Modelación Física de Cámaras de Caída Bajo Flujo Supercrítico

En ciudades montañosas, con pendientes hidráulicas altas (S0>10%), es común que los números de Froude sean mayores a 1.5 y las velocidades sean superiores a 3 m/s. por esto el flujo en el sistema a lo largo de su vida útil en realidad no es subcrítico sino supercrítico, e incurrir en esa imprecisión en el proceso de diseño puede llegar a generar daños en el sistema. Por lo tanto, la simulación de las condiciones de unión de alcantarillados en un parte esencial de cualquier modelo que represente redes de tubería fluyendo parcialmente llenas. En general, las cámaras de inspección generan una singularidad en el flujo supercrítico que induce ondas superficiales, las cuales debido a los altos números de Froude se propagan hacia aguas abajo (Sturm 2010). El presente estudio pretende realizar una aproximación experimental a la hidráulica en las cámaras de unión con tres tuberías de entrada bajo flujo supercrítico, teniendo en cuenta que el campo de flujo está dominado por las ondas estacionarias que comprometen la capacidad de la cámara. El principal objetivo es determinar el patrón de ondas dentro de la estructura de unión y encontrar, por medio de experimentos, ecuaciones que permitan el diseño de la cámara. La metodología consistió en registrar las alturas de flujo en las tuberías de entrada, la cámara y la tubería de salida para cada variación de caudal, de esta manera se determina la influencia de la relación de llenado y el número de Froude de los conductos sobre las características de las ondas.

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FACULTAD DE INGENIERÍA 

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL  

MAESTRÍA EN INGENIERÍA CIVIL 

Manejo de recursos hídricos e hidro-informática 

 

 

Presentado por: 

MARIA XIMENA TRUJILLO GÓMEZ 

 

 

MODELACIÓN FÍSICA DE CÁMARAS DE UNIÓN BAJO FLUJO SUPERCRÍTICO 

 

 

 

 

Asesorado por:  

JUAN GUILLERMO SALDARRIAGA 

         

 

 

 

14 de Junio de  2013

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Contenido 

1. Introducción

 .................................................................................................................................... 1 

2. Objetivos

 ......................................................................................................................................... 2 

Objetivo General

 ............................................................................................................................. 2 

Objetivos Específicos

 ...................................................................................................................... 2 

3. Antecedentes

 ................................................................................................................................... 3 

4. Marco Conceptual

 ........................................................................................................................... 6 

4.1 Número de Froude en una sección circular fluyendo parcialmente llena

.................................. 6 

4.2 Ondas Superficiales

 ................................................................................................................... 8 

5. Diseño Experimental

 ..................................................................................................................... 10 

5.1 Esquema General del Montaje Experimental

 .......................................................................... 10 

5.2 Metodología General de Medición de Ondas

 .......................................................................... 10 

5.2.1 Instrumentación para medición de caudales

 ......................................................................... 11 

5.2.2 Instrumentación para medición de niveles

 ........................................................................... 11 

6.  Modelos Físicos

 ........................................................................................................................... 13 

6. 1 Cámara de Polietileno

 ............................................................................................................ 13 

6.1.1 Configuración de Pruebas

 ................................................................................................ 14 

6.1.2 Análisis de Ondas

 ............................................................................................................. 17 

6.2

 

Cámara de Acrílico

............................................................................................................ 21 

6. 2.1 Configuración de Pruebas

 ............................................................................................... 22 

6.2.2

   Análisis de Ondas ........................................................................................................... 26 

7. Conclusiones

 ................................................................................................................................. 30 

8. Recomendaciones

 .......................................................................................................................... 31 

9. Bibliografía

 ................................................................................................................................... 32 

10. Anexo I-Caudales mínimos y máximos

 ...................................................................................... 33 

10.1 Caudales mínimos probados Cámara de Polietileno

 ............................................................. 33 

10.2 Caudales máximos probados Cámara de Polietileno

 ............................................................ 37 

10.3 Caudales mínimos probados  Cámara de Acrílico

 ................................................................ 41 

9.4 Caudales máximos probados Cámara de Acrílico

 ................................................................... 46 

11. Anexo II- Análisis de incertidumbre

 ........................................................................................... 51 

 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental                                               
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

ii

 

 

Listado de Figuras 

 

Figura 1. Propiedades geométricas de la sección circular.

 .................................................................. 6 

Figura 2. Esquema del patrón de ondas formadas en cámaras de unión de tres entradas para cada 
tipo de prueba (a) Flujo Directo, (b) Flujo Lateral, (c) Unión de flujo directo, (d) Unión de Flujos II.
 ............................................................................................................................................................. 9 
Figura 3 . Esquema general del modelo experimental.

 ..................................................................... 10 

Figura 4. Montaje experimental de cámara de unión en polietileno (a) Fotografía del modelo físico 

(b) Características de la cañuela.

 ....................................................................................................... 13 

Figura 5. Flujo Directo en cámara de polietileno (a) Ondas tipo A, (b) Onda tipo B.

 ...................... 14 

Figura 6. Flujo Lateral en cámara de polietileno(a) Desarrollo de la Onda C y D en cámara de PE, 
(b) Onda Tipo C.

 ............................................................................................................................... 15 

Figura 7. Unión de Flujos en cámara de polietileno (a) desarrollo de las ondas  tipo A y tipo E, (b) 
detalle onda tipo A1, (c) detalle la onda tipo A2.

 .............................................................................. 15 

Figura 8. Unión de Flujos II en cámara de polietileno (a) desarrollo de ondas tipo A y ondas tipo E, 
(b) desarrollo de onda tipo A2, (c) detalle onda tipo E1.

 .................................................................. 16 

Figura 9. Montaje experimental con cámara de acrílico (a) fotografía del modelo, (b) características 
físicas de la cámara.

 .......................................................................................................................... 21 

Figura 10. Flujo Directo en cámara acrílico a) Ondas tipo A b) Onda tipo B.

 .................................. 22 

Figura 11. Flujo lateral 1 en cámara de acrílico a) ondas tipo C y D, b) detalle Onda C, c) detalle 
Onda D.

 ............................................................................................................................................. 23 

Figura 12. Flujo lateral 2 en cámara de acrílico a) Ondas tipo C y D, b) detalle Onda C, c) detalle 
Onda D.

 ............................................................................................................................................. 24 

Figura 13. Unión de Flujos en cámara de acrílico a) patrón general de Ondas tipo A1, A2 y E, b) 
detalle Onda A1 c) acercamiento Onda E, d) detalle Onda A2.

 ........................................................ 25 

Figura 14. Unión de Flujos II en cámara de acrílico a) patrón de Ondas A1, A2, E1 y E2, b) detalle 
A1 yE1,c) detalle A2 y E2.

 ............................................................................................................... 26 

Figura 15. Efectos de las ondas superficiales sobre la tubería central y/o de menor pendiente a) 
Resalto Hidráulico, b) Curva de Remanso.

 ....................................................................................... 28 

 

 

 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

iii

 

 

Listado de Gráficas 

 
Gráfica 1. Relación entre h

max

/h

B

 en función de Y en cámara de polietileno (a) tubería Central (b) 

tubería Lateral 1. (*)Q

1

, (

 ) Q

2

, (▲) Q

1

- Q

2

, (■) Q

1

- Q

2

-Q

3

 ............................................................. 18 

Gráfica 2. Perfiles axiales de nivel en la cámara de polietileno para la tubería Central (a) Q

L1

- Q

C

 (b) 

Q

L1

- Q

C

- Q

L2

.

 ..................................................................................................................................... 20 

Gráfica 3. Altura relativa de la curva de remanso en función de F

1

 (▲) Q

L1

- Q

C

, (■) Q

L1

- Q

C

- Q

L2

.

 20 

Gráfica 4. Relación entre h

max

/h

B

 en función de Y en cámara de Acrílico (a) Central (b) Lateral 1. 

(*)Q

1

, (

 ) Q

2

, (▲) Q

1

- Q

2

, (■) Q

1

- Q

2

-Q

3.

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

Gráfica 5. Perfiles axiales de nivel en cámara de Acrílico para la tubería Central (a) Q

L1

- Q

C

 (b) 

Q

L1

- Q

C

- Q

L2

.

 ..................................................................................................................................... 29 

Gráfica 6. Altura relativa de la curva de remanso en función de F

1

 (■) Q

L1

- Q

C

, (▲) Q

L1

- Q

C

- Q

L2

.

 29 

Gráfica 7. Errores del perfil de nivel en la tubería de Central, la cámara y la tubería de salida para 

Flujo Directo.

 .................................................................................................................................... 51 

Gráfica 8. Errores del perfil de nivel en la tubería Lateral 1, la cámara y la tubería de salida para 

Flujo Lateral 1.

 .................................................................................................................................. 51 

Gráfica 9. Errores del perfil de nivel de la tubería Central, la cámara y la tubería de salida para 

Unión de Flujos.

 ................................................................................................................................ 51 

Gráfica 10. Errores del perfil de nivel de la tubería de Lateral 1, la cámara y la tubería de salida para 
Unión de Flujo.

 .................................................................................................................................. 51 

Gráfica 11. Errores del perfil de nivel de la tubería Central, la cámara y la tubería de salida para 
Unión de Flujos II.

 ............................................................................................................................ 52 

Gráfica 12. Errores del perfil de la tubería Lateral 1, la cámara y la tubería de salida para Unión de 
Flujos II.

 ............................................................................................................................................ 52 

Gráfica 13. Errores del perfil de nivel de la tubería Lateral 2, la cámara y la tubería de salida para 
Unión de Flujos II.

 ............................................................................................................................ 52 

 

 

 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

iv

 

 

Listado de Tablas 

 

Tabla 1. Ecuaciones para calcular el número de Froude en tuberías circulares fluyendo parcialmente 
llenas.

 .................................................................................................................................................. 7 

Tabla 2. Clasificación del flujo supercrítico a partir del número de Froude. Tomado de: Gargano, 
R., Hager, W.H. (2002). Supercritical flow across sewer manholes. J. Hydraulic Eng. 128(11), 
1014–1017.

 .......................................................................................................................................... 7 

Tabla 3. Sensores de caudal del Laboratorio de Sistemas Hidráulicos.

 ............................................ 12 

Tabla 4. Características del sensor ultrasónico de nivel.

 ................................................................... 12 

Tabla 5. Características de los componentes del modelo cámara de polietileno.

 .............................. 13 

Tabla 6. Resultados estadísticos sobre la altura máxima de las ondas superficiales en la cámara de 
polietileno

 .......................................................................................................................................... 17 

Tabla 7. Características de los componentes del modelo cámara de acrílico.

 ................................... 22 

Tabla 8. Resultados estadísticos sobre la altura máxima de las ondas superficiales en la cámara de 

acrílico

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

Tabla 9. Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central para Flujo 

Directo (polietileno).

 ......................................................................................................................... 33 

Tabla 10

. Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Lateral 1 para Flujo 

Lateral (polietileno).

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

Tabla 11.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central y Lateral 1 

para Unión de Flujo (polietileno).

 ..................................................................................................... 35 

Tabla 12.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central, Lateral 1 y 

Lateral 2 para Unión de Flujo II (polietileno).

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

Tabla 13.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central para Flujo 

Directo (polietileno).

 ......................................................................................................................... 37 

Tabla 14.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Lateral 1 para Flujo 

Lateral (polietileno).

 .......................................................................................................................... 38 

Tabla 15.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central y la Lateral 1 

para Unión de Flujos (polietileno).

 ................................................................................................... 39 

Tabla 16

. Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central, Lateral 1 y 

Lateral 2 para Unión de Flujos II (polietileno).

................................................................................. 40 

Tabla 17.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central para Flujo 

Directo (Acrílico).

 ............................................................................................................................. 41 

Tabla 18.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Lateral 1 para Flujo 

Lateral (Acrílico).

 .............................................................................................................................. 42 

Tabla 19.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Lateral 2 para Flujo 

Lateral (Acrílico).

 .............................................................................................................................. 43 

Tabla 20.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central y Lateral 1para 

Unión de Flujo (Acrílico).

 ................................................................................................................. 44 

Tabla 21.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central, Lateral 1 y 

Lateral 2 para Unión de Flujos II (Acrílico).

..................................................................................... 45 

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v

 

 

Tabla 22.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central para Flujo 

Directo (Acrílico).

 ............................................................................................................................. 46 

Tabla 23.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Lateral 1 para Flujo 

Lateral (Acrílico).

 .............................................................................................................................. 47 

Tabla 24.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Lateral 2 para Flujo 

Lateral (Acrílico).

 .............................................................................................................................. 48 

Tabla 25.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central y Lateral 1 

para Unión de Flujos (Acrílico).

 ....................................................................................................... 49 

Tabla 26.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central, Lateral 1 y 

Lateral 2 para Unión de Flujos II (Acrílico).

