3

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin suds

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 8 Porcentajes de reducción cuenca nororiental 3

4.5 Cuenca Sur 1

Figura 9 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 1

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

50,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin suds

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 10 Porcentajes de reducción cuenca sur 1

4.6 Cuenca Sur 2

Figura 11 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 2

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

50,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

100

200

300

400

500

600

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin suds

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 12 Porcentajes de reducción cuenca sur 2

4.7 Cuenca Sur 3

Figura 13 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 3

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin suds

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 14 Porcentajes de reducción cuenca sur 3

4.8 Cuenca Sur 4

Figura 15 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 4

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

50,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

100

150

200

250

300

350

400

450

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin suds

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 16 Porcentajes de reducción cuenca sur 4

4.9 Cuenca Sur 5

Figura 17 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur 5

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

100

200

300

400

500

600

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

sin SUDS

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Figura 18 Porcentajes de reducción cuenca sur 5

4.10 Cuenca Sur PTAR

Figura 19 Hidrograma de salida en la salida de la cuenca Sur PTAR

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

200

400

600

800

1000

1200

Cua

salid

(LPS)

Tiempo después de comenzada la tormenta (h.)

sin SUDS

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

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Figura 20 Porcentajes de reducción cuenca sur PTAR

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

TV + PP

TV + IT

PP+ IT

TV + PP + IT

Porcentaje de escorrentía reducida

Reducción máximo caudal en la salida

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5 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Combinando  las  estructuras  SUDS  analizadas,  un  total  de  80  escenarios  en  EPA  SWMM  fueron
analizados (que se anexan al presente proyecto de grado), para inferir el efecto que estos tienen
en ciudades  del trópico, caracterizadas por tener  alta  precipitación y urbanismo como Cajicá.  En
todos  los  casos,  se  llegó  a  una  reducción  importante  del  caudal  de  salida  y  de  la  escorrentía
generada en  la  zona.  Se  logró  una  reducción  del caudal  pico  que  varía  del  15%  al 48%  entre  las
cuencas  analizadas,  con  la  combinación  correspondiente  a  las  tres  estructuras  SUDS.  La  mayor
reducción se provocó en la cuenca noroccidental, la más grande, mientras que la más pequeña se
presentó en la cuenca sur 4, una de las cuencas más pequeñas. La reducción de la escorrentía fue
menos variable. Este valor, varió del 22% al 35% en algunos casos. La mayor reducción se presentó
en cuencas relativamente pequeñas: las cuencas nororientales 1 y 2, con una reducción del 34%
cada una, y la cuenca sur 4, con una reducción del 32%. Contrariamente, la cuenca noroccidental
(la  más  grande),  que  había  presentado  la  mayor  reducción  a  su  caudal  pico,  presentó  la  menor
reducción  de  escorrentía.  Esto  significa  que  para  cuencas  pequeñas  es  más  considerable  la
reducción de la escorrentía total que se presenta que la reducción del pico de caudal a la salida de
la cuenca.

Se puede observar que los resultados siguen un patrón: la implementación de techos verdes
resultó ser mejor en comparación con los pavimentos permeables y las franjas de infiltración, por
lo que sería la mejor opción en cuanto a eficiencia. Esto ocurre, entre otras cosas, por la gran área
que estos pueden ocupar. Los techos verdes, como se mencionó antes, potencialmente pueden
ocupar un área de aproximadamente un tercio de cada una de las cuencas urbanizadas. Mientras
tanto, las franjas de infiltración y los pavimentos permeables solo llegan a ocupar el 13 y el 9 por
ciento de la zona, respectivamente. Lo anterior se debe a, como se comentó anteriormente, que
los pavimentos permeables no pueden instalarse en carreteras de alto tráfico. Paralelamente, las
franjas de infiltración sólo pueden ser instaladas en los andenes y preferiblemente los lugares de
bajo tráfico (como los pavimentos permeables).

Se  debe  tener  en  cuenta,  además,  las  propiedades  utilizadas  para  los  diferentes  SUDS.  Hay  que
recordar que los techos verdes usados fueron los casos de éxito en el análisis realizado en la fase
de  Cajicá, en el que estos presentaban reducciones considerables  similares a las  obtenidas en el
presente  documento.  Estos  techos  presentan  un  espesor  relativamente  grande,  ya  que
corresponde  a 152.4  mientras  que  los  valores  típicos  varían  desde  50 milímetros  hasta  200.  Por
otro lado, los parámetros escogidos para las franjas de infiltración y los pavimentos permeables se
encuentran dentro de los rangos típicos de estas estructuras.

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Ingeniería Civil

Un punto muy importante es que en todos los casos se observa una mejor eficiencia conjunta de
los  SUDS.  Es  decir,  cada  SUDS,  cuando  se  combina  con  otro  presenta  mejores  resultados  de
reducción  de  volumen  de  agua.  Contemplando  el  escenario  del  pavimento  permeable
individualmente, se observa que en ninguna cuenca la reducción de escorrentía es más del 7% ni
más  del  5%  de  reducción  de  caudal.  Sin  embargo,  cuando  se  combina  con  los  techos  verdes
(considerando  que  los  valores  de  techos  verdes,  individualmente,  oscilan  entre  10%-15%),
presenta reducciones del 25%. Así mismo, las demás combinaciones resultan ser más beneficiosas
que  si  simplemente  se  sumara  el  porcentaje  de  reducción  individual  de  cada  uno  de  los  SUDS.
Cuando se combinan las tres estructuras SUDS, se observa que se alcanzan valores que triplican a
los valores obtenidos por los techos verdes individualmente.

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6 CONCLUSIONES

En este estudio se modelaron 10 cuencas ubicadas en lo que vendría siendo el terreno de la fase 3
del  Plan  Maestro  de  Alcantarillado  ((P.M.A)  del  municipio  de  Cajicá,  lo  que  corresponde
actualmente  a  zonas  rurales  de  poca  urbanización.  Se  determinó  que  Cajicá  presentaría  un
crecimiento urbano y poblacional en los próximos años, por lo que es necesario, para el P.M.A, un
diseño de la red pluvial que responda satisfactoriamente a una zona totalmente urbanizada con un
alto porcentaje de impermeabilidad. Por esto, se propuso un diseño conformado por 4 cuencas en
el norte y 6 en el sur de Cajicá, cuyos nodos de descarga se reparten entre el río frío, el río Bogotá
y  dos  plantas  de  tratamiento  ubicadas  en  el  municipio.  Propuesto  el  diseño,  se  modelaron  7
combinaciones diferentes de 3 tipos de estructuras SUDS: techos verdes, pavimentos permeables
y zanjas de infiltración. Se compararon estos modelos  entre si y con una situación sin SUDS y se
evaluaron sus resultados.

Comparando los 80 modelos realizados se determinó que los niveles de reducción de escorrentía,
aplicando simultáneamente las 3 estructuras SUDS ya mencionadas, son capaces de reducir la
escorrentía un 25%-35%, y reducir el caudal de descarga de las cuencas un 15-48%.

En este estudio los techos verdes presentaron un mejor rendimiento frente a las demás
estructuras SUDS. Este rendimiento se debe principalmente a la gran diferencia de área viable de
implementación, que representa una gran ventaja para los techos verdes en ciudades altamente
urbanizadas.

En  cuanto  a  responder  a  la  pregunta  ¿cuál  es  la  mejor  estructura  SUDS?,  este  estudio  deja  en
evidencia que, para ciudades urbanizadas como Cajicá, ubicada en un país tropical (además el más
lluvioso  del  mundo),  esta  pregunta  no  puede  ser  respondida  directamente.  En  primer  lugar,  la
pregunta  debería  ser  formulada  como  ¿Cuál  es  la  mejor  combinación  de  SUDS?,  ya  que  se  ha
observado  que  las  estructuras  presentan  mejor  rendimiento  cuando  se  implementan
simultáneamente con otras estructuras SUDS. En  segundo lugar, en este estudio  se observó que
los  techos  verdes  presentan  mejores  reducciones  de  volúmenes  de  agua  que  los  pavimentos
permeables y las zanjas de infiltración. Sin embargo, el hecho se le atribuye principalmente al área
en que estos podían ser implementados. De esta manera, la mejor combinación de SUDS depende
de  la  configuración  de  la  ciudad  en  que  se  implemente,  ya  que  esto  permitiría  mayor  o  menor
facilidad de implementar una u otra. Sin embargo, es cierto que, independiente de la combinación
de SUDS que se elija, la reducción de volúmenes de agua que esta puede provocar es considerable
y debe ser estudiada por los planeadores urbanos.

