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
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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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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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TABLA DE CONTENIDO
Criterios de diseño de tuberías fluyendo parcialmente llenas: velocidad mínima, esfuerzo cortante
Diseño Optimizado de Redes de Drenaje Urbano Usando el Concepto de Potencia Unitaria, Daniel
Diseño Hidráulico Optimizado de Redes de Alcantarillado Usando el Concepto de Potencia Unitaria
Diseño optimizado de sistemas de alcantarillado utilizando los conceptos de índice de resiliencia y
COMPARACIÓN .......................................................................... 23
Proyecto No 1 “Construcción extensión de redes de alcantarillado sanitario en el barrio Mocarí de la
Proyecto No 2 “Construcción del Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado, cabecera municipal
PROYECTO ................................................. 30
1 ....................................................................... 38
2 ....................................................................... 58
CIE-AGUA ............................................................................ 106
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ÍNDICE DE FIGURAS
ÓRDOBA DURANTE LA OLA INVERNAL
ÓRDOBA DURANTE LA OLA INVERNAL
PARA UNA TUBERÍA QUE FLUYE PARCIALMENTE LLENA
RAFO CONSTRUIDO PARA EVALUAR LAS ALTERNATIVAS DE UNA SERIE DE
LANTA GENERAL ALCANTARILLADO SANITARIO DE
. ................................................. 25
LANTA GENERAL ALCANTARILLADO SANITARIO DE
. .................................................. 28
UPERFICIE TOPOGRÁFICA DEL PROYECTO
1. ......................................................................................... 45
URVAS DE NIVEL DEL ÁREA DEL PROYECTO
1. ..................................................................................... 46
RENAJE NATURAL DEL ÁREA DEL PROYECTO
1. ................................................................................. 47
UPERFICIE TOPOGRÁFICA DEL PROYECTO
2. ....................................................................................... 75
URVAS DE NIVEL DEL ÁREA DEL PROYECTO
2. ................................................................................... 76
RENAJE NATURAL DEL ÁREA DEL PROYECTO
2. ................................................................................. 77
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ÍNDICE DE TABLAS
RECIO POR METRO LINEAL DE TUBERÍAS
RECIO POR METRO LINEAL DE TUBERÍAS
RECIO DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN EN FUNCIÓN DE LA PROFUNDIDAD DE LA MISMA
OSTOS TOTALES PARA LA RED DE ALCANTARILLADO DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO
ATOS LISTA DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN DEL PROYECTO
1.................................................................. 39
ATOS RESULTANTES DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO
1. .............................................................. 49
OSTOS TOTALES PARA LA RED DE ALCANTARILLADO DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO
ATOS LISTA DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN DEL PROYECTO
2. ............................................................... 59
ATOS RESULTANTES DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO
2. ............................................................ 79
ASE DE DIÁMETROS UTILIZADA POR EL PROGRAMA
CIE-AGUA. ........................................................... 106
ATOS DE ENTRADA PARA TRAMOS EN EL PROGRAMA
DEL DISEÑO OPTIMIZADO DE LAS RED DE ALCANTARILLADO DEL PROYECTO
OSTOS ASOCIADOS CON LA ALTERNATIVA DISEÑADA CON EL
OMPARACIÓN DE ENTRE LOS COSTOS DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO
ENCONTRADOS CON EL DISEÑO REALIZADO CON EL PROGRAMA
CIE-AGUA. ................................................... 135
ATOS DE ENTRADA PARA TRAMOS EN EL PROGRAMA
DEL DISEÑO OPTIMIZADO DE LAS RED DE ALCANTARILLADO DEL PROYECTO
OSTOS ASOCIADOS A LA ALTERNATIVA DISEÑADA CON EL
OMPARACIÓN DE ENTRE LOS COSTOS DEL DISEÑO ORIGINAL DEL PROYECTO
ENCONTRADOS CON EL DISEÑO REALIZADO CON EL PROGRAMA
CIE-AGUA. ................................................... 208
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ÍNDICE DE GRÁFICOS
URVA DE COSTOS DE TUBERÍAS PARA ALCANTARILLADO POR METRO LINEAL EN
URVA DE COSTOS DE TUBERÍAS PARA ALCANTARILLADO POR METRO LINEAL EN
URVA DE COSTOS DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN EN FUNCIÓN DE LA PROFUNDIDAD EN
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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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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
1
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
2
, 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
1
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.
2
DE ORO, J. Criterios de Selección de Alternativas de Rehabilitación de Alcantarillados en Colombia.
Citado por Ibid., p. 67.
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3
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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
3
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
3
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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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”
4
.
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
s
.
Ovalle Bueno
5
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
6
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
4
Ibid., p. V.
5
Ibid., p. 91.
6
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.
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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
7
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
8
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
7
Ibid., p. 91.
8
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).
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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
9
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
10
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:
9
Ibid., p. 115.
10
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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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:
C
Tubería
= Costo total asociado con la tubería de un tramo de la red [$COP]
L = Longitud del tramo analizado [m]
d = Diámetro de la tubería colocada en el tramo analizado [m]
Para el planteamiento de la Ecuación 8 asociada con los costos de excavación, se utilizó el
Listado de Precios de Referencia de Actividades de Obra del IDU en su versión del 2012.
Ecuación 8
,
Ecuación 9
,
Ecuación 10
Ecuación 11
Ecuación 12
donde:
C
Excavación
= Costo Total de Excavación para el Tramo analizado [$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:
C
Relleno
= Costo de Relleno para cada tramo se encuentra en Pesos Colombianos [$COP]
Para el planteamiento de la Ecuación 14 asociada a los costos de entibados, también se utilizó el
Listado de Precios de Referencia de Actividades de Obra del IDU en su versión del 2012.
*c
Ecuación 14
Ecuación 15
,
Ecuación 16
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donde:
C
Entibado
= Costo de Entibado para cada tramo se encuentra en Pesos Colombianos [$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:
C
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
11
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.
11
Ibid., p. 115.
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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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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)”
12
. 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
13
, 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
14
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.
12
NAVARRO, Op. cit., p. 7.
13
BUTLER, David y DAVIES, John W.. Urban drainage. 3 ed. Londres : Spon Press, 2011. P 1.
14
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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Uso del programa CIE-AGUA para el diseño optimizado redes de drenaje urbano.
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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
15
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
16
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.
15
BUTLER, David y DAVIES, John W., Op. cit., p 17-22.
16
COLOMBIA. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO, Op. cit., p 9-10.
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2.2.2 Componentes de una Red de Drenaje Urbano.
Saldarriaga
17
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.
17
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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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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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
18
, 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
18
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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particularmente para diámetros pequeños, donde los efectos causados por el flujo gradualmente
variado no son significativos
19
.
Butler & Davies
20
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
21
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. LET y LGH para una tubería que fluye parcialmente llena. Tomado y adaptado
22
19
COLOMBIA. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO, Op. cit., p 23.
20
BUTLER, David y DAVIES, John W., Op. cit., p 149.
