Uso de cie-agua para el diseño de redes de drenaje urbano

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Universidad de los Andes
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
Uso del programa CIE-AGUA para el diseño optimizado redes de drenaje urbano.
Redes patrón para Colombia.

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Universidad de los Andes

Facultad De Ingeniería

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental

TESIS DE ESPECIALIZACIÓN

INGENIERÍA DE SISTEMAS HÍDRICOS URBANOS

USO DEL PROGRAMA CIE-AGUA PARA EL DISEÑO OPTIMIZADO DE

REDES DE DRENAJE URBANO. REDES PATRÓN PARA COLOMBIA.

Preparado por:

Ing. CARLOS DAVID PEINADO CALAO

Asesor:

Ing. JUAN GUILLERMO SALDARRIAGA VALDERRAMA

Informe Final Tesis

Bogotá, 11 de Febrero de 2014

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

A Dios,

A mis padres y a mis hermanos por el apoyo recibido en cada una de las decisiones que he

tomado en aras de salir adelante y continuar con mi proceso de formación académica,

A mi esposa Rina Isabel por su comprensión, fortaleza y entrega en los momentos difíciles y

alegres,

Al grupo de Asistentes Graduados del CIACUA (Daniel Luna, Daniel López, Diego Copete,

Camilo Salcedo y Daniela Rincón) por la orientación, ayuda y colaboración brindada durante

el desarrollo de este trabajo de grado,

A Juan Saldarriaga por su asesoría y orientación en el desarrollo de esta tesis de grado y por

los conocimientos brindados.

¡Gracias!

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................................... 1

ANTECEDENTES Y OBJETIVOS .................................................................................................................. 2

1.1

ANTECEDENTES .......................................................................................................................................... 2

1.1.1

Diseño Optimizado de Redes de Drenaje Urbano, Ivonne Navarro Pérez (2009). ................................ 2

1.1.2

Criterios de diseño de tuberías fluyendo parcialmente llenas: velocidad mínima, esfuerzo cortante

mínimo, y número de Froude cuasicrítico, Freddy Leonardo Ovalle Bueno (2012). ........................................... 3

1.1.3

Diseño Optimizado de Redes de Drenaje Urbano Usando el Concepto de Potencia Unitaria, Daniel

Andrés López Sabogal (2012). .............................................................................................................................. 4

1.1.4

Diseño Hidráulico Optimizado de Redes de Alcantarillado Usando el Concepto de Potencia Unitaria

y Pendiente Lógica, Diego Antonio Copete Rivera (2012). .................................................................................. 5

1.1.5

Diseño optimizado de sistemas de alcantarillado utilizando los conceptos de índice de resiliencia y

potencia unitaria, Camilo Andrés Salcedo Ballesteros (2012). ........................................................................... 6

1.2

OBJETIVOS .................................................................................................................................................... 9

1.2.1

Objetivos Generales ............................................................................................................................... 9

1.2.2

Objetivos Específicos ............................................................................................................................. 9

ESTADO DEL ARTE ...................................................................................................................................... 10

2.1

OPTIMIZACIÓN .......................................................................................................................................... 10

2.2

SISTEMAS

DRENEJE

URBANO .......................................................................................................... 10

2.2.1

Tipos de Sistemas Redes de Drenaje Urbano. ...................................................................................... 11

2.2.2

Componentes de una Red de Drenaje Urbano. .................................................................................... 12

2.2.3

Problemática de las Redes de Drenaje Urbano ................................................................................... 13

2.3

DISEÑO

REDES

DRENEJE

URBANO ........................................................................................... 14

2.3.1

Suposiciones para el Diseño de Redes de Drenaje Urbano ................................................................. 14

2.3.2

Ecuaciones para el Diseño de Redes de Drenaje Urbano. .................................................................. 16

2.3.3

Restricciones para el Diseño de Redes de Drenaje Urbano. ............................................................... 19

METODOLOGÍA............................................................................................................................................. 22

3.1

PROGRAMA

CIE-AGUA ............................................................................................................................. 22

3.2

PROYECTOS

PARA

ANÁLISIS

COMPARACIÓN .......................................................................... 23

3.2.1

Proyecto No 1 “Construcción extensión de redes de alcantarillado sanitario en el barrio Mocarí de la

ciudad de Montería-Departamento de Córdoba” .............................................................................................. 23

3.2.2

Proyecto No 2 “Construcción del Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado, cabecera municipal

de Vélez, Departamento de Santander” ............................................................................................................. 27

3.3

COSTOS

INVOLUCRADOS

ANÁLISIS

CADA

PROYECTO ................................................. 30

3.3.1

Ecuaciones de costo para el proyecto No 1 ......................................................................................... 30

3.3.2

Ecuaciones de costo para el proyecto No 2 ......................................................................................... 33

DATOS Y ANÁLISIS DE DATOS ................................................................................................................. 38

4.1

DATOS

DEL

DISEÑO

ORIGINAL

DEL

PROYECTO

1 ....................................................................... 38

4.2

DATOS

DEL

DISEÑO

ORIGINAL

DEL

PROYECTO

2 ....................................................................... 58

4.3

DATOS

ENTRADA

RESULTADOS

CIE-AGUA ............................................................................ 106

4.3.1

Datos de entrada CIE-AGUA proyecto No 1 ..................................................................................... 107

4.3.2

Resultados CIE-AGUA proyecto No 1 ............................................................................................... 114

4.3.3

Datos de entrada CIE-AGUA proyecto No 2 ..................................................................................... 135

4.3.4

Resultados CIE-AGUA proyecto No 2 ............................................................................................... 154

CONCLUSIONES .......................................................................................................................................... 209

RECOMENDACIONES ................................................................................................................................ 210

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................................ 211

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

ANEXOS ......................................................................................................................................................... 213

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iii

Ing. Carlos D. Peinado Calao

ÍNDICE DE FIGURAS

IGURA

NUNDACIÓN

ALLE PRINCIPAL EN

ORICA

-C

ÓRDOBA DURANTE LA OLA INVERNAL

2011.

OMADO DE

ARCHIVO PROPIO

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

IGURA

NUNDACIÓN

ARRIO

ICENTE EN

ORICA

-C

ÓRDOBA DURANTE LA OLA INVERNAL

2011.

OMADO DE

ARCHIVO PROPIO

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

IGURA

LET

LGH

PARA UNA TUBERÍA QUE FLUYE PARCIALMENTE LLENA

OMADO Y ADAPTADO

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

IGURA

LEMENTOS

EOMÉTRICOS DE LA

ECCIÓN

RANSVERSAL DE UNA

UBERÍA

LUYENDO

ARCIALMENTE

LENA

OMADO Y

DAPTADO

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

IGURA

RAFO CONSTRUIDO PARA EVALUAR LAS ALTERNATIVAS DE UNA SERIE DE

TRAMOS

OMADO Y

DAPTADO

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

IGURA

LANTA GENERAL ALCANTARILLADO SANITARIO DE

OCARÍ

-M

ONTERÍA

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

IGURA

LANTA GENERAL ALCANTARILLADO SANITARIO DE

ÉLEZ

-S

ANTANDER

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

IGURA

UPERFICIE TOPOGRÁFICA DEL PROYECTO

1. ......................................................................................... 45

IGURA

URVAS DE NIVEL DEL ÁREA DEL PROYECTO

1. ..................................................................................... 46

IGURA

10.

RENAJE NATURAL DEL ÁREA DEL PROYECTO

1. ................................................................................. 47

IGURA

11.

UPERFICIE TOPOGRÁFICA DEL PROYECTO

2. ....................................................................................... 75

IGURA

12.

URVAS DE NIVEL DEL ÁREA DEL PROYECTO

2. ................................................................................... 76

IGURA

13.

RENAJE NATURAL DEL ÁREA DEL PROYECTO

2. ................................................................................. 77

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

ÍNDICE DE TABLAS

ABLA

ATOS RESUMEN DEL PROYECTO

1. ........................................................................................................ 26

ABLA

ATOS RESUMEN DEL PROYECTO

2. ........................................................................................................ 29

ABLA

RECIO POR METRO LINEAL DE TUBERÍAS

PVC

EMPLEADAS EN EL PROYECTO

INCLUYEN MANO DE OBRA

IVA. ................................................................................................................................................................. 30

ABLA

RECIO POR METRO LINEAL DE TUBERÍAS

PVC

EMPLEADAS EN EL PROYECTO

INCLUYEN MANO DE OBRA

IVA. ................................................................................................................................................................. 33

ABLA

RECIO DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN EN FUNCIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE LA MISMA

PROYECTO

2. ..... 36

ABLA

OSTOS TOTALES PARA LA RED DE ALCANTARILLADO DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO

1. ............ 38

ABLA

ATOS LISTA DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN DEL PROYECTO

1.................................................................. 39

ABLA

ATOS RESULTANTES DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO

1. .............................................................. 49

ABLA

OSTOS TOTALES PARA LA RED DE ALCANTARILLADO DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO

2. ............ 58

ABLA

10.

ATOS LISTA DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN DEL PROYECTO

2. ............................................................... 59

ABLA

11.

ATOS RESULTANTES DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO

2. ............................................................ 79

ABLA

12.

ASE DE DIÁMETROS UTILIZADA POR EL PROGRAMA

CIE-AGUA. ........................................................... 106

ABLA

13.

ATOS DE ENTRADA PARA TRAMOS EN EL PROGRAMA

CIE-AGUA

PARA EL PROYECTO

1. ................. 107

ABLA

14.

ESULTADOS

CIE-AGUA

DEL DISEÑO OPTIMIZADO DE LAS RED DE ALCANTARILLADO DEL PROYECTO

1. ....................................................................................................................................................................... 116

ABLA

15.

OSTOS ASOCIADOS CON LA ALTERNATIVA DISEÑADA CON EL

CIE-AGUA

PARA EL PROYECTO

1. .... 126

ABLA

16.

OMPARACIÓN DE ENTRE LOS COSTOS DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO

Y LOS COSTOS

ENCONTRADOS CON EL DISEÑO REALIZADO CON EL PROGRAMA

CIE-AGUA. ................................................... 135

ABLA

17.

ATOS DE ENTRADA PARA TRAMOS EN EL PROGRAMA

CIE-AGUA

PARA EL PROYECTO

2. ................. 136

ABLA

18.

ESULTADOS

CIE-AGUA

DEL DISEÑO OPTIMIZADO DE LAS RED DE ALCANTARILLADO DEL PROYECTO

2. ....................................................................................................................................................................... 155

ABLA

19.

OSTOS ASOCIADOS A LA ALTERNATIVA DISEÑADA CON EL

CIE-AGUA

PARA EL PROYECTO

2 ......... 182

ABLA

20.

OMPARACIÓN DE ENTRE LOS COSTOS DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO

Y LOS COSTOS

ENCONTRADOS CON EL DISEÑO REALIZADO CON EL PROGRAMA

CIE-AGUA. ................................................... 208

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

ÍNDICE DE GRÁFICOS

RÁFICO

URVA DE COSTOS DE TUBERÍAS PARA ALCANTARILLADO POR METRO LINEAL EN

[$COP],

PROYECTO

1. ......................................................................................................................................................................... 31

RÁFICO

URVA DE COSTOS DE TUBERÍAS PARA ALCANTARILLADO POR METRO LINEAL EN

[$COP],

PROYECTO

2. ......................................................................................................................................................................... 34

RÁFICO

URVA DE COSTOS DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN EN FUNCIÓN DE LA PROFUNDIDAD EN

[$COP],

PROYECTO

2. ................................................................................................................................................................... 36

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

INTRODUCCIÓN

Gozar de la prestación de unos buenos servicios públicos es uno de los aspectos más importantes
para garantizar el desarrollo integral de las comunidades, principalmente de servicios básicos
como acueducto y alcantarillado, a través de los cuales se puede prevenir la propagación de
enfermedades de origen hídrico que afectan a la población más vulnerable, niños y ancianos. Es
por esta razón que el Gobierno Nacional de Colombia tiene como política la inversión de recursos
económicos en el sector agua potable y saneamiento a través del Ministerio de Vivienda, Ciudad
y Territorio (MVCT) para mejorar la infraestructura asociada con estos servicios y la calidad de
vida de los habitantes.

De otra parte se conoce que los sistemas de drenaje urbano o alcantarillados cumplen una función
relevante en los centros urbanizados recolectando, transportando y evacuando las aguas
residuales y pluviales, que además de prevenir la propagación de enfermedades, también evitan la
contaminación de cuerpos de aguas naturales e inundaciones.

Así  las  cosas,  se  entiende  que  el  diseño  de  los  sistemas  de  drenaje  urbano  juegan  un  papel
relevante en el proceso de financiación, construcción, operación y mantenimiento de los mismos,
ya  que  se  requiere  por  parte  del  Gobierno  Nacional  una  buena  ejecución  de  esta  etapa  de  los
proyecto  acorde  con  la  normatividad  vigente  (RAS  2000)  para  su  viabilización  y  posterior
financiación.

Actualmente  los  diseños  de  los  sistemas  de  drenaje  urbano  o  alcantarillado  se  han  venido
haciendo  de  una  manera  llamada  “tradicional”  la  cual  se  caracteriza  por  utilizar  ecuaciones
empíricas de fácil uso y que no son físicamente basada y la implementación de metodologías que
producen diseños costosos que producen la inversión de recursos públicos de manera innecesaria.
Es por este motivo que se hace necesario estudiar la implementación de nuevas metodologías que
tiendan a optimizar la utilización  de dichos  recursos  obteniendo diseños  que  generen obras  que
realmente sean la solución de menor costo.