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7 RECOMENDACIONES

De lo discutido en la sección de conclusiones, al determinar que estructura SUDS es viable para
una ciudad determinada, se recomienda observar cada caso individualmente ya que las
condiciones de cada ciudad pueden ser diferentes.

Al modelar con EPA SWMM no se usó ningún parámetro de sensibilidad en el presente estudio,
por lo que la confianza del software queda bajo el juicio del usuario de los modelos realizados o
lector del documento.

Al usar EPA SWMM, se recomienda optar por un editor global como Excel a la hora de modificar
los datos.

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9 ANEXOS

9.1 Cuenca Noroccidental

Tabla 12 Diseño de las tuberías de la cuenca Noroccidental

Tubería

Out

Batea
inicial

Batea

final

Excavación

inicial

Excavación

final

Caudal de

diseño

Pendiente

C10 n889 n890 1.40

2570.80

2570.50

19.00

19.20

3.98

0.0029

C16 n906 n889 1.35

2571.47

2570.80

18.60

19.00

3.66

0.0026

C19 n905 n906 0.20

2588.43

2576.67

2.10

13.40

0.09

0.2071

C22 n900 n899 0.25

2590.00

2576.71

1.50

13.20

0.13

0.2515

C24 n899 n906 1.35

2571.71

2571.47

18.20

18.60

3.54

0.0029

C25 n888 n899 1.35

2571.94

2571.71

17.00

18.20

3.39

0.0024

C26 n864 n888 1.35

2572.21

2571.94

15.50

17.00

3.34

0.0025

C29 n867 n866 1.05

2573.06

2572.61

17.40

2.20

0.0040

C34 n859 n860 1.05

2576.95

2576.82

8.50

0.85

0.0010

C36 n857 n859 1.05

2576.99

2576.95

8.40

8.50

0.81

0.0013

C37 n850 n857 0.70

2577.33

2576.99

7.20

8.40

0.79

0.0041

C45 n854 n852 0.20

2583.74

2583.56

1.40

1.50

0.01

0.0041

C46 n849 n850 0.70

2577.45

2577.33

6.90

7.20

0.73

0.0037

C47 n845 n849 0.70

2577.70

2577.45

6.60

6.90

0.72

0.0035

C51 n843 n845 0.70

2577.94

2577.70

6.30

6.60

0.71

0.0049

C52 n844 n843 0.30

2584.25

2582.74

1.50

0.11

0.0148

C55 n838 n840 0.70

2578.40

2578.26

5.60

5.80

0.56

0.0039

C56 n839 n838 0.20

2583.36

2582.60

1.40

0.03

0.0075

C59 n831 n836 0.70

2578.83

2578.63

4.70

5.10

0.49

0.0020

C89 n918 n917 0.20

2582.27

2582.04

1.40

1.50

0.01

0.0037

C90 n926 n917 0.30

2582.34

2582.04

1.40

1.50

0.07

0.0040

C93 n928 n926 0.20

2582.70

2582.34

1.40

0.02

0.0035

C105 n954 n952 1.05

2580.47

2578.31

8.00

10.40

0.96

0.0414

C106 n952 n868 1.05

2578.31

2578.21

10.40

11.60

1.07

0.0011

C107 n868 n867 1.05

2573.91

2573.06

15.90

17.40

2.14

0.0034

C118 n875 n874 1.05

2574.40

2574.33

16.90

16.70

0.82

0.0007

C119 n874 n873 1.05

2574.33

2574.17

16.70

0.85

0.0013

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C120 n873 n871 1.05

2574.17

2574.11

16.70

16.60

0.89

0.0008

C121 n871 n870 1.05

2574.11

2574.00

16.60

16.20

0.93

0.0018

C122 n870 n868 1.05

2574.00

2573.91

16.20

15.90

0.95

0.0008

C125 n949 n950 0.30

2584.62

2575.10

2.50

13.20

0.13

0.1304

C126 n948 n949 0.30

2585.01

2584.62

1.90

2.50

0.09

0.0064

C138 n2048 n917 0.45

2580.02

2579.74

4.00

3.80

0.13

0.0021

C139 n2047 n2048 0.40

2580.14

2580.02

3.70

4.00

0.08

0.0014

C308 N4 N6 0.70

2584.40

2584.10

2.50

2.70

0.28

0.0013

C309 N5 N4 0.60

2584.60

2584.40

2.40

2.50

0.20

0.0013

C412 N14 N5 0.50

2585.10

2584.60

1.70

2.40

0.12

0.0016

C1024 N8 N9 0.80

2583.70

2583.60

2.50

0.48

0.0011

C1025 N9 N10 0.80

2583.60

2583.40

2.50

2.30

0.50

0.0014

C1026 N10 N16 0.80

2583.40

2583.10

2.30

2.50

0.63

0.0016

C1027 N16 N19 0.80

2583.10

2582.90

2.50

2.60

0.68

0.0019

C1028 N19 N20 0.80

2582.90

2582.60

2.60

2.50

0.73

0.0018

C1029 N11 N10 0.38

2584.20

2584.00

1.60

1.70

0.07

0.0017

C1032 N23 N22 0.35

2585.30

2584.90

1.60

1.80

0.06

0.0012

C1033 N22 N6 0.40

2584.90

2584.60

1.80

2.20

0.11

0.0020

C1035 n938 N20 0.20

2584.14

2583.70

1.40

0.03

0.0101

C1037 n898 N24 1.50

2569.49

2569.30

19.90

4.18

0.0023

C1045 N31 N35 0.40

2600.40

2599.37

1.60

2.20

0.20

0.0061

C1052 N37 n877 1.05

2574.80

2574.61

15.70

18.30

0.23

0.0013

C1065 n890 n892 1.40

2570.50

2570.00

19.20

19.60

4.08

0.0030

C1066 n835 n831 0.25

2583.69

2582.03

1.50

0.08

0.0268

C60 N20 n931 0.80

2582.60

2582.28

2.50

2.20

0.83

0.0022

C61 n826 n827 0.70

2579.23

2579.02

3.20

4.00

0.31

0.0014

C76 n944 n938 0.20

2584.74

2584.14

1.40

0.01

0.0056

C80 n946 n948 0.20

2585.29

2585.01

1.40

1.90

0.02

0.0033

C124 n907 n910 1.05

2583.00

2574.97

19.90

0.12

0.0534

C131 n892 n898 1.40

2570.00

2569.49

19.60

19.90

4.17

0.0032

C133 n829 n831 0.70

2578.92

2578.83

4.40

4.70

0.39

0.0011

C134 n827 n829 0.70

2579.02

2578.92

4.00

4.40

0.33

0.0011

C135 n840 n843 0.70

2578.26

2577.94

5.80

6.30

0.59

0.0024

C145 n885 N35 0.20

2604.50

2600.17

1.40

0.04

0.0236

C1 n2049 n2045 0.20

2580.89

2580.45

1.40

2.20

0.02

0.0026

C3 n913 n826 0.70

2579.40

2579.23

3.40

3.20

0.30

0.0015

C4 n2045 n2047 0.30

2580.45

2580.14

2.20

3.70

0.04

0.0018

C5 N6 N8 0.70

2584.10

2583.70

2.70

2.50

0.46

0.0015

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C7 N33 N7 0.38

2601.30

2600.90

1.60

0.09

0.0021

C9 N7 N31 0.40

2600.90

2600.40

1.60

0.16

0.0040

C11 N35 N1 0.40

2599.37

2598.10

2.20

2.00

0.32

0.0144

C12 N1 N3 0.40

2598.10

2593.70

2.00

1.60

0.35