21
TE CHOW, Ven. Hidráulica de canales abiertos. Colombia : McGraw Hill, 2004. p 6, 87.
22
BUTLER, David y DAVIES, John W., Op. cit., p 162.
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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”
23
.
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
24
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
2
]
P: Perímetro mojado [m]
R: Radio hidráulico [m]
T: Ancho de la superficie [m]
D: profundidad hidráulica [m]
a: Cota clave [msnm]
23
SALDARRIAGA VALDERRAMA, Juan. Clase Drenaje Urbano. Bogotá : Universidad de los Andes,
2013.
24
BUTLER, David y DAVIES, John W., Op. cit., p 162.
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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”
25
.
25
SALDARRIAGA VALDERRAMA, Juan. Clase Drenaje Urbano. Bogotá : Universidad de los Andes,
2013.
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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:
h
f
: 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
k
s
: 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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S: Pendiente de fricción
k
s
: 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
2
(0,15
Kg/m
2
).
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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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
26
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.
26
SALDARRIAGA VALDERRAMA, J., Op. cit..
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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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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
27
, 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
28
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”
29
.
27
SALCEDO BALLESTEROS, Camilo, Op. cit., 39.
28
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.
29
Ibid., p. 19.
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23
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Figura 5. Grafo construido para evaluar las alternativas de una serie de 3 tramos. Tomado y Adaptado
30
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,
30
Ibid., p. 19.
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24
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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.
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25
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Figura 6. Planta general alcantarillado sanitario de Mocarí-Montería
31
.
31
[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
CASA
Ø 1
0" L
=5
9.1
2 S
=0
.25
%
Ø
10"
L=8
1.7
2 S
=0.3
0%
Ø 10" L=
108.47 S
=0.30%
Ø
1
2"
L
=
25
.9
5
S
=
0.
25
%
Ø
1
2
"
L
=
2
8
.6
1
S
=
0
.2
7
%
Ø
1
2
"
L
=
3
9
.5
7
S
=
0
.2
7
%
Ø
1
2
"
L
=
2
6
.7
4
S
=
0
.2
3
%
Ø 12" L=27.2
3
S=0.22%
Ø 12" L=53.00 S=0.22%
Ø
1
2
"
L
=
9
8
.3
0
S
=
0
.2
2
%
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
2
S=0.18
%
Ø 8" L=
49.63 S
=0.57%
Ø 8" L=69.15 S=0.5
7%
Ø
8
" L
=2
9.0
9
S
=0
.5
7%
Ø 8
" L
=44
.83
S=
0.5
7%
Ø 8"
L=73
.55 S
=0.5
7%
Ø 8
" L=
56.6
0 S
=0.5
0%
Ø 8
" L=
75.4
5 S
=0.4
7%
Ø 14" L=14.00
S=0.13%
Ø
1
6
"
L
=
9
1
.7
0
S
=
0
.1
0
%
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
0%
Ø 16"
L=6.
50
S=0.10
%
Ø 16" L=7
0.00 S=0.1
0%
Ø
1
8
"
L
=
6
1
.0
0
S
=
0
.1
0
%
Ø 18" L=
44.12 S
=0.10%
Ø 18" L=
45.18 S
=0.10%
ESTACION DE BOMBEO
MOCARI
Ø
8
" L
=
5
0
.9
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
" L
35
.0
0 S
=0
.5
7%
Ø 8" L
=22.37
S=0.5
7%
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%
Ø
1
0
" L
=
8
9
.5
7
S
=
0
.2
1
%
Ø 8
" L=
15.
91
S=
0.2
1%
Ø 10" L
=44.07
S=0.21%
Ø 10" L=4
5.21
S=0.21%
Ø
8
"
L
=
8
7
.2
8
S
=
0
.5
7
%
1 0 . 0 8
1 3 . 7 6
1 0 . 0 3
1 3 . 7 4
1 1 . 6 3
1 3 . 7
1
1 0 . 1
8
1 4 . 1
8
1 0 . 2
6
1 4 . 1
8
1 0 . 3
6
1 4 . 6
0
1 0 . 4
5
1
5
.0
0
1
0
.5
0
1
5
.1
2
1
0
.5
9
1
4
.5
6
1
0
.6
6
1 5 . 0 9
1 3 . 8 8
1 5 . 0
6
1 4 . 1
6
1 5 . 01
1 3 . 48
1 5 .1
0
1 3 .3
2
1 5 .2
2
1 3 .0
6
1 5 .2
3
1 2 .6
4
1 2 .0
0
1 5 .6
3
1 4 .6
3
1 5 .4
3
1 4 .4
8
1 5 . 1
7
1 4 . 2
4
1
4
.9
5
1
3
.3
0
1 3 . 91
2.
09
1
3
.0
5
1 5 . 0 6
1 1 . 8 0
1 1
. 7
4
1 0 . 9 9
