Guía para el diseño hidráulico de redes de alcantarillado

Guía para el diseño Hidráulico
de Redes de Alcantarillado
Medellín 2009

Guía para el Diseño Hidráulico de Redes de Alcantarillado
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TABLA DE CONTENIDO
Capítulo 1 INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................................................................5
Capítulo 2 INFORMACIÓN MÍNIMA NECESARIA Y CRITERIOS DE DISEÑO.........................................................7
2.1 INFORMACIÓN MÍNIMA.............................................................................................................................................................7
2.2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO...........................................................................................................................................9
2.2.1 Clientes y población.......................................................................................................................................................9
2.2.2 Geometría de la red de alcantarillado.................................................................................................................9
2.3 PARÁMETROS DE DISEÑO.........................................................................................................................................................9
2.3.1 Período de diseño de redes de aguas residuales.........................................................................................9
2.3.2 Parámetros hidráulicos..................................................................................................................................................9
Capítulo 3 INFORMACIÓN DEL SISTEMA A DISEÑAR.......................................................................................................11
3.1 SISTEMA A DISEÑAR..................................................................................................................................................................11
3.2 PARAMETROS DE DISEÑO.....................................................................................................................................................16
3.2.1 Caudales de agua residual.......................................................................................................................................16
3.2.2 Caudales de agua lluvia.............................................................................................................................................17
Capítulo 4 CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES..........................................................................................................................19
4.1 CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS.....................................................................19
4.1.1 Método utilizando los usuarios y el consumo............................................................................................19
4.1.2 Método utilizando la proyección del circuito..............................................................................................21
4.2 CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES..................................................................21
4.3 CAUDAL DEL CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES COMERCIALES.....................................................................22
4.4 CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES DE USO OFICIAL Y USO ESPECIAL........................22
4.5 CAUDALES DE AGUA RESIDUAL DE LAS ÁREAS TRIBUTARIAS PROPIAS DE CADA TRAMO...........22
4.6 CAUDAL MEDIO DIARIO DE AGUAS RESIDUALES...................................................................................................24
4.7 CÁLCULO DEL CAUDAL MÁXIMO HORARIO..............................................................................................................25
4.8 CÁLCULO DEL CAUDAL POR INFILTRACIÓN...............................................................................................................25
4.9 CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUAS RESIDUALES POR CONEXIONES ERRADAS...................................26
4.10 CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO DE AGUA RESIDUAL...........................................................................26
Capítulo 5 CAUDAL DE AGUAS LLUVIAS....................................................................................................................................31
5.1 CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUA LLUVIA...................................................................................................................32
5.2 CAUDALES DE DISEÑO............................................................................................................................................................37
Capítulo 6 DISEÑO HIDRÁULICO DE LA RED DE ALCANTARILLADO....................................................................39
6.1 DISEÑO TRAMO A TRAMO.....................................................................................................................................................39
6.1.1 Caudales de diseño......................................................................................................................................................40
6.1.2 Determinación de diámetros.................................................................................................................................40

4
6.1.3 Evaluación de criterios hidráulicos.....................................................................................................................44
6.1.4 Diseño de la red.............................................................................................................................................................46
6.2 DISEÑO DE CÁMARAS..............................................................................................................................................................50
6.2.1 Determinación del diámetro de las cámaras...............................................................................................50
6.2.2 Diseño de cámaras de unión subcrítica..........................................................................................................51
6.2.3 Diseño de cámaras de unión supercríticas...................................................................................................53
6.2.4 Diseño de cámara de caída.....................................................................................................................................55
6.3 DISEÑO DE ELEMENTOS ESPECIALES.............................................................................................................................55
Capítulo 7 COMPROBACIÓN DE DISEÑO CON FGV...........................................................................................................57
7.1 CARACTERÍSTICAS TOPOLÓGICAS DE LA RED..........................................................................................................57
7.2 CAUDAL DE DISEÑO..................................................................................................................................................................58
7.3 EJECUCIÓN DEL MODELO HIDRÁULICO.......................................................................................................................58
7.4 REVISIÓN DEL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DE LA RED..........................................................................59
Capítulo 8 COMPROBACIÓN DE DISEÑO CON FNP...........................................................................................................63
8.1 CARACTERÍSTICAS TOPOLÓGICAS DE LA RED..........................................................................................................64
8.2 CARACTERÍSTICAS DE LAS ÁREAS TRIBUTARIAS......................................................................................................64
8.3 CAUDAL DE AGUA RESIDUAL..............................................................................................................................................67
8.4 CAUDAL DE AGUA LLUVIA....................................................................................................................................................67
8.4.1 Hietograma de diseño...............................................................................................................................................67
8.4.2 Hidrogramas de diseño.............................................................................................................................................68
8.5 EJECUCIÓN DEL MODELO HIDRÁULICO.......................................................................................................................69
8.6 REVISIÓN DEL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DE LA RED..........................................................................69