..................................................................................... 50 

 

 

 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

vi

 

 

Glosario de Términos 

Aguas  abajo:  En  hidráulica,  hace  referencia  a  la  zona  posterior  a  un  volumen  de 
control, en la dirección del flujo. 
Aguas  arriba:  En  hidráulica,  hace  referencia  a  la  zona  anterior  a  un  volumen  de 
control, en la dirección del flujo. 
Aguas lluvias: Aguas provenientes de la precipitación pluvial. 
Aguas  residuales:
  Desechos  líquido  provenientes  de  residencias,  edificios,  locales 
comerciales, instituciones, fábricas o industrias. 
Alcantarillado:  Conjunto  de  obras  para  la  recolección,  conducción,  tratamiento  y 
disposición final de las aguas residuales o de las aguas lluvias. 
Área mojada:
 Es el área de la sección transversal del flujo perpendicular a la dirección 
del flujo.  
Cámara de caída: Estructura utilizada para dar continuidad al flujo cuando una tubería 
llega a una altura considerable respecto de la tubería de salida. 
Cámara  de  inspección:  Estructura  de  forma  usualmente  cilíndrica,  que  remata 
generalmente  en  su  parte  superior  en  forma  tronco-cónica,  y  con  tapa  removible  para 
permitir la ventilación, el acceso y el mantenimiento de las redes de alcantarillado. 
Canal: Conducto descubierto que transporta agua a flujo libre. 
Cañuela:  Parte  interior  de  una  estructura  de  conexión  o  cámara  de  inspección,  cuya 
forma  orienta  el  flujo.  Puede  utilizarse  en  la  cámara  de  unión  o  inspección  a  media 
banca  cuando  cubre  la  mitad  de  la  altura  de  los  conductos  entrantes  o  a  banca  llena 
cuando cubre una altura mayor o igual que la altura de los conductos entrantes.  
Capacidad  hidráulica:  Caudal  máximo  que  puede  manejar  un  componente  o  una 
estructura hidráulica conservando sus condiciones normales de operación. 
Caudal: Cantidad de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo. 
Conducto: Estructura hidráulica destinada al transporte de agua. 
Cota  de  batea:  
Nivel  del  punto  más  bajo  de  la  sección  transversal  interna  de  una 
tubería o colector. 
Cota de clave: Nivel del punto más alto de la sección transversal externa de una tubería 
o colector. 
Diámetro  interno  real:  
Diámetro  interno  de  una  tubería  determinado  con  elementos 
apropiados. 
Diámetro  nominal:  
Es  una  denominación  comercial  con  la  cual  se  conoce 
comúnmente  el  diámetro  de  una  tubería,  a  pesar  de  que  algunas  veces  su  valor  no 
coincida con el diámetro real interno. 
Ducto: 
Canal de cualquier sección transversal que puede transportar agua a superficie 
libre o a presión. 
Flujo  a  presión:  Aquel  transporte  en  el  cual  el  agua  ocupa  todo  el  interior  del 
conducto, quedando sometida a una presión superior a la atmosférica. 
Flujo  crítico:  Estado  de  flujo  en  el  cual  la  energía  específica  es  la  mínima  para  un 
caudal determinado. 
Flujo cuasicrítico: 
Estado de flujo en el cual la energía específica se acerca a su valor 
mínimo para un caudal determinado. 
Flujo gradualmente variado: 
Flujo permanente cuya profundidad y velocidad varían 
de manera gradual a lo largo de la longitud del canal. 
Flujo libre: 
Aquel transporte en el cual el agua presenta una superficie libre donde la 
presión es igual a la presión atmosférica. 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

vii

 

 

Flujo no permanente: El flujo en un canal abierto es no permanente si la profundidad 
y la velocidad del flujo cambian durante el intervalo de tiempo en consideración. 
Flujo subcrítico: 
Flujo en el cual las fuerzas gravitacionales son más importantes que 
las fuerzas inerciales. 
Flujo supercrítico: 
Flujo en el cual las fuerzas inerciales son más importantes que las 
fuerzas gravitacionales. 
Flujo turbulento:
 Se presenta cuando las fuerzas viscosas son débiles en relación con 
las fuerzas inerciales. Las partículas se mueven con trayectorias irregulares, que no son 
suaves ni fijas, pero que en conjunto todavía representan el movimiento hacia adelante 
de la corriente entera. 
Flujo  turbulento  hidráulicamente  liso:
  Flujo  en  el  cual  la  altura  de  rugosidad  es 
bastante menor que el espesor de la capa límite viscosa. 
Flujo turbulento hidráulicamente rugoso:
 Flujo en el cual la altura de rugosidad es 
bastante mayor que el espesor de la capa límite viscosa. 
Flujo uniforme:
 Flujo en el cual la profundidad de agua es la misma en cada sección 
de un canal. 
Nivel: es la elevación o distancia vertical desde un nivel de referencia o datum hasta la 
superficie libre. Si el punto más bajo de la sección del canal se escoge como el nivel de 
referencia, el nivel es igual a la profundidad de flujo. 
Número de Froude: Relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas gravitacionales, 
que representa el efecto de la gravedad sobre el estado de flujo. 
Optimización:  Proceso  de  diseño  y/o  construcción  para  lograr  la  mejor  armonía  y 
compatibilidad entre los componentes de un sistema o incrementar su capacidad o la de 
sus componentes, aprovechando al máximo todos los recursos disponibles.  
Pared  interna  de  la  tubería:  Zona  de  contacto  entre  la  tubería  y  el  flujo  que  pasa  a 
través de ella y que genera las pérdidas de energía debido a la fricción. 
Pendiente: Inclinación longitudinal de un canal o ducto. 
Perímetro  mojado:  
Es  la  longitud  de  la  línea  de  intersección  de  la  superficie  de  la 
tubería mojada y de un plano transversal del flujo perpendicular a la dirección del flujo.   
Período  de  diseño:  Tiempo  para  el  cual  se  diseña  un  sistema  o  los  componentes  de 
éste, en el cual su(s) capacidad(es) permite(n) atender la demanda proyectada para este 
tiempo. 
Precisión: 
Es el grado de exactitud con respecto a una medida. 
Profundidad de flujo: Es la distancia vertical desde el punto más bajo de una sección 
del canal hasta la superficie libre. 
Profundidad  de  flujo  de  la  sección:  Es  la  profundidad  de  flujo  perpendicular  a  la 
dirección de éste, o la altura de la sección del canal que contiene el agua.   
Profundidad hidráulica: Relación entre el área mojada de un conducto que transporta 
algún fluido y su perímetro mojado. 
Radio hidráulico: Relación entre el área mojada y el perímetro mojado de una sección 
transversal de un ducto. 
Relación de llenado: 
Relación existente entre la profundidad del flujo de la tubería y el 
diámetro real interno de la misma.  
Resalto hidráulico: Fenómeno hidráulico en el cual se presenta un cambio abrupto de 
régimen  de  flujo,  se  pasa  de  una  corriente  rápida  y  con  profundidad  baja  (flujo 
supercrítico) a una corriente lenta y profunda (flujo subcrítico). 
 
 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

viii

 

 

Sistemas  de  Alcantarillado:  Conjunto  de  elementos  y  estructuras  cuya  función  es  la 
recolección,  transporte  y  evacuación  hacia  las  plantas  de  tratamiento  y/o  cuerpos 
receptores  de  agua,  de  las  aguas  residuales  y/o  lluvias  producidas  en  una  ciudad  o 
municipio. 
Tramo:  Conjunto  de  tuberías  de  alcantarillado  comprendida  entre  dos  cámaras  de 
inspección o entre una cámara y un emisario final. 
Tubería o tubos:  Conducto prefabricado, o construido en sitio, de concreto, concreto 
reforzado, plástico, poliuretano de alta densidad, asbesto-cemento, hierro fundido, gres 
vitrificado,  PVC,  plástico  con  refuerzo  de  fibra  de  vidrio,  u  otro  material  cuya 
tecnología y proceso de fabricación cumplan con las normas técnicas correspondientes. 
Por lo general su sección es circular. 

 

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ix

 

 

Lista de Variables 

 

Ɵ = Ángulo theta.  

A = Área mojada. 

= Profundidad hidráulica. 

d

m

 = Diámetro de la cámara.  

d

o 

= Diámetro interno de la tubería. 

= No. de Froude. 

g = Aceleración gravitacional. 

H = Altura de la lámina de agua sobre el vertedero. 

H

B

 = Altura del banco de la cañuela. 

h

max

 = Altura máxima de la onda. 

Q = Caudal de descarga. 

S

1

 = Pendiente de la tubería principal. 

S

2

 = Pendiente de la tubería lateral. 

s'

1

 = Caída de la tubería principal. 

s'

2

 = Caída de la tubería lateral. 

Y = Relación de llenado. 

Y

n 

= Profundidad del flujo. 

 

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Agradecimientos 

 

 

A mis sobrinas Laura y Natalia que me han enseñado a cuidar nuestros pasos, pues ellas los van 

siguiendo. 

Agradezco a Mexichem S.A.S. pues su apoyo fue indispensable para la realización de este proyecto. 

 A Diana Cano por haber construido el montaje en acrílico.  

A Jhon Calvo, Juan David Uribe, Gloria Moscote, Diego Copete y Andrés López por su invaluable 

colaboración en el Laboratorio de Hidráulica.  

Agradezco muy especialmente, a los investigadores del Centro de Investigaciones en Acueductos y 
Alcantarillados de la Universidad de los Andes Diego Páez y Daniel Luna, y su director el profesor 

Juan Saldarriaga por sus valiosas enseñanzas.   

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico-Tesis2

 

 

 

1. Introducción 
 
Los alcantarillados son un componente esencial de la infraestructura de las ciudades modernas, pues 
las aguas residuales de uso doméstico, industrial, comercial, etc., se disponen en esta estructura de 
manera segura. Por lo tanto, el mal funcionamiento de la red de alcantarillado puede llegar a tener 
un  alto  impacto  en  la  salud  pública  y  en  las  condiciones  de  higiene  de  una  población  (Hager  & 
Gissoni, 2005).  
 
Las cámaras de inspección son estructuras hidráulicas claves en el funcionamiento de los sistemas 
de  alcantarillado,  pues  cumplen  las  siguientes  funciones:  (1)  aireación  del  alcantarillado,  (2)  
control de obstrucciones y (3) cambio de los parámetros de la red: diámetro, dirección, pendiente o 
descarga  (Hager  &  Gissoni,  2005).  Inicialmente  su  diseño  respondía  al  supuesto  bajo  el  cual  se 
diseñan  alcantarillados  de  flujo  uniforme  subcrítico  (MVDT,  2011).  No  obstante,  los  materiales 
modernos tienen rugosidades bajas cuyo efecto facilita la  presencia de flujo supercrítico. Además, 
en ciudades montañosas, con pendientes hidráulicas altas (S

0

 >10%), es común que los números de 

Froude sean mayores a 1.5 y las velocidades sean superiores a 3 m/s. Por esto el flujo en el sistema 
a lo largo de su vida útil en realidad no es subcrítico sino supercrítico, e incurrir en esta imprecisión 
en el proceso de diseño puede llegar a generar daños en el sistema como: formación de ondas en las 
tuberías,  choques  en  la  tubería  de  aguas  abajo,  afectación  del  transporte  de  aire  dentro  del 
alcantarillado, transición a flujo presurizado, geiseres y efectos de submergencia en las conexiones 
de edificios, que bajo determinadas circunstancias pueden llegar a colapsar el sistema y exponer la 
población de las urbanizaciones a los contaminantes de las aguas servidas (Hager, 1994). 
 
Por lo tanto, la simulación de las condiciones de unión de alcantarillados es una parte esencial de 
cualquier  modelo que represente  redes  de  tuberías  fluyendo  parcialmente llenas.  Si la  modelación 
de las uniones no refleja de manera apropiada las condiciones físicas reales, entonces se anulará el 
uso de las ecuaciones complejas para rastrear el flujo no permanente en las tuberías (Bridge, 1984). 
En general, las cámaras de inspección generan una singularidad en el flujo supercrítico que induce 
ondas superficiales, las cuales debido a los altos números de Froude se propagan hacia aguas abajo 
(Sturm, 2010). Las ondas superficiales, en hidráulica de canales han sido estudiadas para canales de 
irrigación  con  operación  por  compuertas,  túneles  en  hidroeléctricas  con  turbinas  y  ondas  aguas 
abajo del rompimiento de presas. Los problemas mencionados, resuelven  las ecuaciones de Saint-
Venant  para  flujos  gradualmente  variados  inestables  en  canales  prismáticos  rectangulares,  sin 
descargas laterales (Sturm, 2010). Estas condiciones son bastante diferentes a las cámaras donde los 
canales prismáticos tienen una sección transversal en U y reciben descargas laterales importantes. 
 
El presente estudio pretende realizar una aproximación experimental a la hidráulica en las cámaras 
de  unión  con tres  tuberías de  entrada  bajo  flujo  supercrítico,  teniendo  en  cuenta  que  el  campo  de 
flujo  está  dominado  por  las  ondas  estacionarias  que  comprometen  la  capacidad  de  la  cámara.  El 
principal objetivo es determinar el patrón de ondas dentro de la estructura de unión y encontrar, por 
medio de experimentos, ecuaciones que permitan el diseño de la cámara.  La metodología consistió 
en registrar las alturas de flujo en las tuberías de entrada, la cámara y la tubería de salida para cada 
variación de caudal, de esta manera se determina la influencia de la relación de llenado y el número 
de Froude de los conductos sobre las características de las ondas.  
 

 

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2

 

 

2. Objetivos 

Objetivo General 

Entender  la  hidráulica  de  las  cámaras  de  unión  de  flujo  de  sistemas  de  alcantarillado  con  flujo 
supercrítico a partir de un modelo físico. 

Objetivos Específicos 

1.  Identificar  el  patrón  de  ondas  superficiales  características  de  cámaras  de  unión  con  dos 

entradas laterales y una central.  
 

2.  Analizar la influencia de la relación de llenado de las tuberías de entrada sobre las alturas 

ondas superficiales  y el desempeño hidráulico de la cámara de unión.  

 

A fin de alcanzar el objetivo general y los objetivos específicos planteados anteriormente, se realizó 
una revisión del estado del arte de las cámaras de unión y los conceptos hidráulicos más importantes 
que permitieran comprender y describir la formación de las ondas dentro de la cámara de unión. En 
el Capítulo 3, se muestran los estudios antecedentes a esta tesis; se tuvieron en cuenta publicaciones 
científicas de revistas especializadas e informes realizados por la Universidad de los Andes. En el 
Capítulo 4, se describe el número de Froude para secciones circulares fluyendo parcialmente llenas, 
el  modelo  de  onda  dinámica  y  las  características  del  flujo  supercrítico  para  diferentes  rangos  de 
número  de  Froude.  El  Capítulo  5,  se  concentra  en  describir  el  esquema  general  de  los  montajes 
experimentales, la metodología utilizada y la instrumentación requerida para describir el patrón de 
ondas en la estructura de unión. Más adelante, el Capítulo 6, realiza la descripción y el análisis de 
los resultados obtenidos en el montaje con la cámara de polietileno y con la cámara de acrílico. El 
Capítulo  7,  habla  de  las  conclusiones  puntuales  obtenidas  en  cada  montaje  experimental  y  el 
Capítulo 8 se trata de dar recomendaciones y abrir posibles líneas de investigación relacionadas con 
la formación de ondas en las cámaras de unión y su efecto sobre los conductos de entrada.  