1
4
.5
0
1
3
.5
1
1 4 . 3
2
1 3 . 3
1
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
1
.5
9
1 2 . 0 6
1 4 . 7 8
9 . 6 8
1
3
.0
9
1
4
.6
1
1
3
.6
1
Ø
8
" L
=
9
1
.6
2
S
=
0
.5
7
%
1
4
.6
4
1
3
.6
4
1
3
.0
5
Ø
8
" L
=
1
0
3
.7
6
S
=
0
.5
7
%
1
5
.0
0
1
4
.0
0
Ø
8
"
L
=
3
0
.1
6
S
=
0
.5
7
%
1
4
.6
3
1
3
.8
3
1
3
.3
3
Ø
8
" L
=
8
8
.0
3
S
=
0
.5
7
%
1
4
.6
0
1
3
.6
0
Ø
8
" L
=
4
4
.0
2
S
=
0
.5
7
%
1
4
.3
0
1
3
.3
5
1
2
.8
4
Ø
8
" L
=
8
9
.2
5
S
=
0
.5
7
%
1
4
.5
7
1
3
.5
7
Ø
8
"
L
=
5
5
.9
5
S
=
0
.5
7
%
1
4
.2
3
1
3
.2
5
1
2
.7
5
Ø
8
" L
=
8
7
.8
4
S
=
0
.5
7
%
1
4
.3
8
1
3
.3
8
Ø
8
"
L
=
7
1
.7
0
S
=
0
.5
7
%
1
4
.1
0
1
2
.9
7
1
2
.4
7
Ø
8
" L
=
8
7
.7
9
S
=
0
.5
7
%
1
4
.7
5
1
3
.7
5
Ø
8
"
L
=
8
5
.9
7
S
=
0
.5
7
%
1
4
.1
1
1
3
.2
6
1
2
.7
6
Ø
8
" L
=
8
7
.9
5
S
=
0
.5
7
%
1
4
.3
5
1
3
.3
5
1
4
.0
2
1
2
.8
0
Ø
8
" L
=
9
7
.2
1
S
=
0
.5
7
%
1
4
.3
5
1
3
.3
5
1
2
.7
5
Ø
8
" L
=
1
0
5
.2
3
S
=
0
.5
7
%
1
4
.2
9
1
3
.2
9
1
3
.9
5
1
2
.6
2
Ø
8
" L
=
1
1
7
.1
3
S
=
0
.5
7
%
1
4
.2
0
9
.5
3
Ø
2
0
" L
=
1
2
4
.0
0
S
=
0
.1
0
%
1
4
.2
4
1
3
.2
4
1
3
.0
0
1
4
.6
4
1
3
.6
4
1
3
.1
5
Ø
8
"
L
=
4
1
.8
4
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
8
6
.5
1
S
=
0
.5
7
%
1
4
.2
0
1
3
.2
0
1
2
.7
0
Ø
8
"
L
=
8
7
.0
7
S
=
0
.5
7
%
1
4
.0
4
1
3
.0
4
1
2
.5
5
Ø
8
"
L
=
8
5
.9
6
S
=
0
.5
7
%
1
4
.0
9
1
2
.0
9
1
2
.6
0
Ø
8
"
L
=
8
5
.4
1
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
8
3
.9
6
S
=
0
.5
7
%
1
4
.0
0
1
3
.0
0
1
2
.5
2
Ø
8
"
L
=
8
4
.9
7
S
=
0
.5
7
%
1
3
.9
6
1
2
.9
6
1
2
.4
8
1
3
.7
9
1
2
.7
9
1
2
.3
1
Ø
8
" L
=
8
4
.5
8
S
=
0
.5
7
%
1
3
.7
5
1
2
.7
5
1
3
.9
1
1
2
.2
7
Ø
8
"
L
=
8
4
.4
9
S
=
0
.5
7
%
1
2
.5
3
1
3
.7
9
1
2
.5
3
Ø 8" L=
44.07 S
=0.53%
1
3
.9
0
1
2
.9
0
Ø
8
" L
=
6
5
.5
1
S
=
0
.5
7
%
1
3
.8
5
1
2
.8
5
Ø
8
" L
=
5
5
.8
0
S
=
0
.5
7
%
1
4
.2
0
1
3
.2
0
1
4
.1
6
1
2
.7
3
Ø
8
"
L
=
8
1
.7
7
S
=
0
.5
7
%
1 2 . 7 3
1
3
.2
6
Ø 8" L=
42.01 S
=0.57%
1
4
.0
4
1
3
.0
4
1
4
.0
8
1
2
.5
8
1
2
.8
3
Ø 8" L=4
3.29 S=0
.55%
Ø
8
"
L
=
8
1
.4
1
S
=
0
.5
7
%
1
4
.1
0
1
3
.1
0
1
2
.6
5
1
2
.0
0
Ø
8
"
L
=
7
9
.0
8
S
=
0
.5
7
%
Ø 8" L=4
3.41 S=0
.41%
1
4
.0
6
1
3
.0
6
1
3
.9
6
1
2
.6
2
Ø
8
"
L
=
7
3
.0
3
S
=
0
.5
7
%
1
4
.0
0
1
3
.0
0
1
3
.8
9
1
2
.5
4
Ø
8
"
L
=
8
0
.3
1
S
=
0
.5
7
%
Ø 8" L=4
1.87 S=0
.35%
1
3
.7
9
1
2
.7
9
1
3
.8
2
1
2
.3
4
1
1
.3
7
Ø 8" L=1
00.18 S=
0.30%
Ø
8
"
L
=
7
8
.2
4
S
=
0
.5
7
%
Ø
1
2"
L
=
2
6.
65
S
=
0.
30
%
1
4
.6
4
1
3
.6
4
Ø
8
"
L
=
6
5
.9
5
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
7
0
.4
4
S
=
0
.5
7
%
1
4
.6
9
1
2
.9
8
1
4
.0
2
1
2
.4
3
Ø
8
"
L
=
9
6
.4
4
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
7
6
.1
1
S
=
0
.5
7
%
1
4
.5
0
1
3
.6
0
1
4
.7
5
1
3
.7
5
Ø
8
"
L
=
5
9
.0
0
S
=
0
.5
7
%
1
3
.8
0
1
2
.8
0
1
3
.9
4
1
2
.3
7
1
2
.3
7
1
5
.0
0
1
1
.9
0
Ø
8
"
L
=
8
2
.0
8
S
=
0
.5
7
%
1
3
.8
0
1
2
.8
0
1
3
.7
9
1
2
.3
0
Ø
8
"
L
=
8
8
.0
0
S
=
0
.5
7
%
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
0
1 3
. 3
6
Ø 8
" L
=50
.32
S=
0.5
7%
1 5
. 0
0
1 3
. 3
0
1 4 .9
5
1 3 .6
8
Ø 8" L
=67.0
0 S=
0.57%
Ø 8" L
=59.0
0 S=0
.57%
1 3 .1
8
1 5 . 0 0
1 3 . 6 1
Ø 8" L=75.70 S=0.5
7%
1 4 . 6 1
Ø 8" L=69.64 S=0.57%
1
4
.1
0
1
3
.1
0
1
1
.5
2
Ø
8
"
L
=
1
0
2
.0
0
S
=
0
.5
7
%
1
4
.0
1
1
2
.0
7
Ø
8
"
L
=
8
5
.8
7
S
=
0
.3
5
%
Ø
8
"
L
=
6
3
.1
8
S
=
0
.3
3
%
1 1 . 3 7
1
3
.7
5
1
2
.7
5
1
3
.9
6
1
2
.2
3
Ø
8
"
L
=
9
0
.7
8
S
=
0
.5
7
%
1
3
.7
5
1
2
.7
5
Ø
8
"
L
=
8
9
.3
0
S
=
0
.5
7
%
1
4
.0
2
1
2
.2
7
1
3
.7
7
1
2
.7
7
1
4
.3
9
1
3
.4
6
1
3
.8
9
1
1
.9
1
1
3
.7
4
1
1
.2
8
1
0
.1
2
1
3
.8
2
1
2
.8
2
1 3 . 9
1
1 2 . 2
2
1 4 . 1
6
1 2 . 8
5
1 4 .3
2
1 3 .3
2
1 2.
8 5
Ø
8
"
L
=
5
7
.0
0
S
=
0
.5
7
%
Ø 8"
L=111
.00 S
=0.57
%
Ø 8
" L=8
2.00 S
=0.57
%
Ø
8
"
L
=
4
3
.0
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
6
1
.0
0
S
=
0
.5
7
%
1
4
.2
7
1
3
.2
7
Ø
8
"
L
=
3
2
.9
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
2
4
.0
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
6
2
.0
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
3
3
.0
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
3
2
.5
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
3
3
.1
0
S
=
0
.5
5
%
Ø
8
"
L=
26
.5
0
S
=
0.
55
%
1 5
. 0
5
1 4
. 0
5
1 4
. 1
2
1 2
. 9
7
1 4 . 5 6
1 2 . 3 6
1 1 .