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Capítulo 1 INTRODUCCIÓN
Esta Guía de Diseño Hidráulico de Redes de
Alcantarillado tiene como objetivo explicar la forma
de llevar a cabo el diseño hidráulico de un sistema
de alcantarillado, de acuerdo con lo establecido en
las Normas de Diseño de Redes de Alcantarillado
de EPM. Para cumplir con este propósito, la guía
establece en forma secuencial, todos las pasos
que se deben seguir hasta finalizar el diseño y la
comprobación del comportamiento hidráulico del
sistema de drenaje urbano.
Es importante enfatizar que esta guía corresponde
únicamente al diseño hidráulico de la red, el cual se
entiende como la determinación de la pendiente de
cadatramo,elcálculodeloscaudalesdecadatramo,
el dimensionamiento del diámetro interno de cada
tramo, el diseño de las estructuras complementarias
y la comprobación del comportamiento hidráulico
de todo el sistema ensamblado bajo las condiciones
de flujo gradualmente variado y/o flujo no
permanente.
La metodología seguida en la guía consiste en
presentar un ejemplo de diseño correspondiente al
alcantarilladocombinadodelbarrioPradoCentrode
la ciudad de Medellín, el cual es existente y se desea
optimizar. Sin embargo, la guía puede ser utilizada
para sistemas de alcantarillado separado de aguas
residuales o lluvias y también para los casos de
nuevos desarrollos.
El contenido de la Guía de Diseño Hidráulico de
Redes de Alcantarillado está dividido de la siguiente
manera:
- Capítulo 2: Información mínima y criterios de
diseño que debe tener en cuenta el ingeniero
para realizar el diseño de la red de alcantarillado y
parámetros de diseño.
- Capítulo 3: Información necesaria para desarrollar
el ejemplo de diseño.
- Capítulo 4: Determinación de los caudales de agua
residual a partir de la información de consumos de
los usuarios de la red de acueducto.
- Capítulo5:Determinacióndeloscaudalesdeaguas
lluvias de acuerdo con el régimen pluviográfico de
la zona de estudio.
- Capítulo 6: Diseño hidráulico de la red de
alcantarillado para la condición de flujo uniforme,
calculando los caudales de diseño, los diámetros
de las tuberías, los materiales a utilizar y las cotas
de las cámaras de inspección. Con la red diseñada
se evalúan criterios que se deben cumplir a fin
de evitar problemas de sedimentación y facilitar
la limpieza en las tuberías. Igualmente se indica
cómo se diseñan y evalúan las cámaras de
inspección, cámaras de caída y estructuras
especiales.
- Capítulo 7: Comprobación del diseño hidráulico
de la red para la condición de flujo gradualmente
variado. De acuerdo con los resultados de la
simulaciónylaslimitacionesdecampo,seanalizará
la posibilidad de modificar las cotas de las cámaras
y/olosdiámetrosdelastuberías,siemprebuscando
mejorar la hidráulica de la red.
- Capítulo 8: Comprobación del diseño para la
condición de flujo no permanente. Se evaluarán
las condiciones hidráulicas de las cámaras y los
tramos con el fin de establecer sobrecargas, y en
caso de presentarse solucionar dichos problemas
modificando algunas características de la red.
En la Figura 1‑1 se muestra el sector geográfico
correspondiente a la zona del proyecto que se
utilizará para ilustrar la aplicación de la Guía.

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Figura 1‑1: Imagen satelital del sector de Prado Centro.

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Capítulo 2 INFORMACIÓN
MÍNIMA NECESARIA Y CRITERIOS
DE DISEÑO
En el Numeral 2.4 de las Normas de Diseño de Redes
de Alcantarillado de EPM se establecen los pasos
necesarios, los criterios de diseño y la información
básica que se requieren para llevar a cabo el proceso
dediseñodeunsistemadealcantarillado.Engeneral,
en el caso del municipio de Medellín y los demás
municipios del Valle de Aburrá cuya operación está
a cargo de las Empresas Públicas de Medellín la gran
mayoría de estos pasos ya han sido realizados.
Tabla 2‑1 Información mínima para el diseño de redes de alcantarillado
Información requerida Tipo de información
Características de la
información
INFORMACIÓN TOPOGRÁFICA • Levantamiento topográfico del
sector de diseño de la red de
alcantarillado
Siempre se debe realizar el
levantamientotopográficoexacto
del terreno para conocer su forma
y establecer por donde se va a
realizar el trazado de la red de
alcantarillado. Esta información
topográfica permitirá calcular las
cotas de terreno de las cámaras
de inspección y determinar la
pendiente promedio de las áreas
tributarias.
Por consiguiente en este capítulo se especifica
únicamente la información mínima necesaria y los
criterios para diseñar un proyecto cuya concepción
general ya ha sido desarrollada.
La información mínima necesaria es aquella
requerida para que el diseñador pueda llevar a cabo
el proceso de optimización del diseño hidráulico
de la red.
2.1 INFORMACIÓN MÍNIMA
Una vez EPM ha definido el alcance del proyecto,
cada diseñador debe recolectar la información que
esbásicaparaeldiseñodelasredesdealcantarillado,
la cual se presenta en la Tabla 2‑1

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Información requerida Tipo de información
Características de la
información
CATASTRO DE LA ZONA • Planos del manzaneo de la zona
de estudio
• Catastro de redes de servicios
públicos
• Planos de la malla vial
Para realizar el diseño de la red de
alcantarillado se debe conocer la
ubicación de la malla vial, de las
redes de servicios públicos y/o
estructuras especiales. Con esta
información se establecen los
posibles puntos del trazado de
la red.
CATASTRO DE USUARIOS DE
ACUEDUCTO, PROYECCIONES DE
CONSUMOS O DOTACIONES DE
ACUEDUCTO
•Consumosytiposdeusuariosdel
sistema de acueducto
• Ubicación espacial de los
usuarios
• Planes de ordenamiento
territorial, POT
Para la estimación de los caudales
de agua residual se debe conocer
la distribución de la población o
de los clientes y su consumo. EPM
cuenta con tablas por circuitos
que resumen el tipo de usuarios,
sus consumos mensuales y las
proyecciones estimadas de
consumo. En caso de no contar
con estas tablas, se usarán los
datos de dotaciones.
INFORMACIÓN HIDROLÓGICA • Curvas IDF de las estaciones
cercanas al proyecto
• Distribución temporal de la
precipitación
Esta información hidrológica
es suministrada por EPM en su
norma.
INFORMACIÓN HIDRÁULICA • Ubicación del cuerpo receptor
•Rugosidadesdelosmaterialesde
tuberías disponibles
Estainformaciónesnecesariapara
eldiseñodelareddealcantarillado
ya que se establece el lugar a
donde se deben llevar las aguas
de la red.
INFORMACIÓN GEOLÓGICA • Tipos de suelos de la zona Es necesario para determinar
los parámetros de los modelos
de infiltración o del coeficiente
de escorrentía, para calcular el
caudal de aguas lluvias, cuando
se trate de flujo no permanente.
El hietograma que se construya
deberá ser aprobado por EPM.