 

 

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3

 

 

3. Antecedentes 
 
El  estudio  de  unión  de  flujos  en  estructuras  hidráulicas  inició  con  el  análisis  de  flujo  en  canales 
abiertos para una sección transversal rectangular. Más adelante, fue posible demostrar que el patrón 
de  flujo  era  similar  al  presentado  en  un  canal  con  sección  transversal  en  forma  de  U,  con  la 
excepción  que  en  los  canales  rectangulares  no  se  experimentó  el  fenómeno  de  ahogamiento 
(Bermúdez & Quejada, 2011).  
 
De  acuerdo  con  la  literatura  el  primero  en  analizar  el  flujo  supercrítico  en  cámaras  fue  Bower 
(1950);  éste  incluyó  el  análisis  de  las  condiciones  para  la  formación  de  resaltos  hidráulicos  en  la 
tubería  de  aguas  arriba.  Más  adelante,  Johnston  &  Volker  (1990)  encontraron  que  la  eficiencia 
hidráulica de las cámaras de unión se puede mejorar instalando bafles en las caídas de las cámaras. 
Hager  (1989)  amplió  este  acercamiento  y  lo  relacionó  con  una  ecuación  empírica  que  describe  la 
altura  máxima  de  la  onda  de  acuerdo  con  el  ángulo  de  unión.  Christodoulou  (1990)  investigó 
resaltos hidráulicos incipientes en canales con uniones a 90° con observaciones adicionales en una 
discusión  de  Schwalt  &  Hager  (1994).  Una  descripción  detallada  de  los  patrones  de  flujo 
supercrítico a través de canales rectangulares de unión fue presentada por Schwalt & Hager (1995). 
Un procedimiento de diseño y el número de choque, utilizado para determinar algunos patrones de 
flujo fueron posteriormente formulados por Schwalt (1996). La investigación del flujo supercrítico 
en una estructura de conexión fue resumida por Vischer y Hager (1998) e implementada en estudios 
posteriores.  Los  principales  resultados  sobre  el  flujo  supercrítico  en  uniones  de  alcantarillado  de 
canales rectangulares, están recolectados en el libro Wastewater Hydraulics, Theory and Practice de 
Willi H. Hager (2010).  
 
Posterior a la publicación del libro de Hager se encontraron artículos donde se profundizaba en el 
estudio  del  flujo  en  diferentes  tipos  de  cámaras,  en  donde  se  hacían  algunas  recomendaciones  de 
diseño. Por ejemplo,  Giudice, Gissoni, & Hager (2000) investigaron sobre el flujo supercrítico en 
cámaras  con  curvatura  de  45°  determinando  varios  aspectos  relacionados  con  este  fenómeno. 
Primero, determinaron que las características de los canales en U son el entrapamiento de aire y el 
desarrollo  de  olas  aguas  abajo.  Segundo,  detectaron  que  las  cámaras  con  un  ángulo  de  deflexión 
90°, colapsan si su relación de llenado es mayor a 50%.  
Tercero, recomendaron evitar los números de Froude entre 0.75 y 1.5 para no disminuir la eficiencia 
hidráulica de la estructura. Cuarto, plantearon utilizar una cobertura para disminuir el impacto de las 
ondas  o  reducir  el  flujo  gobernante.  Más  adelante,  Guidice  &  Hager  (2001)  en  su  estudio  de 
cámaras de unión con ángulo de deflexión de 45° concluyen que cuando las descargas son menores 
a la mínima, hay una transición de flujo supercrítico a flujo subcrítico. Pero si la descarga es mayor 
a la máxima, la unión no tiene capacidad y el flujo se presuriza, causando geiseres. Las soluciones 
propuestas para este tipo de cámaras son coberturas o la reducción del flujo gobernante.  
 
Luego,  Gargano  &  Hager  (2002)  determinaron  que  en  las  cámaras  de  unión  de  alcantarillado 
ocurren  ondas  superficiales,  que  generan  submergencia  y  presurización  del  sistema  hacia  aguas 
arriba.  La  recomendación  fue  utilizar  en  el  proceso  de  diseño  de  alcantarillados  con  flujo 
supercrítico una relación de llenado del 75% en lugar de una del 85%. Por otro lado, el mismo autor 
estudió  los  resaltos  hidráulicos  ondulares  en  los  conductos  circulares,  pues  estos  pueden  inducir 
cambios  en  las  características  de  flujo  si  la  profundidad  subsecuente  alcanza  la  cota  batea  del 
conducto. Asimismo, determinó que hay cuatro tipos de resaltos ondulares dependiendo del número 
de Froude; estos se encuentran influenciados por la pendiente y la rugosidad de la tubería.  
 

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4

 

 

En cuanto al comportamiento de las cámaras con caída bajo flujo supercrítico, De Martino, Gissoni, 
&  Hager  (2002)  determinaron  que  a  pesar  de  evitar  la  submergencia,  estas  propenden  por  la 
formación  del  resalto  hidráulico  dentro  de  la  cámara,  por  lo  que  no  representan  ningún  tipo  de 
ventajas hidráulicas. Simultáneamente,  Gissoni & Hager (2002) concluyeron que el entrapamiento 
de aire en las cámaras disminuye la aplicabilidad de las ecuaciones convencionales al diseño de las 
cámaras, pues dificulta la estimación de la altura, longitud y ubicación de las ondas.  
 
Finalmente, Hager & Gissoni (2005) presentaron un estado del arte sobre el flujo supercrítico en las 
cámaras de alcantarillado, incluyendo cámaras de inspección, deflexión y unión. Reconocen que la 
hidráulica de los alcantarillados abarca dos tipos de flujo diferentes: flujo gradualmente variado en 
las tuberías y espacialmente variado en las cámaras. Aclaran que perturbar el flujo supercrítico trae 
dos tipos de problemas: ondas superficiales y resaltos hidráulicos. También formulan un número de 
Froude más simple para las secciones circulares y proponen uno para las cañuelas de la cámara que 
son canales de sección en forma de U. Sin embargo, estas simplificaciones del número de Froude no 
son  válidas  para  todas  las  condiciones  de  flujo.  Más  recientemente  Zhao,  Xhu  ,  &  Rajaratnam, 
(2008) a través de una modelación computacional y experimental establecieron que las cámaras de 
90°  se  presentan  patrones  de  olas,  mezcla,  separación,  turbulencia  y  transición  o  coexistencia  de 
flujo a superficie libre y a presión.  
 
En general, los estudios internacionales sobre el comportamiento del flujo supercrítico en cámaras 
de unión concuerdan en cuatro aspectos. Primero, el flujo supercrítico en cámaras de unión causa la 
formación de ondas superficiales y resaltos hidráulicos. Segundo, los factores que más influyen son 
la relación de llenado y el número de Froude de la tubería de entrada. Tercero, el criterio de diseño 
de alcantarillados con la relación de llenado de 85%, no se cumple, por lo que debería reducirse a 
75%. Cuarto, una solución es la ubicación de cubiertas para restringir la altura de las ondas.   
 
Por otro lado, en el Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados de la Universidad de 
los  Andes,  ha  venido  realizando  estudios  sobre  cámaras  de  inspección  desde  el  2005.  A 
continuación se muestran algunos de los títulos más relacionados con este proyecto:  
 

“Metodologías para el cálculo de pérdidas menores en cámaras de inspección”. CIACUA, 
2005. 

“Estado del arte y tendencia mundial en la construcción de manholes”. CIACUA, 2007.  

“Determinación del comportamiento hidráulico de cámaras de Inspección Plásticas de 600 
mm”. CIACUA, 2007. 

“Determinación  del  comportamiento  hidráulico  de  cámaras  de  Inspección  Plásticas  de 
1000 mm” CIACUA, 2007.  

 
Los  anteriores  informes  han  estado  dirigidos  al  impacto  de  las  estructuras  de  unión  sobre  las 
pérdidas menores que generan en el sistema bajo condiciones de flujo subcrítico. Por lo tanto hay 
una variedad de estudios dedicados a encontrar el coeficiente de pérdidas menores que multiplicado 
por una altura de velocidad mejor estime dichas pérdidas. Sin embargo, a lo largo de la experiencia 
profesional  con  empresas  prestadoras  de  servicios  públicos  de  alcantarillado  y  la  evidencia 
científica internacional, la investigación cambió de enfoque, pues se empezó a notar que el supuesto 
de  flujo  uniforme  subcrítico  bajo  el  cual  se  diseñaron  la  mayoría  de  sistemas  de  alcantarillado, 
estaba completamente alejado de la realidad en ciudades con pendientes hidráulicas altas (S

0

>10%).  

 
 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

5

 

 

Por  el  contrario,  en  la  mayoría  de  los  casos  el  flujo  que  se  presenta  es  el  flujo  supercrítico  y  la 
presencia  de  este  tipo  de  flujo  en  las  cámaras  de  inspección  se  caracteriza  por  el  desarrollo  de 
ondas, las cuales como se mencionó anteriormente, pueden ocasionar obstrucción en las tuberías de 
aguas abajo, fomentando la transición de flujo supercrítico a flujo a presión.  
 
De  modo  que  en  Centro  de  Investigaciones  de  Acueductos  y  Alcantarillados  (CIACUA)  para  el 
2011  se  desarrolló  el  informe  “Comportamiento  hidráulico  de  cámaras  de  inspección  bajo 
condiciones de flujo supercrítico”, 
con el fin de responder a las deficiencias en los diseños de las 
cámaras  de  alcantarillado  bajo  condiciones  de  flujo  supercrítico,  puesto  que  la  solución  de  las 
cubiertas, propuesta por Hager y  & Geudice (2001),  no se considera viable para la producción en 
masa de cámaras. El modelo físico implementado evaluó el comportamiento de la cámara para tres 
escenarios de flujo: directo, lateral y unión de flujos. Adicionalmente, para cada escenario se tenían 
cuatro  posibles  alturas  de  caída  y  se  variaba  la  relación  de  llenado  de  las  tuberías  entre  el  5%  y 
75%, rango dentro del cual es habitual el flujo supercrítico en tuberías de sistemas de alcantarillado.  
 
Las principales conclusiones de este estudio apuntan a que hay tres tipos de ondas dominantes en 
las  cámaras  de  unión.  La  primera,  cuando  la  tubería  principal  se  define  como  hidráulicamente 
dominante y el caudal de entrada lateral es inferior al 10% del caudal de la principal. La segunda, 
cuando la tubería principal es hidráulicamente dominante y el caudal lateral es 10% mayor al de la 
principal. Por último, cuando la tubería lateral es hidráulicamente dominante.  
 
En cuanto a la formación de resalto hidráulico en la conexión, se recomendó que la caída mínima 
sea  menor a  0.25  veces el diámetro de la tubería  de  entrada  para  do <  700  mm

. Por otro lado, se 

evidencia la importancia de establecer el alcance del chorro entrante para disminuir el impacto de 
este con la curvatura de unión entre los canales.  Ahora bien, en cuanto a las pérdidas de energía se 
encontró  que  éstas  corresponden  al  10%  de  las  pérdidas  por  fricción  calculadas  para  un  tramo  de 
100 m. Finalmente, se determinó que la fuerza resultante debido al flujo de entrada de la cámara es 
mayor para los escenarios sin caída en la tubería de entrada. 
 
 
 

 

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6

 

 

4. Marco Conceptual 

4.1 Número de Froude en una sección circular fluyendo parcialmente llena 
 
El  proceso  de  diseño  de  alcantarillados  se  basa  en  el  diseño  de  tuberías  fluyendo  parcialmente 
llenas,  esto  suponiendo  condiciones  de  flujo  uniforme,  es  decir,  aquel  flujo  para  el  cual  sus 
características  permanecen  constantes  en  el  espacio  y  en  el  tiempo.  Además,  de  acuerdo  con  el 
Título D del  Reglamento de Aguas y Saneamiento básico (RAS)  2011, cada uno de los tramos que 
forman  parte  del  sistema  de  alcantarillado  debe  diseñarse  como  un  conducto  a  flujo  libre  por 
gravedad,  lo  que  implica  el  uso  de  las  ecuaciones  de  resistencia  fluida  para  una  sección  circular 
fluyendo  parcialmente  llena.  La  ecuación  más  general  para  calcular  las  pérdidas  por  fricción  en 
ductos  es  la  ecuación  de  Darcy-  Weisbach,  la  cual  es  físicamente  basada  y  tiene  en  cuenta  las 
ecuaciones de Newton para el movimiento y las teorías de capa límite de Prandtl.  
 
 
 
 
La ecuación anterior, describe la velocidad de flujo (v) en función de la aceleración de la gravedad 
(g), el radio hidráulico (R), la pendiente de la tubería (S), la rugosidad del material del conducto (k

s

y la viscosidad cinemática del fluido (ν). A fin de caracterizar el número de Froude en una tubería, 
se  realizó  un  esquema  para  determinar  el  área  mojada  (A)  y  la  profundidad  hidráulica  (D)  en 
función del ángulo que describe la sección transversal mojada (θ). (Ver Figura 1). 
 

 

Figura 1. Propiedades geométricas de la sección circular. 

Las  ecuaciones  obtenidas para  calcular  la  velocidad  en  las  tuberías,  están  en  función  de  variables 
medidas en el laboratorio: la profundidad normal (

 

 

), el diámetro real interno de la tubería (

 

 

) y 

el caudal (

 ) (Ver Tabla 1).   

 
Una  vez  se  tiene  la  definición  del  número  de  Froude  para  un  canal  circular,  se  adoptó  la 
caracterización  del  régimen  de  flujo  supercrítico  adoptada  por  Hager  &  Gissoni  (2005),  donde  se 
especifican  los  límites  entre  un  flujo  subcrítico  débil,  el  flujo  transicional,  el  flujo  supercrítico  y 
flujo hipercrítico (ver Tabla 2).   
 



gRS

R

R

k

gRS

v

s

8

4

51

.