Es  por  ello  que  el  objeto  de  este  trabajo  de  grado  de  especialización  realizar  el  diseño  de  dos
proyectos  reales  que se  encuentran a la  espera de financiación  por parte  del  Gobierno Nacional
mediante  la  implementación  de  una  metodología  de  diseño  optimizado  de  redes  de  drenaje
urbano  materializada  en  el  programa  CIE-AGUA  de  propiedad  del  CIACUA  de  la  Universidad
de los  Andes para comparar los  costos de un diseño óptimo  con los costos  determinado por los
consultores  de  dichos  proyectos  y  que  son  los  recursos  solicitados  a  la  Nación  para  su
financiación,  y  posteriormente  determinar  cuál  sería  el  posible  ahorro  de  recursos  y  las
implicaciones técnicas que el sistema diseñado tenga a la luz del Reglamento Técnico del Sector
de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000).

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

1 ANTECEDENTES Y OBJETIVOS

1.1 ANTECEDENTES

La  Universidad  de  los  Andes  a  través  del  Centro  de  Investigaciones  en  Acueductos  y
Alcantarillados–CIACUA  ha  venido  desarrollando  trabajos  de  investigación  tendientes  a
encontrar  una  metodología  que  permita  la  realización  de  diseños  optimizados  de  sistemas  de
drenaje  urbano  o  de  alcantarillados.  Producto  de  estas  investigaciones  este  centro  de
investigación  ha  desarrollado  una  metodología  de  diseño  optimizado  para  sistemas  de
alcantarillados  la  cual  se  refleja  en  el  programa  CIE-AGUA.  A  continuación  se  presenta  una
síntesis de los aportes anteriores a este trabajo de grado que fueron la base para el desarrollo de
dicho programa y son el soporte de este trabajo de grado.

1.1.1 Diseño Optimizado de Redes de Drenaje Urbano, Ivonne Navarro Pérez

(2009).

Navarro Pérez

en su trabajo de grado buscaba desarrollar una metodología de diseño de redes de

drenaje  urbano  que  genere  los  menores  costos  constructivos,  al  mismo  tiempo  que  asegura  una
adecuada operación  del  sistema, minimizando el riesgo de que se presenten inundaciones  y  por
tanto,  contribuyendo  a  generar  múltiples  beneficios  ambientales  y  socioeconómicos.  Esto
mediante  la  evaluación  de  tres  redes  de  drenaje,  una  teórica,  una  denominada  Red  Prado  y  una
denominada Red La Pedrera, relacionando los costos del sistema de la red con algunos  criterios
de confiabilidad como: tiempo de residencia y potencia unitaria.

Para  el  diseño  de  las  redes  se  implementó  un  algoritmo  de  diseño  basado  en  Algoritmos
Genéticos, el cual fue implementado en Microsoft Excel® mediante el lenguaje de programación
VBA  (Visual  Basic  For  Application  por  sus  siglas  en  inglés),  el  cual  permite  diseñar  cualquier
red,  según  las  rutas  definidas  por  el  usuario;  obteniéndose  múltiples  diseños  aleatorios  que
cumplen con todas  las  restricciones hidráulicas  y  constructivas, presentando  un registro  con los
siguientes datos: pendiente, diámetro, potencia unitaria, tiempo de residencia, energía específica
y costos constructivos; para luego ser simuladas en el programa EPASWMM.

Para  la  evaluación  y  análisis  de  los  costos  asociados  con  las  redes  obtenidas  se  utilizaron  tres
ecuaciones o funciones de costos. La Ecuación 1 fue la utilizada por De Oro

, la cual se basa en

un estudio realizado por el Trenchless Technology Center de la Louisiana Tech University, por
medio del cual se determinaron curvas de costos para diferentes tecnologías de rehabilitación de
alcantarillados. La función que fue tomada de este estudio corresponde a la de Zanja con PVC, la

NAVARRO PEREZ, Ivonne. Diseño optimizado de redes de drenaje urbano. Bogotá D. C., 2009, p 5.

Trabajo de grado (Ingeniero Civil). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de
Ingeniería Civil y Ambiental.

DE ORO, J. Criterios de Selección de Alternativas de Rehabilitación de Alcantarillados en Colombia.

Citado por Ibid., p. 67.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

cual había sido actualizada por De Oro según el IPC publicado por el DANE a febrero del 2008;
y  las  Ecuaciones  2  y  3  fueron  tomadas  del  documento  “Estudio  de  estructuración  y  análisis  de
información de inversiones de los prestadores de Acueducto  y Alcantarillado”, desarrollado por
la  Comisión  Reguladora  de  Agua  Potable  y  Saneamiento  Básico  –  CRA.  Estas  ecuaciones  de
costos se presentan a continuación:

Ecuación 1

donde:

C = Costo por metro lineal de tubería [COP/m]
d = Diámetro de la tubería en milímetros [mm]
H = Profundidad de la instalación en metros [m]

Ecuación 2

donde:

C = Costo por metro lineal de tubería a Mayo del 2009 [COP/m]
d = Diámetro de la tubería en milímetros [mm]
k = Factor de conversión de pesos de Diciembre de 2007 a Mayo de 2009. Este
fue calculado como: (1+IPC2008)*(1+IPC06/2009) = 1.32

Ecuación 3

Así las cosas al sumar las dos últimas ecuaciones se obtiene una ecuación que cuantifica el valor
total de un tramo de un tramo de la red de alcantarillado, resultando la siguiente ecuación:

Ecuación 4

1.1.2 Criterios de diseño de tuberías fluyendo parcialmente llenas: velocidad

mínima, esfuerzo cortante mínimo, y número de Froude cuasicrítico,
Freddy Leonardo Ovalle Bueno (2012).

Ovalle Bueno

en su trabajo de grado buscaba realizar una exposición producto de una revisión

minuciosa, analítica y crítica de la problemática que señala el ingeniero Paredes con respecto a la
pertinencia o no del flujo cuasicrítico en alcantarillados, que permita ver el contenido, la

OVALLE BUENO, Freddy. Criterios de diseño de tuberías fluyendo parcialmente llenas: velocidad

mínima, esfuerzo cortante mínimo, y número de Froude cuasicrítico. Bogotá D. C., 2011, p 4. Trabajo de
grado (Ingeniero Civil). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y
Ambiental.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

veracidad e importancia de dicha crítica,  y que por tanto permita sugerir posibles estrategias de
diseño que no incurran en un aumento de los costos de los proyectos de alcantarillado.

“La  crítica  hecha  por  el  Ing.  Rafael  Paredes  consiste  en  no  permitir  la  ocurrencia  de  flujo
cuasicrítico para ninguna relación de llenado de la tubería, lo cual implica la abolición el uso de
bajas pendientes en sistemas de alcantarillados”

El  objeto  de  este  trabajo  de  grado  se  llevó  a  cabo  mediante  la  realización  del  diseño  de  varios
sistemas  tanto  de  aguas  residuales  como  de  aguas  pluviales,  ideando  e  implementando  un
programa que fuera  capaz de ejecutar muchos diseños, sin  aumentar los  costos constructivos,  y
validando los resultados encontrados con el programa ALCANTARILLADOS del CIACUA y así
poder relacionar o analizar el comportamiento de la condición de flujo cuasicrítico que plantea el
Ing. Paredes respecto a variables de diseño como el caudal de diseño, la pendiente de la tubería y
el material de la misma que se tiene en cuenta en el diseño a través de la rugosidad k

Ovalle Bueno

después de haber desarrollado los cálculos y análisis pertinentes llegó a las

siguientes conclusiones:



El flujo cuasicrítico es inofensivo cuando ocurre en ducto con bajas profundidades.



Cuando el flujo cuasicrítico ocurren en ductos con profundidades de flujo importantes

(mayores o iguales a 70%), puede ocurrir la presurización del mismo dado el
comportamiento ondulatorio de la superficie del agua bajo esta condición.



Los parámetros de diseño tales como la rugosidad, el caudal y la pendiente de diseño sí

influyen en  el  comportamiento  de la zona  cuasicrítica.  La  rugosidad se relaciona  con su
tamaño  (la  cantidad  de  diseños  que  caen  dentro  del  régimen  cuasicrítico),  generando
zonas  de  régimen  cuasicrítico  más  pequeñas  cuando  se  emplea  PVC  que  cuando  se
emplea concreto.

1.1.3 Diseño Optimizado de Redes de Drenaje Urbano Usando el Concepto de

Potencia Unitaria, Daniel Andrés López Sabogal (2012).

López Sabogal

con su trabajo de grado pretendía desarrollar una metodología para el diseño

optimizado de redes de drenaje urbano, en la cual se integren aspectos económicos y técnicos que
aseguren el adecuado funcionamiento del sistema con un costo de construcción bajo, mediante el
uso de dos conceptos como son: potencia unitaria, como índice de confiabilidad de la red, y
pendiente lógica para el desarrollo de una metodología de diseño optimizado de una serie de

Ibid., p. V.

Ibid., p. 91.

LÓPEZ SABOGAL, Daniel. Diseño optimizado de redes de drenaje urbano usando el concepto de potencia

unitaria. Bogotá D. C., 2012, p 2. Trabajo de grado (Ingeniero Ambiental). Universidad de los Andes.
Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

tuberías de una red de drenaje urbano, buscando un balance entre los costos económicos y el
correcto funcionamiento hidráulico de la red.

Para realizar la evaluación de los costos de las redes de drenaje urbano estudiadas, López utilizó
las Ecuaciones 1, 2 y 3 que fueron utilizados por Ivonne Navarro en su trabajo de grado y
desarrollo una metodología que tiene en cuenta un gran número de alternativas, las cuales se
describen mediante la siguiente ecuación:

∏

Ecuación 5

donde:

NTA = Número Total de Alternativas [-]
Pi = Número de Pendientes Lógicas en el tramo i [-]
n = Número total de Tramos en la red [-]

López Sabogal

luego de su análisis concluyó que:



Discretizar la pendiente es un proceso que permite convertir dicho parámetro en un

objetivo más del diseño, y no simplemente cuestión de precepción.



La relación inversa entre pendiente y potencia unitaria es un medio que permite optimizar

el costo de construcción en la medida que el diseño se haga en función de la pendiente.



Los costos son optimizados en la construcción y en la operación de las redes de drenaje

urbano cuando se utiliza la máxima potencia unitaria que se encuentre disponible para
cada tramo.

1.1.4 Diseño Hidráulico Optimizado de Redes de Alcantarillado Usando el

Concepto de Potencia Unitaria y Pendiente Lógica, Diego Antonio
Copete Rivera (2012).

Copete Rivera

planteó diseñar gran variedad de redes de drenaje urbano óptimas, que cumplan

con  las  restricciones  hidráulicas  estipuladas  por  el  Reglamento  Técnico  del  Sector  de  Agua
Potable y Saneamiento Básico (RAS), variando caudales, pendientes y longitudes para finalmente
escoger  las  redes  de  menor  costo  y  el  mejor  comportamiento  hidráulico  por  medio  de  los
parámetros  de  confiabilidad:  Potencia  Unitaria  y  Pendiente  Lógica,  para  encontrar  relaciones
entre diseños óptimos y parámetros de diseño.

Copete Rivera realizó el diseño de 22 ciudades hipotéticas implementando la metodología de
diseño propuesta por López Sabogal, verificando que todos cumplieran las restricciones

Ibid., p. 91.

COPETE RIVERA, Diego. Diseño hidráulico optimizado de redes de alcantarillado usando los conceptos

de potencia unitaria y pendiente lógica. Bogotá D. C., 2012, p 2. Trabajo de grado (Ingeniero Ambiental).
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

recomendadas por la norma RAS 2000 con el objeto de establecer relaciones entre los costos
constructivos y los criterios de confiabilidad de las redes para seleccionar el diseño óptimo.
También implementó el criterio de I Pai Wu para el diseño optimizado de tuberías a presión en
serie en el diseño de tuberías fluyendo parcialmente llenas.

Para evaluar los costos en cada alternativa Copete Rivera utilizó las Ecuaciones 2 y 3 propuestas
por Navarro Pérez para cuantificar el costo total de un tramo de tubería como se presenta en la
siguiente ecuación:

Ecuación 6

Copete Rivera

luego de sus análisis encontró las siguientes conclusiones:



Se corroboró lo encontrado por López Sabogal y Navarro Pérez en sus trabajos de grado

en 2009 y 2012, los costos constructivos de la red se minimizan cuando se maximiza la
Potencia Unitaria.



Se recomienda seguir analizando el criterio de Wu en redes de drenaje urbano.



Se recomienda considerar más variables a la hora de calcular los costos a fin de verificar
si la conclusión de que al maximizar la potencia unitaria, maximizar la profundidad y
tener los menores diámetros posibles, se obtendrían menores costos totales.

1.1.5 Diseño optimizado de sistemas de alcantarillado utilizando los

conceptos de índice de resiliencia y potencia unitaria, Camilo Andrés
Salcedo Ballesteros (2012).