9
2.2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO
2.2.1 CLIENTES Y POBLACIÓN
Son los contribuyentes de caudal de agua residual
al sistema de alcantarillado, proyectados al período
de diseño. Existen proyecciones calculadas por EPM,
en caso de no existir la proyección futura de clientes
debe calcularse de acuerdo con el Numeral 5.2.2.1
de la norma.
2.2.2 GEOMETRÍA DE LA RED
DE ALCANTARILLADO
La disposición de los tramos y de las cámaras que
conforman la red constituye uno de los parámetros
básicos del diseño. Dicha disposición define la
geometría de la red y con ésta sus características
topológicas, las cuales permanecen invariables
durante el diseño. Estas características incluyen
el número de tramos y cámaras, la unión de los
mismos, la longitud de los tramos y la sectorización
de los caudales que se presentan para cada punto
de descarga. También, se debe determinar las áreas
tributarias a cada tramo, las cuales se utilizan en el
cálculo del caudal de aguas residuales y/o lluvias.
2.3 PARÁMETROS DE DISEÑO
2.3.1 PERÍODO DE DISEÑO DE REDES
DE AGUAS RESIDUALES
Para determinar el período de diseño se debe
hacer referencia al Numeral 5.2.1 de la norma. Esta
característica puede variar dependiendo de la
zona de diseño. Por ejemplo, para los municipios
del Valle de Aburrá el período de diseño es de 30
años. Para aquellos casos en los cuales el análisis
de costo mínimo sugiera un desarrollo por etapas,
éstas deben diseñarse teniendo en cuenta dicho
período de diseño. En todo caso, se debe comparar
el período de diseño con el período en el cual se
alcanza la población de saturación, pues en caso
de que se llegue a la población de saturación en
un período menor al de diseño, se debe utilizar el
primero como período de diseño.
2.3.2 PARÁMETROS HIDRÁULICOS
Al mismo tiempo que se planea hidráulicamente el
funcionamiento de la red es importante tener en
cuenta los requerimientos mínimos que estipulan
los parámetros de las Normas de Diseño de Redes
de Alcantarillado de EPM.
Los parámetros hidráulicos mínimos que se deben
tener en cuenta desde el diseño preliminar bajo la
consideración de flujo uniforme y que la experiencia
ha determinado que permite obtener redes con una
adecuada autolimpieza y buen comportamiento
hidráulico son:
- Los diámetros nominales mínimos son de 200
mm para alcantarillados de aguas residuales y 250
mm para alcantarillados de aguas lluvias y aguas
combinadas.
- La velocidad mínima es de 0.45 m/s para
alcantarillados de aguas residuales y 0.75 m/s para
alcantarillados de aguas lluvias y combinadas.
- La velocidad máxima es de 10 m/s para tuberías
plásticas y de 5 m/s para otro tipo de materiales.
- Para que las redes de alcantarillado residual
cumplan con el criterio de autolimpieza se debe
tener un esfuerzo cortante mínimo de 1.5 N/m²,
para alcantarillados pluviales el valor es de 3.0 N/
m² para el caudal de diseño.
- Paraevitarquesepresenteflujocríticoycuasicrítico
en los tramos se recomienda tener números de
Froude por fuera del intervalo de 0.7 a 1.5 para la
condición de flujo uniforme.

10
- Para los tramos en que la pendiente sea superior
al 10%, la distribución hidrostática de presiones
deja de ser válida. Por lo tanto en el análisis de flujo
gradualmente variado y de flujo no permanente
debe incluirse el factor Cos²θ, donde θ es el ángulo
de inclinación del tramo.
- El valor máximo permisible de la profundidad
hidráulica, es función del diámetro de la tubería
diseñada, variando entre el 70% y el 85% del
diámetro real interno de cada uno de los tramos.
- La profundidad mínima a la cota clave de las
tuberías es de 1.20 m. En caso de no ser posible
cumplir con esta distancia deberá presentarse un
diseño particular de protección a la red.
- Desde el punto de vista de costos, el diseño
óptimo para obtener la red más económica de
alcantarilladoesaquelquemezclavariosmateriales
que cumplan con las restricciones hidráulicas.
Otra consideración especial que se debe tener
durante la preparación de un diseño de un sistema
de alcantarillado es la integralidad del drenaje
urbano. Dicho aspecto involucra la escogencia de
la ubicación del punto de tratamiento de las aguas
residuales y de las características en que deben
ser entregadas las aguas residuales y/o lluvias a su
efluente final.