0.0316

C31 n950 N37 1.05

2575.10

2574.80

13.20

15.70

0.19

0.0020

C32 n933 n954 0.80

2581.71

2580.47

4.70

8.00

0.96

0.0028

C33 n917 n913 0.70

2579.74

2579.40

3.80

3.40

0.24

0.0013

C35 n931 n933 0.80

2582.28

2581.71

2.20

4.70

0.92

0.0029

C38 n836 n838 0.70

2578.63

2578.40

5.10

5.60

0.52

0.0022

C39 n852 n850 0.20

2583.56

2583.13

1.50

1.40

0.02

0.0041

C40 n860 n864 1.05

2576.82

2576.61

8.50

11.10

0.92

0.0007

C41 n866 n864 1.20

2572.61

2572.21

17.40

15.50

2.36

0.0024

C42 n902 n900 0.25

2593.73

2590.00

1.50

0.08

0.0236

C43 n903 n905 0.20

2592.96

2588.43

1.40

2.10

0.08

0.0295

C44 n910 n889 1.05

2574.97

2574.60

19.90

15.20

0.16

0.0016

C48 N3 n877 0.45

2593.70

2591.21

1.60

1.70

0.40

0.0160

C49 n877 n875 1.05

2574.61

2574.40

18.30

16.90

0.70

0.0010

C50 N24 N12 1.50

2569.30

2569.10

19.90

4.33

0.0025

C53 N12 S10 1.35

2569.10

2568.90

19.90

4.38

0.0047

Tubería

Longitud

Relación de

llenado

Theta

Radio

Área

Velocidad

tao

Froude

rad

m/s

Kpa

C10 102.984

0.741

1.04

4.15

0.42

1.22

3.25

12.04

1.0410

C16 262.402

0.796

1.08

4.41

0.41

1.22

2.99

10.33

0.9002

C19 57.988

0.403

0.08

2.75

0.04

0.01

7.78

87.44

10.1177

C22 54.488

0.328

0.08

2.44

0.05

0.01

9.02

113.46

11.7777

C24 81.006

0.728

0.98

4.09

0.40

1.12

3.17

11.56

1.0513

C25 96.136

0.765

1.03

4.26

0.41

1.17

2.88

9.67

0.9095

C26 105.574

0.740

1.00

4.14

0.41

1.14

2.94

10.04

0.9588

C29 115.506

0.740

0.78

4.14

0.32

0.69

3.21

12.26

1.1863

C34 126.533

0.631

0.66

3.67

0.30

0.58

1.48

2.99

0.6285

C36 35.506

0.559

0.59

3.38

0.28

0.50

1.63

3.57

0.7513

C37 82.678

0.758

0.53

4.22

0.21

0.31

2.53

8.41

1.1168

C45 44.739

0.392

0.08

2.70

0.04

0.01

0.89

1.70

1.1807

C46 33.463

0.744

0.52

4.16

0.21

0.31

2.39

7.60

1.0761

C47 70.817

0.745

0.52

4.17

0.21

0.31

2.34

7.33

1.0541

C51 48.766

0.646

0.45

3.73

0.20

0.26

2.71

9.63

1.3792

C52 101.429

0.559

0.17

3.38

0.08

0.04

2.76

11.68

2.3864

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C55 36.170

0.596

0.42

3.53

0.19

0.24

2.34

7.41

1.2652

C56 100.801

0.650

0.13

3.75

0.06

0.02

1.53

4.23

1.4513

C59 99.927

0.714

0.50

4.02

0.21

0.29

1.68

3.99

0.7882

C89 61.581

0.343

0.07

2.50

0.04

0.01

0.79

1.38

1.1218

C90 75.268

0.644

0.19

3.72

0.09

0.05

1.41

3.38

1.0997

C93 103.753

0.580

0.12

3.46

0.05

0.02

0.97

1.86

0.9965

C105 52.440

0.221

0.23

1.96

0.14

6.79

56.07

5.3737

C106 83.957

0.726

0.76

4.08

0.31

0.67

1.59

3.38

0.6008

C107 253.292

0.780

0.82

4.33

0.32

0.72

2.95

10.48

1.0315

C118 102.721

0.692

0.73

3.93

0.31

0.64

1.28

2.25

0.5017

C119 115.767

0.575

0.60

3.44

0.28

0.51

1.65

3.67

0.7496

C120 79.308

0.737

0.77

4.13

0.32

0.68

1.31

2.34

0.4849

C121 64.835

0.541

0.57

3.31

0.28

0.48

1.94

4.96

0.9167

C122 101.555

0.751

0.79

4.19

0.32

0.70

1.36

2.51

0.4943

C125 73.624

0.314

0.09

2.38

0.05

0.02

6.93

68.03

8.4744

C126 61.068

0.679

0.20

3.87

0.09

0.05

1.85

5.52

1.3830

C138 129.437

0.616

0.28

3.61

0.13

0.10

1.28

2.63

0.8408

C139 82.843

0.639

0.26

3.71

0.11

0.08

0.97

1.63

0.6595

C308 234.925

0.567

0.40

3.41

0.19

0.23

1.25

2.36

0.7014

C309 154.527

0.582

0.35

3.47

0.16

0.17

1.15

2.08

0.6847

C412 320.149

0.545

0.27

3.32

0.13

0.11

1.11

2.02

0.7551

C1024 92.064

0.685

0.55

3.90

0.24

0.37

1.32

2.51

0.5995

C1025 140.581

0.630

0.50

3.67

0.23

0.33

1.50

3.18

0.7268

C1026 186.873

0.708

0.57

4.00

0.24

0.38

1.64

3.75

0.7256

C1027 0.701

0.701

0.56

3.97

0.24

0.38

1.80

4.44

0.8034

C1028 162.082

0.755

0.60

4.21

0.24

0.41

1.79

4.37

0.7439

C1029 116.487

0.605

0.23

3.57

0.11

0.07

1.01

1.79

0.7360

C1032 332.216

0.696

0.24

3.95

0.10

0.07

0.82

1.22

0.5563

C1033 149.023

0.671

0.27

3.84

0.12

0.09

1.18

2.31

0.7701

C1035 44.071

0.507

0.10

3.17

0.05

0.02

1.65

4.98

1.8632

C1037 79.740

0.736

0.28

4.12

0.45

1.39

3.00

10.26

0.9333

C1045 167.833

0.684

0.27

3.90

0.12

0.09

2.18

7.06

1.3989

C1052 152.057

0.277

0.29

2.22

0.17

0.20

1.16

2.11

0.8148

C1065 166.465

0.747

1.05

4.17

0.42

1.23

3.31

12.44

1.0511

C1066 61.973

0.487

0.12

3.09

0.06

0.02

3.21

16.15

3.3300

C60 148.844

0.783

0.63

4.35

0.24

0.42

1.97

5.19

0.7846

C61 146.663

0.581

0.41

3.47

0.19

0.23

1.33

2.64

0.7326

C76 105.978

0.367

0.07

2.60

0.04

0.01

1.03

2.22

1.4112

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C80 85.318

0.600

0.12

3.55

0.06

0.02

0.95

1.79

0.9562

C124 0.053

0.075

0.08

1.11

0.05

0.03

4.15

26.66

5.7189

C131 161.604

0.740

1.04

4.14

0.42

1.22

3.42

13.17

1.0933

C133 79.245

0.749

0.52

4.18

0.21

0.31

1.27

2.38

0.5680

C134 96.891

0.684

0.48

3.89

0.21

0.28

1.19

2.12

0.5793

C135 134.215

0.752

0.53

4.20

0.21

0.31

1.89

4.94

0.8428

C145 183.398

0.507

0.10

3.17

0.05

0.02

2.64

11.68

2.9788

C1 165.186

0.682

0.14

3.89

0.06

0.02

0.87

1.52

0.7937

C3 116.158

0.550

0.39

3.34

0.19

0.22

1.36

2.76

0.7773

C4 175.949

0.557

0.17

3.37

0.08

0.04

0.87

1.41

0.7504

C5 261.349

0.751

0.53

4.19

0.21

0.31

1.49

3.17