2

8

.

14

log

8

2

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7

 

 

Tabla 1. Ecuaciones para calcular el número de Froude en tuberías circulares fluyendo parcialmente llenas

 

 
 

Tabla 2. Clasificación del flujo supercrítico a partir del número de Froude. Tomado de: Gargano, R., Hager, W.H. 

(2002). Supercritical flow across sewer manholes. J. Hydraulic Eng. 128(11), 1014–1017.

 

Rango 

Flujo 

Características 

0<F<0.7 

Subcrítico Débil 

La superficie libre es casi plana y hay efectos dinámicos muy 
pequeños; estos flujos se comportan como flujo a presión si 
F=0.  

0.7<F<1.5 

Transicional 

Típicamente se presentan ondas superficiales y resaltos 
hidráulicos. 

1.5<F<3 

Supercrítico 

Flujo se comportan con las características de flujo dinámico. 

F>3 

Hipercrítico 

Involucra dinámicas fuertes de flujo, con un alto potencial de 
daños si el flujo es perturbado. 

 

La Tabla 2 muestra que una de las características típicas del flujo transicional es la presentación de 
ondas  superficiales  y  resaltos  hidráulicos,  mientras  que  el  flujo  supercrítico  empieza  a  tener 
características  de  flujo  dinámico,  es  decir,  que  en  la  ecuación  de  conservación  de  momentum  se 
tienen que tener en cuenta los efectos del remanso a través de las fuerzas de presión y las fuerzas 
inerciales, pues el flujo se puede acelerar o desacelerar en  cualquier momento (Saldarriaga, 2012). 
El modelo de onda dinámica normalmente es utilizado para el cálculo hidráulico de los conductos y 
canales que componen el sistema de alcantarillado de zonas urbanas con pendientes de terreno muy 
bajas. Sin embargo, hoy en día es evidente la necesidad de implementar este modelo cuando el flujo 
supercrítico  se  presenta  debido  al  uso  de  materiales  lisos  y/o  pendientes  hidráulicas  altas,  pues 
existen  ondas  que  se  propagan  hacia  aguas  arriba  causadas  por  la  operación  de  compuertas  o 
cámaras (Saldarriaga, 2012).  

 

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4.2 Ondas Superficiales 
 
Las  ondas  son  características  de  los  flujos  inestables  no  uniformes.  La  formulación  del  problema 
requiere  de  dos  ecuaciones  diferenciales  que  representan  los  principios  de  continuidad  y 
conservación  de  momentum  conocidas  como  ecuaciones  de  Saint-Venant  o  ecuación  de  onda 
dinámica (Hager W. , 1994): 
 

Modelo de onda dinámica 

 

 

(

  

  

)  

 

   

(

  

 

 

)     (

  
  

   

 

   

 

)     

 

      

 
El  primer  término  de  la  ecuación  representa  la  aceleración  local  y  el  segundo  la  aceleración 
convectiva, por lo tanto la suma de los dos primeros términos corresponde a las fuerzas inerciales. 
El tercer término de la ecuación presentada es la suma de las fuerzas de presión, fricción y pérdidas 
menores. El último término incluye el caudal lateral por unidad de longitud. Cuando la distribución 
de velocidad en el área transversal es muy diferente a una distribución uniforme de velocidades se 
incluye el término de Bousinesq (

 ) (Saldarriaga, 2011). 

 
A continuación se muestran unos esquemas de las ondas en la estructura de unión con dos descargas 
laterales.  Las  ondas  fueron  clasificadas,  de  acuerdo  con  su  localización  y  dirección  del  flujo  de 
entrada, utilizando los esquemas reportados por Hager (1994) para cámaras con una descarga lateral 
o con una cámara de cambio de dirección, donde las ondas tipo A características de una entrada de 
caudal  por  la  tubería  central  o  Flujo  Directo,  las  Ondas  tipo  C  son  producidas  cuando  ocurre  un 
cambio de flujo o Flujo Lateral, y las ondas tipo E típicamente producidas por la unión de flujos en 
diferente dirección que pueden ser un flujo central y otro lateral, o un flujo central y dos laterales, 
denominados Unión de flujos I y Unión de flujos II respectivamente.  

Las ondas que se presentan en los canales de la cámara o cañuelas son producidas por la expansión 
del  flujo  a  la  entrada  de  la  cámara,  el  cambio  de  dirección  y  la  unión  de  flujos  en  diferentes 
direcciones. En las cámaras de unión con dos descargas laterales, las ondas se caracterizaron por ser 
compactas, es  decir, continúas  y  con una  distribución  hidrostática  de  presiones. Así  mismo,  se  ha 
evidenciado  que  pueden  ser  solo  agua  o  estar  aireadas,  dependiendo  de  la  velocidad  media,  el 
número de Froude y la geometría de los canales en forma de U.  

A continuación se muestran unos esquemas de las ondas en la estructura de unión con dos descargas 
laterales.  Las  ondas  fueron  clasificadas,  de  acuerdo  a  su  localización  y  dirección  del  flujo  de 
entrada, utilizando los esquemas reportados por Hager (1994) para cámaras con una descarga lateral 
o con una entrada donde ocurre un cambio de dirección (ver Figura 2).  

En la Figura 2 se observan las ondas tipo A son características de una entrada de flujo directo, las 
Ondas tipo C son producidas por el impacto del flujo lateral con el final del canal lateral opuesto y 
las ondas tipo E son típicamente producidas por la unión de flujos en diferente dirección. En el caso 
de la Unión de Flujos II se presentan dos ondas tipo E, cada una al final de la unión de los canales 
laterales  en  forma  de  U,  por  lo  que  la  onda  dominante  dependerá  del  conducto  hidráulicamente 
dominante es decir el conducto que tenga un mayor momentum. 

 

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9

 

 

a) 

 

b) 

  

c) 

 

d) 

 

Figura 2. Esquema del patrón de ondas formadas en cámaras de unión de tres entradas para cada tipo de prueba 

(a) Flujo Directo, (b) Flujo Lateral, (c) Unión de flujo directo, (d) Unión de Flujos II.

 

 

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5. Diseño Experimental  

5.1 Esquema General del Montaje Experimental 

El modelo utilizado en el presente estudio está localizado en el Laboratorio de Sistemas Hidráulicos 
de la Universidad de los Andes donde se han probado cámaras de unión de diferentes capacidades, 
materiales, ángulos de deflexión y número de tuberías de entrada. El esquema general consiste en 
tres tuberías de entrada unidas a una cámara de inspección, donde dos tuberías laterales entran con 
un ángulo de 90°, mientras que una tubería entra por el centro de la estructura de unión.  La cuarta 
tubería es de salida, la cual desemboca el caudal en un tanque de desagüe (ver Figura 3).  

Figura 3 . Esquema general del modelo experimental. 

5.2 Metodología General de Medición de Ondas 

Los  experimentos  consistían  en  escoger  diferentes  caudales  para  cada  tubería  y  operar  el  montaje 
bajo diferentes configuraciones de flujo: 
  
-Flujo Lateral 1: es enviar caudal por la tubería Lateral 1 (Q

L1

).  

-Flujo Directo: se le denominó a probar caudales por la tubería Central (Q

C

). 

-Unión de Flujos I: es la unión de flujos por la tubería Lateral 1 y la tubería Central (Q

L1

-Q

C

). 

-Unión  de  Flujos  II:  se  le  llama  a  la  unión  de  flujos  por  la  tubería  Lateral  1,  Central  y  Lateral  2 
(Q

L1

-Q

C

 -Q

L2

).  

 
 

 

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11

 

 

La metodología consistió en registrar las alturas de flujo en las tuberías de entrada, la cámara y la 
tubería  de  salida  para  cada  variación  de  caudal.  La  operación  del  montaje  se  realizó  mediante  el 
siguiente  procedimiento:  (1)  Seleccionar  el  número  de  tuberías  de  entrada  a  la  cámara  y  su 
dirección.  (2)  Medir  el  caudal  que  ingresa  a  cada  una  de  las  tuberías  con  los  medidores 
electromagnéticos y ultrasónicos (Water Master y UF801-P). (3) Tomar la lectura de la profundidad 
de flujo en cada una de las tuberías de entrada, de salida y en la cámara de inspección. (4) Obtener 
los  datos  del  sensor  ultrasónico  de  nivel  (U-GAGE  T30),  con  una  frecuencia  de  228  kHz,  y 
procesarlos  con  el  fin  de  obtener  la  evolución  temporal  y  espacial  del  flujo.  Esto  permite 
caracterizar la dinámica de las ondas superficiales en el interior del dominio. 

5.2.1 Instrumentación para medición de caudales 

La medición de los caudales que fluyen por cada una de las tuberías de entrada se  hizo utilizando 
algunos  de  los  sensores  de  la  red  elevada  del  Laboratorio  de  Hidráulica  de  la  Universidad  de  los 
Andes y un sensor ultrasónico no intrusivo (UF 801-P). La alta precisión de los sensores permitió 
obtener  resultados  con  un  bajo  nivel  de  incertidumbre  y  la  frecuencia  de  medición  fue  lo 
suficientemente alta como para detectar la variación del caudal, resultante de la manipulación de las 
válvulas reguladoras de caudal (ver Tabla 3).  

5.2.2 Instrumentación para medición de niveles 

Los niveles del flujo se determinaron utilizando sensores U-GAGE T30, los cuales tienen una zona 
muerta  de  aproximadamente  7  cm  (ver  Tabla  4-Características  del  sensor),  por  lo  que  se 
construyeron dos estructuras, una diseñada para medir el nivel en las tuberías y otra para la cámara. 
Ambas estructuras permitían trasladar el sensor por todos los puntos de medición, cumpliendo con 
las recomendaciones del fabricante.  

La estructura de medición de las tuberías, consistía en una tubería de polietileno blanca, de 10 cm 
de  longitud,  con  un  diámetro  de  4”,  donde  estaba  instalado  el  sensor  en  posición  vertical.  De 
manera que las tuberías de entrada y salida fueron perforadas en la parte superior para poder fijar el 
sensor  en  el  punto  de  medición  durante  un período  de  tiempo  determinado  (ver  Tabla  4-Tubería). 
En cuanto a la estructura del sensor que se encontraba en la cámara,  se diseñó un  riel de madera, 
donde se podía ir fijando el sensor en cada uno de los puntos de medición establecidos en los planos 
de los diferentes montajes probados (ver Tabla 4-Cámara).  

 

 

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Tabla 3. Sensores de caudal del Laboratorio de Sistemas Hidráulicos. 

Tanque 

Sensor 

Características 

Principal 

 

Water Master 
Es 

un 

medidor 

de 

flujo 

electromagnético  de  alta  precisión, 
para fluidos conductores. 
Temperatura: [-20°C, 60°C] 
Frecuencia: 50 a 60 Hz 
Precisión: ±5% 

Lateral 1 

 

UF 801-P 
Es un sensor de caudal portátil, que 
mide  la  diferencia  de  tiempo  entre 
el  tránsito  de  ondas  ultrasonoras  a 
través de fluidos como el agua. 
Temperatura: [-10°C, 50°C] 
Resolución temporal: 0.1 ns 
Precisión: ± 5%  

Lateral 2 

 

Water Master 
Es 

un 

medidor 

de 

flujo 

electromagnético  de  alta  precisión, 
para fluidos conductores. 
Temperatura: [-20°C, 60°C] 
Frecuencia: 50 a 60 Hz 
Precisión: ±5% 

Tabla 4. Características del sensor ultrasónico de nivel. 

Estructura de medición-Tubería 

Estructura de medición-Cámara 

 

 

Características del sensor- U-GAGE T30 

Sensor  ultrasónico  para  medición  de  nivel  de  líquido  en  tanques.  Hermético  y  resistente  a  la 
humedad relativa de 100%.  
Rango: 150mm-1m 
Frecuencia : 228kHz 
Tiempo de respuesta : 48 milisegundos 
Resolución: ±0.25% de la distancia medida.  
Temperatura:[ -20°C,70°C] 
Zona muerta: 7 cm 

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13

 

 

6.  Modelos Físicos 

6. 1 Cámara de Polietileno

 

El  modelo  experimental  estaba  compuesto  por  tres  tanques  de  almacenamiento  (2  laterales  y  1 
principal) conectados a una cámara de unión fabricada en polietileno a través de tuberías de PVC 
Novafort.  Las    tuberías  laterales  se  denominaron    Lateral  1  y  Lateral  2;  la  tercera  tubería  es  la 
entrada Central. Aguas abajo de la unión, el flujo desemboca a un tanque de desagüe por medio de 
otra tubería de PVC Novafort (ver Figura 4).  

a) 

 

b)  

 

Figura 4. Montaje experimental de cámara de unión en polietileno (a) Fotografía del modelo físico (b) 

Características de la cañuela.

 

Tabla 5. Características de los componentes del modelo cámara de polietileno. 

 

  

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

14

 

 

La  cámara  de  unión  tiene  características  geométricas  como  el  diámetro  de  la  cámara  (d

m

)  que  es 

mayor al diámetro de la tubería (d

0

) y las paredes verticales de las cañuelas en forma de U o bancas 

tiene  un  alto  (h

B

),  cuando  las  bancas  son  mayores  al  diámetro  de  las  tuberías  de  entrada  se  le 

denomina  cámara  con cañuela completa.  La  tubería de  entrada  tiene una longitud  total  de  9.78  m 
pero  por  facilidad  de  construcción,  transporte  y  costos  se  determinó  que  para  este  montaje  tendrá 
dos  tramos:  el  primero  de  6.00  m  y  el  segundo  de  3.78  m.  Las  características  específicas  de  los 
componentes del montaje se describen en la Tabla 5. 