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Capítulo 3 INFORMACIÓN DEL
SISTEMA A DISEÑAR
En este capítulo se explican, en detalle, las
características de la red de Prado Centro, la cual se
diseñará paso a paso a modo de ejemplo, siguiendo
las especificaciones de la Norma de Diseño de
Sistemas de Alcantarillado de las Empresas Públicas
de Medellín indicando la información que se usará
para el diseño de la red.
3.1 SISTEMA A DISEÑAR
ElproyectoestáubicadoentreelbarrioPradoCentro
y el sector del Chagualo, en la ciudad de Medellín,
sectores que cuentan con sistemas de redes de
alcantarillado combinado.
El proyecto está compuesto por 66 tramos y 67
cámaras de inspección y se dividió en dos sectores,
de acuerdo con la ubicación de dos sitios en los
cuales es posible realizar la entrega de las aguas
recolectadas, como se indica en la Figura 3-1. El
primer punto de entrega de las aguas combinadas
se encuentra localizado en la Calle 62 con Carrera
51, se trata de una cobertura que en el proyecto
aparece identificada como COB y que aguas abajo
tiene construido un aliviadero. El segundo punto de
entrega identificado como ALIV., estará localizado
Afluentes al ALIV
Afluentes a la COB
1470 1480 1490 1500 1510
COB
BOT
1460
Figura 3 -1: Afluentes a los puntos de descarga en el modelo Prado.
en la calle 65 con la avenida Regional y se trata de
un aliviadero que se diseñará en el proyecto y que
tendrá como objetivo separar las aguas combinadas
yconducirlasaguasresidualesalInterceptorOriental
y las aguas lluvias al Río Medellín en el punto
denominado BOT, ver la Figura 3-4.
La primera consideración que se debe hacer al
diseñar una red de alcantarillado es definir el sentido
en que se desea conducir el caudal de drenaje ya
sea de aguas lluvias, residuales o combinadas. Con
la información del levantamiento topográfico y
la ubicación de los cuerpos receptores se puede
establecer el sentido de flujo en el sector.
Paraeldiseñodelaredsedebenconsideraraspectos
como la topografía del terreno, las limitantes de
cruces con otras redes de servicios públicos y/o
estructuras existentes como fundaciones del Metro
y los niveles de descarga a la cobertura (COB), al
Interceptor Oriental y al Río Medellín.
Para generar el modelo hidráulico de la red de
alcantarillado se debe asignar un identificador o
número a las cámaras de inspección y a los tramos
que unen estas cámaras. En la Figura 3-2 se presenta
la ubicación y nomenclatura de estos elementos y
en la Tabla 3-1 se puede ver los tramos que unen
las cámaras de inspección de acuerdo con la
nomenclatura establecida en la Figura 3-2.

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Tabla 3-1 Identificadores de los tramos y cámaras que componen la red de alcantarillado
Tramo Nudo Inicial Nudo Final Tramo Nudo Inicial Nudo Final
T1 C34 C32 T24 C68 C64
T2 C32 C29A T25 C64 C64A
T3 C29A C26 T26 C64A C63
T4 C18 C17 T27 C57 C8
T5 C17 C10 T28 C87 C89
T6 C10 C8 T29 C89 C90
T7 C8 C7A T30 C90 C46A
T8 C7A C7B T31 C80 C81
T9 C7B C7 T32 C81 C49A
T10 C7 COB T33 C110 C85
T11 C46 C26 T34 C85 C87A
T12 C49 C50 T35 C87A C80A
T13 C50 C23 T36 C80A C78
T14 C23 C17 T37 C78 C77
T15 C42 C43A T38 C77 C74
T16 C43A C46A T39 C113 C111
T17 C46A C49A T40 C111 C80A
T18 C49A C54 T41 C66 C7
T19 C54 C55 T42 C117 C123
T20 C55 C76 T43 C105 C105A
T21 C76 C74 T44 C105A C102
T22 C74 C69 T45 C102 C43A
T23 C69 C68 T46 C26 C18
C34
C32
C42
C3A
C105A C102
C105
C90
C89
C85
C10
C117
C123
C113
C111
C87
C78
C69
C64A
C64
C63C93
C93A
C93B
C93C
C41C93C
C165
C165A
C165C
C160
C160B
C159A
C159B
C159C
C159D
A1
A1
B0
C159E
C74
C76
C80
C80
C29
C26
C46
C46A
C49
C49A
C23
C17
C10
C7A
C7
C08
C55 C54
C57
C18
Figura 3 -2: Plano de diseño geométrico de la red de Prado.
Tramo Nudo Inicial Nudo Final
TA1 C63 C63A
TA2 C63A C93
TA3 C93 C93A
TA4 C93A C93B
TA5 C93B C93C
TA6 C93C C93D
TA7 C93D C141
TA8 C141 C165
TA9 C165 C165A
TA10 C165A C165B
TA11 C165B C160A
TA12 C160A C160B
TA13 C160B C159A
TA14 C159A C159C
TA15 C159C C159D
TA16 C159D C159E
TA17 C159E A155A
TA18 A155A C153
TA19.1 A155A A155B
TA19.2 A155B BOT
TA20 C165C C160A
TA21 C159B C159A
TA22 C63B C63A