2 2
1 3 . 9 7
1 2 . 3 9
1
4
.8
0
1
3
.8
0
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
1
.7
9
1 2 . 0 1
1
1
.9
6
1
0
.0
3
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
.2
9
1
4
.0
7
1
1
.2
2
1 1 . 1 4
1
1
.5
6
1 4 . 1 2
1 1 . 0 8
1 4
. 1 2
1 1
. 0 5
1
1
.5
6
1 3 . 5 8
1 1 . 4 4
1
2
.0
7
1
3
.7
1
1
2
.3
0
1
4
.0
0
1
3
.0
0
1
3
.7
0
1
2
.8
1
1
3
.5
0
1
2
.6
7
1
3
.8
8
1
2
.4
3
1
3
.7
1
1
2
.0
8
1
3
.9
4
1
0
.6
9
1
4
.0
5
1
1
.5
1
1
3
.6
0
1
1
.3
2
1
3
.7
0
1
1
.1
3
1
3
.7
6
1
0
.9
5
1
3
.8
0
1
0
.8
0
1
3
.2
4
1
3
.1
6
1 5.2
8
1 2.9
4
1
5
.0
0
1
3
.1
8
1
2
.7
9
1 5.
9 5
1 3.
6 8
1 3.
6 5
1 5
. 1
0
1 3
. 5
8
1
5
.1
2
1
0
.5
9
14.01
1 1 . 5 5
Ø 20" L
=43.39
S=0.09
%
Ø
8
"
L
=
8
5
.3
8
S
=
0
.5
7
%
1
3
.2
4
15.10 1
3
.1
6
1 3 . 8 8
1 3
. 3
2
1 3 .0
6
Ø
8
"
L
=
6
8
.3
3
S
=
0
.5
7
%
1 2 .6
4
1 2 .3
6
Ø
8
" L
=
4
0
.0
0
S
=
0
.5
7
%
1
5
.3
0
1
4
.3
0
1 5 . 3 0
1 4 . 0 7
Ø 8" L=45.00 S=0
.57%
1 4 .1
4
1 3 . 7 6
1 3 . 3 3
1
2
.0
0
1
1
.9
4
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
1
.4
4
1 2 . 5 8
1
3
.2
6
1 3 . 2 6
1 2 . 9 8
Ø 8" L=50.00 S=0.57%
1
2
.4
3
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
0
1 3.9
0
1 4 . 8 0
1 3 . 7 2
1
4
.8
0
1
3
.7
0
1
3
.5
2
1 4 . 60
1 3 . 11
1 3 .5
2
Ø 8" L
=72.0
0 S=0
.57%
1
4
.7
0
1
3
.7
0
1
4
.6
0
1
3
.6
0
Ø
8
"
L
=
5
6
.0
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
3
5
.2
0
S
=
0
.5
7
%
1
4
.5
0
1
3
.3
8
1
4
.5
0
1
3
.2
8
Ø 8" L=12.30
S=0.57%
1
4
.3
0
1
3
.2
2
Ø 8" L=20.30
S=0.57%
1
4
.5
5
1
3
.4
8
1
3
.4
8
Ø 8" L=11.50
S=0.57%
1
2
.8
8
Ø 8" L
=55.0
0 S=0
.47%
1 4 . 40
1 2 . 62
1 2 .8
8
1
4
.4
5
1
3
.4
5
1
2
.9
4
Ø
8
"
L
=
8
9
.0
0
S
=
0
.5
7
%
1 4 . 60
1 2 . 37
1
2
.3
7
1 2 .6
2
1
1
.8
6
1
3
.4
4
1
1
.8
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
0
1 3
. 0
0
1 3
. 8
2
1 2
. 8
2
1 3
. 7
0
1 2
. 7
0
1 3 . 7
0
1 2 . 7
0
1 4
. 2 7
1 2
. 4 8
1
4
.0
7
1
2
.2
5
1 4
. 0 3
1 2
. 3 9
1 3
. 8 1
1 2
. 3 2
1
1
.7
7
1
1
.7
7
1 4
. 4
1
1 3
. 4
1
1 4
. 0 5
1 2
. 4 4
1 3
. 8
8
1 2
. 6
2
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
5.0
0 S
=0
.50
%
Ø
8"
L=
93
.50
S=
0.5
3%
Ø
8
" L
=
3
6
.6
0
S
=
0
.5
5
%
Ø
8"
L=
95
.10
S=
0.5
7%
Ø
8
" L
=
4
4
.5
0
S
=
0
.5
7
%
Ø 8
" L
=4
0.0
0 S
=0
.57
%
Ø
8"
L=
94
.10
S=
0.5
7%
Ø
8"
L=
10
3.0
0 S
=0
.57
%
Ø
8"
L=
91
.61
S=
0.5
7%
Ø
8
" L
=
4
0
.3
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8"
L=
87
.40
S=
0.5
7%
Ø
8
" L
=
4
2
.3
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8"
L=
75
.01
S=
0.5
7%
Ø
8
" L
=
4
1
.9
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8"
L=
66
.25
S=
0.5
7%
Ø 8"
L=58
.75 S
=0.57
%
Ø
8
" L
=
4
4
.2
0
S
=
0
.4
0
%
1
2
.0
1
1 3
. 0
3
1 2 . 0
2
1 2
. 4 4
1
2
.1
9
1
2
.1
9
1
1
.5
9
1
2
.4
8
1 4
. 0 7
1 2
. 3 2
1
2
.2
5
1
2
.0
1
1 2
. 6 2
1 2
. 3 7
1 3 . 7
8
1 1 . 5
9
1 3
. 9 3
1 1
. 3 3
1 3 . 7
8
1 1 . 3
3
1 1
. 1 0
1 3 . 9
5
1 1 . 1
0
1 0 . 8 4
1 4 . 2 5
1 0 . 8 4
1 4 . 67
1 0 . 68
1
0
.6
8
1
0
.6
6
1 4
. 2
0
1 3
. 2
0
1 2
. 9 7
1
2
.4
4
1 2
. 8 7
1
1
.9
9
1
2
.5
0
Ø
8
"
L
=
2
5
.8
0
S
=
0
.5
7
%
1
2
.2
2
1
2
.0
7
1 0 . 25
1 3
. 5
8
1 5
. 0
6
1 3
. 1
2
Ø
8"
L=
28
.1
5
S
=
0.