6.1.1 Configuración de Pruebas 

6.1.1.1  Flujo Directo  

El  flujo  directo  por  la  cámara  de  unión,  es  la  configuración  más  sencilla.  Se  encontró  que  se 
generan  dos  ondas  tipo  A  (ver  Figura  5a),  esto  se  debe  al  impacto  del  flujo  con  el  final  de  los 
canales laterales. Así mismo se observó que a la salida de la cámara se forma una onda tipo B, la 
cual nunca fue más alta que las ondas tipo A debido a que es la confluencia de ambas (Figura 5b). 
En esta configuración se observó que la cañuela completa en forma U es adecuada para la entrada 
directa del flujo pues la altura máxima de la onda nunca fue mayor 0.5h

B

donde h

B

 es la altura de la 

cañuela,  indicando  que  las  cámaras  con  cañuela  completa  evitan  que  se  rebose  el  caudal 
transportado. 

a)   

 

b) 

 

 

Figura 5. Flujo Directo en cámara de polietileno (a) Ondas tipo A, (b) Onda tipo B. 

 

6.1.1.2  Flujo Lateral  

El flujo por la entrada Lateral 1representa una configuración típica de un sistema de alcantarillado, 
donde el flujo hace un cambio de dirección de 90°, pues las redes usualmente siguen el trazado de 
las vías y es común encontrar un cambio de dirección en las mismas. Principalmente, se observaron 
dos tipos de ondas denominadas C y D (ver Figura 6a). 
  
La  onda  tipo  C  se  forma  cuando  el  flujo  lateral  impacta  el  final  de  la  pared  lateral  opuesta  (Ver 
Figura  6b).  Por  otro  lado,  la  onda  tipo  D  se  forma  cuando  el  flujo  en  90°  choca  contra  la  pared 
interna del canal lateral por el cambio de dirección (Ver  Figura 6a), de manera que la onda tipo D 
no se desarrolla por sí misma, sino como una respuesta a la onda tipo C. En esta configuración se 
puede notar un aumento considerable en la profundidad del flujo en la salida con respecto al flujo 
directo, lo que se atribuye al cambio en la dirección. 

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15

 

 

a)  

 

b)  

 

Figura 6. Flujo Lateral en cámara de polietileno(a) Desarrollo de la Onda C y D en cámara de PE, (b) Onda Tipo 

C.

 

La relación de los parámetros independientes mostró que (1) la onda dominante es la onda tipo C y 
su altura máxima depende de la relación de llenado de la tubería de entrada.  La altura máxima de la 
onda  fue  0.38h

B

  indicando  que  la  cañuela  completa  mantiene  la  eficiencia  hidráulica  de  la 

estructura.  
 
6.1.1.3  Unión de Flujos I 

La coexistencia de un flujo lateral con el caudal que entra por la tubería central recrea la situación 
en la que la red de alcantarillado recolecta aguas residuales o fluviales en diferentes puntos de un 
centro urbano.  
 

a) 

 

b) 

 

c) 

 

Figura 7. Unión de Flujos en cámara de polietileno (a) desarrollo de las ondas  tipo A y tipo E, (b) detalle onda tipo 

A1, (c) detalle la onda tipo A2. 

 

El patrón de flujo de esta configuración incluye la formación de tres ondas (ver Figura 7a): la onda 
tipo E que se forma por la combinación de flujos en el punto de unión de los canales en forma de U, 
la onda tipo A1 consecuencia del impacto del impacto del flujo central con el final del canal lateral 
(Figura 7b) y la onda tipo A2 que ocurre cuando el caudal central impacta con el final del canal 
lateral 2 (Figura 7c)
 
Las ondas tipo A parecen ser hidráulicamente dominantes en la tubería central cuando la descarga 
lateral  es  10%  menor  a  la  descarga  de  la  tubería  central.  Sin  embargo,  para  todas  las 
configuraciones  de  flujo  la  onda  tipo  E  fue  la  que  tuvo  una  altura  máxima  mayor  equivalente  a  
0.72h

B. 

Esta onda es típica en la unión de flujos supercríticos en diferente dirección,  pues la única 

manera de conservar el momentum en este caso es aumentar  la profundidad.  

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16

 

 

Una  consecuencia  de  cambios  de  profundidad  significativos  es  la  desaceleración  del  flujo,  lo  que 
termina  afectando  la  tubería  central,  pues  facilita  la  formación  de  una  curva  de  remanso  cuya 
longitud se desplaza hacia la tubería de menor pendiente. 
 
6.1.1.4  Unión de Flujos II 

La  unión  de  tres  flujos  representa  la  condición  crítica  en  cuanto  a  la  eficiencia  hidráulica  de  la 
estructura  de  unión,  pues  ingresan  tres  flujos  supercríticos  y  ocurren  dos  cambios  de  dirección 
simultáneamente.  Se  observó  que  la  unión  de  tres  flujos  en  la  cámara  provoca  la  formación  de 
cuatro ondas (ver Figura 8a): la onda tipo A1 que se forma porque el caudal lateral 2 impacta contra 
el final del canal lateral 1, la onda tipo A2 que ocurre cuando el caudal lateral 1 impacta con el final 
del canal lateral 2 (Figura 8b). Finalmente, las ondas tipo E1 y E2 que se forman en los puntos de 
unión de los canales en forma de U (Figura 8c). En los perfiles de flujo realizados para cada una de 
las  pruebas  se  puede  observar  cómo  la  coexistencia  de  estas  cuatro  ondas  aumenta 
significativamente el nivel del agua, formando un perfil ondulado continuo. Por lo tanto, el riesgo 
de  que  se  sobrecargue  la  tubería  de  menor  pendiente  como  consecuencia  de  la  formación  de  una 
curva de remanso aumenta considerablemente con respecto a la configuración de Unión de Flujos I. 
a) 

 

b) 

 

c)  

 

Figura 8. Unión de Flujos II en cámara de polietileno (a) desarrollo de ondas tipo A y ondas tipo E, (b) desarrollo 

de onda tipo A2, (c) detalle onda tipo E1.

 

Las  ondas  tipo  A1  y  A2  se  forman  cuando  el  flujo  directo  impacta  las  paredes  curvas  de  las 
cañuelas  laterales  y  también  cuando  las  descargas  laterales  son  menores  al  10%  de  la  descarga 
central.  La  altura  máxima  de  las  ondas  tipo  E  dependen  de  las  condiciones  de  los  conductos 
laterales,  el  conducto  hidráulicamente  dominante  o  con  mayor  momentum  para  todas  las  pruebas 
fue la tubería lateral 2, debido a que tiene la mayor pendiente (S=6%). En consecuencia, la onda E1 
fue la que obtuvo mayores alturas máximas de onda cercanas a 0.73h

B.  

La presencia de estas ondas afectó el flujo en la tubería central, pues se generó un resalto hidráulico 
a la entrada de la cámara que para descargas laterales más grandes éste se desplazaba en la dirección 
de la tubería de menor pendiente, la longitud de la curva de remanso alcanzó a ingresar hasta 4 m 
dentro del conducto central. 

 

 

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17

 

 

6.1.2 Análisis de Ondas 

6.1.2.1  Análisis estadístico 

Las  ecuaciones  de  diseño  se  obtuvieron  mediante  un  análisis  estadístico  utilizando  el  software 
Minitab ®, para cada una de las ondas dominantes en las diferentes configuraciones de flujo:  
las  ondas  tipo  A  dominantes  del  Flujo  Directo,  las  ondas  tipo  C  que  tuvieron  las  mayores  alturas 
máximas para el Flujo Lateral 1 y Flujo Lateral 2, las ondas tipo E dominantes en l Unión de Flujos 
I y las ondas tipo E1 que fueron las de mayor altura en la Unión de Flujos II.  
 
Se realizaron regresiones multiparamétricas, donde las variables independientes eran la relación de 
llenado (Y) y el número de Froude (F) aguas arriba. La variable dependiente era la altura máxima de 
la onda con respecto a la altura de la pared del canal en forma de U (

 

   

 :  

  Altura máxima de onda tipo A   

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1) 

  Altura máxima de onda tipo C   

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2) 

  Altura máxima de onda tipo E    

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3) 

  Altura máxima de onda tipo E1   

 

     

 

 

  

 

 

   

 

 

 

(4) 

La Tabla 6 muestra un resumen de los resultados estadísticos; la primera columna contiene el tipo 
de  onda;  la  segunda  columna  muestra  la  ecuación  obtenida  y  la  tercera  columna  muestra  el 
coeficiente de correlación. 

Tabla 6. Resultados estadísticos sobre la altura máxima de las ondas superficiales en la cámara de polietileno 

 

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18

 

 

Al observar los coeficientes de correlación obtenidos para cada una de las configuraciones, se puede 
ver  que  son  superiores  a  0.9,  es  decir  que  la  variabilidad  de  la  altura  máxima  de  las  ondas 
dominantes se explica en gran proporción por los parámetros escogidos. Sin embargo, la ecuación 
obtenida  para  la  onda  E-II  tiene  una  correlación  baja;  esto  se  explica  debido  a  que  el  patrón  de 
ondas  desacelera  considerablemente  el  caudal  de  entrada,  por  lo  que  es  difícil  determinar  la 
variación de la altura máxima de esta onda en particular con respecto a la variación de las variables 
independientes medidas en las tuberías Lateral 1, Lateral 2 y Central.  

Al  comparar  los  exponentes  de  cada  uno  de  los  parámetros  se  puede  determinar  que  cuando  sólo 
ocurre una descarga en las cámaras de unión el número de Froude tienen exponentes menores que 
cuando hay confluencia de caudales de entrada, pues los exponentes del número de Froude para las 
Ondas A y las Ondas C son menores  que los de las ondas E y E-II.  

6.1.2.2  Análisis hidráulico 

El análisis hidráulico para las diferentes configuraciones de flujo en la tubería Central y la tubería 
Lateral 1, consistió en analizar la relación entre la altura máxima de las ondas (h

max

) respecto a la 

relación de llenado en los conductos de entrada aguas arriba de la unión (Y) para todas las pruebas 
realizadas. 

En la tubería central la altura máxima de las ondas dominantes (h

max

) tiene una correlación positiva 

y  lineal  si  Y  <0.6  (ver  Gráfica  1a),  pero  para  relaciones  de  llenado  mayores  la  tendencia  es 
parabólica. Lo anterior, responde a la configuración de flujo, pues cuando hay un o dos descargas 
por  la  tubería  Central  y/o  Lateral  1,  hay  una  relación  unívoca  y  lineal  entre  los  parámetros.  Pero 
cuando se unen los caudales de las tres tuberías de entrada se forma una cuarta onda que afecta la 
correlación  entre  los  parámetros  haciendo  que  la  relación  entre  h

max

  y  Y  sea  parabólica.  Por  otro 

lado, se puede apreciar que a pesar de que el escenario con los tres caudales de entrada representa la 
situación  crítica  del  funcionamiento  de  la  estructura,  la  altura  máxima  de  las  ondas  nunca  superó 
0.72h

B

. De manera que ser recomienda que el diseño de las cámaras de unión de alcantarillado tenga 

las paredes de las cañuelas  más altas que el diámetro de las tuberías de entrada,  para mantener la 
capacidad de la cámara y prevenir que la estructura se rebose. 

(a) 

(b) 

 

 

Gráfica 1. Relación entre h

max

/h

B

 en función de Y en cámara de polietileno (a) tubería Central (b) tubería Lateral 1. 

(*)Q

1

, (

 ) Q

2

, (▲) Q

1

- Q

2

, (■) Q

1

- Q

2

-Q

 

 

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19

 

 

En cuanto a la relación entre h

max 

con respecto a Y en la tubería Lateral 1, se puede observar que 

cuando llegan dos o más descargas con  0.2< Y <0.3, h

max

 aumenta un 10% para con respecto a 

cuándo ocurre una sola descarga lateral (ver Gráfica 1b). De igual forma, cuando entra un caudal 
lateral se aprecia una correlación lineal y positiva entre los parámetros evaluados, mientras que 
cuando hay dos o más descargas aparece una relación parabólica entre los parámetros. También se 
puede evidenciar que la altura máxima obtenida fue de aproximadamente 0.73h

B

, de manera que se 

mantuvo la eficiencia hidráulica de la estructura incluso con la ocurrencia de flujos que cambian de 
dirección.

 

6.1.2.3 Análisis de la curva de remanso 

Considerando que la onda tipo E1 genera un resalto hidráulico que se mueve a través de la tubería 
central  y  que  este  eventualmente  puede  provocar  sobrecarga  en  la  tubería  de  menor  pendiente,  se 
analizaron los perfiles axiales de flujo en la tubería central para la Unión de Flujos I (Ver Gráfica 
2a
) y la Unión de Flujos II (Gráfica 2b). Las pruebas realizadas muestran que cuando el flujo está 
los  suficientemente  aguas  arriba  de  la  cámara  de  unión  es  supercrítico  a  profundidad  normal.  Sin 
embargo,  inmediatamente  aguas  arriba  de  la  unión  el  flujo  es  subcrítico,  formando  una  curva  de 
remanso que alcanza a desplazarse hasta 5 m aguas arriba de la entrada a la cámara de unión. 

Una  observación  relevante  respecto  a  la  capacidad  máxima  de  una  cámara  de  polietileno  con  un 
d

m

= 3.5d

0

, y es que tiene una capacidad máxima de recepción de caudal de 14.5 L/s, antes de que la 

tubería central se sobrecargue inmediatamente aguas arriba de la cámara.  

A  fin  de  determinar  la  influencia  de  las  condiciones  aguas  arriba  sobre  la  formación  del  resalto 
hidráulico, se evaluó la relación entre  la altura relativa de la propagación de la onda Y

i

 = (h

i

-h

0

)/h

i

 

en función del número de Froude supercrítico (F

1

) y se encontró una relación parabólica entre los 

parámetros.  Las  alturas  relativas  fueron  mayores  a  0.25  indicando  el  riesgo  de  sobrecarga  en  la 
tubería de entrada debido a la curva de remanso (ver Gráfica 3). 
  