Salcedo Ballesteros

en su trabajo de grado propuso diseñar una cantidad determinada de redes

hipotéticas de alcantarillado diferentes en donde varíen algunas de sus características como la
topografía, caudales, pendientes y longitudes, verificando que todas funcionen adecuadamente
desde el punto de vista hidráulico, y así posteriormente seleccionar las de menor costo con el fin
de establecer criterios de confiabilidad como lo es el Índice de Resiliencia y la Potencia Unitaria
relaciones entre ellos que permitan establecer criterios para realizar el diseño óptimo del sistema.

Para llevar a cabo lo anterior se utilizó el programa CIE-AGUA desarrollando por el Centro de
Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA de la Universidad de los Andes, el
cual se basó en la metodología propuesta por López Sabogal en 2012 y para la evaluación de los
costos asociados a la construcción de un tramo de tubería se Salcedo Ballesteros planteó las
ecuaciones que se presentan a continuación:

Ibid., p. 115.

SALCEDO BALLESTEROS, Camilo. Diseño optimizado de sistemas de alcantarillado utilizando los

conceptos de índice de resiliencia y potencia unitaria. Bogotá D. C., 2012, p 2. Trabajo de grado (Ingeniero
Civil). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Para la obtención de esta ecuación 7, se utilizó el catálogo de precios de PAVCO para tuberías
NOVALOC y NOVAFORT publicada en Febrero de 2012 y se le sumó el IVA (16%).

Ecuación 7

donde:

Tubería

= Costo total asociado con la tubería de un tramo de la red [$COP]

L = Longitud del tramo analizado [m]
d = Diámetro de la tubería colocada en el tramo analizado [m]

Para el planteamiento de la Ecuación 8 asociada con los costos de excavación, se utilizó el
Listado de Precios de Referencia de Actividades de Obra del IDU en su versión del 2012.

Ecuación 8

Ecuación 9

Ecuación 10

Ecuación 11

Ecuación 12

donde:

Excavación

= Costo Total de Excavación para el Tramo analizado [$COP]

Para el planteamiento de la Ecuación 13 asociada a los costos de relleno, también se utilizó el
Listado de Precios de Referencia de Actividades de Obra del IDU en su versión del 2012.

(

) + Ecuación 13

donde:

Relleno

= Costo de Relleno para cada tramo se encuentra en Pesos Colombianos [$COP]

Para el planteamiento de la Ecuación 14 asociada a los costos de entibados, también se utilizó el
Listado de Precios de Referencia de Actividades de Obra del IDU en su versión del 2012.

Ecuación 14

Ecuación 15

Ecuación 16

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

donde:

Entibado

= Costo de Entibado para cada tramo se encuentra en Pesos Colombianos [$COP]

Para el planteamiento de la Ecuación 17 asociada a los costos de las cámaras de inspección de un
tramo, se utilizaron los datos suministrados por CONSTRUDATA para el año 2011 y ajustados
con la variación del IPC desde mayo de 2011 hasta octubre de 2012.

(

) Ecuación 17

donde:

CámaraDeInspección

= Costo de Cámara de Inspección que se debe colocar al final de cada tramo

en Pesos Colombianos [$COP]

Al combinar todas ecuaciónes anteriormente mencionadas, Salcedo Ballesteros estableció una
ecuación general que describe el costo total de un tramo de la red de drenaje urbano, la cual se
presenta a continuación:

(

) +

(

) Ecuación 18

Salcedo Ballesteros

luego de su análisis estableció las siguientes conclusiones:



Los costos asociados con aspectos de la excavación como el relleno y entibado, que no

habían sido considerados en investigaciones anteriores, resultaron ser más relevantes que
el costo de las tuberías en el cálcuo del costo total de un tramo.



En el diseño de sistemas de drenje urbano el componenrte más importante en la función

de costo es el asociado con la excavación.



Para el diseño optimizado de sistemas de alcantarillados el Indice de Resiliencia no

resultó ser tan útil, por lo que se debe seguir utilizando el criterio de Potencia Unitaria
porpuesto en investugaciones previas.



El concepto de Pendiente Propia resultó no ser tan útil cuando los costos de excavación no

son más importantes que los costos de la red.

Ibid., p. 115.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivos Generales



Realizar el diseño optimizado de dos proyectos reales de redes de drenaje urbano

mediante el uso del programa CIE-AGUA del Centro de Investigaciones en Acueductos y
Alcantarillados – CIACUA de la Universidad de los Andes y comparar los costos
obtenidos con los costos originales presupuestados por las consultorías de los diseño
original.

1.2.2 Objetivos Específicos



Diseñar mediante la implementación del programa CIE-AGUA del CIACUA las redes de

drenaje urbano de dos proyectos reales, aplicando una metodología de diseño optimizado
que permita minimizar los costos asociados con las tuberías, excavaciones, rellenos,
entibados y cámaras de inspección.



Determinar o establecer las ecuaciones de costos particulares, para cada proyecto,

asociados con tuberías, excavaciones, rellenos, entibados y cámaras de inspección que
servirán al programa CIE-AGUA como funciones objetivo para optimizar el diseño.



Comparar los costos obtenidos mediante el diseño optimizado de las redes de drenaje

urbano con el costo presupuestado originalmente por las consultorías de cada uno de los
proyectos analizados.



Analizar el cumplimiento de las restricciones hidráulicas y constructivas en el diseño

optimizado obtenido con el programa CIE-AGUA y establecer las implicaciones que esto
tendría a nivel de la operación y mantenimiento de las redes de drenaje urbano.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

2 ESTADO DEL ARTE

A continuación se presentan los conceptos más relevantes sobre los cuales se fundamenta el
desarrollo de este trabajo de gado y que permitirán entender la problemática actual y la
importancia del diseño optimizado de sistemas de drenaje urbano.

2.1 OPTIMIZACIÓN

Es  necesario  que  para  el  desarrollo  de  este  trabajo  de  grado  quede  claro  el  concepto  de
optimización,  el  cual  consiste  en  “un  proceso  de  búsqueda  que  permite  definir  cuáles  son  los
valores de las variables dependientes que al ser reemplazados dentro de una determinada función
matemática  permiten  obtener  los  límites  del  rango  o  imagen  de  todo  el  sistema  (es  decir,  los
puntos  máximos  o  mínimos  globales)  o  los  correspondientes  a  un  intervalo  del  dominio  de  la
función  (es  decir,  los  puntos  máximos  o  mínimos  locales)”

. En ingeniería el proceso de

optimización busca el diseño de alternativas de solución a problemas reales con el mínimo costo
posible, de tal manera que se maximice la relación costo-beneficio en cualquier ámbito, teniendo
en cuenta para esto todas las variables que influyen en el proceso, funciones objetivo (curvas de
costo) y todas la restricciones técnica que por norma se deben cumplir.

2.2 SISTEMAS DE DRENEJE URBANO

Un sistemas de drenaje urbano consiste en un sistema de obras y estructuras que deben operar en
forma articulada para recolectar, transportar, tratar y disponer el agua residual o lluvia producida
en un determinado asentamiento urbano. De acuerdo con Butler & Davies

, estos sistemas han

cobrado relevante importancia debido a la interacción entre la actividad humana y el ciclo natural
del  agua.  Esta  interacción  tiene  dos  formas  principales:  la  extracción  de  agua  del  ciclo  natural
para  proporcionar  un  suministro  de  agua  para  la  vida  humana,  y  la  cobertura  de  la  tierra  con
superficies  impermeables  que  desvían  el  agua  lluvia  lejos  del  sistema  local  natural  de  drenaje.
Estos  dos  tipos  de  interacción  dan  lugar  a  dos  tipos  de  agua  que  requieren  drenaje,  las  aguas
residuales y las aguas lluvias. Estos dos tipos de agua si no se drenan de manera adecuada pueden
causar problemas a la salud pública y al medio ambiente.

La norma RAS 2000

define estos dos tipos de aguas que requieren drenaje de la siguiente

manera:



Aguas residuales: Desecho líquido provenientes de residencias, edificios, instituciones,

fábricas o industrias.

NAVARRO, Op. cit., p. 7.

BUTLER, David y DAVIES, John W.. Urban drainage. 3 ed. Londres : Spon Press, 2011. P 1.

COLOMBIA. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Reglamento técnico del sector de agua

potable y saneamiento básico RAS 2000 : Titulo D. Bogotá D.C. : Ministerio de Desarrollo Económico,
2000. P 9.

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

Aguas lluvias: Aguas provenientes de la precipitación pluvial.

2.2.1 Tipos de Sistemas Redes de Drenaje Urbano.

De acuerdo con Butler & Davies

existen tres tipos de sistemas de drenaje urbano: Combinado,

separado e híbrido:

En  el  sistema  combinado  las  aguas  residuales  son  recolectadas  y  transportadas  por  la  misma
tubería, y conducidas haca la planta de tratamiento de aguas residuales. En época seca la tubería
solo  transporta  un  caudal  de  aguas  residuales  y  en  época  de  lluvias  el  caudal  transportado  se
aumenta  por  efecto  de  la  precipitación  que  son  estas  aguas  las  que  predominan.  Dada  esta
situación  se  hace  necesaria  la  implementación  de  Alivios  Combinados,  ya  que  no  es  viable
transportar este caudal por toda la red de drenaje y tratarlo.

En el sistema separado el agua residual y el agua lluvia son transportadas en tuberías separadas,
por  lo  general  instaladas  en  forma  paralela.  En  este  tipo  de  sistemas  se  diseña  una  red  que
transporte  el  caudal  máximo  todo  el  camino  hasta  la  planta  de  tratamiento  de  aguas  residuales;
por  otro  lado  el  agua  de  lluvia  no  se  mezcla  con  las  aguas  residuales  y  por  lo  tanto,  puede  ser
descargada  a un cuerpo  de agua  receptor  en un  punto  conveniente.  Con  este sistema se tiene la
ventaja de que se elimina la utilización de Alivios Combinados y la contaminación asociada con
ellos.

También se tienen los sistemas híbridos, los cuales son una combinación entre sistemas separados
y combinados. Estos se presentan principalmente cuando las redes deben ser construidas para
zonas en expansión, y por tanto se puede tener un cambio frente al tipo de tubería existente.

La norma RAS 2000

también clasifica los sistemas de drenaje urbano o sistemas de

alcantarillados de la siguiente manera:



Alcantarillado de aguas combinadas: Sistema compuesto por todas las instalaciones

destinadas a la recolección y transporte, tanto de las aguas residuales como de las aguas
lluvias.



Alcantarillado de aguas lluvias: Sistema compuesto por todas las instalaciones

destinadas a la recolección y transporte de aguas lluvias.



Alcantarillado de aguas residuales: Sistema compuesto por todas las instalaciones

destinadas a la recolección y transporte de las aguas residuales domésticas y/o
industriales.



Alcantarillado separado: Sistema constituido por un alcantarillado de aguas residuales y

otro de aguas lluvias que recolectan en forma independiente en un mismo sector.

BUTLER, David y DAVIES, John W., Op. cit., p 17-22.

COLOMBIA. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO, Op. cit., p 9-10.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

2.2.2 Componentes de una Red de Drenaje Urbano.

Saldarriaga

establece que para que un sistema de drenaje urbano cumpla con su función, las

redes deben estar conformadas por los elementos que se mencionan a continuación:



Sumideros, canaletas y bajantes: La finalidad de estas estructuras es la captación de las

aguas lluvias o cualquier otro tipo de flujo que viaje por las superficies. Los primeros
están ubicados en las calles o en los bordes de los andenes. Recogen la escorrentía que se
produce como consecuencia de la impermeabilidad del suelo y la conducen hasta los
tubos de la red. Por su parte, las canaletas y las bajantes son estructuras complementarias,
entre sí, que recolectan la lluvia que viaja por los tejados de las edificaciones y la conduce
a las tuberías de la red.



Tuberías: Son las encargadas de la conducción del agua. Es el componente que mayor

área ocupa en la red.



Cámaras de inspección: Son estructuras hidráulicas que permiten el acceso a la red, con

el fin de realizar tareas de mantenimiento e inspección a la misma. Adicionalmente, se
debe hacer uso de este tipo de estructuras cuando se tienen que realizar cambios en la
dirección del flujo, cambios en el diámetro de las tuberías o conexiones con otras redes.



Cámaras de caída: Cuando la energía con la que el flujo entra a una cámara de

inspección es muy alta, es necesario disipar dicha energía para proteger la infraestructura
de la red. Estas estructuras son las que se deben utilizar en estos casos, su función
principal es generar una pérdida de energía en el flujo.



Aliviaderos: Su función es disminuir los costos de conducción, para lo cual evacúan las

aguas (mezcla de lluvias y sanitarias en caso de redes de drenaje combinadas o sólo
lluvias en caso de redes de drenaje separadas) del sistema cuando éstas sobrepasan cierto
nivel.



Sifones invertidos: Son estructuras que son utilizadas cuando el trazado de la red pasa por

un obstáculo inevitable. El principio de acción es la presurización de las tuberías.



Sistemas de almacenamiento temporal: Son utilizados para retener el agua con el

objetivo de disminuir los picos de caudal, y de contaminación, que se presentarían en la
red en un evento de precipitación. Es recomendable que el tiempo de retención no sea
muy grande debido a que se pueden presentar problemas de olores.



Canales abiertos: Están diseñados para la conducción de aguas lluvias. Se recomiendan

velocidades límites, el valor depende del material de construcción, para evitar problemas
de sedimentación y erosión.



Estructuras de disipación de energía: Son construidas en los puntos de entrega de las

aguas y están diseñadas para generar un cambio de flujo supercrítico a flujo subcrítico.