0.6626

C7 186.588

0.651

0.25

3.75

0.11

0.08

1.17

2.30

0.8047

C9 124.951

0.690

0.28

3.92

0.12

0.09

1.73

4.63

1.1033

C11 88.711

0.686

0.27

3.90

0.12

0.09

3.46

16.57

2.2232

C12 139.209

0.549

0.22

3.34

0.11

0.07

4.97

32.83

3.7672

C31 151.832

0.222

0.23

1.96

0.14

1.30

2.69

1.0289

C32 436.439

0.783

0.63

4.34

0.24

0.42

2.27

6.74

0.9053

C33 253.964

0.504

0.35

3.16

0.18

0.19

1.23

2.30

0.7427

C35 195.005

0.741

0.59

4.15

0.24

0.40

2.30

6.91

0.9720

C38 105.061

0.698

0.49

3.96

0.21

0.29

1.80

4.51

0.8582

C39 104.309

0.540

0.11

3.30

0.05

0.02

1.03

2.12

1.1193

C40 315.673

0.803

0.84

4.44

0.32

0.75

1.23

2.09

0.4157

C41 169.668

0.738

0.89

4.13

0.36

0.89

2.64

8.35

0.9135

C42 157.863

0.529

0.13

3.26

0.06

0.03

3.10

14.99

3.0441

C43 153.468

0.697

0.14

3.95

0.06

0.02

3.30

17.12

2.9581

C44 232.086

0.219

0.23

1.95

0.14

1.14

2.12

0.9076

C48 155.987

0.617

0.28

3.62

0.13

0.10

3.85

19.88

2.5315

C49 207.066

0.563

0.59

3.40

0.28

0.50

1.40

2.71

0.6436

C50 80.265

0.734

1.10

4.11

0.45

1.39

3.12

11.01

0.9726

C53 42.263

0.699

0.94

3.96

0.40

1.07

4.09

18.56

1.4058

9.2 Cuenca Nororiental

Tabla 13 Diseños de la cuenca nororiental

Tubería

Out

Batea
inicial

Batea

final

Excavación

inicial

Excavación

final

Caudal

diseño

Pendiente

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C407 n373 n374 0.30

2576.84

2576.59

1.50

1.70

0.08

0.0072

C408 n375 n374 0.20

2577.26

2576.89

1.40

0.03

0.0072

C409 n374 n376 0.35

2576.59

2576.13

1.70

1.60

0.13

0.0057

C422 n453 n452 0.30

2579.25

2578.84

1.50

0.09

0.0111

C423 n452 n449 0.38

2578.84

2578.56

1.50

1.60

0.11

0.0028

C424 n449 n448 0.38

2578.56

2578.34

1.60

1.70

0.14

0.0045

C425 n448 n398 0.45

2578.34

2578.20

1.70

0.17

0.0030

C429 n455 n448 0.20

2580.96

2578.64

1.40

0.02

0.0554

C452 n380 n381 0.53

2574.74

2574.05

2.20

2.30

0.59

0.0116

C467 n2312 n2311 0.25

2568.82

2567.54

1.86

2.78

0.06

0.0196

C468 n2313 n2312 0.25

2569.28

2568.82

1.88

1.86

0.05

0.0052

C1093 n376 n378 0.40

2576.13

2575.85

1.60

0.15

0.0040

C175 n409 n406 0.30

2579.91

2579.57

1.50

0.05

0.0032

C176 n406 n404 0.30

2579.57

2578.97

1.50

1.70

0.08

0.0047

C177 n404 n402 0.38

2578.97

2578.64

1.70

1.60

0.13

0.0036

C179 n402 n398 0.40

2578.64

2578.10

1.60

1.80

0.15

0.0040

C180 n398 n390 0.50

2578.10

2577.25

1.80

2.10

0.33

0.0053

C181 n390 n378 0.50

2577.25

2575.75

2.10

1.70

0.38

0.0084

C188 n451 n449 0.20

2579.13

2578.76

1.40

0.02

0.0054

C189 n378 n380 0.53

2575.75

2574.74

1.70

2.20

0.56

0.0106

C190 n371 n373 0.25

2577.28

2576.84

1.50

0.04

0.0041

C196 n381 n386 0.53

2574.05

2572.14

2.30

3.40

0.59

0.0111

C13 n459 n386 0.20

2577.39

2574.14

1.40

0.05

0.0363

C1 n2311 N1 0.20

2569.77

2569.28

0.56

-0.24

0.01

0.0054

C2 n386 N1 0.53

2572.14

2567.24

3.40

1.80

0.66

0.0416

N1 S7 0.60

2567.24

2565.40

1.80

3.40

0.72

0.0091

Tubería

Longitud

Relación de

llenado

Theta

Radio

Área

Velocidad

tao

Froude

rad

m/s

Kpa

C407 34.554

0.579

0.17

3.46

0.08

0.04

1.88

5.78

1.5885

C408 51.674

0.570

0.11

3.42

0.05

0.02

1.44

3.84

1.5051

C409 80.445

0.655

0.23

3.77

0.10

0.07

1.90

5.68

1.3562

C422 36.630

0.524

0.16

3.24

0.08

0.04

2.30

8.40

2.0729

C423 100.684

0.654

0.25

3.77

0.11

0.08

1.36

3.04

0.9328

C424 49.486

0.650

0.25

3.75

0.11

0.08

1.76

4.86

1.2124

C425 44.747

0.634

0.29

3.69

0.13

0.11

1.56

3.77

1.0033

C429 42.006

0.282

0.06

2.24

0.03

0.01

3.17

17.67

5.0266

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C452 59.277

0.681

0.36

3.88

0.16

3.68

17.68

2.0643

C467 65.330

0.478

0.12

3.05

0.06

0.02

2.68

11.66

2.8144

C468 89.103

0.649

0.16

3.75

0.07

0.03

1.45

3.68

1.2315

C1093 70.095

0.660

0.26

3.79

0.12

0.09

1.72

4.59

1.1382

C175 107.307

0.570

0.17

3.42

0.08

0.04

1.19

2.52

1.0170

C176 127.160

0.669

0.20

3.83

0.09

0.05

1.56

4.05

1.1807

C177 91.850

0.698

0.27

3.96

0.11

0.08

1.58

3.98

1.0264

C179 133.861

0.663

0.27

3.81

0.12

0.09

1.71

4.57

1.1316

C180 160.583

0.679

0.34

3.87

0.15

0.14

2.32

7.62

1.3414

C181 178.252

0.626

0.31

3.65

0.14

0.13

2.92

11.74

1.8039

C188 68.720

0.479

0.10

3.06

0.05

0.01

1.14

2.58

1.3395

C189 95.437

0.685

0.36

3.90

0.16

3.50

16.15

1.9555

C190 106.822

0.571

0.14

3.42

0.07

0.03

1.23

2.74

1.1447

C196 172.859

0.698

0.37

3.96

0.16

3.61

17.01

1.9797

C13 89.464

0.462

0.09

2.99

0.05

0.01

3.21

16.92

3.8454

C1 88.773

0.422

0.08

2.83

0.04

0.01

1.08

2.37

1.3658

C2 117.846

0.470

0.25

3.02

0.13

0.10

6.48

51.96

4.7084

C3 201.972

0.687

0.41

3.91

0.18

0.21

3.50

15.79

1.8317

9.3 Cuenca Nororiental 2

Tabla 14 Diseños de la cuenca nororiental 2

Tubería

Out

Batea
inicial

Batea

final

Excavación

inicial

Excavación

final

Caudal

diseño

Pendiente

C370 n516 n517 0.25

2579.11

2578.85

1.50

0.06

0.0082

C374 n517 n518 0.30

2578.85

2578.61

1.50

1.60

0.11

0.0111

C375 n518 n519 0.35

2578.61

2578.38

1.60

1.70

0.12

0.0053

C376 n519 n520 0.35

2578.38

2577.86

1.70

1.60

0.14

0.0065

C379 n2000 n1999

0.20