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numerada C110 ubicada en la parte mas alta del
modelo (Figura 3-2).
En la Figura 3-3 se muestra el conjunto de tramos y
cámaras que hacen parte del sector cuyos caudales
tributarios terminan drenando hacia el punto de
descarga BOT
C10
C17
C18
C23
C26
C29AC32
C34
C46
C49
C50
C57
C66
C7
C7A
C7B
C8
COB
Figura 3-5: Conjunto de tramos tributarios a la descarga
COB (Cobertura Existente).
Apartirdellevantamientotopográficodelalineamiento
de la red pueden definirse las cotas de tapa de las
cámaras de inspección. Para el caso de estudio
algunas de estas cotas se muestran en la Figura 3-6.
Los tramos que contienen la letra T seguido de
alguna numeración consecutiva (T1, T2, T3, etc.)
corresponden a la red de Prado Centro propiamente
dicha y aquellos que contienen las letrasTA seguidas
de una numeración consecutiva (TA1, TA2, TA3,
etc.) corresponden al sector de El Chagualo, cuyos
tramosempiezanapartirdelacámaradeinspección
A155B
C102
C105
C105A
C110
C111
C113
C141
C159A
C159C
C159D
C159E
C160AC160B
C165
C165A
C165B
C165C
C42
C43A
C46A
C49A
C54
C55
C63
C63A
C63B
C64
C64A
C66
C68C69C74
C76
C77 C78
C80
C80A
C81
C85 C87
C87A
C89
C90
C93
C93A
C93B
C93C
C93D
BOT
C153
A155A
C159B
Figura 3-3: Sector de la red de Prado que descargan sus aguas al BOT en el Río Medellín.
Entrega al Río
Medellín
BOT
A155B
TA19.1
C153
TA17
Entrega
Aliviadero
Interceptor
a
A155A
TA19.2
TA18
Figura 3-4: Configuración de entrega de aguas lluvias y
residuales en el sector El Chagualo.
En la Figura 3-5 se muestra el conjunto de cámaras
y tramos que hacen parte del sector cuyos caudales
tributarios terminan drenando hacia el punto de
descarga en la cobertura (COB).

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área tributaria que proviene de otras zonas y cuyo
caudal será transportado a través de éste. Las áreas
se acumulan de acuerdo con la conectividad que
tengan los tramos.
Del mismo modo, se obtienen los datos restantes
paralostramosdelsectordeElChagualo,cuyasaguas
residuales y lluvias son descargadas al Interceptor
Oriental y al río Medellín respectivamente.
Y
X
1480
1490
C64 A
1474.36
C66
1474.20
C76
1485.21
C64
1474.36
C68
1477.72 C69
1479.17 C74
1484.50 C77
1485.46
C78
1491.16
Figura 3-6: Detalle de las cotas de terreno de las cámaras de inspección.
61
52 59
56
67
64
68
68
69
62
64
65 66
67
69
25
13
12
11
10
8
89
25
9
45
5
38
48
504
42
28
40
2827
29
30
32
44
51
20
24
28
21 22 24
36
18
19
37
47
6
43
14
25
Figura 3 -7: Áreas tributarias a cada tramo del sistema.
DeacuerdoconlaFigura3-7sedeterminaeltamaño
de la superficie de cada área tributaria (para agilizar
este proceso se puede utilizar un software de diseño
asistido por computador, como AutoCad).
En la siguiente tabla se presentan los valores de
las áreas tributarias cuyo caudal se descarga en la
cobertura ubicada en la calle 62 con carrera 51.
Previamente se ha determinado que tipo de agua
se va a transportar, si residual, lluvias o combinadas,
estoconelfindeasignarlarespectivaárea.Secalcula
tanto el área tributaria propia del tramo, como el
Con la geometría de la red establecida, se determinan las áreas tributarias a cada uno de los
tramos de la red (con base en el área tributaria a cada tramo), las cuales se utilizarán en el
cálculo de los caudales residuales y de aguas lluvias. Estas áreas se muestran en la Figura 3-7.

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Tabla 3-2 Áreas tributarias del sector Prado Centro.
Áreas tributarias (ha)
Aguas residuales residenciales Aguas lluviasTramo De A
Propia Otra Acumulada Propia Otra Acumulada
1 C34 C32 0.19 1.78 1.97 0.19 1.78 1.97
2 C32 C29 0 0 1.97 0 0 1.97
3 C29 C26 0.34 0.57 2.88 0.34 0.57 2.88
46 C26 C18 0.38 0.56 3.82 0.38 0.56 3.82
4 C18 C17 0 0 3.82 0 0 3.82
5 C17 C10 0.38 0.5 4.7 0.38 0.5 4.7
6 C10 C8 0.08 0 4.78 0.08 0 4.78
7 C8 C7A 0.05 0.56 5.39 0.05 0.56 5.39
8 C7A C7B 0.07 0 5.46 0.07 0 5.46
9 C7B C7 0.06 0 5.52 0.06 0 5.52
10 C7 COB 0.15 1.17 6.84 0.15 1.17 6.8 4
11 C46 C26 0.56 0 0.56 0.56 0 0.56
12 C49 C50 0.14 0 0.14 0.14 0 0.14
13 C50 C23 0.36 0.14 0.5 0 0.36 0.14 0.5 0
14 C23 C17 0 0.50 0.5 0 0 0.50 0.5 0
27 C57 C8 0.56 0 0.56 0.56 0 0.56
41 C66 C7 0.77 0 0.77 0.77 0 0.77
En la tabla 3-3 se presenta el resumen de las áreas tributarias de todo el proyecto.
Tabla 3 -3 Áreas tributarias totales de cada tramo de la red de Prado Centro
Tramo
Área tributaria
agua residual
(ha)
Área tributaria
agua lluvia
(ha)
Tramo
Área tributaria
agua residual
(ha)
Área tributaria
agua lluvia
(ha)
T1 1.97 1.97 T35 0.97 0.97
T2 2.54 2.54 T36 1.66 1.66
T3 2.88 2.88 T37 1.92 1.92
T4 3.82 3.82 T38 1.92 1.92
T5 4.70 4.70 T39 0.28 0.28
T6 4.78 4.78 T40 0.47 0.47
T7 5.39 5.39 T41 0.77 0.77
T8 5.46 5.46 T43 0.16 0.16
T9 5.52 5.52 T44 0.25 0.25
T10 6.84 6.84 T45 0.55 0.55
T11 0.56 0.56 T46 3.82 3.82