SALDARRIAGA, J. Clase Sistema Integrado de Drenaje Urbano. Citado por LÓPEZ SABOGAL, Daniel.

Diseño optimizado de redes de drenaje urbano usando el concepto de potencia unitaria. Bogotá D. C., 2012. Trabajo
de grado (Ingeniero Ambiental). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ingeniería Civil
y Ambiental.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Para generar dicha transición es necesario minimizar la energía con la que el flujo es
entregado.

2.2.3 Problemática de las Redes de Drenaje Urbano

La problemática de los sistemas de drenaje urbanos consiste en que aun hoy en día estos sistemas
se siguen diseñando bajo una concepción  antigua  donde se pretende evacuar de forma rápida el
agua residual o lluvia, sin tienen en cuenta de manera integral cada uno de sus componentes de
dicho  sistema,  incurriendo  en:  Desaprovechamiento  del  volumen  o  capacidad  de  la  red  para
realizar tratamiento previo del  agua residual y cortar picos de caudal de aguas lluvias, problemas
de sobredimensionamiento de las PTARs al tratar el producto del proceso anterior y no tener en
cuenta la capacidad de autodepuración del cuerpo de agua receptor.

Por otro lado se tiene también que los sistemas de alcantarillados se siguen diseñando con
ecuación empíricas y que no son físicamente basadas en situaciones donde están por fuera de sus
límites de aplicabilidad como la ecuación de Gauckler-Manning, la cual se popularizó por su
facilidad de uso y dado que es una ecuación explicita.

Sumado  todo  esto  al  hecho  de  tener  un  muy  deficiente  mantenimiento  de  los  sistemas  de
alcantarillados  nuevo  y  existentes  y  al  no  tener  clara  la  hidráulica  que  rige  estos  sistemas  al
momento  de  dimensionarlos,  es  que  se  presentan  problemas  en  los  centros  urbanos  como
sobrecargas  y  obstrucciones  en  las  tuberías  por  la  sedimentación  de  material  sólido  causando
inundaciones de vías y viviendas, proliferación olores ofensivos y de enfermedades infecciosas.

Figura 1. Inundación Calle principal en Lorica-Córdoba durante la ola invernal 2011. Tomado de archivo

propio.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Figura 2. Inundación Barrio San Vicente en Lorica-Córdoba durante la ola invernal 2011. Tomado de

archivo propio.

2.3 DISEÑO DE REDES DE DRENEJE URBANO

De acuerdo con el OPS/CEPIS

, el proceso de diseño de un sistema de alcantarillado por

gravedad  debe  realizarse  considerando  que  durante  su  funcionamiento,  se  debe  cumplir  la
condición  de  autolimpieza  para  limitar  la  sedimentación  de  arena  y  otras  sustancias
sedimentables  (heces  y  otros  productos  de  desecho)  en  los  colectores.  Además  las  tuberías
también deben cumplir otras restricciones constructivas y otros requerimientos de tipo hidráulico
como la capacidad de transportar el caudal de diseño buscando reducir los costos de construcción.

De acuerdo con lo anterior se debe tener claro en el proceso de diseño de un sistema de
alcantarillado cuales son las suposiciones bajo las cuales se dimensionan las tuberías del mismo,
las ecuaciones empleadas y las restricciones hidráulicas y constructivas que se deben cumplir
según la norma RAS 2000.

2.3.1 Suposiciones para el Diseño de Redes de Drenaje Urbano

La suposición básica para realizar el dimensionamiento de los colectores de un sistema de
alcantarillado es que en ellos se presenta flujo uniforme permanente; esta suposición es válida

ORGANIZACIÓN PANAMERICANA DE LA SALUD (OPS) y CENTRO PANAMERICANO DE

INGENIERÍA SANITARIA Y CIENCIAS DEL AMBIENTE (CEPIS). Guía para el diseño de tecnologías de
alcantarillado. Lima : Guía de diseño, 2005. p 24.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

particularmente para diámetros pequeños, donde los efectos causados por el flujo gradualmente
variado no son significativos

Butler & Davies

mencionan que el flujo de los alcantarillados es generalmente un flujo no

permanente (las características no varían con el espacio pero sí con el tiempo), hasta cierto punto.
Las aguas residuales varían con la hora del día, y el caudal por escorrentía varía durante el tiempo
que dura la precipitación. Sin embargo, en muchos cálculos hidráulicos, no es necesario tener
esto en cuenta, y las condiciones son tratadas como constantes en aras de la simplicidad.

De acuerdo con lo anterior, las tuberías parcialmente llenas son un caso particular del flujo en
canales abiertos; por tanto se pueden tratar como tal, definiendo así el flujo uniforme no
permanente de la siguiente manera:

Según Te Chow

el flujo uniforme permanente es el tipo de flujo fundamental que se considera

en la hidráulica canales abiertos. La profundidad de flujo y las demás características geométricas
no cambia durante el intervalo de tiempo bajo consideración. El flujo uniforme tiene las
siguientes características principales:



La profundidad, el área mojada, la velocidad y el caudal en cada sección del canal son

constantes.



La línea de energía, la superficie del agua y el fondo del canal son paralelos, es decir, sus

pendientes son todas iguales, o

Las características del flujo uniforme se pueden observar en la

Figura 3

Figura 3. LET y LGH para una tubería que fluye parcialmente llena. Tomado y adaptado

COLOMBIA. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO, Op. cit., p 23.

BUTLER, David y DAVIES, John W., Op. cit., p 149.

TE CHOW, Ven. Hidráulica de canales abiertos. Colombia : McGraw Hill, 2004. p 6, 87.

BUTLER, David y DAVIES, John W., Op. cit., p 162.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

2.3.2 Ecuaciones para el Diseño de Redes de Drenaje Urbano.

A continuación se muestran las ecuaciones empleadas para realizar el diseño de tuberías fluyendo
parcialmente llenas bajo la condición de flujo uniforme, teniendo en cuenta que la norma RAS
2000 sugiere que el dimensionamiento de dichos conductos se realice bajo esta condición de flujo
y que en dichas tuberías y “para los materiales modernos siempre va a existir la tendencia a
presentarse flujo uniforme”

Considerando las características y elementos geométricos de una tubería fluyendo parcialmente
llena como se muestra en la Figura 4, se pueden deducir las ecuaciones para describir cada uno
de esos elementos:

Figura 4. Elementos Geométricos de la Sección Transversal de una Tubería Fluyendo Parcialmente Llena.

Tomado y Adaptado

donde:

y: Profundidad de flujo [m]

d: Diámetro de la tubería [m]

θ: Ángulo formado en el centro de la tubería por la superficie libre [rad]

A: Área mojada de la sección transversal [m

]

P: Perímetro mojado [m]

R: Radio hidráulico [m]

T: Ancho de la superficie [m]

D: profundidad hidráulica [m]

a: Cota clave [msnm]

SALDARRIAGA VALDERRAMA, Juan. Clase Drenaje Urbano. Bogotá : Universidad de los Andes,

2013.

BUTLER, David y DAVIES, John W., Op. cit., p 162.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

b: Cota de batea [msnm]



Ángulo:

(

)

Ecuación 19



Área mojada:

( )

Ecuación 20



Perímetro mojado:

Ecuación 21



Radio hidráulico:

Ecuación 22



Ancho en la superficie:

(

)

Ecuación 23



Profundidad hidráulica:

( )

(

)

Ecuación 24

Por otro lado también se tienen las ecuaciones de resistencia fluida de Chézy y Darcy-Weisbach y
la ecuación para el factor de fricción (f) de Colebrook-White, las cuales pueden combinar para
deducir una ecuación físicamente basada para describir el flujo en una tubería parcialmente llena
y que abarque todo el rango de flujo turbulento, FTHR y FTHR, aspecto que no se cumple si se
utiliza la ecuación de Gauckler-Manning, ya que fue “deducida mediante experimentaciones en
ríos por lo que solo aplica para FTHR”

SALDARRIAGA VALDERRAMA, Juan. Clase Drenaje Urbano. Bogotá : Universidad de los Andes,

2013.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao



Ecuación de Chézy:

√

Ecuación 25

donde:

V: Velocidad media en el canal

S: Pendiente de fricción

R: Radio hidráulico

C: Factor de resistencia al flujo



Ecuación de de Darcy-Weisbach:

Ecuación 26

donde:

: Pérdidas de energía por fricción en un tramo de longitud l

f: Factor de fricción

l: Longitud del tramo de tubería

d: Diámetro de la tubería

V: Velocidad media de flujo en la tubería

g: Aceleración de la gravedad.



Ecuación de Colebrook-White:

√

(

√

)

Ecuación 27

donde:

f: Factor de fricción de Darcy

d: Diámetro de la tubería

: Coeficiente de rugosidad del material de la tubería

Re: Número de Reynolds (Re=4RV/v)



Ecuación para el flujo en tuberías parcialmente llenas:

La deducción de esta ecuación se realiza a partir de las tres ecuaciones anteriores (25, 26 y 27)
combinando el C de Chézy con el f de Darcy, obteniéndose que:

√

(

√

)

Ecuación 28

donde:

V: Velocidad media de flujo

R: Radio hidráulico

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

S: Pendiente de fricción

: Coeficiente de rugosidad del material de la tubería

v: Viscosidad cinemática del fluido (agua)



Esfuerzo cortante medio en la tubería:

Ecuación 29

donde:

τ: Velocidad media de flujo

γ: Peso específico del fluido (agua)

R: Radio hidráulico

S: Pendiente de fricción

2.3.3 Restricciones para el Diseño de Redes de Drenaje Urbano.

Las  restricciones  utilizadas  en  este  trabajo  de  grado  para  realizar  el  análisis  correspondiente  de
los  sistemas  de  alcantarillado  sanitario  son  las  establecidas  en  el  Titulo  D  del  Reglamento
Técnico del Sector Agua Potable y Saneamiento  Básico (RAS 2000), las cuales se mencionan a
continuación:

2.3.3.1 Diámetro Mínimo.

El diámetro real mínimo permitido en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas
residuales es de 200 mm (8”).

2.3.3.2 Velocidad mínima.

La velocidad mínima real permitida para una tubería en los sistemas de aguas residuales es de
0,45 m/s para el caudal de diseño.

2.3.3.1 Esfuerzo cortante mínimo.

Debe establecerse que el valor del esfuerzo cortante medio sea mayor o igual a 1,5 N/m

(0,15

Kg/m

2.3.3.2 Caudal de diseño mínimo

Cuando el caudal de diseño calculado en el tramo sea inferior a 1,5 L/s, debe adoptarse este valor
como caudal de diseño.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

2.3.3.3 Velocidad Máxima.

Se recomienda que la velocidad máxima sea de 5 m/s, salvo en el caso de las tuberías plásticas en
que dicha velocidad puede ser hasta de 10 m/s.

2.3.3.4 Pendiente Mínima.

El valor de la pendiente mínima del colector debe ser aquella que permita tener condiciones de
auto limpieza.

2.3.3.5 Pendiente Máxima.

De igual forma la pendiente máxima recomendada, es aquella para la cual se tenga una velocidad
máxima real.

2.3.3.6 Profundidad Hidráulica Máxima.

Para permitir aireación adecuada del flujo de aguas residuales, el valor máximo permisible de la
profundidad hidráulica para el caudal de diseño en un colector debe estar entre 70 y 85% del
diámetro real de éste.

2.3.3.7 Profundidad mínima a la cota clave

La profundidad mínima establecida a cota clave de la tubería es de 1.20 m para permitir el
drenaje por gravedad de las descargas domiciliarias sin sótano y evitar la ruptura de ésta,
ocasionada por cargas vivas que pueda experimentar.

2.3.3.8 Profundidad máxima a la cota clave

En general la máxima profundidad de los colectores es del orden de 5 m, aunque puede ser mayor
siempre y cuando se garanticen los requerimientos geotécnicos de las cimentaciones y
estructurales de los materiales y colectores durante (y después de) su construcción.

2.3.3.9 Flujo cuasicrítico

De acuerdo con Saldarriaga Valderrama

el flujo cuasicrítico se presenta cuando el número de

Froude  se  encuentra  en  el  rango  comprendido  entre  0.7  y  1.5;  en  aquellos  casos  en  que  no  sea
posible ajustar la pendiente,  el  diseñador puede  permitir números de  Froude en  este rango pero
limitando la relación de llenado máximo a 0.70, dado a que para relaciones de llenado mayores se
puede  causar  presurización  del  conducto  y  una  posible  sobrecarga  flujo  porque  el  flujo
cuasicrítico ocasiona un oleaje en la superficie del agua.

SALDARRIAGA VALDERRAMA, J., Op. cit..

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Este criterio no se encuentra establecido en la norma RAS 200 pero dada su importancia en la
hidráulica de los sistemas de alcantarillado se tuvo en cuenta.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

3 METODOLOGÍA

Para llevar a cabo este trabajo de grado y dar cumplimiento a los objetivos propuestos se tomaron
dos  proyectos  o  diseños  de  sistemas  de  alcantarillado  sanitario  radicados  en  el  Ministerio  de
Vivienda,  Ciudad  y  Territorio  (MVCT)  con  el  objeto  de  solicitar  recursos  a  la  nación  para  su
financiación. Luego se procedió montar y diseñar nuevamente las redes de alcantarillado sanitario
usando el programa CIE-AGUA para diseño optimizado de redes de drenaje urbano de propiedad
de  CIACUA  de  la  Universidad  de  los  Andes.  Cabe  mencionar  que  este  programa  venía  siendo
ejecutado  con  las  ecuaciones  de  costos  determinados  por  Salcedo  Ballesteros

, pero para este

caso en particular se realizó el ajuste  de estas ecuaciones de costos acorde con los precios fijados
por los consultores de cada proyecto en los presupuestos y las especificaciones técnicas de cada
ítem  tenido  en  cuenta.  Así  las  cosas  con  estas  nuevas  ecuaciones  se  ejecutó  el  programa  CIE-
AGUA.