La tendencia observada en la Gráfica 3 contrasta con la ecuación cuadrática que describe la relación 
entre  las  alturas  subsecuentes  del  resalto  y  el  número  de  Froude,  dada  por  la siguiente  expresión: 

 

 

 

 

 

 
 

[     √      

 

] .De manera que la relación de entre las profundidades subsecuentes de la 

curva  de  remanso  en  un  canal  circular  es  parabólica,  mientras  que  en  un  canal  rectangular  dicha 
relación es cuadrática. 
 

 

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20

 

 

 

a) 

 

b) 

 

 

Gráfica 2. Perfiles axiales de nivel en la cámara de polietileno para la tubería Central (a) Q

L1

- Q

C

 (b) Q

L1

- Q

C

- Q

L2

 

Gráfica 3. Altura relativa de la curva de remanso en función de F

1

 (

Q

L1

- Q

C

, (

Q

L1

- Q

C

- Q

L2

.

 

 

 

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21

 

 

6.2 

Cámara de Acrílico 

El segundo modelo experimental está compuesto por tres tanques de almacenamiento (2 laterales y 
1 principal) conectados a una cámara de acrílico, por medio de tuberías de acrílico y PVC Novafort 
(ver Figura 9a). Aguas abajo de la unión, el flujo desemboca a un tanque de desagüe por medio de 
otra una tubería de salida.  

Las  características  físicas  de  la  cámara  de  acrílico  son  diferentes  a  las  de  polietileno,  ya  que  esta 
cámara  se  le  fabricaron  dos  tapas  de  acople  para  las  tuberías  laterales  de  entrada.  Por  lo  que  era 
posible  obtener  pruebas  con  diferentes  pendientes  (S)  y  observar  los  efectos  de  las  entradas  con 
caídas en el patrón de ondas (ver Figura 9b).  

La  cámara  de  acrílico  tiene  un  diámetro  (d

m

)  mayor  al  diámetro  de  las  tuberías  de  entrada  (d

0

); 

ambas  tapas  construidas  tienen  anchos  (b

T

)  y  altos  (h

T

)  iguales.  Pero  tienen  diferentes  alturas  de 

caída (s

1

’=0.12m, s

2

’= 0.06m).  En cuanto a la tubería central de 9.78 m de longitud, se dividió en 

tres tramos: dos en PVC Novafort  y uno en acrílico. En la Tabla 7 se describen las características 
de cada componente del modelo físico. 

a)

 

 

b) 

 

Figura 9. Montaje experimental con cámara de acrílico (a) fotografía del modelo, (b) características físicas de la 

cámara.  

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

22

 

 

Tabla 7. Características de los componentes del modelo cámara de acrílico. 

 

6. 2.1 Configuración de Pruebas 

6.2.1.1  Flujo Directo 

Cuando ocurre una descarga por la tubería de entrada central se forman dos ondas tipo A sobre el 
final de cada uno de los canales laterales.  Estas ondas  no afectan la capacidad de la estructura de 
unión pues son bastante compactas; sin embargo tienen efectos sobre la tubería de salida pues como 
respuesta a la formación de las ondas tipo A aparece una onda tipo B en la salida de la cámara.  

Las ondas tipo A formadas en la estructura de acrílico no son completamente simétricas debido a 
una  ligera  desviación  en  la  tubería  de  entrada  que  hace  que  el  flujo  impacte  contra  la  pared 
izquierda de la cañuela. Si bien esta característica es particular de este montaje, en las instalaciones 
de sistemas de alcantarillados es común observar este tipo de errores que se presentan en la etapa de 
construcción.  

a) 

 

b) 

 

Figura 10. Flujo Directo en cámara acrílico a) Ondas tipo A b) Onda tipo B. 

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23

 

 

Las  ondas  Tipo  A  presentadas  en  las  pruebas,  a  pesar  de  ser  dominantes  tan  solo  alcanzaron  una 
altura máxima cercana a 0.3h

B

, por lo que no tienen implicaciones sobre diseño de la estructura. Por 

otra  parte,  si  bien  la  Onda  B  no  parece  afectar  las  condiciones  del  flujo  dentro  de  la  cámara,  se 
desconocen sus efectos aguas abajo, es decir, en una red de alcantarillado probablemente la tubería 
de salida de la cámara aguas abajo se conectaría a otra cámara o a una salida de un vertedero, y los 
efectos que tenga la formación de la onda B sobre las mismas no se han estudiado. 

6.2.1.2  Flujo Lateral  

El  flujo  lateral  en  la  cámara  de acrílico  tuvo  en  cuenta  ambas  entradas laterales,  debido  a  que  las 
tuberías  de  laterales  pueden  tener  diferentes  caídas  y  pendientes.  La  entrada  Lateral  1  tiene  una 
altura de caída de 0.06 m, mientras que la entrada Lateral 2 entra a la cámara con una caída de 0.12 
m. En la cámara coexistieron dos zonas diferentes. La primera, estaba localizada en el punto donde 
la descarga puntual caía al fondo de la cámara, ahí la se favorecía la formación de la onda C, la cual 
era  bastante  aireada.  La  segunda  zona,  se  ubica  en  el  canal  en  forma  de  U  de  la  tubería  central, 
donde  se  forma  una  curva  de  remanso  muy  desacelerada  donde  el  flujo  estaba  prácticamente 
estancado.  

6.2.1.2.1 

Flujo Lateral 1 

La tubería Lateral 1 con una entrada de 0.06 m tenía una caída de 12.8%. El cambio de dirección 
del flujo generaron ondas tipo C y D (ver Figura 11a). Se observó que las uniones de los canales en 
U tenían bordes muy agudos que al interactuar con el flujo causaron una mayor aireación de la onda 
C, de modo que la geometría de las cañuelas afecta la caracterización de las ondas. En general, es 
preferible que la estructura de unión tenga una geometría suave que permita el paso del flujo sin que 
este sea muy intervenido. 

a) 

 

b) 

 

c) 

 

Figura 11. Flujo lateral 1 en cámara de acrílico a) ondas tipo C y D, b) detalle Onda C, c) detalle Onda D. 

La  altura  máxima  de  la  onda  tipo  C  observada  fue  0.85h

B

,  de  manera  que  esta  onda  tiene  un 

potencial para poner en riesgo la capacidad hidráulica de la estructura de unión, si llegan  a entrar 
caudales laterales mayores a 14 L/s en una cámara con características similares a la probada en el 
laboratorio (ver Figura 11b). Por otro lado, se evidenció que la onda D no es dominante, pues surge 
como  una  respuesta  al  impacto  de  la  onda  C  con  el  final  del  canal  lateral  2,  de  manera  que  esta 
podría  no  ser  un  parámetro  relevante  para  el  diseño  de  la  estructura  y  tampoco  provoca 
aceleraciones o desaceleraciones del flujo  que pudieran afectar la eficiencia de la cámara. 

 

 

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24

 

 

6.2.1.2.2 

Flujo Lateral 2 

La  tubería  lateral  2  tenía  una  pendiente  de  10.8%  al  instalar  la  tapa  con  una  caída  de  0.12  m. 
Igualmente, las ondas C y D características del cambio de dirección del flujo lateral se presentaron 
en todas la pruebas realizadas (ver Figura 12a).  

a) 

 

b) 

 

c) 

 

Figura 12. Flujo lateral 2 en cámara de acrílico a) Ondas tipo C y D, b) detalle Onda C, c) detalle Onda D. 

La onda C formada por el impacto del flujo Lateral 2 con el final del canal Lateral 1 alcanzó una 
altura  máxima  de  0.58h

B

,  mientras  que  la  onda  D  alcanzó  una  altura  máxima  de  0.35h

B

.  En 

consecuencia, el incremento de la caída no solo disminuye la pendiente con la que entra la tubería 
lateral  sino  también  la  altura  máxima  de  las  ondas  debido  a  que  aumenta  la  capacidad  de 
almacenamiento  de  la  cámara,  creando  zonas  de  estancamiento,  de  modo  que  no  se  observan 
aumentos en la altura de la onda sino aumento del nivel de agua dentro de la cámara.  

6.2.1.3  Unión de Flujos I 

La unión de flujos representa una situación donde se recolectan aguas servidas en diferentes puntos 
de la red de alcantarillado. En la cámara de acrílico cuando llegaba el caudal por la tubería Central y 
por la tubería Lateral 1, se presentaban ondas tipo A al final de los canales laterales y una Onda E 
en la unión de los canales en forma de U (ver Figura 13a).  

Las ondas A1 y A2 que se observaron en esta configuración eran mucho más continuas que las que 
se presentaron en el flujo directo (ver  Figura 13b y Figura 13d). La Onda E que se presentó, es la 
consecuencia  de  la  confluencia  de  caudales  en  diferente  dirección;  esta  se  caracterizó  por  ser  una 
onda continua, con aireación baja, localizada en el punto de unión de los canales en forma de U (ver 
Figura 13c). 

La  onda  E  fue  dominante  en  esta  configuración  de  flujo  con  una  altura  máxima  de  0.86h

B

  y  su 

localización  en  dentro  de  la  cámara  altera  el  patrón  de  flujo  y  podría  llegar  a  comprometer  la 
capacidad  de  la  cámara.  Por  otro  lado  la  caída  del  Lateral  2  de  0.12  m,  previno  que  se  pasara  el 
caudal para la tubería pues el nivel de flujo no alcanzaba la entrada de la tubería; sin embargo esto 
afectó las características que la onda A2, pues junto a esta se formaba un remolino y en ese canal en 
U se generó una zona de desaceleración, donde se podría estancar el flujo y almacenar caudal (ver 
Figura  13d).    El  riesgo  principal  riesgo  de  las  zonas  de  desaceleración  es  la  generación  de  gases 
tóxicos y corrosivos dentro de las estructuras de la red que podrían provocar daños en el sistema. 

 

 

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25

 

 

a) 

 

b) 

 

c) 

 

 

d) 

 

Figura 13. Unión de Flujos en cámara de acrílico a) patrón general de Ondas tipo A1, A2 y E, b) detalle Onda A1 

c) acercamiento Onda E, d) detalle Onda A2. 

.Unión de Flujos II 

La unión de dos flujos laterales y uno central recrea una situación en la que la red de alcantarillado 
recolecta las aguas residuales a través de diferentes tuberías; esta configuración generó cuatro tipos 
de onda: A1, A2, E1 y E2 (Figura 14a). Las ondas A1 y A2 son una respuesta al impacto del flujo 
por  el  canal  central  con  el  final  de  los  canales  laterales,  mientras  que  las  ondas  E1  y  E2  son  una 
respuesta a la unión de los flujos en diferentes direcciones (ver Figura 14b y Figura 14c).  

En los registros fotográficos se puede apreciar cómo los bordes agudos favorecen la aireación de las 
ondas  superficiales,  pues  el  patrón  de  flujo  dentro  de  la  cámara  se  observa  muy  turbulento.  El 
anterior efecto es indeseable en las estructuras de unión pues el nivel de flujo en la cámara se hace 
más difícil de determinar y controlar, favoreciendo la sobrecarga de las tuberías de entrada. Por lo 
que la principal recomendación para la fabricación de cámaras de unión de flujo supercrítico, es que 
la geometría sea lo suficientemente suave como para que el flujo sea lo menos alterado posible.  

En  general,  la  onda  E1 fue  la  onda  dominante con  una  altura    máxima  de  0.96h

B

,  por  lo que  esta 

onda  y  la  confluencia  de  caudales  en  las  tres  entradas,  favorecieron  la  formación  de  un  resalto 
hidráulico que alcanzó una longitud de 4 m aguas arriba de la entrada de la tubería central. Por esta 
razón,  las ondas tipo E son muy relevantes en el momento de plantear un diseño de la estructura de 
unión,  pues  son  las  que  tienen  consecuencias  sobre  las  condiciones  de  flujo  en  las  tuberías  de 
entrada.  

 

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26

 

 

a) 
 
 
 

 

b) 

 

c) 
 

 

Figura 14. Unión de Flujos II en cámara de acrílico a) patrón de Ondas A1, A2, E1 y E2, b) detalle A1 yE1,c) 

detalle A2 y E2. 

6.2.2 

Análisis de Ondas 

6.2.2.1  Análisis estadístico 

Con  el  objetivo  de  encontrar  ecuaciones  que  permitieran  identificar  la  correlación  entre  la  altura 
máxima de las ondas (h

max

), la relación de llenado (Y) y el número de Froude (F) se realizaron una 

serie de regresiones multivariadas utilizando el software Minitab ®, cuya variable dependiente fuera 
la altura máxima de las ondas dominantes en cada una de las pruebas realizadas:   

  Altura máxima de onda tipo A   

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1) 

  Altura máxima de onda tipo C   

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2) 

  Altura máxima de onda tipo E    

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3) 

  Altura máxima de onda tipo E1   

 

     

 

 

  

 

 

   

 

 

 

(4) 

La Tabla 8 muestra los resultados obtenidos para cada una de las pruebas. En  la primera columna 
aparece  el  nombre  de  la  onda  dominante  y  el  tipo  de  prueba.  La  segunda  columna  muestra  la 
ecuación  obtenida.  En  la  tercera  columna  se  muestran  los  coeficientes  de  correlación 
correspondientes a cada ecuación. 

Los  coeficientes  de  correlación  de  las  ecuaciones  obtenidas  son  mayores  a  0.8,  es  decir,  las 
ecuaciones describen en una gran proporción la variación de los datos obtenidos en el laboratorio. 
Es importante resaltar que la forma y los exponentes de las ecuaciones que describen las ondas A, C 
y  E,  correspondientes  a  Flujo  Directo,  Flujo  Lateral  y  Unión  de  Flujos  I  respectivamente  en  la 
cámara de acrílico y polietileno son muy similares.  