57
%
1
3
.1
2
1 5
. 0 7
1 2
. 4 3
Ø 8" L=17.00
S=0.57%
1 2 . 9
6
1 5
. 0 7
1 2
. 8 6
1 2
. 8
6
1 5
. 0 7
1 2
. 0 9
1 2
. 4
3
1
2
.0
9
1
1
.5
1
1
1
.3
2
1
1
.1
3
1
0
.9
5
1
2
.4
3
1
2
.6
7
1
2
.8
1
1
3
.0
0
1
0
.1
8
Ø
2
0
"
L
=
1
1
6
.0
2
S
=
0
.1
0
%
Ø 20" L
=44.07
S=0.09
%
Ø
8
"
L
=
1
1
3
.4
0
S
=
0
.5
7
%
9
.9
2
1 3 . 7 1
9 . 9 8
1
3
.9
5
9
.8
0
1
4
.0
9
1
2
.9
3
1
4
.5
8
1
3
.5
8
1
2
.2
4
1
5
.0
3
1
4
.0
3
Ø
8
"
L
=
1
0
0
.3
0
S
=
0
.5
7
%
1
4
.2
3
1
2
.9
6
Ø
8
"
L
=
8
8
.1
1
S
=
0
.5
7
%
1
3
.9
9
1
2
.5
1
Ø
8
"
L
=
8
8
.6
1
S
=
0
.5
0
%
1
4
.7
6
1
3
.7
6
1
4
.4
6
1
3
.3
5
1
4
.2
5
1
2
.8
5
1
4
.0
2
1
2
.4
0
Ø
8
"
L
=
1
1
5
.7
1
S
=
0
.4
3
%
Ø
8
"
L
=
8
8
.4
0
S
=
0
.5
0
%
Ø
8
"
L
=
8
8
.0
6
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
7
2
.4
0
S
=
0
.5
7
%
1
4
.1
3
1
3
.1
3
1
4
.4
5
1
2
.8
1
1
4
.2
9
1
2
.3
0
1
4
.0
3
1
1
.8
2
Ø
8
"
L
=
8
9
.9
4
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
8
7
.1
7
S
=
0
.5
5
%
Ø
8
"
L
=
1
1
4
.4
4
S
=
0
.4
7
%
1
4
.5
8
1
3
.5
8
1
4
.4
5
1
3
.0
8
1
4
.2
1
1
2
.5
7
1 3 . 9 9
1 1 . 7 5
Ø
8
"
L
=
8
7
.8
5
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
8
8
.9
8
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
1
1
4
.3
3
S
=
0
.4
7
%
1
4
.8
2
1
3
.8
2
1
4
.5
5
1
3
.3
6
1
4
.3
4
1
2
.8
5
1 4 . 3 4
1 2 . 2 6
1
3
.8
0
1
1
.8
9
Ø
8
"
L
=
8
0
.8
1
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
8
9
.0
0
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
1
1
5
.0
0
S
=
0
.3
2
%
1
4
.6
0
1
3
.6
0
1
4
.5
0
1
3
.2
0
1
4
.1
5
1
2
.7
0
1
3
.9
2
1
2
.9
2
Ø
8
"
L
=
7
0
.3
9
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
8
7
.8
5
S
=
0
.5
7
%
Ø 8" L=4
4.00 S=
0.50%
Ø 8" L=
42.49 S
=0.57%
Ø
8
"
L
=
7
6
.9
3
S
=
0
.5
7
%
1
4
.5
3
1
3
.5
3
1
4
.3
9
1
3
.2
4
1
4
.1
0
1
2
.7
4
Ø
8
"
L
=
5
1
.2
2
S
=
0
.5
7
%
Ø
8
"
L
=
8
7
.6
6
S
=
0
.5
7
%
1 4 . 1 5
1 2 . 5 0
1
2
.4
8
9 . 7 2
9
.7
2
1
3
.9
9
1
2
.0
3
1
3
.2
4
1 2 . 7 4
1
3
.2
0
1 2 . 4 8
1
3
.3
6
1
2
.2
6
1 1 . 6 9
1
2
.0
8
1
2
.5
7
1 1 . 7 5
1
2
.8
1
1
2
.3
0
1
1
.8
2
1 0 . 1 2
1
2
.6
4
1
2
.3
0
1
3
.3
5
1
2
.8
5
1
2
.4
0
1 0 . 0 8
1
2
.9
6
1
3
.4
6
9 . 9 2
9
.8
0
9
.8
8
1
3
. 3
1
1
3
. 5
1
1 3 . 0 9
1 2 . 8 4
1
3
.8
3
1 2 . 6 7
1
3
.3
5
1 2 . 5 3
1
3
.2
5
1
2
.9
7
1
4
.0
6
1
2
.0
6
1
2
.5
8
1
3
.2
6
1 2 . 2 7
1 2 . 0 1
1
1
.7
8
1 1 .
5 9
1 1 . 4 6
9
.6
8
1
4
.2
0
9
.5
6
1
4
.0
7
1 3 . 3 1
1 0 . 26
1 0 . 25
9
.5
6
CASA
CASA
CASA
CASA
CASA
LOTE
CASA
CASA
CASA
CAS
A
CASA
CASA
CASA
CASA
CASA
CASA
CASA
CASA
CASA
CASA
CASA
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.
26
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.
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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.
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Figura 7. Planta general alcantarillado sanitario de Vélez-Santander.
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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.
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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
32
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]
[$COP/m]
[$COP/m]
[$COP/m]
8
200
0.200
$ 12,803.15
$ 23,952.00
$ 36,755.15
10
250
0.250
$ 14,166.33
$ 34,818.61
$ 48,984.94
12
300
0.300
$ 15,000.03
$ 51,480.50
$ 66,480.53
14
350
0.350
$ 16,000.35
$ 59,491.69
$ 75,492.04
16
400
0.400
$ 18,000.47
$ 79,738.25
$ 97,738.72
18
450
0.450
$ 20,500.08
$ 104,874.93
$ 125,375.02
29
500
0.500
$ 23,070.24
$ 130,177.08
$ 153,247.31
32
SALCEDO BALLESTERO, Camilo, Op. cit., 39.
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Gráfico 1. Curva de costos de tuberías para alcantarillado por metro lineal en [$COP], proyecto No 1.
Se tiene entonces que la Ecuación 30 es la que describe el costo de las tuberías para el proyecto
No 1.
Ecuación 30
donde:
C
Tubería
: Costo total de un tramo de tubería [$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
2
- 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
Pr
e
ci
o
p
o
r
M
e
tr
o
li
n
e
al
d
e
tu
b
e
rí
a (
COP)
Diámetro (m)
Curva de Costos Tuberías
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Excavación Manual,
,
Ecuación 34
Excavación a Manual, b
,
Ecuación 35
donde:
C
Excavación
: Costo total de excavación [$COP/m
3
]
H
inic
: Profundidad del pozo inicial en un tramo [m]
H
fin
: profundidad del pozo final de un tramo [m]
θ: Ángulo entre la tubería y la horizontal [rad]
3.3.1.3 Costos de relleno
Se tiene entonces que la Ecuación 36 es la que describe el costo del relleno para el proyecto No 1.
*
+
[
]
Ecuación 36
donde:
C
Relleno
: Costo total de relleno [$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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{
Ecuación 43
{
Ecuación 44
donde:
C
camara
: Costo total de la cámaras de inspección al final del tramo [$COP]
H
final
: Profundidad de excavación al final de la tubería [m]
3.3.2 Ecuaciones de costo para el proyecto No 2
3.3.2.1 Costos de la tubería
A continuación se presenta los costos de tuberías utilizados en el presupuesto del proyecto No 2
los cuales incluyen mano de obra para su instalación e IVA, estos costos se utilizaron para
determinar una ecuación que los describiera.