2579.23

2577.93

1.40

0.01

0.0127

C380 n1999 n2001

0.45

2576.83

2576.52

2.50

3.00

0.23

0.0053

C381 n2001 n2002

0.45

2576.52

2575.92

3.00

2.40

0.27

0.0067

C385 n2005 n2010

0.45

2571.96

2571.33

1.70

0.39

0.0156

C386 n2010 n2011

0.45

2571.33

2570.35

1.70

1.80

0.40

0.0125

C391 n2008 n2007

0.20

2576.77

2576.07

1.40

0.04

0.0106

C396 n523 n1999

0.45

2577.03

2576.83

2.50

0.21

0.0062

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C397 n522 n523 0.45

2577.37

2577.03

1.60

2.50

0.20

0.0038

C164 n514 n516 0.25

2579.55

2579.11

1.40

1.50

0.04

0.0043

C166 n528 n514 0.20

2580.16

2579.55

1.40

0.02

0.0091

C192 n520 n522 0.38

2577.86

2577.37

1.60

0.16

0.0060

C193 n2011 n2314

0.45

2570.35

2569.66

1.80

2.20

0.41

0.0142

C224 n2007 n2005

0.20

2576.07

2572.26

1.40

0.05

0.0335

C228 n2002 n2005

0.45

2575.92

2571.96

2.40

1.70

0.31

0.0352

C12 n525 n517 0.20

2581.04

2578.95

1.40

0.03

0.0117

C194 n2314 S6 0.45

2569.66

2568.76

2.20

3.00

0.42

0.0138

Tubería

Longitud

Relación de

llenado

Theta

Radio

Área

Velocidad

tao

Froude

rad

m/s

Kpa

C370 31.617

0.644

0.16

3.72

0.07

0.03

1.86

5.79

1.5896

C374 22.325

0.616

0.18

3.61

0.08

0.05

2.43

9.16

1.9598

C375 41.835

0.646

0.23

3.73

0.10

0.07

1.82

5.26

1.3146

C376 79.777

0.680

0.24

3.88

0.10

0.07

2.06

6.55

1.4245

C379 102.748

0.336

0.07

2.47

0.04

0.01

1.55

4.68

2.2272

C380 57.701

0.647

0.29

3.74

0.13

0.11

2.14

6.71

1.3552

C381 89.527

0.653

0.29

3.76

0.13

0.11

2.43

8.51

1.5321

C385 40.271

0.616

0.28

3.61

0.13

0.10

3.79

19.37

2.4986

C386 78.300

0.689

0.31

3.91

0.13

0.12

3.46

16.21

2.0866

C391 66.096

0.634

0.13

3.69

0.06

0.02

1.84

5.92

1.7776

C396 32.256

0.568

0.26

3.42

0.12

0.09

2.24

7.39

1.5609

C397 89.896

0.660

0.30

3.79

0.13

0.11

1.78

4.82

1.1144

C164 103.396

0.570

0.14

3.42

0.07

0.03

1.25

2.83

1.1644

C166 66.762

0.421

0.08

2.83

0.04

0.01

1.43

3.96

1.8159

C192 83.778

0.661

0.25

3.80

0.11

0.08

2.06

6.43

1.3962

C193 48.546

0.662

0.30

3.80

0.13

0.11

3.68

18.19

2.2912

C224 113.928

0.528

0.11

3.25

0.05

0.02

3.25

16.98

3.5717

C228 112.755

0.408

0.18

2.77

0.10

0.06

5.01

33.77

4.3097

C12 178.371

0.569

0.11

3.42

0.05

0.02

1.87

6.19

1.9600

C194 65.802

0.678

0.31

3.87

0.13

0.11

3.64

17.79

2.2221

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

9.4 Cuenca Nororiental 3

Tabla 15 Diseños de la cuenca nororiental 3

Tubería

Out

Batea
inicial

Batea

final

Excavación

inicial

Excavación

final

Caudal

diseño

Pendiente

C165 n344 n343

0.20

2585.81

2585.17

1.40

0.01

0.0120

C171 n341 n340

0.30

2584.76

2584.43

1.50

2.20

0.07

0.0037

C174 n354 n1

0.25

2582.62

2582.50

1.50

0.03

0.0016

C183 n367 n667

0.20

2585.82

2585.38

1.40

0.02

0.0055

C207 n359 n358

0.20

2584.60

2584.39

1.40

0.02

0.0029

C216 n2215 n685

0.20

2585.90

2583.64

1.40

0.02

0.0366

C217 n685 n682

0.25

2583.64

2583.23

1.40

1.50

0.05

0.0065

C234 n664 n663

0.60

2581.09

2580.80

1.70

2.40

0.34

0.0027

C239 n663 n662

0.60

2580.80

2580.45

2.40

2.20

0.39

0.0033

C255 n695 n628

0.38

2581.42

2579.21

1.60

0.19

0.0071

C282 n634 n633

0.70

2578.94

2578.77

2.10

2.00

0.68

0.0046

C304 n628 n627

0.80

2578.01

2577.78

2.80

2.90

1.04

0.0032

C305 n627 n626

0.80

2577.78

2577.45

2.90

3.10

1.09

0.0037

C306 n626 n484

0.80

2577.45

2576.99

3.10

2.50

1.18

0.0048

C311 n488 n489

0.80

2576.54

2575.92

2.00

2.30

1.76

0.0082

C312 n489 n490

0.80

2575.92

2574.78

2.30

2.70

1.77

0.0086

C314 n2224 n490

0.20

2576.20

2576.08

1.40

0.02

0.0025

C327 n501 n500

0.40

2576.27

2575.95

3.50

3.60

0.23

0.0103

C328 n502 n501

0.40

2576.77

2576.27

3.30

3.50

0.22

0.0079

C347 n445 n444

0.20

2581.32

2579.55

1.40

0.05

0.0255

C353 n512 n507

0.20

2579.35

2577.61

1.50

1.40

0.04

0.0262

C354 n513 n512

0.20

2579.76

2579.35

1.40

1.50

0.03

0.0056

C355 n507 n506

0.38

2577.51

2577.31

1.50

3.00

0.18

0.0062

C359 n511 n510

0.20

2578.82

2576.23

1.40

0.03

0.0601

C832 n2162 n2167

0.50

2589.80

2587.14

1.80

1.70

0.42

0.0080

C949 n2142 n2139

0.53

2582.66

2580.66

1.70

2.80

0.52

0.0092

C959 n2139 n484

0.53

2580.66

2577.69

2.80

1.80

0.55

0.0323

C1055 n2153 n2156

0.30

2594.32

2590.35

1.50

0.12

0.0113

C1056 n2156 n2162

0.50

2590.35

2589.80

1.50

1.80

0.25

0.0030

C1067 n667 n337

0.25

2585.38

2585.04

1.40

1.70

0.05

0.0043

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C1069

n1 n671

0.45

2582.40

2581.80

1.60

1.70

0.25

0.0055

C1070 n671 n664

0.50

2581.60

2581.09

1.90

1.70

0.29

0.0048

C1071 n682 n680

0.30

2583.23

2582.75

1.50

0.06

0.0046

C1072 n680 n693

0.35

2582.75

2582.27

1.50

1.60

0.11

0.0044

C1076 n649 n662

0.20

2581.87

2581.25

1.40

0.02

0.0069

C1077 n346 n343

0.20

2586.17

2585.17

1.40

0.02

0.0177

C1084 n633 n630

0.80

2578.77

2578.53

2.00

3.10

0.76

0.0018

C1085 n421 n633

0.20

2580.89

2579.37

1.40

0.04

0.0125

C1087 n444 n446

0.30

2579.55

2578.96

1.40

1.80

0.11

0.0076

C1098 n484 n488

0.80

2576.99

2576.54

2.50

2.00

1.75

0.0088

C1142 n492 n494

0.90

2574.31

2573.94