16
Tramo
Área tributaria
agua residual
(ha)
Área tributaria
agua lluvia
(ha)
Tramo
Área tributaria
agua residual
(ha)
Área tributaria
agua lluvia
(ha)
T12 0.14 0.14 TA1 15.30 21.07
T13 0.50 0.50 TA2 25.01 21.07
T14 0.50 0.50 TA3 28.11 28.09
T15 8.01 8.01 TA4 28.91 28.89
T16 8.93 8.93 TA5 29.46 29.43
T17 10.56 10.56 TA6 30.17 30.14
T18 11.92 11.92 TA7 30.32 30.29
T19 11.92 11.92 TA8 31.02 30.99
T20 12.61 12.61 TA9 32.08 32.05
T21 12.61 12.61 TA10 32.23 32.20
T22 14.68 14.68 TA11 32.23 32.20
T23 14.71 14.71 TA12 32.98 32.41
T24 14.79 14.79 TA13 33.42 32.85
T25 15.17 15.17 TA14 34.94 34.37
T26 15.30 15.30 TA15 36.18 34.37
T27 0.56 0.56 TA16 36.91 34.37
T28 0.30 0.30 TA17 36.91 34.37
T29 0.56 0.56 TA18 0.00 0.00
T30 1.28 1.28 TA19.1 0.00 34.37
T31 0.26 0.26 TA19.2 0.00 34.37
T32 1.00 1.00 TA20 0.75 0.21
T33 0.18 0.18 TA21 1.13 1.13
T34 0.68 0.68 TA22 9.71 0.00
3.2 PARÁMETROS DE DISEÑO
A continuación se presentan los parámetros de
diseño que se utilizarán en el desarrollo del ejemplo
de diseño de la red de alcantarillado de Prado
Centro.
3.2.1 CAUDALES DE AGUA RESIDUAL
DeacuerdoconloestablecidoenelNumeral5.2.1de
la norma el período de diseño para la red de Prado
Centro es de 30 años, los cuales se cuentan a partir
del 2008, año en el cual se realiza el diseño.
Para determinar los caudales de agua residual
se debe utilizar la información disponible de
EPM para el circuito del Batallón, ya que la red
de Prado Centro pertenece a éste. A partir de los
datos de “Proyección de caudales de suministro
por circuito” expresado en (L/s) y proporcionados
por EPM e indicados en la Tabla 3-4, se calcula la
proyección de consumo para el período de diseño.
La proyección para obtener la dotación del período
de diseño, se construye a partir de los datos de la
Tabla 3-4, haciendo uso de tendencias, tales como:
lineal, logarítmica, exponencial, entre otras. De
acuerdo con la dispersión que tengan los valores de
la tabla, se determina cual es la tendencia que mejor
representa la proyección de consumo en el circuito.

17
Tabla 3-4 Proyección de caudales de suministro para el circuito del Batallón
Año 2008 2009 2010 2012 2014 2016 2018 2020
Caudal de
suministro
(L/s)
131.54 133.93 136.32 141.10 145.88 150.66 155.44 160.22
En la Figura 3-8 se muestra la proyección de caudales de suministro (L/s) para el circuito Batallón.
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040
Año
Caudal(L/s)
Figura 3-8: Proyección de caudales de suministro (L/s) para el circuito Batallón.
Para el ejemplo de diseño, la línea de proyección
marca en el año 2038 un caudal de suministro de
203.23 L/s. Teniendo en cuenta que el área total del
circuito Batallón es 224.03 hectáreas, se obtiene una
dotación de 0.907 L/s – ha. Este valor se utilizará
para obtener el caudal de aguas residuales en el
sistema.
3.2.2 CAUDALES DE AGUA LLUVIA
De acuerdo con el Numeral 6.2 de la norma se
establece el período de retorno del evento de
precipitación. Como el área total que contribuye a
la red de Prado Centro que se está diseñando tiene
un área mayor a las 10 hectáreas y menor a 1000
hectáreas se debe utilizar un período de retorno de
10 años.
Para conocer las características hidrológicas de la
zona de estudio, se debe ubicar el proyecto en el
plano de polígonos de Thissen con la localización
de
las estaciones pluviométricasque tiene EPM. En la
Figura 3-9 se muestra la ubicación del proyecto de
la red de Prado Centro; se puede observar que el
agua lluvia que llega a esta red proviene o drena
desde la zona tributaria a la estación pluviográfica
de la Planta de Villa Hermosa.
Para esta estación pluviográfica EPM cuenta con
curvas IDF e información de duración de las lluvias.
La ecuación de la curva IDF para un período de
retorno de 10 años de la estación de la Planta Villa
Hermosa es la que se presenta a continuación:
( ) 9946.0
(min)16
1.3483
)/(
dT
hmmi
+
= Ecuación 3 - 1
donde,
i = Intensidad media de precipitación (mm/hr).
Td
= Duración de la lluvia (min).

18
Figura 3-9: Ubicación de la zona de proyecto con respectó a los límites de influencia
determinados para las estaciones cercanas.