Tabla 4. Precio por metro lineal de tuberías PVC empleadas en el proyecto No 2 incluyen mano de obra e
IVA.
Diámetro
nominal
Diámetro
nominal
Diámetro
nominal
Costo total
[“]
[mm]
[m]
[$COP /m]
8
200
0.200
$ 49,010.00
10
250
0.250
$ 72,100.00
12
315
0.315
$ 104,370.00
16
400
0.400
$ 159,550.00
18
450
0.450
$ 204,970.00
20
500
0.500
$ 249,120.00
24
600
0.600
$ 353,600.00
36
900
0.900
$ 722,050.00
42
1050
1.050
$ 1,126,580.00
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Gráfico 2. Curva de costos de tuberías para alcantarillado por metro lineal en [$COP], proyecto No 2.
Se tiene entonces que la Ecuación 45 es la que describe el costo de las tuberías para el proyecto
No 2.
Ecuación 45
donde:
C
Tubería
: Costo total de un tramo de tubería [$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
Pr
e
ci
o
p
o
r
M
e
tr
o
li
n
e
al
d
e
tu
b
e
rí
a (
COP)
Diámetro (m)
Curva de Costos Tuberías
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Excavación Manual con Entibado,
,
Ecuación 49
Excavación a Manual sin Entibado, b
,
Ecuación 50
donde:
C
Excavación
: Costo total de excavación [$COP]
H
inic
: Profundidad del pozo inicial en un tramo [m]
H
fin
: profundidad del pozo final de un tramo [m]
θ: Ángulo entre la tubería y la horizontal [rad]
3.3.2.3 Costos de relleno
Se tiene entonces que la Ecuación 51 es la que describe el costo del relleno para el proyecto No 2.
*
+
Ecuación 51
donde:
C
Relleno
: Costo total de relleno [$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
3
de
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
2
) en el interior de las mismas, estableciendo un valor de 133,640 $COP/m
2
.
Teniendo en cuenta lo anterior se determinó cuantos metros cuadrados (m
2
) tiene una cámara de
inspección para diferentes profundidades y así se pudo determinar una ecuación en función de la
profundidad para describir el valor de las mismas.
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Tabla 5. Precio de cámaras de inspección en función de la profundidad de la misma, proyecto No 2.
Profundidad
Área interior
de la cámara
Valor total cámara
[m]
[m
2
]
[$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-
10
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
$3,500,000.00
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
Costo de Cámaras de Inspección
Camaras de Inspección
Lineal (Camaras de
Inspección)
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donde:
C
camara
: Costo total de la cámaras de inspección al final del tramo [$COP]
H
final
: Profundidad de excavación al final de la tubería [m]
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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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Tabla 7. Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.
ID
ID
Cota
Position X
Position Y
Proyecto
CIE-AGUA
[msnm]
1
1
15.63
1134165.50
1465287.06
2
2
15.43
1134213.45
1465252.54
3
3
15.17
1134284.13
1465211.53
4
4
14.95
1134390.40
1465189.79
5
5
15.00
1134507.86
1465148.84
6
6
14.95
1134451.78
1465165.51
8
7
15.00
1134400.78
1465213.57
181
8
15.02
1134500.18
1465158.67
7
9
15.00
1134443.60
1465187.14
9
10
15.10
1134399.80
1465242.17
10
11
15.28
1134410.67
1465280.22
11
12
15.06
1134772.94
1465147.98
12
13
15.09
1134723.94
1465140.01
13
14
15.01
1134655.15
1465147.09
14
15
15.10
1134633.42
1465166.41
15
16
15.22
1134594.80
1465189.18
16
17
15.23
1134527.19
1465218.15
17
18
15.00
1134583.25
1465140.81
18
19
15.32
1134476.61
1465243.56
19
20
15.40
1134170.96
1465304.40
183
21
15.30
1134215.32
1465299.88
182
22
15.300
1134210.37
1465341.69
20
23
15.17
1134267.33
1465294.55
21
24
15.47
1134342.95
1465290.10
22
25
15.06
1134418.09
1465305.91
30
26
13.8
1134395.78
1465469.15
28
27
13.94
1134398.65
1465392.91
29
28
15.00
1134401.33
1465307.47
23
29
14.90
1134440.74
1465302.45
24
30
13.79
1134440.77
1465385.72
31
31
13.80
1134438.85
1465470.97
32
32
13.58
1134494.67
1465384.30
32A
33
14.10
1134496.38
1465283.42
33
34
14.07
1134494.70
1465483.31
34
35
14.20
1134210.39
1465554.93
35
36
14.16
1134221.36
1465473.92
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Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.
ID
ID
Cota
Position X
Position Y
Proyecto
CIE-AGUA
(msnm)
36
37
14.64
1134226.76
1465408.23
37
38
14.08
1134262.88
1465480.35
38
39
14.23
1134271.33
1465411.08
39
40
14.04
1134252.88
1465561.12
40
41
13.91
1134305.88
1465485.29
26
42
14.50
1134351.34
1465373.89
25
43
14.75
1134352.99
1465315.4
41
44
14.69
1134304.85
1465312.93
42
45
14.02
1134306.86
1465409.16
43
46
14.10
1134294.89
1465563.59
44
47
13.96
1134349.03
1465491.23
45
48
14.06
1134338.39
1465567.54
46
49
13.89
1134390.4
1465496.65
47
50
14.00
1134381.48
1465576.48
48
51
13.82
1134489.76
1465509.5
48A
52
13.79
1134481.86
1465587.35
49
53
13.96
1134539.34
1465490.42
184
54
14.90
1134750.52
1465192.33
185
55
14.80
1134726.49
1465201.01
185A
56
14.80
1134731.22
1465230.17
186
57
14.60
1134658.98
1465223.54
186A
58
14.70
1134641.65
1465349.76
186B
59
14.50
1134645.45
1465292.7
186C
60
14.30
1134654.68
1465286.44
186D
61
14.60
1134658.36
1465343.48
186E
62
14.55
1134662.56
1465324.19
186F
63
14.50
1134663.91
1465293.07
187
64
14.40
1134607.84
1465242.2
187A
65
14.45
1134602.23
1465327.28
50
66
14.60
1134548.01
1465263.93
51
67
14.01
1134544.76
1465336.5
52
68
13.44
1134542.6
1465385.65
54
69
13.75
1134528.11
1465580.47
55
70
14.12
1134580.44
1465495.86
56
71
14.12
1134595.76
1465498.33
57
72
13.76
1134623.78
1465502.78
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.
41
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.