2.50

2.30

1.81

0.0053

C63 n343 n341

0.20

2585.17

2584.76

1.40

1.50

0.04

0.0093

C68 n340 n337

0.35

2584.43

2584.04

2.20

2.70

0.10

0.0040

C69 n337 n1

0.35

2584.04

2582.40

2.70

1.60

0.18

0.0181

C149 n435 n444

0.20

2580.67

2579.55

1.40

0.03

0.0101

C153 n446 n507

0.30

2578.96

2577.51

1.80

1.50

0.13

0.0141

C154 n508 n510

0.20

2579.85

2576.23

1.40

0.03

0.0240

C155 n530 n510

0.20

2577.65

2576.23

1.40

0.02

0.0078

C158 n506 n502

0.40

2577.31

2576.77

3.00

3.30

0.19

0.0057

C159 n494 n497

0.90

2573.94

2573.11

2.30

2.50

2.09

0.0068

C160 n497 n2210

0.90

2573.11

2572.36

2.50

2.70

2.10

0.0070

C161 n490 n492

0.90

2574.78

2574.31

2.70

2.50

1.80

0.0062

C162 n2210 n2212

0.80

2572.16

2571.30

2.90

3.20

2.12

0.0111

C167 n503 n500

0.20

2580.32

2578.15

1.40

0.02

0.0230

C168 n500 n494

0.40

2575.95

2574.64

3.60

1.60

0.27

0.0167

C169 n2167 n2142

0.50

2587.14

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1.70

0.46

0.0209

C2 n433 n627

0.20

2580.76

2579.28

1.40

0.03

0.0091

C3 n689 n1

0.20

2583.75

2582.60

1.40

0.02

0.0072

C4 n679 n671

0.20

2582.64

2582.00

1.40

1.50

0.02

0.0037

C5 n655 n663

0.20

2582.27

2581.70

1.40

1.50

0.02

0.0035

C6 n334 n662

0.30

2581.22

2581.05

1.50

1.60

0.04

0.0019

C7 n662 n634

0.60

2580.45

2579.14

2.20

1.90

0.48

0.0042

C9 n358 n680

0.20

2584.39

2582.85

1.40

0.04

0.0104

C10 n693 n695

0.38

2582.27

2581.42

1.60

0.15

0.0050

C11 n630 n628

0.80

2578.33

2578.01

3.30

2.80

0.84

0.0022

C1 n676 n664

0.20

2582.89

2581.39

1.40

0.02

0.0083

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C8 n510 N41

0.30

2576.23

2572.80

1.40

1.50

0.11

0.0132

C12 n2212 N41

0.90

2571.30

2570.50

3.20

3.80

2.15

0.0073

C13 n658 n2213

0.35

2581.11

2580.41

1.60

2.10

0.13

0.0053

C14 n415 n2213

0.25

2581.32

2580.91

1.50

1.60

0.03

0.0027

C15 n2213 n634

0.35

2580.41

2579.44

2.10

1.60

0.19

0.0212

C16 N41 S8

0.90

2570.50

2570.10

3.80

3.90

2.28

0.0079

Tubería

Longitud

Relación de

llenado

Theta

Radio

Área

Velocidad

tao

Froude

rad

m/s

Kpa

C165 53.361

0.331

0.07

2.45

0.04

0.01

1.48

4.36

2.1589

C171 91.882

0.688

0.21

3.91

0.09

0.05

1.36

3.17

1.0089

C174 79.456

0.695

0.17

3.94

0.07

0.04

0.76

1.13

0.6091

C183 80.029

0.565

0.11

3.40

0.05

0.02

1.23

2.90

1.2969

C207 74.764

0.608

0.12

3.58

0.06

0.02

0.88

1.58

0.8826

C216 61.770

0.325

0.06

2.42

0.04

0.01

2.72

13.10

3.9943

C217 63.064

0.599

0.15

3.54

0.07

0.03

1.60

4.41

1.4409

C234 109.708

0.650

0.39

3.75

0.17

0.19

1.77

4.51

0.9680

C239 106.325

0.653

0.39

3.76

0.17

0.20

2.00

5.64

1.0893

C255 311.180

0.676

0.26

3.86

0.11

0.08

2.27

7.74

1.5159

C282 36.731

0.642

0.45

3.72

0.20

0.26

2.63

9.11

1.3445

C304 72.183

0.795

0.64

4.40

0.24

0.43

2.44

7.70

0.9565

C305 90.494

0.773

0.62

4.30

0.24

0.42

2.62

8.78

1.0592

C306 94.257

0.729

0.58

4.09

0.24

0.39

3.01

11.41

1.2944

C311 75.512

0.811

0.65

4.48

0.24

0.44

4.03

19.48

1.5415

C312 132.744

0.791

0.63

4.39

0.24

0.43

4.15

20.58

1.6361

C314 49.029

0.592

0.12

3.51

0.06

0.02

0.81

1.36

0.8266

C327 31.260

0.614

0.25

3.60

0.11

0.08

2.81

11.38

1.9696

C328 62.833

0.653

0.26

3.77

0.12

0.09

2.47

8.96

1.6526

C347 69.768

0.566

0.11

3.41

0.05

0.02

2.87

13.47

3.0127

C353 66.358

0.468

0.09

3.01

0.05

0.01

2.70

12.31

3.2083

C354 73.494

0.636

0.13

3.69

0.06

0.02

1.29

3.12

1.2480

C355 31.300

0.692

0.26

3.93

0.11

0.08

2.12

6.78

1.3846

C359 43.106

0.342

0.07

2.50

0.04

0.01

3.67

22.42

5.2311

C832 331.502

0.686

0.34

3.90

0.15

0.14

2.91

11.58

1.6706

C949 217.819

0.686

0.36

3.90

0.16

3.24

14.00

1.8084

C959 92.025

0.458

0.24

2.97

0.13

0.10

5.59

39.67

4.1313

C1055 352.532

0.661

0.20

3.80

0.09

0.05

2.50

9.62

1.9127

C1056 180.154

0.691

0.35

3.92

0.15

0.14

1.71

4.38

0.9781

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C1067 78.647

0.664

0.17

3.81

0.07

0.03

1.31

3.04

1.0895

C1069 108.284

0.664

0.30

3.81

0.13

0.11

2.21

7.11

1.3718

C1070 106.072

0.652

0.33

3.76

0.14

2.17

6.78

1.2978

C1071 104.516

0.581

0.17

3.47

0.08

0.04

1.47

3.70

1.2405

C1072 110.015

0.669

0.23

3.83

0.10

0.07

1.65

4.38

1.1576

C1076 89.973

0.422

0.08

2.83

0.04

0.01

1.23

3.00

1.5592

C1077 56.297

0.341

0.07

2.49

0.04

0.01

1.87

6.58

2.6725

C1084 131.686

0.784

0.63

4.35

0.24

0.42

1.79

4.38

0.7152

C1085 122.039

0.608

0.12

3.58

0.06

0.02

1.99

6.85

1.9838

C1087 76.314

0.699

0.21

3.96

0.09

0.05

2.05

6.63

1.4926

C1098 51.360

0.777

0.62

4.32

0.24

0.42

4.18

20.87

1.6823

C1142 70.333

0.772

0.69

4.29

0.27

0.53

3.43

14.19

1.3115

C63 43.891

0.672

0.13

3.85

0.06

0.02

1.74

5.30

1.6016

C68 95.215

0.640

0.22

3.71

0.10

0.06

1.56

3.97

1.1357

C69 90.591

0.539

0.19

3.30

0.09

0.05

3.35

16.28

2.7494

C149 111.411

0.585

0.12

3.48

0.05

0.02

1.74

5.41

1.7889

C153 103.386

0.620

0.19

3.62

0.08

0.05

2.78

11.70

2.2317

C154 151.246

0.383

0.08

2.67

0.04

0.01

2.34

9.75

3.1327

C155 182.360

0.440

0.09

2.90

0.05

0.01

1.35

3.50

1.6599