19
Capítulo 4 CAUDAL DE AGUAS
RESIDUALES
Loscaudalesdeaguasresidualesseobtienenapartir
de la base de datos de consumo de agua potable
para el sector estudiado. El consumo que se registra
por tipo de usuario o por hectárea es convertido
en caudal de agua residual a partir del coeficiente
de retorno. Es posible representar el algoritmo que
se realiza en la estimación de los caudales de agua
residual en un esquema como el de la Figura 4 1.
Inicio
Definir áreas tributarias
Establecer coeficiente de retorno
Acumular aportes de agua residual de
acuerdo con la topología de la red
Calcular aportes de agua residual en cada tramo de
la red de acuerdo con el tipo de contribución
Establecer consumo de agua potable, por tipo de
usuario o por demanda (proyección del circuito)
Calcular o medir factor de mayoración
Calcular caudal máximo horario
Calcular caudal por conexiones erradas
Calcular caudal por infiltración
Calcular caudal medio diario
Calcular caudal de aguas residuales
Fin
Figura 4 1: Diagrama de flujo para la estimación de los
caudales de agua residual.
4.1 CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUAS
RESIDUALES DOMÉSTICAS
Según el Numeral 5.2.3.1 de la norma, existen tres
formas para calcular el caudal de aguas residuales
domésticas dependiendo del tipo de proyección
quesehayautilizado,yaseadeclientes,deconsumo
de agua potable o población. En cada caso debe
utilizarse una ecuación en particular, cada una de
las cuales se describen en el numeral de la norma
referenciado.
El caudal de aguas residuales se calculará utilizando
dos de las tres metodologías enunciadas en la
norma, con el fin de de ilustrar las posibilidades de
cálculo de acuerdo con la información disponible.
4.1.1 Método utilizando los usuarios y el
consumo
El primer método que puede desarrollarse es el del
catastro de usuarios y su consumo, teniendo en
cuenta que para la red de Prado Centro, Empresas
Públicas cuenta con la base de datos con la
ubicación espacial de los usuarios y sus consumos
de agua potable para el período de diseño la cual
se esquematiza en la Figura 4-2.
Esta imagen es obtenida con herramientas de
Sistemas de Información Geográfica - SIG (p.e.
ArcGIS, ArcView), en ella los usuarios existentes
en el sector de estudio se muestran en forma de
pequeños puntos.
Los consumos de agua potable tomados del circuito
Batallónpuedenserubicadosespacialmente a partir
deunabasededatosimplementadaenherramientas
SIGlascualespermitencruzarlosconsumos de agua
potable con el área tributaria propia de cada tramo
del sistema de alcantarillado a diseñar.
Los pasos que se deben seguir para obtener el
caudal de aguas residuales domésticas de cada
tramo de la red de Prado Centro son:

20
- Trazar el área tributaria propia del tramo.
- Seleccionar los usuarios domésticos que se
encuentrandentrodecadaáreatributariapormedio
de la herramienta SIG.
Usuarios Prado Centro
Residencial
Oficial
Insdustrial
Comercial
Especiall
En la Figura 4-3 se muestra el conjunto de usuarios
domésticos ubicados en el área tributaria propia
del tramo T41, de C66 a C7, y para la cual se estimó
su caudal total de consumo de agua potable
doméstico.
Figura 4-3: Distribución de los clientes de la red de acueducto
en el área tributaria del tramoT41: uso doméstico.
- Determinarelconsumototaldecadaáreatributaria
como la suma de los consumos promedio de agua
potable de cada usuario.
- Convertir el consumo obtenido de agua potable
a caudal de aguas residuales por medio del
coeficiente de retorno.
Este tramo representa un caudal de consumo de
agua potable de 1221.1 m3
/mes que luego se
convirtieronacaudaldeaguasresiduales,pormedio
de la expresión.
0.000386* *D DQ CR q= Ecuación 4 - 1
donde,
QD
= Caudal de aguas residuales doméstico (L/s).
CR
= Coeficiente de retorno (0.85).
qD
= Caudal de consumo doméstico de agua
potable doméstico (m3
/mes).
Reemplazando para el tramo T41 se obtiene:
0.000386*0.85*1221.1 0.401 /DQ L s= = Ecuación
4 - 2
Figura 4-2: Distribución de clientes del sistema de alcantarillado en la zona de estudio.

21
definidas y la asignación de una contribución neta
para las mismas. Para el caso de la red de Prado
Centro se dispone, igual que para el consumo
doméstico, de la ubicación espacial y el valor del
consumo industrial de agua potable.
En la Figura 4-4 se muestra el conjunto de usuarios
industriales ubicados en el área tributaria propia del
tramo T41.
Figura 4-4: Distribución de los clientes de la red de
acueducto en el área tributaria del tramo T41:
uso industrial.
El consumo industrial en este tramo corresponde a
14.4 m3
/mes* que afectado por un coeficiente de
retorno de 0.851
en la Ecuación 4-1 se obtiene un
caudal de:
0.000386*0.85*14.4 0.005 /IQ L s= = Ecuación
4 - 4
* (No obstante este consumo no es representativo
como industrial, se incluye a modo de ejemplo).
1
El coeficiente de retorno dependerá del proceso que se lleve
en la industria; en algunos casos toda el agua consumida se
evacuará al sistema de alcantarillado. Esto debe ser evaluado
por el diseñador.
4.1.2MÉTODOUTILIZANDOLAPROYECCIÓN
DELCIRCUITO
El segundo método que el diseñador puede utilizar
es el de proyección del circuito de acuerdo con la
dotación establecida para el circuito en el cual se
encuentra el proyecto. Para el caso de ejemplo la
dotación para el circuito Batallón fue establecida en
el Numeral 3.1.1 de esta Guía, por lo tanto el caudal
deaguaresidualsecalculamultiplicandoladotación
de 0.907 L/s – ha por el área tributaria de cada tramo
de la red de Prado Centro.
Para el mismo tramo T41 el caudal será de:
sLhahasLQD /698.077.0/907.0 =∗−= Ecuación
4 - 3
La dotación que se estableció para el circuito
Batallón corresponde al promedio de los diferentes
tipos de contribución (doméstica, comercial,
industrial e institucional). Es por esta razón que el
caudal de 0.698 L/s obtenido por este método es
mayor que el de 0.401 L/s obtenido por el método
del Numeral 4.1.1, porque en este último método
solo se incluyeron contribuciones domésticas; una
vez se totalicen los diferentes tipos de usuarios y sus
consumos, se alcanzará un valor muy cercano al de
0.698 L/s para el tramo y así para cada uno de los
tramos que componen la red.
En caso de que en un circuito de acueducto
existieran usuarios con consumos superiores al
promedio, por ejemplo escuelas, clínicas, industrias,
centros comerciales, entre otros, su consumo se
ingresa en la respectiva área tributaria como un
aporte puntual.
RESIDUALES INDUSTRIALES
De acuerdo con el Numeral 5.2.3.2 de la norma,
es posible estimar el caudal de aguas residuales
industriales a partir de las áreas tributarias ya