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27

 

 

Tabla 8. Resultados estadísticos sobre la altura máxima de las ondas superficiales en la cámara de acrílico 

 

En  cuanto  la  correlación  de  la  ecuación  encontrada  en  E-II,  se  puede  ver  que  mejoró 
considerablemente,  lo  que  implica  que  la  turbulencia  generada  por  los  bordes  afecta  el  patrón  de 
flujo  y  hace  que  la  altura  de  la  onda  E1  sea  mucho  más  variable  con  respecto  a  las  variables 
independientes. 

6.2.2.2  Análisis hidráulico 

A fin de determinar la relación entre la relación de llenado de la tubería Central y la Lateral 1 y la 
altura máxima de las ondas dominantes, se graficaron las alturas máximas obtenidas de cada tipo de 
onda en las diferentes pruebas.   

a)  

 

b)  

 

Gráfica 4. Relación entre h

max

/h

B

 en función de Y en cámara de Acrílico (a) Central (b) Lateral 1. (*)Q

1

, (

 ) Q

2

(

Q

1

- Q

2

, (

Q

1

- Q

2

-Q

3. 

 

 

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28

 

 

 
6.2.2.3  Análisis de la curva de remanso 

La principal ventaja de haber construido tuberías de entrada en acrílico fue que se podían apreciar 
los cambios entre el flujo de entrada y el flujo de salida, los pasos de caudal a tuberías que no se 
estaban  operando  y  la  formación  de  resaltos  hidráulicos  en  tuberías  (Figura  15a).  Asimismo,  era 
posible  observar  de  manera  inmediata  si  había  curvas  de  remanso  que afectaran  la  tubería  central 
por ser la de menor pendiente (ver Figura 15b). 

Los resaltos hidráulicos se presentaban en la Unión de Flujos I y II cuando la tubería lateral era el 
conducto  hidráulicamente  dominante.  Mientras  que  la  curva  de  remanso  se  presentaba  cuando  el 
flujo entraba por las tuberías laterales.  

Para  analizar  los  anteriores  resultados  hidráulicos  se  graficaron  los  perfiles  axiales  de  flujo  de  la 
tubería Central para las diferentes pruebas (ver Gráfica 5a y Gráfica 5b). 

Al comparar los perfiles axiales de nivel de la cámara de acrílico con los de la cámara de polietileno 
se  evidencia  el  incremento  en  la  capacidad  de  almacenamiento  de  caudal  de la cámara  con caída, 
pues las longitudes del perfil de la curva de remanso disminuyeron aproximadamente 2 m.  

En  aras  a  complementar  el  análisis  de  la  curva  de  remanso  se  graficó  la  relación  entre  la  altura 
relativa de la curva de remanso Y

i

 = (h

i

-h

0

)/h

i

 como función del número de Froude aguas arriba (F

1

). 

Se puede observar cómo para un rango de Froude entre 0.75 y 1, la altura relativa de la curva de 
remanso es considerablemente mayor para la Unión de Flujos II, con respecto a Unión  de Flujos I 
(ver Gráfica 6).   

La  gran  diferencia  de  Y

i

  se  debe  a  la  caída  que  afecta  el  patrón  de  flujo  dentro  de  la  cámara  y 

aumenta  su  capacidad  de  almacenamiento.  No  obstante,  en  ambas  series  de  datos  se  observa  una 
relación parabólica entre los parámetros que contrasta con la relación entre cuadrática entre alturas 
subsecuentes de un resalto hidráulico en un canal rectangular.  

a) 

 

b) 

 

Figura 15. Efectos de las ondas superficiales sobre la tubería central y/o de menor pendiente a) Resalto Hidráulico, 

b) Curva de Remanso. 

 

 

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29

 

 

 

a)  

 

 
b) 

 

Gráfica 5. Perfiles axiales de nivel en cámara de Acrílico para la tubería Central (a) Q

L1

- Q

C

 (b) Q

L1

- Q

C

- Q

L2

 

Gráfica 6. Altura relativa de la curva de remanso en función de F

1

 (

Q

L1

- Q

C

, (

Q

L1

- Q

C

- Q

L2

 

 

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30

 

 

7. Conclusiones  

Modelo Cámara de Polietileno 

En conclusión, la presencia de ondas superficiales en las cámaras de unión bajo flujo supercrítico es 
inevitable,  pues  se  observaron  en  todas  la  configuraciones  de  flujo.  Las  ondas  tipo  A  son 
características  del  Flujo  Directo  y  no  representan  ningún  tipo  de  riesgo  para  la  eficiencia  de  la 
estructura de unión. Las ondas tipo C son típicas de un cambio de dirección en el flujo de entrada; 
sin embargo no son dominantes cuando se presenta la unión de flujos. Las ondas tipo E, se dan por 
la  unión  de  flujos  en  diferentes  direcciones  y  estas  son  las  que  representan  un mayor  reto  para el 
diseño de la estructura, pues al incrementar la profundidad del agua en la cámara se desacelera el 
flujo,  provocando  curvas  de  remanso  y  resaltos  hidráulicos,  cuyas  profundidades  relativas  pueden 
llegar a sobrecargar la tubería de menor pendiente. 
 
Asimismo, para evitar que se disminuya la eficiencia hidráulica de la cámara por la formación de 
ondas  se  recomienda  que  las  estructuras  de  unión  tengan  cañuelas  con  paredes  más  altas  que  los 
diámetros de las tuberías de entrada.  Por otro lado, se puede concluir que la altura máxima de las 
ondas varía linealmente con respecto a la relación de llenado del conducto de entrada cuando en la 
cámara no ocurren uniones de  tres caudales de entrada.  
 
En cuanto a la capacidad máxima de la cámara de polietileno, se determinó que el caudal de entrada 
total  que  puede  ingresar  por  diferentes  entradas  es  14  L/s.  De  lo  contrario  es  posible  que  se 
sobrecargue la tubería de menor pendiente.  

Modelo Cámara de Acrílico 

En conclusión, en una cámara de unión de dos flujos laterales y uno central, con caídas se aumenta 
la  capacidad  de  almacenamiento  de  la  estructura  de  unión  de  caudal.  Lo  anterior,  implica  una 
reducción  de  la  longitud  de  la  curva  de  remanso  respecto  a  una  sin  caídas,  por  lo  que  las 
condiciones  de  flujo  supercrítico  en  los  conductos  de  entrada  se  mantienen  hasta  que  llegan 
inmediatamente aguas arriba de la cámara.  

Otra conclusión de las cámaras con caída es que, a pesar de que la capacidad de almacenamiento de 
volumen de caudal aumenta, se observaron zonas muertas o de desaceleración del flujo que podrían 
tener consecuencias indeseables en cuanto a generación de gases tóxicos característicos de las aguas 
residuales. 

En  lo  que  respecta  a  la  capacidad  máxima  de  la  cámara  de  acrílico,  se  puede  determinar  que  una 
cámara con 0.85 m de diámetro no puede recibir descargas por las tres entradas mayores a 23 L/s. 
De manera que la capacidad hidráulica de estas estructuras se debe determinar con la suma de los 
caudales de entrada, pues cuando ocurre flujo directo las ondas que se forman no comprometen la 
eficiencia de la estructura. 

 

 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

31

 

 

8. Recomendaciones 

Ahora bien, en lo que respecta a la metodología utilizada en dos montajes diferentes, se puede decir  
que  es  válida  para  probar  la  operación  de  las  estructuras  de  unión  de  flujo.  Sin  embargo  se 
recomienda  probar  modelos  con  geometrías  suaves  que  favorezcan  un  flujo  continuo  y  poco 
perturbado al ingresar a la estructura de unión.  

Para  continuar  con  los  experimentos  en  este  tema  se  recomienda  continuar  probando  diferentes 
caídas  en  la  cámara  de  acrílico  para  caracterizar  mejor  el  efecto  de  las  entradas  elevadas. 
Adicionalmente  se  pueden  realizar  pruebas  con  cámara  de  dos  entradas  y  cañuela  completa  para 
comprobar  el  efecto  del  número  de  entradas  en  la  cámara.  Asimismo,  se  podría  construir  una 
cámara de unión e tres entradas con un diámetro sea superior a 3.5 veces el diámetro de las tuberías 
de  entrada  para  ver  si  es  posible  evitar  la  propagación  de  la  curva  de  remanso  dentro  de  los 
conductos. 

Se  recomienda  que  una  vez  se  haya  determinado  de  forma  empírica  los  diferentes  patrones  sería 
interesante desarrollar modelos computacionales que resuelvan el modelo de onda dinámica dentro 
de  la  cámaras  de  unión,  de  manera  que  permitieran  insertar  la  modelación  de  la  unión  a  la 
modelación hidráulica detallada de la red de alcantarillado.  

Finalmente, se corroboró que es indispensable que las paredes de los canales en forma de U sean 
más altas que los diámetros de las tuberías de entrada a fin de mantener un flujo continuo, con baja 
aireación  y  turbulencia  que  puedan  llegar  a  aumentar  el  nivel  del  flujo  dentro  de  la  cámara  y 
eventualmente sobrecargar la tubería.  

 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

32

 

 

9. Bibliografía 

Bridge  S,  1984.  A  study  of  unsteady  flow  wave  attenuation  in  partially  filled  pipe  networks.  A  thesis 

submitted  for  the  degree  of  Doctor  Philosophy.  Department  of  Mechanical  Engineering,  Brunel 
University, 104-199. 

Del  Giudice,  G.,  Hager,  W.H.  (2001).  Supercritical  flow  in  45°  junction  manhole.  J.  Irrig.  Drain.  Eng. 

127(2), 100–108. 

 
Gargano,  R.,  Hager,  W.H.  (2002).  Supercritical  flow  across  sewer  manholes.  J.  Hydraulic  Eng.  128(11), 

1014–1017. 

 
Gisonni,  C.,  Hager,  W.H.  (2002).  Supercritical  flow  in  manholes  with  a  bend  extension.  Exp.  Fluids  32(3), 

357–365. 

 
Gisonni, C., Hager, W.H. (2002). Supercritical flow in the 90° junction. Urban Water 4(4), 363–372. 
Hager, W.H. (2010). Wastewater hydraulics: Theory and practice, ed. 2. Springer, Berlin. 

 

Krüger, S., Rutschmann, P. (2000). Numerical sensitivity analysis  of supercritical confluences to inaccuracy 

of upstream boundary conditions. Proc. Hydroinformatics Iowa [CD-ROM].  

 
Schwalt, M., Hager, W.H. (1995). Experiments to supercritical junction flow. Exp. Fluids 18(6), 429–437. 
Sturm T.W., 2010. Open Channel Hydraulics. McGraw-Hill. Second Edition. Singapure. 
 
Saldarriaga  J.,  Bermúdez  N.,  Rubio  D.  (2011)  Hydraulic  behavior  of  junction  manholes  under  supercritical 

flow conditions. J. Hydraulic Research. 50(6) 631-636. 

 
Saldarriaga J., (2011) Notas de Clase de Hidráulica de Drenaje Urbano.  
 
Vischer, D.L., Hager, W.H. (1998). Dam hydraulics. Wiley, Chichester. 
 
Zhao, C., Zhu, D., Rajaratnam, N. (2004). Supercritical sewer flows at a combining junction: A model study 

of the Edworthy Trunk Junction, Calgary, Alberta. J. Envir. EngScience 3(5), 343–353. 

 
Ministerio  de  Vivienda  y  Desarrollo  Territorial,  República  de  Colombia  (MVDT).  Reglamento  de  Agua  y 

Saneamiento Básico, Título D. (2011)  

 

 

 

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33 

 

10. Anexo I-Caudales mínimos y máximos  

10.1 Caudales mínimos probados Cámara de Polietileno 

Tabla 9. Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central para Flujo Directo 
(polietileno). 

180° Prueba 1: Q= 10 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de flujo 

 

 

 

TUBERíA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.182

8.880

0.010

0.010

0.055

30.3%

2.334

0.007

0.040

0.031

1.196

0.008

1.913

Supercrítico

SALIDA 

0.182

0.300

0.007

0.010

0.062

34.0%

2.489

0.008

0.045

0.034

1.049

0.008

1.575

Supercrítico

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34

 

 

 

Tabla 10

Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Lateral 1 para Flujo Lateral 

(polietileno).

 

F.90° Prueba 1: Q= 3 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de flujo 

 

TUBERíA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.182

8.880

0.010

0.010

0.055

30.3%

2.334

0.007

0.040

0.031

1.196

0.008

1.913

Supercrítico

SALIDA 

0.182

0.300

0.007

0.010

0.062

34.0%

2.489

0.008

0.045

0.034

1.049

0.008

1.575

Supercrítico

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

35

 

 

Tabla 11.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central y Lateral 1 para Unión de Flujo (polietileno).

 

Flujo 90° Q= 1.5 L/s  y Flujo 180° Q= 6 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de Flujo 180°-Tubería entrada 

 

Perfil de Flujo 180°-Cámara 

 

Perfil de Flujo 90°                                       

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.182

8.800

0.01

0.006

0.072

39.3%

2.711

0.009

0.053

0.038

1.377

0.013

1.903

Supercritico

LATERAL 1

0.182

1.17

0.04

0.0015

0.038

21.1%

1.909

0.004

0.027

0.023

2.110

0.008

4.105

Hipercrítico

SALIDA 

0.182

0.300

0.007

0.008

0.056

31.0%

2.363

0.007

0.041

0.032

0.998

0.007

1.577

Supercritico

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36

 

 

Tabla 12.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central, Lateral 1 y Lateral 2 para Unión de Flujo II (polietileno).

 

Flujo 90° Q=3.0 L/s , Flujo 180° Q= 3.0 L/s y Flujo 270° Q=1.5 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de Flujo 90° 

 

Perfil de Flujo 180° 

 

Perfil de Flujo 270°                                       

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

LONGITUD  

[m]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.182

8.800

0.01

0.003

0.118

64.8%

3.741

0.018

0.102

0.052

2.363

0.042

2.357

Supercrítico

LATERAL 1

0.182

1.17

0.04

0.003

0.047

25.7%

2.128

0.005

0.033

0.027

3.251

0.017

5.688

Hipercrítico

LATERAL 2

0.182

0.94

0.06

0.0015

0.058

31.7%

2.392

0.007

0.042

0.033

4.401

0.031

6.872

Hipercrítico

SALIDA 

0.182

0.300

0.007

0.008

0.059

32.5%

2.426

0.007

0.043

0.033

1.521

0.011

2.342

Supercritico

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37

 

 

10.2 Caudales máximos probados Cámara de Polietileno 

Tabla 13.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central para Flujo Directo 

(polietileno).