C158 95.534

0.688

0.28

3.91

0.12

0.09

2.09

6.57

1.3389

C159 123.121

0.781

0.70

4.34

0.27

0.53

3.91

18.12

1.4764

C160 106.448

0.774

0.70

4.30

0.27

0.53

3.98

18.69

1.5163

C161 74.888

0.714

0.64

4.03

0.27

0.49

3.70

16.37

1.5283

C162 77.886

0.830

0.66

4.58

0.24

0.45

4.75

26.45

1.7619

C167 94.209

0.359

0.07

2.57

0.04

0.01

2.22

8.92

3.0810

C168 78.631

0.581

0.23

3.47

0.11

0.08

3.59

17.89

2.6147

C169 214.529

0.520

0.26

3.22

0.13

0.10

4.48

26.27

3.1479

C2 161.800

0.606

0.12

3.57

0.06

0.02

1.67

5.00

1.6732

C3 159.021

0.464

0.09

3.00

0.05

0.01

1.32

3.37

1.5796

C4 176.056

0.693

0.14

3.94

0.06

0.02

1.05

2.12

0.9423

C5 160.223

0.664

0.13

3.81

0.06

0.02

1.02

2.02

0.9497

C6 91.419

0.608

0.18

3.58

0.08

0.04

0.91

1.55

0.7449

C7 313.211

0.690

0.41

3.92

0.18

0.21

2.29

7.25

1.1955

C9 148.848

0.612

0.12

3.59

0.06

0.02

1.80

5.70

1.7862

C10 168.838

0.652

0.25

3.76

0.11

0.08

1.87

5.40

1.2807

C11 141.011

0.784

0.63

4.35

0.24

0.42

1.99

5.31

0.7933

C1 180.040

0.512

0.10

3.19

0.05

0.02

1.49

4.14

1.6748

C8 260.058

0.565

0.17

3.40

0.08

0.04

2.60

10.44

2.2290

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C12 110.144

0.775

0.70

4.31

0.27

0.53

4.07

19.45

1.5470

C13 131.801

0.681

0.24

3.88

0.10

0.07

1.85

5.37

1.2765

C14 153.294

0.640

0.16

3.71

0.07

0.03

1.00

1.89

0.8615

C15 45.567

0.535

0.19

3.28

0.09

0.05

3.64

19.00

3.0028

C16 50.804

0.785

0.71

4.35

0.27

0.54

4.25

21.12

1.5948

9.5 Cuenca Sur 1

Tabla 16 Diseños de la cuenca Sur1

Tubería

Out

Batea
inicial

Batea final

Excavación

inicial

Excavación

final

Caudal

diseño

Pendiente

C489 n1534 n1535

0.30

2580.68

2579.95

2.80

1.60

0.10

0.0073

C490 n1535 n1536

0.40

2579.95

2579.61

1.60

0.13

0.0034

C508 n1558 n1557

0.38

2579.27

2579.00

1.70

1.80

0.10

0.0019

C524 n1537 n1536

0.90

2576.49

2576.41

4.70

4.80

0.81

0.0019

C530 n1543 n1542

0.80

2577.08

2576.92

3.20

3.50

0.69

0.0016

C545 n1687 n1686

0.30

2580.68

2580.57

1.60

0.06

0.0040

C548 n1684 n1683

0.40

2580.41

2580.20

1.60

1.80

0.10

0.0019

C1100 n1545 n1543

0.80

2577.28

2577.08

3.40

3.20

0.52

0.0011

C6 n1531 n1534

0.30

2581.11

2580.68

1.50

2.80

0.05

0.0019

C9 N38 n1687

0.30

2580.90

2580.68

1.50

1.60

0.04

0.0018

C60 n1536 n1683

0.80

2576.41

2575.80

4.80

6.20

0.96

0.0030

C61 n1539 n1537

0.90

2576.71

2576.49

4.10

4.70

0.75

0.0015

C62 n1542 n1539

0.90

2576.92

2576.71

3.50

4.10

0.72

0.0014

C111 n1686 n1684

0.35

2580.57

2580.41

1.60

0.07

0.0025

C166 n1605 n1608

0.30

2577.92

2577.72

1.50

2.10

0.04

0.0021

C167 n1612 n1608

0.20

2579.40

2578.42

1.40

0.03

0.0051

C179 n1567 n1554

0.50

2577.71

2577.53

2.20

2.60

0.18

0.0018

C184 n1551 n1545

0.30

2579.80

2578.98

1.50

1.70

0.07

0.0040

C190 n1585 n1537

0.25

2579.71

2579.49

1.50

1.70

0.03

0.0016

C492 n1557 n1554

0.40

2579.00

2578.53

1.80

1.60

0.13

0.0034

C1 n1573 n1569

0.40

2578.05

2577.91

1.60

2.00

0.08

0.0010

C2 n1571 n1569

0.20

2579.77

2578.51

1.40

0.04

0.0134

C4 n1608 n1543

0.45

2577.72

2577.38

2.10

2.90

0.13

0.0019

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C11 n1569 n1567

0.45

2577.91

2577.71

2.00

2.20

0.13

0.0017

C12 n1683 N1

0.80

2575.80

2575.12

6.20

7.20

1.09

0.0037

C17 n1554 n1545

0.70

2577.53

2577.28

2.60

3.40

0.36

0.0016

C66 N7 n1558

0.25

2579.52

2579.27

1.50

1.70

0.03

0.0019

C3 N1 N2

0.80

2575.12

2574.42

7.20

7.50

1.12

0.0040

C5 N2 S5 0.80

2574.42

2573.98

7.50

7.90

1.15

0.0042

Tubería

Longitud

Relación de

llenado

Theta

Radio

Área

Velocidad

tao

Froude

rad

m/s

Kpa

C489 100.037

0.681

0.20

3.88

0.09

0.05

1.99

6.29

1.4814

C490 99.409

0.640

0.26

3.71

0.11

0.08

1.56

3.86

1.0595

C508 89.658

0.621

0.24

3.63

0.11

0.07

1.39

3.16

0.9897

C524 40.110

0.631

0.57

3.67

0.26

0.42

1.91

4.89

0.8747

C530 101.464

0.767

0.61

4.27

0.24

0.41

1.67

3.84

0.6821

C545 25.695

0.572

0.17

3.43

0.08

0.04

1.35

3.16

1.1499

C548 108.809

0.640

0.26

3.71

0.11

0.08

1.14

2.17

0.7718

C1100 189.219

0.729

0.58

4.09

0.24

0.39

1.33

2.52

0.5700

C6 228.535

0.647

0.19

3.74

0.09

0.05

0.93

1.59

0.7242

C9 130.232

0.622

0.19

3.63

0.08

0.05

0.89

1.46

0.7105

C60 204.955

0.767

0.61

4.27

0.24

0.41

2.32

7.05

0.9491

C61 145.249

0.653

0.59

3.76

0.26

0.44

1.70

3.91

0.7561

C62 145.186

0.662

0.60

3.80

0.26

0.45

1.62

3.58

0.7136

C111 64.087

0.624

0.22

3.64

0.10

0.06

1.19

2.41

0.8787

C166 95.827

0.541

0.16

3.31

0.08

0.04

0.94

1.64

0.8272

C167 193.592

0.636

0.13

3.69

0.06

0.02

1.23

2.84

1.1849

C179 99.997

0.677

0.34

3.87

0.15

0.14

1.29

2.63

0.7511

C184 205.503

0.688

0.21

3.91

0.09

0.05

1.43

3.44

1.0546

C190 133.749

0.698

0.17

3.96

0.07

0.04

0.78

1.19

0.6250

C492 136.640

0.639

0.26

3.70

0.11

0.08

1.56

3.85

1.0591

C1 141.865

0.695

0.28

3.94

0.12

0.09

0.81

1.17

0.5153

C2 94.897

0.618

0.12

3.62

0.06

0.02

2.07

7.38

2.0451

C4 178.720

0.643

0.29

3.72

0.13

0.11

1.22

2.40

0.7745

C11 111.506

0.667

0.30

3.82

0.13

0.11

1.18

2.25