ID
ID
Cota
Position X
Position Y
Proyecto
CIE-AGUA
(msnm)
170
73
14.00
1135294.88
1465423.81
171
74
14.27
1135216.2
1465385.97
173
75
14.07
1135232.96
1465350.52
172
76
13.82
1135308.13
1465385.3
169
77
14.03
1135249.95
1465311.89
174
78
13.82
1135319.31
1465345.03
175
79
13.81
1135269.3
1465275.28
176
80
13.95
1135127
1465205.34
177
81
13.88
1135174.83
1465229.27
178
82
13.70
1135335.14
1465306.94
180
83
13.78
1135288.8
1465235.4
179
84
13.70
1135341.02
1465247.6
160
85
13.93
1135208.12
1465212.65
159
86
13.95
1135122.68
1465202.02
158
87
14.25
1135035.09
1465204.47
157
88
14.67
1134968.21
1465214.28
156
89
14.56
1134975.48
1465226.91
165
90
14.60
1135055.61
1465264.75
155
91
15.12
1134988.81
1465277.29
167
92
14.20
1135037.81
1465209.35
168
93
14.12
1135073.45
1465226.48
166
94
14.05
1135158.57
1465267.01
164
95
14.41
1135139.62
1465304.56
163
96
14.91
1135122.22
1465342.08
162
97
15.05
1135038.46
1465302.57
154
98
15.00
1135013.04
1465368.08
153
99
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
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.
42
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.
ID
ID
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
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
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.
43
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.
ID
ID
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
99
160
14.09
1134542.13
1465785.18
1001
161
14.58
1134525.92
1465900.69
97
162
14.78
1134499.3
1465779.76
103
163
13.77
1134526.42
1465607.22
104
164
14.02
1134511.17
1465693.09
58
165
14.80
1134055.18
1465711.33
58A
166
14.50
1134067.08
1465661.87
58B
167
14.32
1134089.52
1465635.01
59
168
14.32
1134111.54
1465639.01
59A
169
14.24
1134116.8
1465601.44
60
170
14.61
1134097.84
1465729.6
61
171
14.27
1134154.31
1465645.65
63
172
14.64
1134166.9
1465560.07
62
173
14.64
1134138.79
1465748.24
64
174
14.28
1134195.53
1465650.67
67
175
14.20
1134207.71
1465564.49
65
176
15.00
1134180.8
1465767.93
66
177
14.63
1134184.94
1465738.06
68
178
14.02
1134237.86
1465656.16
71
179
14.04
1134250.44
1465571.15
69
180
14.60
1134222.26
1465788.51
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.
44
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Tabla 7. (Continuación) Datos lista de cámaras de inspección del proyecto No 1.
ID
ID
Cota
Position X
Position Y
Proyecto
CIE-AGUA
(msnm)
70
181
14.30
1134226.79
1465744.47
72
182
13.97
1134281.77
1465662.79
75
183
14.09
1134293.15
1465578.2
73
184
14.57
1134260.54
1465804.99
74
185
14.23
1134269.61
1465749.82
76
186
13.94
1134324.72
1465667.57
79
187
14.06
1134336.9
1465584.52
77
188
14.38
1134301.92
1465825.41
78
189
14.10
1134312.96
1465754.57
80
190
14.00
1134369.02
1465673.84
83
191
14.00
1134380.01
1465589.7
81
192
14.75
1134342.91
1465845.79
82
193
14.11
1134356.08
1465760.84
84
194
13.96
1134409.66
1465680.5
85
195
13.96
1134420.43
1465598.37
88
196
13.75
1134512.61
1465608.7
89
197
13.91
1134499.41
1465692.11
90
198
13.85
1134492.74
1465747.42
87
199
13.79
1134452.21
1465684.87
86
200
13.79
1134464.12
1465603.8
91
201
13.90
1134446.18
1465750.55
92
202
14.02
1134397.67
1465766.99
92A
203
14.35
1134380.29
1465864.35
93
204
14.01
1134415.64
1465769.27
94
205
14.35
1134398.71
1465873.05
95
206
13.95
1134456.44
1465775.22
96
207
14.29
1134439.96
1465894.98
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.
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Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados - CIACUA
Uso del programa CIE-AGUA para el diseño optimizado redes de drenaje urbano.
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45
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Figura 8. Superficie topográfica del proyecto No 1.
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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.
46
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Figura 9. Curvas de nivel del área del proyecto No 1.
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Uso del programa CIE-AGUA para el diseño optimizado redes de drenaje urbano.
Redes patrón para Colombia.
47
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Figura 10. Drenaje natural del área del proyecto No 1.
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Uso del programa CIE-AGUA para el diseño optimizado redes de drenaje urbano.
Redes patrón para Colombia.
48
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 [-].
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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.
49
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Tabla 8. Datos resultantes del diseño original del proyecto No 1.
Arranque
Tramo
Tramo
Q d
L
S
Ø
Nominal
Ø
Interno
Cota Batea
Cota Terreno
Material
Proyecto
CIE-AGUA
[msnm]
[msnm]
De
A
De
A
[L/s]
[m]
[%]
[mm]
[mm]
Inicial Final Inicial Final
SI
1
2
1
2
11.31
59.12 0.25
250
227
14.63 14.48
15.63 15.43
PVC
NO
2
3
2
3
11.59
81.72 0.30
250
227
14.48 14.24
15.43 15.17
PVC
NO
3
4
3
4
12.03
108.47 0.30
250
227
14.24 13.91
15.17 14.95
PVC
SI
5
6
5
6
1.50
59.00 0.57
200
182
14.02 13.68
15.02 14.95
PVC
NO
6
4
6
4
1.50
67.00 0.57
200
182
13.68 13.30
14.95 15.00
PVC
NO
4
8
4
7
19.42
25.95 0.25
315
284
13.30 13.24
14.95 15.00
PVC
SI
181
7
8
9
1.50
61.50 0.57
200
182
14.00 13.65
15.00 15.00
PVC
NO
7
8
9
7
1.50
50.32 0.57
200
182
13.65 13.36
15.00 15.00
PVC
NO
8
9
7
10
19.52
28.61 0.27
315
284
13.24 13.16
15.00 15.10
PVC
NO
9
10
10
11
19.54
39.57 0.27
315
284
13.16 13.05
15.10 15.28
PVC
SI
11
12
12
13
1.50
49.63 0.57
200
182
14.16 13.88
15.06 15.09
PVC
NO
12
13
13
14
1.50
69.15 0.57
200
182
13.88 13.48
15.09 15.01
PVC
NO
13
14
14
15
1.50
29.09 0.57
200
182
13.48 13.32
15.01 15.10
PVC
NO
14
15
15
16
1.50
44.83 0.57
200
182
13.32 13.06
15.10 15.22
PVC
NO
15
16
16
17
1.50
73.55 0.57
200
182
13.06 12.64
15.22 15.23
PVC
SI
13
17
14
18
1.50
69.64 0.57
200
182
14.01 13.61
15.01 15.00
PVC
NO
17
5
18
5
1.50
75.70 0.57
200
182
13.61 13.18
15.00 15.00
PVC
NO
5
16
5
17
1.50
68.33 0.57
200
182
13.18 12.79
15.00 15.23
PVC
NO
16
18
17
19
2.18
56.60 0.50
200
182
12.64 12.36
15.23 15.32
PVC
NO
18
10
19
11
2.35
75.45 0.47
200
182
12.36 12.00
15.32 15.28
PVC
SI
182
183
22
21
1.50
40.00 0.57
200
182
14.30 14.07
15.30 15.30
PVC
SI
19
183
20
21
1.50
45.00 0.57
200
182
14.40 14.14
15.40 15.30
PVC
NO
183
20
21
23
1.50
54.00 0.57
200
182
14.07 13.76
15.30 15.17
PVC
Universidad de los Andes
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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.