 

Flujo 180°: Q= 19 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de flujo 

 

 

 

 

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

LONGITUD  

[mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.182

8.880

0.010

0.019

0.086

47.4%

3.036

0.012

0.067

0.044

1.495

0.018

1.847

Supercrítico

SALIDA 

0.182

0.300

0.007

0.019

0.091

50.2%

3.150

0.013

0.072

0.046

1.265

0.017

1.507

Supercrítico

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38

 

 

 

Tabla 14.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Lateral 1 para Flujo Lateral 

(polietileno).

 

Flujo 90°: Q= 5 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

 

Perfil de flujo 

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

LONGITUD  

[mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.182

1.170

0.040

0.005

0.048

26.2%

2.149

0.005

0.034

0.028

2.388

0.013

4.140

Hipercrítico

SALIDA 

0.182

0.300

0.007

0.005

0.042

23.2%

2.009

0.005

0.030

0.025

0.845

0.004

1.564

Supercrítico

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

39

 

 

Tabla 15.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central y la Lateral 1 para Unión de Flujos (polietileno).

 

Flujo 90° Q=2 L/s  y Flujo 180° Q= 9 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de Flujo 180°-Tubería entrada 

 

Perfil de Flujo 180°-Cámara 

 

Perfil de Flujo 90°                                       

 

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.182

8.800

0.01

0.009

0.090

49.6%

3.124

0.013

0.071

0.045

1.533

0.020

1.841

Supercrítico

LATERAL 1

0.182

1.17

0.04

0.002

0.067

36.6%

2.598

0.009

0.049

0.036

2.855

0.025

4.112

Hipercrítico

SALIDA 

0.182

0.300

0.007

0.011

0.072

39.7%

2.725

0.010

0.054

0.039

1.135

0.011

1.560

Supercrítico

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental                                               
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

40

 

 

Tabla 16

Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central, Lateral 1 y Lateral 2 para Unión de Flujos II (polietileno).

 

Flujo 90° Q=3.6 L/s , Flujo 180° Q=8.6 L/s y Flujo 270° Q=1.8 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de Flujo 90° 

 

Perfil de Flujo 180° 

 

Perfil de Flujo 270°   

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

LONGITUD  

[m]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.182

8.800

0.01

0.0086

0.158

86.8%

4.796

0.024

0.195

0.055

2.429

0.058

1.758

Supercrítico

LATERAL 1

0.182

1.17

0.04

0.0036

0.093

51.0%

3.180

0.013

0.073

0.046

4.390

0.058

5.179

Hipercrítico

LATERAL 2

0.182

0.94

0.06

0.0018

0.100

54.8%

3.335

0.015

0.081

0.048

5.514

0.081

6.200

Hipercrítico

SALIDA 

0.182

0.300

0.007

0.0140

0.081

44.7%

2.929

0.011

0.062

0.042

1.747

0.020

2.236

Supercritico

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

41

 

 

10.3 Caudales mínimos probados  Cámara de Acrílico 

Tabla 17.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central para Flujo Directo (Acrílico).

 

Flujo 180°: Q= 9 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Patrón de ondas 

 

Ondas Tipo A  

 

Perfil de flujo 

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

8.880

0.003

0.0090

0.025

11.4%

1.377

0.002

0.017

0.016

0.380

0.001

0.932

Transicional

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0090

0.060

23.0%

1.999

0.009

0.042

0.036

0.891

0.008

1.382

Supercrítico

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

42

 

 

Tabla 18.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Lateral 1 para Flujo Lateral (Acrílico).

 

Flujo 90°: Q= 6.5 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Patrón de Ondas 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de flujo 

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

1.050

0.124

0.0065

0.031

14.0%

1.534

0.003

0.021

0.019

3.474

0.011

7.654

Hipercrítico

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0065

0.091

34.7%

2.518

0.017

0.067

0.050

1.121

0.019

1.387

Transicional

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

43

 

 

Tabla 19.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Lateral 2 para Flujo Lateral (Acrílico).

 

Flujo 270°: Q= 3 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Patrón de ondas 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de flujo 

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

0.750

0.108

0.0030

0.006

2.5%

0.640

0.000

0.004

0.004

1.035

0.000

5.428

Hipercrítico

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0030

0.052

19.7%

1.839

0.008

0.036

0.031

0.813

0.006

1.368

Transicional

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

44

 

 

Tabla 20.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central y Lateral 1para Unión de Flujo (Acrílico).

 

Flujo 90° Q= 3 L/s  y Flujo 180° Q= 6 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de Flujo 180°-Tubería entrada 

 

Perfil de Flujo 180°-Cámara 

 

Perfil de Flujo 90°                                       

 

TUBERÍA

DIÁMETRO [m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

8.650

0.003

0.0060

0.009

4.0%

0.807

0.001

0.006

0.006

0.182

0.000

0.757

Transicional

LATERAL 1

0.218

1.050

0.128

0.0030

0.024

11.0%

1.353

0.002

0.016

0.015

0.372

0.001

0.927

Transicional

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0090

0.121

46.1%

2.987

0.024

0.093

0.062

1.288

0.031

1.348

Transicional

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

45

 

 

Tabla 21.

 Resultados obtenidos con el caudal mínimo probado por la tubería Central, Lateral 1 y Lateral 2 para Unión de Flujos II (Acrílico).

 

Flujo 90° Q=6.0 L/s , Flujo 180° Q= 6.0 L/s y Flujo 270° Q=3 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de Flujo 90° 

 

Perfil de Flujo 180° 

 

Perfil de Flujo 270°                                       

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

8.650

0.003

0.0060

0.137

62.9%

3.664

0.025

0.117

0.062

0.973

0.024

0.906

Transicional

LATERAL 1

0.218

1.050

0.128

0.0060

0.029

13.2%

1.486

0.003

0.020

0.018

0.419

0.001

0.952

Transicional

LATERAL 2

0.218

0.75

0.108

0.003

0.011677

5.4%

0.934

0.001

0.008

0.008

0.225

0.000

0.809

Transicional

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0120

0.158

60.3%

3.558

0.034

0.133

0.073

1.431

0.049

1.254

Transicional

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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

46

 

 

9.4 Caudales máximos probados Cámara de Acrílico 

Tabla 22.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central para Flujo Directo (Acrílico).

 

Flujo 180° Q= 22 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Patrón de ondas en la cámara 

 

 

Ondas Tipo A

 

Perfil de flujo 

 

  

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

8.880

0.003

0.0220

0.068

31.1%

2.364

0.010

0.049

0.038

0.706

0.007

1.019

Transicional

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0220

0.120

45.7%

2.970

0.024

0.092

0.062

1.283

0.031

1.350

Supercrítico

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental                                               
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

47

 

 

Tabla 23.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Lateral 1 para Flujo Lateral (Acrílico).

 

Flujo 90°: Q= 14 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Patrón de Ondas 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de flujo 

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

1.050

0.124

0.0140

0.060

27.6%

2.213

0.008

0.043

0.035

5.150

0.043

7.926

Hipercrítico

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0140

0.132

50.4%

3.156

0.027

0.104

0.066

1.337

0.036

1.325

Supercrítico

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental                                               
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

48

 

 

Tabla 24.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Lateral 2 para Flujo Lateral (Acrílico).

 

Flujo 270°: Q= 11.5 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Patrón de Flujo 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de flujo 

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

0.750

0.108

0.0115

0.043

19.6%

1.837

0.005

0.030

0.026

3.942

0.020

7.278

Hipercrítico

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0115

0.124

47.5%

3.040

0.025

0.096

0.063

1.304

0.033

1.341

Transicional

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/d3154dfeefde0405ff612009909e5315/index-html.html
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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental                                               
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

49

 

 

Tabla 25.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central y Lateral 1 para Unión de Flujos (Acrílico).

 

Flujo 90° Q= 10 L/s  y Flujo 180° Q= 12 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

 

 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de Flujo 180°-Tubería entrada 

 

Perfil de Flujo 180°-Cámara 

 

Perfil de Flujo 90°                                       

 

TUBERÍA

DIÁMETRO 

[m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

8.650

0.003

0.0120

0.059

27.0%

2.184

0.008

0.042

0.034

0.652

0.005

1.017

Transicional

LATERAL 1

0.218

0.900

0.128

0.0100

0.048

21.9%

1.947

0.006

0.034

0.028

0.576

0.003

1.006

Transicional

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0220

0.191

72.8%

4.088

0.042

0.180

0.078

1.501

0.063

1.129

Transicional

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/d3154dfeefde0405ff612009909e5315/index-html.html
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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental                                               
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

50

 

 

Tabla 26.

 Resultados obtenidos con el caudal máximo probado por la tubería Central, Lateral 1 y Lateral 2 para Unión de Flujos II (Acrílico).

 

Flujo 90° Q=8 L/s , Flujo 180° Q= 12 L/s y Flujo 270° Q=3 L/s 

Parámetros 

 

Comportamiento Hidráulico 

Onda formada en la línea izquierda 

 

Patrón de Flujo 

 

Onda formada en la línea derecha 

 

Perfil de Flujo 90° 

 

Perfil de Flujo 180° 

 

Perfil de Flujo 270°                                       

 

TUBERÍA

DIÁMETRO [m]

L [mt]

PENDIENTE

Q [m

3

/s]

Yn [m]

Y/D

Ѳ   [Rad]

A [m

2

]

 D [m]

R

v   [m/s]

Q [m

3

/s]

No. de 

Froude

Tipo de Flujo

PRINCIPAL

0.218

8.650

0.003

0.0120

0.184

84.3%

4.655

0.034

0.212

0.066

1.016

0.034

0.705

Transicional

LATERAL 1

0.218

1.050

0.128

0.0080

0.052

24.0%

2.046

0.007

0.037

0.031

0.609

0.004

1.011

Transicional

LATERAL 2

0.218

0.75

0.108

0.003

0.028573

13.1%

1.482

0.003

0.020

0.018

0.417

0.001

0.952

Transicional

SALIDA 

0.262

0.600

0.005

0.0200

0.197

75.3%

4.201

0.044

0.193

0.079

1.508

0.066

1.098

Transicional

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental                                               
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA 
Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

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11. Anexo II- Análisis de incertidumbre 

A  fin  de  determinar  la  incertidumbre  asociada  a  cada  medición  y  asumiendo  que  los  datos  se 
distribuyen  normalmente  alrededor  de  la  media,  se  graficaron  los  niveles  de  flujo  promedio,  1.96 
desviaciones  por  encima  y  por  1.96  desviaciones  por  debajo  a  lo  largo  de  cada  configuración  de 
flujo. Las líneas amarillas indican la ubicación de la cámara en el perfil axial de flujo.   

Los perfiles de flujo de Flujo Directo y Flujo Lateral 1, son los que presentan una menor dispersión 
a lo largo de las tuberías, mientras que en las cámaras se observa cómo la desviación de los datos 
aumenta (Gráfica 7 y Gráfica 8 respectivamente).   

 

 

Gráfica  7.  Errores  del  perfil  de  nivel  en  la  tubería  de 
Central,  la  cámara  y  la  tubería  de  salida  para  Flujo 
Directo. 

 

 

Gráfica 8. Errores del perfil de nivel en la tubería Lateral 
1, la cámara y la tubería de salida para Flujo Lateral 1. 
 

La incertidumbre asociada a la Unión de flujos también fue muy baja a lo largo de todo el perfil de 
flujo, especialmente en la tubería central (ver Gráfica 9). Mientras que se observa un aumento en la 
desviación  de  los  datos  para  el  perfil  de  la  tubería  lateral,  lo  cual  se  debe  al  aumento  de  la 
turbulencia del flujo que se presentó por la formación de ondas más dinámicas (ver Gráfica 10).  

 

 

 
Gráfica 9. Errores del perfil de nivel de la tubería Central, la 
cámara y la tubería de salida para Unión de Flujos.  

 

 

 
Gráfica  10.  Errores  del  perfil  de  nivel  de  la  tubería  de 
Lateral 1, la cámara y la tubería  de  salida  para Unión  de 
Flujo. 

La incertidumbre para las pruebas de Unión de Flujos II mostró un comportamiento similar al de las 
pruebas  de  Unión  de  Flujos,  poca  desviación  en  las  mediciones  de  las  tuberías  donde  el  flujo  es 
bastante  continuo  y  un  aumento  en  las  desviación  de  las  mediciones  en  la  cámara  de  unión, 

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Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

 

 

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asociado al aumento de la turbulencia y a la aireación de las ondas que disminuye la precisión en los 
registros del sensor.  

 

 

Gráfica 11. Errores del perfil de nivel de la tubería Central, la 
cámara y la tubería de salida para Unión de Flujos II.  
 
 

 

 

Gráfica 12. Errores  del perfil  de la tubería Lateral 1, la 
cámara y la tubería de salida para Unión de Flujos II. 

 

Gráfica 13. Errores del perfil de nivel de la tubería Lateral 2, la 
cámara y la tubería de salida para Unión de Flujos II.  

 

En general, desde la Gráfica 7 hasta la Gráfica 13, se puede apreciar la alta precisión del equipo. De 
manera que una frecuencia de medición de 228 Khz parece arrojar resultados bastante confiables, 
pues el equipo es capaz de detectar cambios en la altura del agua en 48 milisegundos. Para todos los 
casos, se observó que la dispersión de datos aumenta dentro de la cámara, debido a que las ondas 
afectan  el  perfil  de  nivel,  generan  turbulencia  y  aireación,  dificultando  la  toma  de  datos.  En 
consecuencia,  si las ondas se desplazan dentro de los conductos, la incertidumbre de la medición 
aumenta. 

 

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