3.1 PROGRAMA CIE-AGUA

De acuerdo con CIACUA

el programa CIE-AGUA, está basado en dos algoritmos básicos. El

primero  algoritmo  realiza  la  determinación  del  diámetro  y  las  pendientes  de  cada  tubería
utilizando el  concepto  de Pendiente Propia,  la cual  hace referencia a la  pendiente que hace que
para un diámetro dado, fluya el caudal de diseño con la relación de llenado más alta posible; y un
segundo  algoritmo  de  búsqueda  exhaustiva  para  determina  la  combinación  o  configuración
óptima  de  cada  una  de  las  rutas  del  agua  en  el  sistema  de  alcantarillado,  garantizando  así  la
obtención de un mínimo global en los costos del sistema al analizar cada una de las alternativas
hidráulicamente válidas, cumpliendo de esta manera con el propósito del diseño optimizado.

“El programa CIE-AGUA realiza una búsqueda exhaustiva, es decir que evalúa todas las
alternativas disponibles para así seleccionar la mejor, desarrollando estructuras de datos en forma
de árbol con tantas ramificaciones como alternativas se desprendan de cada tramo”

SALCEDO BALLESTEROS, Camilo, Op. cit., 39.

CENTRO DE INVESTIGACIONES EN ACUEDUCTOS Y ALCANTATILLADOS (CIACUA).

Desarrollo de Técnicas Computacionales Exhaustivas para el Diseño Optimizado de Redes de
Drenaje Urbano. Bogotá : Informe 2 CIE-AGUA,

2012. P 2,18.

Ibid., p. 19.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Figura 5. Grafo construido para evaluar las alternativas de una serie de 3 tramos. Tomado y Adaptado

3.2 PROYECTOS PARA EL ANÁLISIS Y COMPARACIÓN

Para el desarrollo de este trabajo de grado se analizaron dos proyectos de alcantarillado sanitario
radicados  en  el  Ministerio  de  Vivienda,  Ciudad  y  Territorio  denominados  “EXTENSIÓN  DE
REDES DE ALCANTARILLADO SANITARIO EN EL BARRIO MOCARÍ DE LA CIUDAD
DE  MONTERÍA-DEPARTAMENTO  DE  CÓRDOBA”  y  “CONSTRUCCIÓN  PLAN
MAESTRO  DE  ACUEDUCTO  Y  ALCANTARILLADO,  CABECERA  MUNICIPAL  DE
VÉLEZ, DEPARTAMENTO DE SANTANDER”, los cuales se describirán a continuación:

3.2.1 Proyecto No 1 “Construcción extensión de redes de alcantarillado

sanitario en el barrio Mocarí de la ciudad de Montería-Departamento
de Córdoba”

3.2.1.1 Descripción General del Proyecto No 1

Para este proyecto se planteó la expansión de redes y reposición de tramos existentes mediante la
construcción  de  doscientos  cuarenta  (240)  pozos  de  inspección,  Quince  mil  novecientos
cincuenta  (15.950)  metros  de  colectores  de  alcantarillado  sanitario  y  la  construcción  de  una
estación de bombeo de aguas residuales.

Como solución para la recolección, transporte y evacuación de las aguas residuales se propuso un
sistema de colectores que recogen todas las aguas servidas de la parte urbanizada actual situada
en  la  margen  izquierda  de  la  vía  a  Cereté  que  comprende  los  barrios:  El  Bosque,  Villa  Fátima,

Ibid., p. 19.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Las Parcelas, 7 de Mayo, 20 de Julio y Mocarí (Viejo) para luego atravesar la vía y conectar el
barrio Camilo Torres, situado en el norte de Mocarí. Profundizando algunos pozos de inspección,
la topografía permite integrar al sistema propuesto de colectores un gran porcentaje de áreas de
expansión, consiguiendo con esto que la vida útil del sistema tenga mayor alcance en el tiempo y
cobertura.

En el sector suroriental del Barrio Mocarí con un diámetro de 200 mm  a una profundidad de 1m
y en el pozo de inspección PZ170 inicia el colector que atraviesa el barrio en sentido longitudinal
hacia  el  occidente  hasta  el  pozo  de  inspección  PZ161,  sigue  su  recorrido  en  sentido  transversal
hasta llegar al pozo de inspección PZ154, sector que corresponde al Barrio El Bosque. El colector
continúa con el recorrido atravesando longitudinalmente el Barrio Villa Fátima hasta el pozo de
inspección PZ57, al que se conecta otro colector que recibe las aguas residuales de los Barrios 7
de Mayo y Las Parcelas. Desde el pozo de inspección PZ54 hasta el pozo de inspección PZ109 se
evacuan  las  aguas  de  los  Barrios  Mocarí  “Viejo”  y  Camilo  Torres.  En  este  último  pozo  se
interceptan  las  aguas  residuales  que  vienen  del  Barrio  20  de  Julio  con  las  de  los  barrios  antes
mencionados hasta llegar a la estación de bombeo (Ver Planos en CD 1).

Cabe  mencionar  que  las  redes  de  alcantarillado  sanitario  en  el  Sector  9  del  barrio  Mocarí  se
construirán  nuevas  en  su  totalidad  dado  el  mal  estado  de  las  tuberías  existente  y  el  mal
funcionamiento hidráulico de las mismas.

En la estación de bombeo las aguas residuales son bombeadas a través de una línea de impulsión
que recorre la vía  que comunica al barrio Mocarí, esta línea tiene una longitud de 2.309 m hasta
el sitio propuesto para el sistema de tratamiento - PTAR.

El material definido por los diseñadores para las tuberías de la red es PVC y el punto de entrega
del sistema es la estación de bombeo de aguas residuales “Mocarí” planteada. Además cabe
mencionar que este proyecto fue diseñado y calculado una hoja de Excel basada en la ecuación de
Manning.

Para una mejor apreciación del proyecto véase el CD 1 anexo a este trabajo de grado
correspondiente a este proyecto tal y como se radicó en el MVCT incluyendo memorias de
cálculos y planos.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Figura 6. Planta general alcantarillado sanitario de Mocarí-Montería

[2] Extensión de colectores de alcantarillado sanitario barrio Mocarí-Sector 9 ANC. (2013), Montería, Colombia. Viviana Carolina Mejia. [Plano]. En :

Proactiva SA. ESP. Construcción Extensión de redes de alcantarillado sanitario en el barrio Mocarí de la ciudad de Montería-Departamento de Córdoba.
Montería, 2013.

CASA

Ø 1

0" L

9.1

2 S

.25

10"

L=8

1.7

2 S

=0.3

Ø 10" L=

108.47 S

=0.30%

Ø 12" L=27.2

S=0.22%

Ø 12" L=53.00 S=0.22%

Ø 14"

L=45.2

7 S=0

.18%

Ø 14" L=

35.10

S=0.18%

Ø 14" L=15

.52

S=0.18%

Ø 14"

L=31.5

S=0.18

Ø 8" L=

49.63 S

=0.57%

Ø 8" L=69.15 S=0.5

" L

9.0

Ø 8

" L

=44

.83

0.5

Ø 8"

L=73

.55 S

=0.5

Ø 8

" L=

56.6

0 S

=0.5

Ø 8

" L=

75.4

5 S

=0.4

Ø 14" L=14.00

S=0.13%

Ø 16"

L=45.7

0 S=0

.10%

Ø 16

" L=9

0.82 S

=0.10

Ø 16

" L=1

01.13

S=0.1

Ø 16"

L=6.

S=0.10

Ø 16" L=7

0.00 S=0.1

Ø 18" L=

44.12 S

=0.10%

Ø 18" L=

45.18 S

=0.10%

ESTACION DE BOMBEO

MOCARI

" L

0 S

Ø 8" L

=22.37

S=0.5

Ø 8" L=

43.29 S

=0.57%

Ø 8" L=

41.52 S

=0.40%

Ø 8" L=

42.69 S

=0.35%

Ø 8" L=

44.41 S

=0.30%

Ø 8" L=

43.22 S

=0.27%

Ø 8" L=

44.74 S

=0.25%

Ø 8" L=

44.19 S

=0.23%

" L

Ø 8

" L=

15.

0.2

Ø 10" L

=44.07

S=0.21%

Ø 10" L=4

5.21

S=0.21%

1 0 . 0 8

1 3 . 7 6
1 0 . 0 3

1 3 . 7 4
1 1 . 6 3

1 3 . 7

1 0 . 1

1 4 . 1

1 0 . 2

1 4 . 1

1 0 . 3

1 4 . 6

1 0 . 4

1 5 . 0 9
1 3 . 8 8

1 5 . 0

1 4 . 1

1 5 . 01

1 3 . 48

1 5 .1

1 3 .3

1 5 .2

1 3 .0

1 5 .2

1 2 .6

1 2 .0

1 5 .6

1 4 .6

1 5 .4

1 4 .4

1 5 . 1

1 4 . 2

1 3 . 91

1 5 . 0 6
1 1 . 8 0

1 1

. 7

1 0 . 9 9

1 4 . 3

1 3 . 3

1 4 . 3 2
1 3 . 1 8

1 3 . 9 7
1 2 . 3 9

1 4 . 0 2
1 2 . 5 3

1 3 . 9 4
1 2 . 2 8

1 3 . 9 6
1 1 . 7 8

1 2 . 0 6

1 4 . 7 8

9 . 6 8

" L

Ø 8" L=

44.07 S

=0.53%

" L

1 2 . 7 3

Ø 8" L=

42.01 S

=0.57%

Ø 8" L=4

3.29 S=0

.55%

Ø 8" L=4

3.41 S=0

.41%

Ø 8" L=4

1.87 S=0

.35%

Ø 8" L=1

00.18 S=

0.30%

1 5 . 4 0

1 4 . 4 0

1 5 . 1 7
1 3 . 7 6

Ø 8" L=54.00 S=0

.57%

1 5 . 4 7
1 3 . 3 3

Ø 8" L=75.76 S=0.57%

Ø 8" L=68.44

S=0.57%

1 5

. 0 0

1 3

. 6 5

1 5

. 0

1 3

. 3

Ø 8

" L

=50

.32

0.5

1 5

. 0

1 3

. 3

1 4 .9

1 3 .6

Ø 8" L

=67.0

0 S=

0.57%

Ø 8" L

=59.0

0 S=0

.57%

1 3 .1

1 5 . 0 0
1 3 . 6 1

Ø 8" L=75.70 S=0.5

1 4 . 6 1

Ø 8" L=69.64 S=0.57%

1 1 . 3 7

1 3 . 9

1 2 . 2

1 4 . 1

1 2 . 8

1 4 .3

1 3 .3

1 2.

8 5

Ø 8"

L=111

.00 S

=0.57

Ø 8

" L=8

2.00 S

=0.57

1 5

. 0

1 4

. 0

1 4

. 1

1 2

. 9

1 4 . 5 6
1 2 . 3 6

1 1 .

2 2

1 3 . 9 7
1 2 . 3 9

1 4 . 2 7
1 2 . 8 4

1 4 . 2 8
1 2 . 6 7

1 3 . 9 4
1 2 . 2 8

1 4 . 0 0
1 2 . 1 6

1 1 . 5 5

1 1 . 4 6

1 1 . 3 7

1 2 . 0 1

1 2 . 4 9

1 3 . 9 1
1 2 . 3 4

1 3 . 9 6
1 1 . 8 2

1 1 . 6 7

1 1 . 1 4

1 4 . 1 2
1 1 . 0 8

1 4

. 1 2

1 1

. 0 5

1 3 . 5 8
1 1 . 4 4

1 5.2

1 2.9

1 5.

9 5

1 3.

6 8

1 3.