50
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Tabla 8. (Continuación) Datos resultantes del diseño original del proyecto No 1.
Arranque
Tramo
Tramo
Q d
L
S
Ø
Nominal
Ø
Interno
Cota Batea
Cota Terreno
Material
Proyecto
CIE-AGUA
[msnm]
[msnm]
De
A
De
A
[L/s]
[m]
[%]
[mm]
[mm]
Inicial Final Inicial Final
NO
20
21
23
24
1.50
75.76 0.57
200
182
13.76 13.33
15.17 15.47
PVC
NO
21
10
24
11
1.50
68.44 0.57
200
182
13.33 12.94
15.47 15.28
PVC
NO
10
22
11
25
22.06
26.74 0.23
315
284
12.00 11.94
15.28 15.06
PVC
SI
30
28
26
27
1.50
76.14 0.57
200
182
12.80 12.37
13.80 13.94
PVC
NO
28
29
27
28
1.50
82.08 0.57
200
182
12.37 11.90
13.94 15.00
PVC
NO
29
22
28
25
1.50
17.40 0.57
200
182
11.90 11.80
15.00 15.06
PVC
NO
22
23
25
29
22.60
27.23 0.22
315
284
11.80 11.74
15.06 14.90
PVC
NO
23
24
29
30
22.88
83.00 0.22
315
284
11.74 11.56
14.90 13.79
PVC
SI
31
24
31
30
1.50
88.00 0.57
200
182
12.80 12.30
13.80 13.79
PVC
NO
24
32
30
32
23.13
53.00 0.22
315
284
11.56 11.44
13.79 13.58
PVC
SI
32A
32
33
32
1.50 102.00 0.57
200
182
13.10 12.52
14.10 13.58
PVC
NO
32
33
32
34
23.52
98.30 0.22
315
284
11.44 11.22
13.58 14.07
PVC
SI
34
35
35
36
1.50
81.77 0.57
200
182
13.20 12.73
14.20 14.16
PVC
SI
36
35
37
36
1.50
65.95 0.57
200
182
13.64 13.26
14.64 14.16
PVC
NO
35
37
36
38
1.50
42.01 0.57
200
182
12.73 12.49
14.16 14.08
PVC
SI
38
37
39
38
1.50
70.44 0.57
200
182
13.23 12.83
14.23 14.08
PVC
SI
39
37
40
38
1.50
81.41 0.57
200
182
13.04 12.58
14.04 14.08
PVC
NO
37
40
38
41
1.50
43.29 0.55
200
182
12.58 12.34
14.08 13.91
PVC
SI
26
25
42
43
1.50
59.00 0.57
200
182
13.60 13.26
14.50 14.75
PVC
NO
25
41
43
44
1.50
50.00 0.57
200
182
13.26 12.98
14.75 14.69
PVC
NO
41
42
44
45
1.50
96.44 0.57
200
182
12.98 12.43
14.69 14.02
PVC
NO
42
40
45
41
1.50
76.11 0.57
200
182
12.43 12.00
14.02 13.91
PVC
SI
43
40
46
41
1.50
79.08 0.57
200
182
13.10 12.65
14.10 13.91
PVC
NO
40
44
41
47
2.84
43.41 0.41
200
182
12.00 11.82
13.91 13.96
PVC
Universidad de los Andes
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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.
51
Ing. Carlos D. Peinado Calao
Tabla 8. (Continuación) Datos resultantes del diseño original del proyecto No 1.
Arranque
Tramo
Tramo
Q d
L
S
Ø
Nominal
Ø
Interno
Cota Batea
Cota Terreno
Material
Proyecto
CIE-AGUA
[msnm]
[msnm]
De
A
De
A
[L/s]
[m]
[%]
[mm]
[mm]
Inicial Final Inicial Final
SI
45
44
48
47
1.50
77.03 0.57
200
182
13.06 12.62
14.06 13.96
PVC
NO
44
46
47
49
3.54
41.87 0.35
200
182
11.82 11.67
13.96 13.89
PVC
SI
47
46
50
49
1.50
80.31 0.57
200
182
13.00 12.54
14.00 13.89
PVC
NO
46
48
49
51
4.81 100.18 0.30
200
182
11.67 11.37
13.89 13.82
PVC
SI
48A
48
52
51
1.50
78.24 0.57
200
182
12.79 12.34
13.79 13.82
PVC
NO
48
33
51
34
5.17
26.65 0.30
200
182
11.37 11.29
13.82 14.07
PVC
NO
33
49
34
53
27.53
45.27 0.18
355
327
11.22 11.14
14.07 13.96
PVC
SI
184
185
54
55
1.50
31.30 0.57
200
182
13.90 13.72
14.90 14.80
PVC
SI
185A 185
56
55
1.50
31.60 0.57
200
182
13.70 13.52
14.70 14.80
PVC
NO
185
186
55
57
1.50
72.00 0.57
200
182
13.52 13.11
14.80 14.60
PVC
SI
186A 186B
58
59
1.50
56.00 0.57
200
182
13.70 13.38
14.70 14.50
PVC
NO
186B 186C
59
60
1.50
12.30 0.57
200
182
13.38 13.31
14.50 14.30
PVC
SI
186D 186E
61
62
1.50
20.30 0.57
200
182
13.60 13.48
14.60 14.55
PVC
NO
186E 186F
62
63
1.50
35.20 0.57
200
182
13.48 13.28
14.55 14.50
PVC
NO
186F 186C
63
60
1.50
11.50 0.57
200
182
13.28 13.22
14.50 14.30
PVC
NO
186C 186
60
57
1.56
61.60 0.55
200
182
13.22 12.88
14.30 14.60
PVC
NO
186
187
57
64
2.47
55.00 0.47
200
182
12.88 12.62
14.60 14.40
PVC
SI
187A 187
65
64
1.50
89.00 0.57
200
182
13.45 12.94
14.45 14.40
PVC
NO
187
50
64
66
3.21
66.20 0.38
200
182
12.62 12.37
14.40 14.60
PVC
NO
50
51
66
67
3.49
85.87 0.35
200
182
12.37 12.07
14.60 14.01
PVC
NO
51
52
67
68
3.77
63.18 0.33
200
182
12.07 11.86
14.01 13.44
PVC
NO
52
49
68
53
4.10
92.36 0.32
200
182
11.86 11.56
13.44 13.96
PVC
SI
54
49
69
53
1.50
90.78 0.57
200
182
12.75 12.23
13.75 13.96
PVC
NO
49
55
53
70
31.11
35.10 0.18
355
327
11.14 11.08
13.96 14.12
PVC
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.
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