0.7282

C12 186.668

0.776

0.62

4.31

0.24

0.42

2.62

8.78

1.0553

C17 158.387

0.616

0.43

3.61

0.20

0.25

1.43

3.00

0.7561

C66 138.327

0.700

0.17

3.96

0.07

0.04

0.83

1.34

0.6663

C3 174.999

0.763

0.61

4.25

0.24

0.41

2.73

9.47

1.1202

C5 104.109

0.759

0.61

4.23

0.24

0.41

2.81

9.98

1.1576

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

9.6 Cuenca Sur 2

Tabla 17 Diseños de la cuenca sur 2

Tubería

Out

Batea
inicial

Batea

final

Excavación

inicial

Excavación

final

Caudal

diseño

Pendiente

C554 n1592 n1591 0.200

2580.709

2579.751

1.400

2.1

0.0006

0.02678

C573 n1598 n1597 0.200

2578.938

2578.759

1.400

1.4

0.0112

0.00526

C578 n1777 n1776 0.200

2578.800

2578.431

1.400

1.5

0.0046

0.00632

C579 n1776 n1616 0.200

2578.431

2578.030

1.500

1.7

0.0078

0.00351

C582 n1582 n1580 0.200

2578.803

2578.275

1.400

1.7

0.0020

0.01006

C585 n1578 n1487 0.200

2578.005

2577.533

1.500

1.4

0.0117

0.00784

C617 n1510 n1472 0.250

2576.607

2576.033

1.500

1.5

0.0395

0.00504

C620 n1624 n1625 0.500

2573.001

2572.648

6.900

7.8

0.1928

0.00236

C1022 n1516 n1517 0.200

2577.461

2577.119

1.500

2.6

0.0105

0.00369

C1107 n1487 n1619 0.400

2573.833

2573.658

5.100

5.5

0.0930

0.00162

C70 n1591 n1589 0.200

2579.751

2579.312

2.100

1.4

0.0180

0.00408

C137 n1589 n1595 0.250

2579.312

2578.955

1.400

1.5

0.0273

0.00310

C146 n1595 n1597 0.250

2578.955

2578.659

1.500

1.5

0.0317

0.00266

C154 n1616 n1619 0.350

2578.030

2577.558

1.700

1.6

0.0588

0.00246

C176 n1580 n1578 0.200

2578.275

2578.005

1.700

1.5

0.0095

0.00323

C192 n1622 n1624 0.500

2573.209

2573.001

6.600

6.9

0.1660

0.00146

C197 n1484 n1487 0.400

2574.116

2573.833

4.600

5.1

0.0759

0.00150

C198 n1477 n1484 0.400

2574.403

2574.116

3.800

4.6

0.0716

0.00109

C202 n1472 n1477 0.380

2574.633

2574.403

2.900

3.8

0.0623

0.00121

C249 n1514 n1516 0.200

2577.789

2577.461

1.400

1.5

0.0060

0.00398

C7 n1470 n1472 0.200

2575.184

2574.633

1.400

2.9

0.0106

0.00286

C8 n1619 n1622 0.500

2573.658

2573.209

5.500

6.6

0.1554

0.00150

C10 n1597 n1616 0.300

2578.659

2578.230

1.500

1.5

0.0475

0.00212

C15 n1692 N3 0.200

2579.233

2578.610

1.400

1.4

0.0091

0.00351

C16 N3 n1624 0.250

2578.610

2578.301

1.400

1.6

0.0198

0.00224

C22 n1517 n1510 0.250

2577.119

2576.607

2.600

1.5

0.0311

0.00287

C41 N5 n1591 0.200

2580.250

2580.151

1.400

1.7

0.0113

0.00283

C45 n1499 n1517 0.200

2579.367

2578.319

1.400

1.4

0.0075

0.00347

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/3b39e19a5a2360c33b99e5a9c45f6a36/index-html.html

ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

C1 n1625 N1 0.500

2572.648

2572.477

7.800

7.4

0.1963

0.00330

C2 N1 S6 0.500

2572.477

2572.347

7.400

7.5

0.2045

0.00247

Tubería

Longitud

Relación de

llenado

Theta

Radio

Área

Velocidad

tao

Froude

rad

m/s

Kpa

C554 35.783

0.057

0.011

0.968

0.007

7.204

0.777

1.956

2.820

C573 33.994

0.383

0.077

2.668

0.041

0.011

1.014

2.141

1.357

C578 58.349

0.229

0.046

1.995

0.027

0.005

0.845

1.686

1.502

C579 113.989

0.355

0.071

2.552

0.039

0.010

0.779

1.349

1.089

C582 52.443

0.133

0.027

1.494

0.017

0.002

0.784

1.644

1.851

C585 60.158

0.347

0.069

2.520

0.038

0.010

1.203

2.959

1.702

C617 113.796

0.570

0.142

3.421

0.068

0.029

1.366

3.342

1.277

C620 149.316

0.636

0.318

3.691

0.143

0.132

1.465

3.309

0.894

C1022 92.532

0.410

0.082

2.781

0.044

0.012

0.862

1.583

1.108

C1107 107.978

0.667

0.267

3.823

0.116

0.089

1.044

1.852

0.686

C70 107.592

0.543

0.109

3.314

0.053

0.017

1.031

2.105

1.113

C137 114.899

0.535

0.134

3.281

0.065

0.027

1.021

1.986

0.996

C146 111.229

0.621

0.155

3.631

0.071

0.032

0.989

1.843

0.868

C154 191.703

0.535

0.187

3.283

0.091

0.052

1.121

2.204

0.924

C176 83.536

0.406

0.081

2.762

0.043

0.012

0.795

1.372

1.029

C192 141.731

0.688

0.344

3.915

0.147

0.144

1.152

2.121

0.659

C197 188.705

0.597

0.239

3.534

0.111

0.078

0.969

1.631

0.692

C198 261.482

0.645

0.258

3.731

0.115

0.086

0.835

1.238

0.563

C202 188.744

0.619

0.235

3.622

0.107

0.074

0.845

1.281

0.604

C249 82.283

0.298

0.060

2.311

0.034

0.008

0.760

1.331

1.171

C7 192.511

0.448

0.090

2.934

0.046

0.014

0.780

1.305

0.951

C8 297.546

0.649

0.325

3.747

0.144

0.135

1.152

2.131

0.692

C10 201.626

0.640

0.192

3.710

0.086

0.048

0.994

1.793

0.779

C15 177.048

0.387

0.077

2.685

0.042

0.011

0.815

1.443

1.084

C16 137.787

0.492

0.123

3.109

0.062

0.024

0.824

1.361

0.848

C22 177.997

0.596

0.149

3.530

0.069

0.031

1.019

1.952

0.922

C41 34.922

0.465

0.093

3.002

0.048

0.014

0.789

1.326

0.940

C45 301.934

0.349

0.070

2.529

0.039

0.010

0.767

1.315

1.082

C1 51.781

0.570

0.285

3.423

0.135

0.116

1.698

4.377

1.122

C2 52.602

0.651

0.326

3.755

0.144

0.135

1.511

3.495

0.905

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ICYA 2020-10

Gabriel Ernesto Centanaro

Proyecto de Grado en

Ingeniería Civil

9.7 Cuenca Sur 3

Tabla 18 Diseños de la cuenca sur 3

Tubería

Out

Batea
inicial

Batea

final

Excavación

inicial

Excavación

final

Caudal

diseño

Pendiente