6 5

1 5

. 1

1 3

. 5

14.01
1 1 . 5 5

Ø 20" L

=43.39

S=0.09

15.10 1

1 3 . 8 8

1 3

. 3

1 3 .0

1 2 .6

1 2 .3

" L

1 5 . 3 0

1 4 . 0 7

Ø 8" L=45.00 S=0

.57%

1 4 .1

1 3 . 7 6

1 3 . 3 3

Ø 8" L=17.40

S=0.57%

1 1 . 8 0

1 4 . 9 0
1 1 . 7 4

1 1 . 5 6

1 2 . 5 8

1 3 . 2 6

1 2 . 9 8

Ø 8" L=50.00 S=0.57%

1 2 . 0 0

1 1 . 8 2

1 1 . 6 7

1 1 . 2 2

Ø 8"

L=31

.30

S=0

.57%

1 4.9

1 3.9

1 4 . 8 0
1 3 . 7 2

1 4 . 60

1 3 . 11

1 3 .5

Ø 8" L

=72.0

0 S=0

.57%

Ø 8" L=12.30
S=0.57%

Ø 8" L=20.30
S=0.57%

Ø 8" L=11.50
S=0.57%

Ø 8" L

=55.0

0 S=0

.47%

1 4 . 40

1 2 . 62

1 2 .8

1 4 . 60

1 2 . 37

1 2 .6

1 1 . 1 4

1 1 . 0 5

Ø 8"

L=9

2.70

S=0

.28%

Ø 8" L=

81.35 S

=0.28%

Ø 8" L=60.50 S=

0.26%

1 4

. 0

1 3

. 0

1 3

. 8

1 2

. 8

1 3

. 7

1 2

. 7

1 3 . 7

1 2 . 7

1 4

. 2 7

1 2

. 4 8

1 4

. 0 3

1 2

. 3 9

1 3

. 8 1

1 2

. 3 2

1 4

. 4

1 3

. 4

1 4

. 0 5

1 2

. 4 4

1 3

. 8

1 2

. 6

1 3

. 9 5

1 2

. 9 5

1 4

. 6 0

1 2

. 8 7

1 5

. 0 5

1 1

. 5 0

Ø 8

" L

5.0

0 S

.50

0.5

" L

.10

0.5

" L

Ø 8

" L

0.0

0 S

.57

.10

0.5

3.0

0 S

.57

.61

0.5

" L

.40

0.5

" L

.01

0.5

" L

.25

0.5

Ø 8"

L=58

.75 S

=0.57

" L

1 3

. 0

1 2 . 0

1 2

. 4 4

1 4

. 0 7

1 2

. 3 2

1 2

. 6 2

1 2

. 3 7

1 3 . 7

1 1 . 5

1 3

. 9 3

1 1

. 3 3

1 3 . 7

1 1 . 3

1 1

. 1 0

1 3 . 9

1 1 . 1

1 0 . 8 4

1 4 . 2 5
1 0 . 8 4

1 4 . 67

1 0 . 68

1 4

. 2

1 3

. 2

1 2

. 9 7

1 2

. 8 7

1 0 . 25

1 3

. 5

1 5

. 0

1 3

. 1

L=
28

57
%

1 5

. 0 7

1 2

. 4 3

Ø 8" L=17.00

S=0.57%

1 2 . 9

1 5

. 0 7

1 2

. 8 6

1 2

. 8

1 5

. 0 7

1 2

. 0 9

1 2

. 4

Ø 20" L

=44.07

S=0.09

1 3 . 7 1

9 . 9 8

1 3 . 9 9
1 1 . 7 5

1 4 . 3 4
1 2 . 2 6

Ø 8" L=4

4.00 S=

0.50%

Ø 8" L=

42.49 S

=0.57%

1 4 . 1 5
1 2 . 5 0

9 . 7 2

1 2 . 7 4

1 2 . 4 8

1 1 . 6 9

1 1 . 7 5

1 0 . 1 2

1 0 . 0 8

9 . 9 2

. 3

. 5

1 3 . 0 9

1 2 . 8 4

1 2 . 6 7

1 2 . 5 3

1 2 . 2 7

1 2 . 0 1

1 1 .

5 9

1 1 . 4 6

1 3 . 3 1

1 0 . 26

1 0 . 25

CASA

LOTE

CASA

CAS
A

CASA

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

A continuación en la Tabla 1 se muestra un resumen de los principales datos del proyecto No 1:

Tabla 1. Datos resumen del proyecto No 1.

DEPARTAMENTO:

Córdoba

MUNICIPIO:

Montería

LOCALIDAD:

Mocarí

NOMBRE DEL PROYECTO:

CONSTRUCCIÓN EXTENSIÓN DE REDES DE
ALCANTARILLADO SANITARIO EN EL BARRIO
MOCARÍ DE LA CIUDAD DE MONTERÍA-
DEPARTAMENTO DE CÓRDOBA.

VALOR DEL PROYECTO:

$ 12,844,930,915.56

VALOR OBRA CIVIL Y
SUMINISTROS:

$ 12,006,481,202.02

PERIODO DE DISEÑO:

30 años

POBLACIÓN ACTUAL:

12,265 habitantes

POBLACIÓN PROYECTADA:

27,276 habitantes

POBLACIÓN BENEFICIADA
ACTUAL:

12,265 habitantes

POBLACIÓN BENEFICIADA
FUTURA:

27,276 habitantes

VIVIENDAD BENEFICIADAS
ACTUAL:

2,453 viviendas

VIVIENDAD BENEFICIADAS
FUTURA:

5,455 viviendas

COBERTURA SIN PROYECTO:

48.10%

COBRETURA CON PROYECTO: 52.00%

BREVE DESCRIPCIÓN DEL
PROYECTO:

Se pretende construir doscientos cuarenta (240) cámaras de
inspección, Quince mil novecientos cincuenta (15950) metros
de colectores de alcantarillado sanitario. Con estas obras se
favorecerán cerca de 2,453 familias de Estrato 1 de la ciudad de
Montería.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

3.2.2 Proyecto No 2 “Construcción del Plan Maestro de Acueducto y

Alcantarillado, cabecera municipal de Vélez, Departamento de
Santander”

3.2.2.1 Descripción General del Proyecto No 2

Este proyecto consiste en la construcción de las redes de alcantarillado sanitario del municipio de
Vélez  en  el  departamento  de  Santander,  mediante  la  construcción  de  pozos  de  inspección,
acometidas  domiciliarias  y  la  instalación  de  tuberías  en  PVC  con  diámetros  nominales  de  200
mm, 250 mm, 315 mm, 355 mm, 400 mm, 450 mm y 500 mm  que recolectan  y transportan el
agua  servida  hasta  llegar  a  la  planta  de  tratamiento  de  aguas  residuales  (PTAR).  Cabe  destacar
que  las  redes  de  alcantarillado  sanitario  se  van  a  construir  nuevas  en  su  totalidad  por  su  mal
estado y mal funcionamiento hidráulico.

El material definido por los diseñadores para las tuberías de la red es PVC y el punto de entrega
del sistema es la PTAR de la cabecera urbana del municipio de Vélez. Además Cabe mencionar
que este proyecto fue diseñado y calculado una hoja de Excel basada en la ecuación de Manning.

Para una mejor apreciación del proyecto véase el CD 2 anexo a este trabajo de grado
correspondiente a este proyecto tal y como se radicó en el MVCT incluyendo memorias de
cálculos y planos.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Figura 7. Planta general alcantarillado sanitario de Vélez-Santander.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

A continuación en la Tabla 2 se muestra un resumen de los principales datos del proyecto No 2:

Tabla 2. Datos resumen del proyecto No 2.

DEPARTAMENTO:

Santander

MUNICIPIO:

Vélez

LOCALIDAD:

Vélez

NOMBRE DEL PROYECTO:

CONSTRUCCIÓN PLAN MAESTRO DE ACUEDUCTO
Y ALCANTARILLADO, CABECERA MUNICIPAL DE
VÉLEZ.

VALOR DEL PROYECTO:

$ 29,367,418,409.78

VALOR OBRA CIVIL Y
SUMINISTROS:

$ 28,791,586,676.25

VALOR TOTAL
ALCANTARILLADO SANITARIO:

$ 18,213,339,107.20

PERIODO DE DISEÑO:

30 años

POBLACIÓN ACTUAL:

10,720 habitantes

POBLACIÓN PROYECTADA:

13,750 habitantes

POBLACIÓN BENEFICIADA
ACTUAL:

10,720 habitantes

POBLACIÓN BENEFICIADA
FUTURA:

13,750 habitantes

VIVIENDAD BENEFICIADAS
ACTUAL:

2,980 viviendas

VIVIENDAD BENEFICIADAS
FUTURA:

3,438 viviendas

COBERTURA SIN PROYECTO:

95%

COBRETURA CON PROYECTO:

100%

BREVE DESCRIPCIÓN DEL
PROYECTO:

Contempla la construcción total de las redes de alcantarillado
sanitario y una estación de bombeo de aguas residuales de la
cuenca 2 de la cabecera municipal.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

3.3 COSTOS INVOLUCRADOS EN EL ANÁLISIS DE CADA

PROYECTO

Las ecuaciones de costos utilizadas cono funciones objetivo en el proceso de diseño optimizado
de las redes de alcantarillado consideradas en este trabajo fueron las planteadas por Salcedo
Ballesteros

en su trabajo de grado, pero estas fueron ajustadas acorde con los precios

particulares establecidos por los consultores para cada ítem considerado en el presupuesto de
cada proyecto en el componente redes y teniendo en cuenta sus especificaciones técnicas; estos
precios son particulares a cada zona del país y por tal motivo fue necesario realizar dicho ajuste.
Los precios considerados incluyen la mano de obra y el IVA.

Al igual que Salcedo Ballesteros en su trabajo de grado, se tuvieron en cuenta los mismos ítems
que se consideran relevantes en la cuantificación y selección de las alternativas de diseño. Estos
ítems son: costos de la tubería, costos de excavación, costos de relleno, costos de entibado y los
costos de las cámaras de inspección. Las ecuaciones de costo ajustadas para el análisis de cada
proyecto se presentan a continuación:

3.3.1 Ecuaciones de costo para el proyecto No 1

3.3.1.1 Costos de la tubería

A continuación se presenta los costos de tuberías utilizados en el presupuesto del proyecto No 1
los cuales incluyen mano de obra para su instalación e IVA, estos costos se utilizaron para
determinar una ecuación que los describiera.

Tabla 3. Precio por metro lineal de tuberías PVC empleadas en el proyecto No 1 incluyen mano de obra e

IVA.

Diámetro

nominal

Diámetro

nominal

Diámetro

nominal

Costo mano

de obra

Costo

suministro

Costo total

["]

[mm]

[m]

[$COP/m]

200

0.200

$ 12,803.15

$ 23,952.00

$ 36,755.15

250

0.250

$ 14,166.33

$ 34,818.61

$ 48,984.94

300

0.300

$ 15,000.03

$ 51,480.50

$ 66,480.53

350

0.350

$ 16,000.35

$ 59,491.69

$ 75,492.04

400

0.400

$ 18,000.47

$ 79,738.25

$ 97,738.72

450

0.450

$ 20,500.08

$ 104,874.93

$ 125,375.02

500

0.500

$ 23,070.24

$ 130,177.08

$ 153,247.31

SALCEDO BALLESTERO, Camilo, Op. cit., 39.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Gráfico 1. Curva de costos de tuberías para alcantarillado por metro lineal en [$COP], proyecto No 1.

Se tiene entonces que la Ecuación 30 es la que describe el costo de las tuberías para el proyecto
No 1.

Ecuación 30

donde:

Tubería

: Costo total de un tramo de tubería [$COP]

d: Diámetro nominal de la tubería [m]

L: Longitud del tramo de tubería [m]

3.3.1.2 Costos de excavación en sí

Se tiene entonces que la Ecuación 33 es la que describe el costo de la excavación en sí para el
proyecto No 1.

Ecuación 31

Ecuación 32

Ecuación 33

y = 739935.1783x

- 136872.5931x + 36160.24069

R² = 0.995875931

$ 0

$ 20,000

$ 40,000

$ 60,000

$ 80,000

$ 100,000

$ 120,000

$ 140,000

$ 160,000

$ 180,000

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

rí

a (

COP)

Diámetro (m)

Curva de Costos Tuberías

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Excavación Manual,

Ecuación 34

Excavación a Manual, b

Ecuación 35

donde:

Excavación

: Costo total de excavación [$COP/m

]

inic

: Profundidad del pozo inicial en un tramo [m]

fin

: profundidad del pozo final de un tramo [m]

θ: Ángulo entre la tubería y la horizontal [rad]

3.3.1.3 Costos de relleno

Se tiene entonces que la Ecuación 36 es la que describe el costo del relleno para el proyecto No 1.

[

]

Ecuación 36

donde:

Relleno

: Costo total de relleno [$COP]

3.3.1.4 Costos entibados

Se tiene entonces que la Ecuación 37 es la que describe el costo del entibado para el proyecto No
1.

Ecuación 37

Ecuación 38

Madera;

Ecuación 39

Metálico;

Ecuación 40

Si o No Entibado; e

Ecuación 41

3.3.1.5 Costos cámaras de inspección

Se tiene entonces que la Ecuación 42 es la que describe el costo de las cámaras de inspección
para el proyecto No 1.

Ecuación 42

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

{

Ecuación 43

{

Ecuación 44

donde:

camara

: Costo total de la cámaras de inspección al final del tramo [$COP]

final

: Profundidad de excavación al final de la tubería [m]

3.3.2 Ecuaciones de costo para el proyecto No 2

3.3.2.1 Costos de la tubería

A continuación se presenta los costos de tuberías utilizados en el presupuesto del proyecto No 2
los cuales incluyen mano de obra para su instalación e IVA, estos costos se utilizaron para
determinar una ecuación que los describiera.

Tabla 4. Precio por metro lineal de tuberías PVC empleadas en el proyecto No 2 incluyen mano de obra e

IVA.

Diámetro

nominal

Diámetro

nominal

Diámetro

nominal

Costo total

[“]

[mm]

[m]

[$COP /m]

200

0.200

$ 49,010.00

250

0.250

$ 72,100.00

315

0.315

$ 104,370.00

400

0.400

$ 159,550.00

450

0.450

$ 204,970.00

500

0.500

$ 249,120.00

600

0.600

$ 353,600.00

900

0.900

$ 722,050.00

1050

1.050

$ 1,126,580.00

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Gráfico 2. Curva de costos de tuberías para alcantarillado por metro lineal en [$COP], proyecto No 2.

Se tiene entonces que la Ecuación 45 es la que describe el costo de las tuberías para el proyecto
No 2.

Ecuación 45

donde:

Tubería

: Costo total de un tramo de tubería [$COP]

d: Diámetro nominal de la tubería [m]

L: Longitud del tramo de tubería [m]

3.3.2.2 Costos de excavación en sí

Se tiene entonces que la Ecuación 48 es la que describe el costo de la excavación en sí para el
proyecto No 2.

Ecuación 46

Ecuación 47

Ecuación 48

y = 926230x

1.8624

R² = 0.9973

$ 0

$ 200,000

$ 400,000

$ 600,000

$ 800,000

$ 1,000,000

$ 1,200,000

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

rí

a (

COP)

Diámetro (m)

Curva de Costos Tuberías

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Excavación Manual con Entibado,

Ecuación 49

Excavación a Manual sin Entibado, b

Ecuación 50

donde:

Excavación

: Costo total de excavación [$COP]

inic

: Profundidad del pozo inicial en un tramo [m]

fin

: profundidad del pozo final de un tramo [m]

θ: Ángulo entre la tubería y la horizontal [rad]

3.3.2.3 Costos de relleno

Se tiene entonces que la Ecuación 51 es la que describe el costo del relleno para el proyecto No 2.

Ecuación 51

donde:

Relleno

: Costo total de relleno [$COP]

3.3.2.4 Costos entibados

El costo del entibado fue incluido por los consultores del proyecto No 2 en el valor de un m

excavación.

3.3.2.5 Costos cámaras de inspección

Los consultores del proyecto No 2 cuantificaron el valor de las cámaras de inspección por metro
cuadrado (m

) en el interior de las mismas, estableciendo un valor de 133,640 $COP/m

Teniendo en cuenta lo anterior se determinó cuantos metros cuadrados (m

) tiene una cámara de

inspección para diferentes profundidades y así se pudo determinar una ecuación en función de la
profundidad para describir el valor de las mismas.

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 5. Precio de cámaras de inspección en función de la profundidad de la misma, proyecto No 2.

Profundidad

Área interior

de la cámara

Valor total cámara

[m]

]

[$COP/m]

0.0

0.000

$ 0.00

0.5

1.885

$ 251,905.47

1.0

3.770

$ 503,810.93

1.5

5.655

$ 755,716.40

2.0

7.540

$ 1,007,621.86

2.5

9.425

$ 1,259,527.33

3.0

11.310

$ 1,511,432.79

3.5

13.195

$ 1,763,338.26

4.0

15.080

$ 2,015,243.72

4.5

16.965

$ 2,267,149.19

5.0

18.850

$ 2,519,054.65

5.5

20.735

$ 2,770,960.12

6.0

22.619

$ 3,022,865.58

Gráfico 3. Curva de costos de cámaras de inspección en función de la profundidad en [$COP], proyecto

No 2.

Se tiene entonces que la Ecuación 52 es la que describe el costo de las cámaras de inspección
para el proyecto No 2.

Ecuación 52

y = 503810.9307x + 8.06149E-

R² = 1

$0.00

$500,000.00

$1,000,000.00

$1,500,000.00

$2,000,000.00

$2,500,000.00

$3,000,000.00

$3,500,000.00

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

Costo de Cámaras de Inspección

Camaras de Inspección

Lineal (Camaras de
Inspección)

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

donde:

camara

: Costo total de la cámaras de inspección al final del tramo [$COP]

final

: Profundidad de excavación al final de la tubería [m]

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

4 DATOS Y ANÁLISIS DE DATOS

En este capítulo se presentan los datos originales del diseño de cada uno de los proyectos puestos
a consideración en este trabajo de grado como: topografía, topología de la red, caudales de diseño
por tramo punto de entrega, pendientes, cotas de terreno y cotas de batea; así como también se
presentan los datos de entrada organizados para realizar el diseño optimizado de cada uno de
estos mediante el programa CEI-AGUA del CIACUA y los resultados obtenidos.

4.1 DATOS DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO No 1

Los costos totales asociados con el diseño original del proyecto No 1 para los ítems tenidos en
cuenta para construir las ecuaciones de costo se muestra en la Tabla 6.

Tabla 6. Costos totales para la red de alcantarillado del diseño original del proyecto No 1.

Ítem

Costos proyecto No 1 diseño

original

Costos tuberías [$COP]

$ 699,532,482.42

Costos excavación en sí [$COP]

$ 912,649,494.40

Costos rellenos [$COP]

$ 1,053,305,458.15

Costos entibado [$COP]

$ 1,046,984,569.97

Costos cámaras [$COP]

$ 579,314,389.05

Costo total [$COP]

$ 4,291,786,393.98

Para efectos de trabajar mejor respecto al tratamiento de los IDs alfa-numéricos originales de las
cámaras (p.e. 100A), estos fueron transformados a un equivalente numérico consecutivo a fin de
evitar problemas con la identificación de los mismos por el programa CIE-AGUA al momento de
ejecutar los cálculos.

A continuación en la Tabla 7 y Tabla 8 se presentan los datos extraídos de las memorias de
cálculo del proyecto No 2, los cuales comprenden datos de entrada, resultados obtenidos por los
consultores en la elaboración del diseño original y el equivalente numérico de los IDs de las
cámaras de inspección y tramos para los cálculos realizados con el programa CIE-AGUA.

La  Tabla  7  muestra  la  identificación  de  las  cámaras  de  inspección  utilizada  tanto  en  el  diseño
original  como  en  el  programa  CIE-AGUA  para  el  proyecto  No  1,  presentando  los  siguientes
datos:

Columna 1: ID cámaras de inspección en el diseño original [-].
Columna 2: ID cámaras de inspección para CIE-AGUA [-].
Columna 3: Cota de terreno en la cámara de inspección [msnm].
Columna 4: Coordenada Este de la cámara de inspección [m].
Columna 5: Coordenada Norte de la Cámara de inspección [m].

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Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 7. Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.

Cota

Position X

Position Y

Proyecto

CIE-AGUA

[msnm]

15.63

1134165.50

1465287.06

15.43

1134213.45

1465252.54

15.17

1134284.13

1465211.53

14.95

1134390.40

1465189.79

15.00

1134507.86

1465148.84

14.95

1134451.78

1465165.51

15.00

1134400.78

1465213.57

181

15.02

1134500.18

1465158.67

15.00

1134443.60

1465187.14

15.10

1134399.80

1465242.17

15.28

1134410.67

1465280.22

15.06

1134772.94

1465147.98

15.09

1134723.94

1465140.01

15.01

1134655.15

1465147.09

15.10

1134633.42

1465166.41

15.22

1134594.80

1465189.18

15.23

1134527.19

1465218.15

15.00

1134583.25

1465140.81

15.32

1134476.61

1465243.56

15.40

1134170.96

1465304.40

183

15.30

1134215.32

1465299.88

182

15.300

1134210.37

1465341.69

15.17

1134267.33

1465294.55

15.47

1134342.95

1465290.10

15.06

1134418.09

1465305.91

13.8

1134395.78

1465469.15

13.94

1134398.65

1465392.91

15.00

1134401.33

1465307.47

14.90

1134440.74

1465302.45

13.79

1134440.77

1465385.72

13.80

1134438.85

1465470.97

13.58

1134494.67

1465384.30

32A

14.10

1134496.38

1465283.42

14.07

1134494.70

1465483.31

14.20

1134210.39

1465554.93

14.16

1134221.36

1465473.92

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.

Cota

Position X

Position Y

Proyecto

CIE-AGUA

(msnm)

14.64

1134226.76

1465408.23

14.08

1134262.88

1465480.35

14.23

1134271.33

1465411.08

14.04

1134252.88

1465561.12

13.91

1134305.88

1465485.29

14.50

1134351.34

1465373.89

14.75

1134352.99

1465315.4

14.69

1134304.85

1465312.93

14.02

1134306.86

1465409.16

14.10

1134294.89

1465563.59

13.96

1134349.03

1465491.23

14.06

1134338.39

1465567.54

13.89

1134390.4

1465496.65

14.00

1134381.48

1465576.48

13.82

1134489.76

1465509.5

48A

13.79

1134481.86

1465587.35

13.96

1134539.34

1465490.42

184

14.90

1134750.52

1465192.33

185

14.80

1134726.49

1465201.01

185A

14.80

1134731.22

1465230.17

186

14.60

1134658.98

1465223.54

186A

14.70

1134641.65

1465349.76

186B

14.50

1134645.45

1465292.7

186C

14.30

1134654.68

1465286.44

186D

14.60

1134658.36

1465343.48

186E

14.55

1134662.56

1465324.19

186F

14.50

1134663.91

1465293.07

187

14.40

1134607.84

1465242.2

187A

14.45

1134602.23

1465327.28

14.60

1134548.01

1465263.93

14.01

1134544.76

1465336.5

13.44

1134542.6

1465385.65

13.75

1134528.11

1465580.47

14.12

1134580.44

1465495.86

14.12

1134595.76

1465498.33

13.76

1134623.78

1465502.78

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.

Cota

Position X

Position Y

Proyecto

CIE-AGUA

(msnm)

170

14.00

1135294.88

1465423.81

171

14.27

1135216.2

1465385.97

173

14.07

1135232.96

1465350.52

172

13.82

1135308.13

1465385.3

169

14.03

1135249.95

1465311.89

174

13.82

1135319.31

1465345.03

175

13.81

1135269.3

1465275.28

176

13.95

1135127

1465205.34

177

13.88

1135174.83

1465229.27

178

13.70

1135335.14

1465306.94

180

13.78

1135288.8

1465235.4

179

13.70

1135341.02

1465247.6

160

13.93

1135208.12

1465212.65

159

13.95

1135122.68

1465202.02

158

14.25

1135035.09

1465204.47

157

14.67

1134968.21

1465214.28

156

14.56

1134975.48

1465226.91

165

14.60

1135055.61

1465264.75

155

15.12

1134988.81

1465277.29

167

14.20

1135037.81

1465209.35

168

14.12

1135073.45

1465226.48

166

14.05

1135158.57

1465267.01

164

14.41

1135139.62

1465304.56

163

14.91

1135122.22

1465342.08

162

15.05

1135038.46

1465302.57

154

15.00

1135013.04

1465368.08

153

14.60

1134973.38

1465380.96

148

100

14.18

1134898.41

1465408.17

141A

101

14.18

1134792.3

1465446.97

152

102

14.32

1134983

1465409.38

151

103

14.16

1134907.42

1465436.87

150

104

13.91

1134801.01

1465471.32

149

105

13.82

1134820.67

1465533.58

141

106

13.94

1134789.97

1465440.87

156A

107

15.05

1134791.62

1465155.43

156B

108

15.10

1134864.97

1465197.09

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.

Cota

Position X

Position Y

Proyecto

CIE-AGUA

(msnm)

156C

109

15.06

1134932.69

1465234.83

188

110

15.07

1134929.56

1465259.37

189

111

15.07

1134913.01

1465253.79

190

112

15.07

1134850.47

1465224.67

142

113

15.07

1134789.41

1465196.06

143

114

14.05

1134784.24

1465297.87

144

115

13.60

1134782.1

1465331.76

145

116

13.70

1134779.57

1465363.97

146

117

13.76

1134780.27

1465396.53

147

118

13.80

1134783.13

1465422.75

135

119

13.71

1134722.29

1465453.86

136

120

14.27

1134742.28

1465246.53

137

121

14.00

1134738.81

1465295.07

138

122

13.70

1134736.66

1465327.59

139

123

13.50

1134734.05

1465351.69

140

124

13.88

1134730.45

1465393.44

115

125

13.74

1134711.22

1465513.62

130

126

14.53

1134846.48

1465791.67

131

127

14.39

1134852.53

1465740.6

132

128

14.10

1134863.23

1465653.85

129

14.15

1134821.28

1465647.08

133

130

13.92

1134831.09

1465570.81

127

131

14.60

1134799.15

1465803.72

128

132

14.50

1134809.68

1465734.15

126

133

14.34

1134777.84

1465641.96

124

134

14.82

1134755.03

1465815.01

125

135

14.55

1134765.51

1465728.72

134

136

13.80

1134794.16

1465524.97

123

137

13.99

1134752.31

1465519.34

120

138

14.58

1134710.76

1465810.58

121

139

14.45

1134723.61

1465723.44

122

140

14.21

1134736.69

1465636.72

116

141

14.13

1134661.69

1465861.32

117

142

14.45

1134669.93

1465803.02

118

143

14.29

1134682.28

1465717.05

119

144

14.03

1134695.02

1465631

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.

Cota

Position X

Position Y

Proyecto

CIE-AGUA

(msnm)

110

145

13.89

1134666

1465507.8

110B

146

13.89

1134678.15

1465347.26

110C

147

13.85

1134675.76

1465390.66

110D

148

13.71

1134671.77

1465451.22

111

149

14.76

1134618

1465873.88

112

150

14.46

1134626.73

1465797.95

113

151

14.25

1134638.89

1465712.04

114

152

14.02

1134650.83

1465625.38

106

153

13.99

1134608.36

1465619.19

107

154

15.03

1134570.8

1465891.8

108

155

14.39

1134584.63

1465792.52

109

156

14.23

1134596.74

1465706.17

102

157

13.71

1134565.01

1465613.56

105

158

13.75

1134579.6

1465523.33

101

159

13.95

1134553.92

1465700.4

160

14.09

1134542.13

1465785.18

1001

161

14.58

1134525.92

1465900.69

162

14.78

1134499.3

1465779.76

103

163

13.77

1134526.42

1465607.22

104

164

14.02

1134511.17

1465693.09

165

14.80

1134055.18

1465711.33

58A

166

14.50

1134067.08

1465661.87

58B

167

14.32

1134089.52

1465635.01

168

14.32

1134111.54

1465639.01

59A

169

14.24

1134116.8

1465601.44

170

14.61

1134097.84

1465729.6

171

14.27

1134154.31

1465645.65

172

14.64

1134166.9

1465560.07

173

14.64

1134138.79

1465748.24

174

14.28

1134195.53

1465650.67

175

14.20

1134207.71

1465564.49

176

15.00

1134180.8

1465767.93

177

14.63

1134184.94

1465738.06

178

14.02

1134237.86

1465656.16

179

14.04

1134250.44

1465571.15

180

14.60

1134222.26

1465788.51

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.

Cota

Position X

Position Y

Proyecto

CIE-AGUA

(msnm)

181

14.30

1134226.79

1465744.47

182

13.97

1134281.77

1465662.79

183

14.09

1134293.15

1465578.2

184

14.57

1134260.54

1465804.99

185

14.23

1134269.61

1465749.82

186

13.94

1134324.72

1465667.57

187

14.06

1134336.9

1465584.52

188

14.38

1134301.92

1465825.41

189

14.10

1134312.96

1465754.57

190

14.00

1134369.02

1465673.84

191

14.00

1134380.01

1465589.7

192

14.75

1134342.91

1465845.79

193

14.11

1134356.08

1465760.84

194

13.96

1134409.66

1465680.5

195

13.96

1134420.43

1465598.37

196

13.75

1134512.61

1465608.7

197

13.91

1134499.41

1465692.11

198

13.85

1134492.74

1465747.42

199

13.79

1134452.21

1465684.87

200

13.79

1134464.12

1465603.8

201

13.90

1134446.18

1465750.55

202

14.02

1134397.67

1465766.99

92A

203

14.35

1134380.29

1465864.35

204

14.01

1134415.64

1465769.27

205

14.35

1134398.71

1465873.05

206

13.95

1134456.44

1465775.22

207

14.29

1134439.96

1465894.98

208

14.20

1134482.26

1465898.83

P.E.(4)

209

14.20

1134478.54

1465926.85

Teniendo  en  cuenta  la  información  anteriormente  presentada  en  la  Tabla  7  se  generaron
esquemas  que  describen  la  topografía  y  el  drenaje  natural  de  la  zona  del  proyecto  utilizando  el
programa  Surfer  10®.  Esto  se  puede  observar  en  la  Figura  8,  Figura  9  y  Figura  10.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Figura 8. Superficie topográfica del proyecto No 1.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Figura 9. Curvas de nivel del área del proyecto No 1.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Figura 10. Drenaje natural del área del proyecto No 1.

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

La  Tabla  8  muestra  los  resultados  del  diseño  original  de  cada  tramo  en  el  proyecto  No  1,
presentando los siguientes datos:

Columna 1: Indicador si un tramo es un arranque o inicio [SI/NO].
Columna 2: Cámara de inspección inicial de un tramo en el diseño original [ID].
Columna 3: Cámara de inspección final de un tramo en el diseño original [ID].
Columna 4: Cámara de inspección inicial de un tramo equivalente para el programa CIE-AGUA
[ID].
Columna  5:  Cámara  de  inspección  final  de  un  tramo  equivalente  para  el  programa  CIE-AGUA
[ID].
Columna 6: Caudal de diseño de cada tramo [L/s].
Columna 7: Longitud de cada tramo [m].
Columna 8: Pendiente de instalación de la tubería [%].
Columna 9: Diámetro nominal de la tubería [mm].
Columna 10: Diámetro interno real de la tubería [mm].
Columna 11: Cota de batea inicial para la instalación de la tubería en el tramo [msnm].
Columna 12: Cota de batea final para la instalación de la tubería en el tramo [msnm].
Columna 13: Cota de terreno inicial en el tramo [msnm].
Columna 14: Cota de terreno final en el tramo [msnm].
Columna 15: Material de la tubería a instalar en el tramo [-].

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 8. Datos resultantes del diseño original del proyecto No 1.

Arranque

Tramo

Q d

Nominal

Interno

Cota Batea

Cota Terreno

Material

Proyecto

CIE-AGUA

[msnm]

[L/s]

[m]

[%]

[mm]

Inicial Final Inicial Final

11.31

59.12 0.25

250

227

14.63 14.48

15.63 15.43

PVC

11.59

81.72 0.30

250

227

14.48 14.24

15.43 15.17

PVC

12.03

108.47 0.30

250

227

14.24 13.91

15.17 14.95

PVC

1.50

59.00 0.57

200

182

14.02 13.68

15.02 14.95

PVC

1.50

67.00 0.57

200

182

13.68 13.30

14.95 15.00

PVC

19.42

25.95 0.25

315

284

13.30 13.24

14.95 15.00

PVC

181

1.50

61.50 0.57

200

182

14.00 13.65

15.00 15.00

PVC

1.50

50.32 0.57

200

182

13.65 13.36

15.00 15.00

PVC

19.52

28.61 0.27

315

284

13.24 13.16

15.00 15.10

PVC

19.54

39.57 0.27

315

284

13.16 13.05

15.10 15.28

PVC

1.50

49.63 0.57

200

182

14.16 13.88

15.06 15.09

PVC

1.50

69.15 0.57

200

182

13.88 13.48

15.09 15.01

PVC

1.50

29.09 0.57

200

182

13.48 13.32

15.01 15.10

PVC

1.50

44.83 0.57

200

182

13.32 13.06

15.10 15.22

PVC

1.50

73.55 0.57

200

182

13.06 12.64

15.22 15.23

PVC

1.50

69.64 0.57

200

182

14.01 13.61

15.01 15.00

PVC

1.50

75.70 0.57

200

182

13.61 13.18

15.00 15.00

PVC

1.50

68.33 0.57

200

182

13.18 12.79

15.00 15.23

PVC

2.18

56.60 0.50

200

182

12.64 12.36

15.23 15.32

PVC

2.35

75.45 0.47

200

182

12.36 12.00

15.32 15.28

PVC

182

183

1.50

40.00 0.57

200

182

14.30 14.07

15.30 15.30

PVC

183

1.50

45.00 0.57

200

182

14.40 14.14

15.40 15.30

PVC

183

1.50

54.00 0.57

200

182

14.07 13.76

15.30 15.17

PVC

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 8. (Continuación) Datos resultantes del diseño original del proyecto No 1.

Arranque

Tramo

Q d

Nominal

Interno

Cota Batea

Cota Terreno

Material

Proyecto

CIE-AGUA

[msnm]

[L/s]

[m]

[%]

[mm]

Inicial Final Inicial Final

1.50

75.76 0.57

200

182

13.76 13.33

15.17 15.47

PVC

1.50

68.44 0.57

200

182

13.33 12.94

15.47 15.28

PVC

22.06

26.74 0.23

315

284

12.00 11.94

15.28 15.06

PVC

1.50

76.14 0.57

200

182

12.80 12.37

13.80 13.94

PVC

1.50

82.08 0.57

200

182

12.37 11.90

13.94 15.00

PVC

1.50

17.40 0.57

200

182

11.90 11.80

15.00 15.06

PVC

22.60

27.23 0.22

315

284

11.80 11.74

15.06 14.90

PVC

22.88

83.00 0.22

315

284

11.74 11.56

14.90 13.79

PVC

1.50

88.00 0.57

200

182

12.80 12.30

13.80 13.79

PVC

23.13

53.00 0.22

315

284

11.56 11.44

13.79 13.58

PVC

32A

1.50 102.00 0.57

200

182

13.10 12.52

14.10 13.58

PVC

23.52

98.30 0.22

315

284

11.44 11.22

13.58 14.07

PVC

1.50

81.77 0.57

200

182

13.20 12.73

14.20 14.16

PVC

1.50

65.95 0.57

200

182

13.64 13.26

14.64 14.16

PVC

1.50

42.01 0.57

200

182

12.73 12.49

14.16 14.08

PVC

1.50

70.44 0.57

200

182

13.23 12.83

14.23 14.08

PVC

1.50

81.41 0.57

200

182

13.04 12.58

14.04 14.08

PVC

1.50

43.29 0.55

200

182

12.58 12.34

14.08 13.91

PVC

1.50

59.00 0.57

200

182

13.60 13.26

14.50 14.75

PVC

1.50

50.00 0.57

200

182

13.26 12.98

14.75 14.69

PVC

1.50

96.44 0.57

200

182

12.98 12.43

14.69 14.02

PVC

1.50

76.11 0.57

200

182

12.43 12.00

14.02 13.91

PVC

1.50

79.08 0.57

200

182

13.10 12.65

14.10 13.91

PVC

2.84

43.41 0.41

200

182

12.00 11.82

13.91 13.96

PVC

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 8. (Continuación) Datos resultantes del diseño original del proyecto No 1.

Arranque

Tramo

Q d

Nominal

Interno

Cota Batea

Cota Terreno

Material

Proyecto

CIE-AGUA

[msnm]

[L/s]

[m]

[%]

[mm]

Inicial Final Inicial Final

1.50

77.03 0.57

200

182

13.06 12.62

14.06 13.96

PVC

3.54

41.87 0.35

200

182

11.82 11.67

13.96 13.89

PVC

1.50

80.31 0.57

200

182

13.00 12.54

14.00 13.89

PVC

4.81 100.18 0.30

200

182

11.67 11.37

13.89 13.82

PVC

48A

1.50

78.24 0.57

200

182

12.79 12.34

13.79 13.82

PVC

5.17

26.65 0.30

200

182

11.37 11.29

13.82 14.07

PVC

27.53

45.27 0.18

355

327

11.22 11.14

14.07 13.96

PVC

184

185

1.50

31.30 0.57

200

182

13.90 13.72

14.90 14.80

PVC

185A 185

1.50

31.60 0.57

200

182

13.70 13.52

14.70 14.80

PVC

185

186

1.50

72.00 0.57

200

182

13.52 13.11

14.80 14.60

PVC

186A 186B

1.50

56.00 0.57

200

182

13.70 13.38

14.70 14.50

PVC

186B 186C

1.50

12.30 0.57

200

182

13.38 13.31

14.50 14.30

PVC

186D 186E

1.50

20.30 0.57

200

182

13.60 13.48

14.60 14.55

PVC

186E 186F

1.50

35.20 0.57

200

182

13.48 13.28

14.55 14.50

PVC

186F 186C

1.50

11.50 0.57

200

182

13.28 13.22

14.50 14.30

PVC

186C 186

1.56

61.60 0.55

200

182

13.22 12.88

14.30 14.60

PVC

186

187

2.47

55.00 0.47

200

182

12.88 12.62

14.60 14.40

PVC

187A 187

1.50

89.00 0.57

200

182

13.45 12.94

14.45 14.40

PVC

187

3.21

66.20 0.38

200

182

12.62 12.37

14.40 14.60

PVC

3.49

85.87 0.35

200

182

12.37 12.07

14.60 14.01

PVC

3.77

63.18 0.33

200

182

12.07 11.86

14.01 13.44

PVC

4.10

92.36 0.32

200

182

11.86 11.56

13.44 13.96

PVC

1.50

90.78 0.57

200

182

12.75 12.23

13.75 13.96

PVC

31.11

35.10 0.18

355

327

11.14 11.08

13.96 14.12

PVC

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/cfd9d3b969416f3e1753bb9deb170bcd/index-html.html

Ing. Carlos D. Peinado Calao

Tabla 8. (Continuación) Datos resultantes del diseño original del proyecto No 1.

Arranque

Tramo

Q d

Nominal

Interno

Cota Batea

Cota Terreno

Material

Proyecto

CIE-AGUA

[msnm]

[L/s]

[m]

[%]

[mm]

Inicial Final Inicial Final

31.11

15.52 0.18

355

327

11.08 11.05

14.12 14.12

PVC

31.11

31.52 0.18

355

327

11.05 10.99

14.12 13.76

PVC

170

171

1.50

91.61 0.57

200

182

13.00 12.48

14.00 14.27

PVC

171

173

1.50

40.30 0.57

200

182

12.48 12.25

14.27 14.07

PVC

172

173

1.50

87.40 0.57

200

182

12.82 12.32

13.82 14.07

PVC

173

169

1.50

42.30 0.57

200

182

12.25 12.01

14.07 14.03

PVC

174

169

1.50

75.01 0.57

200

182

12.82 12.39

13.82 14.03

PVC

169

175

1.50

41.90 0.57

200

182

12.01 11.77

14.03 13.81

PVC

176

177

1.50

58.14 0.57

200

182

12.95 12.62

13.95 13.88

PVC

177

175

1.50 105.36 0.57

200

182

12.62 12.02

13.88 13.81

PVC

178

175

1.50

66.25 0.57

200

182

12.70 12.32

13.70 13.81

PVC

175

180

2.86

44.20 0.40

200

182

11.77 11.59

13.81 13.78

PVC

179

180

1.50

58.75 0.57

200

182

12.70 12.37

13.70 13.78

PVC

180

160

3.18

92.70 0.28

200

182

11.59 11.33

13.78