22
4.3 CAUDAL DEL CAUDAL DE AGUAS
RESIDUALES COMERCIALES
El Numeral 5.2.3.3 de la norma establece las
consideraciones que deben tenerse en cuenta para
estimar el caudal de aguas residuales comerciales.
Para el caso de la red de Prado Centro se ha utilizado,
una vez más, la ubicación espacial de consumos de
aguapotabledetipocomercialqueexistensobrelas
áreas tributarias del proyecto para estimar el caudal
de aguas residuales comerciales.
Figura 4 -5: Distribución de los clientes de la red de acueducto
en el área tributaria del tramoT41: uso comercial.
El consumo comercial en este tramo corresponde a
63.1 m3
/mes que afectado por un coeficiente de
retorno de 0.85 en la Ecuación 4-1 se obtiene un
caudal de:
0.000386*0.85*63.1 0.021 /CQ L s= =
Ecuación
4 - 5
RESIDUALES DE USO OFICIAL
Y USO ESPECIAL
El Numeral 5.2.3.4 de la norma establece los
lineamientos que se deben tener en cuenta al
momento de determinar el caudal de agua residual
de instituciones oficiales y de usos especiales, tales
como hogares juveniles, ancianatos, entre otros.
En la Figura 4 -6 se muestra el conjunto de usuarios
oficiales y especiales ubicados en el área tributaria
propia del tramo T41.
Figura 4-6: Distribución de los clientes de la red de
acueducto en el área tributaria del tramo T41:
uso oficial y especial
El consumo oficial y especial en este tramo
corresponde a 3.4 m3
/mes de caudal oficial y a 16.2
m3
/mes de caudal especial, los cuales afectados por
un coeficiente de retorno de 0.85 en la Ecuación 4-1
se obtiene un caudal de:
0.000386*0.85*(3.4 16.2) 0.006 /OF ESPQ L s+ = + =
Ecuación
4 - 6
4.5 CAUDALES DE AGUA RESIDUAL DE
LAS ÁREAS TRIBUTARIAS PROPIAS
DE CADA TRAMO
El caudal total de agua residual para cada tramo
se obtiene sumando los caudales obtenidos de
acuerdo con los diferentes usos indicados en los
numerales anteriores. En la Tabla 4-1 se presentan
los caudales de agua residual de acuerdo con el

23
tipodecontribuciónparatodoslostramosdelareddePradoCentro.EnestatablaQD
correspondealcaudal
doméstico, Qc
al caudal comercial, QI
al caudal industrial, QOF
al caudal oficial y QESP
al caudal especial.
Tabla 4-1 Caudales de agua residual de aporte a cada tramo de la red de Prado Centro
Tramo QD (L/s) Qc L/s) QI (L/s) QOF (L/s) QESP (L/s)
T1 1.101 0.002 0.021 0.000 0.025
T2 1.260 0.009 0.021 0.000 0.025
T3 1.429 0.048 0.021 0.000 0.051
T4 1.690 0.192 0.021 0.012 0.051
T5 1.759 0.215 0.021 0.013 0.124
T6 1.782 0.232 0.021 0.013 0.195
T7 2.019 0.232 0.021 0.013 0.211
T8 2.066 0.232 0.021 0.013 0.216
T9 2.114 0.232 0.021 0.013 0.221
T10 2.781 0.492 0.027 0.014 0.309
T11 0.214 0.144 0.000 0.012 0.000
T12 0.020 0.000 0.000 0.000 0.000
T13 0.046 0.007 0.000 0.001 0.001
T14 0.046 0.007 0.000 0.001 0.001
T15 4.805 0.034 0.024 0.000 0.154
T16 5.180 0.089 0.029 0.000 0.172
T17 5.398 0.178 0.029 0.000 0.334
T18 5.812 0.204 0.029 0.000 0.343
T19 5.812 0.204 0.029 0.000 0.343
T20 6.167 0.209 0.033 0.000 0.360
T21 6.167 0.209 0.033 0.000 0.360
T22 6.639 0.429 0.033 0.000 0.748
T23 6.654 0.429 0.033 0.000 0.748
T24 6.670 0.429 0.033 0.000 0.748
T25 6.827 0.446 0.033 0.000 0.748
T26 6.903 0.446 0.033 0.000 0.748
T27 0.189 0.000 0.000 0.000 0.011
T28 0.023 0.006 0.000 0.000 0.032
T29 0.064 0.047 0.000 0.000 0.038
T30 0.119 0.089 0.000 0.000 0.144
T31 0.039 0.020 0.000 0.000 0.009
T32 0.249 0.026 0.000 0.000 0.009
T33 0.032 0.000 0.000 0.000 0.000
T34 0.134 0.000 0.000 0.000 0.066
T35 0.213 0.000 0.000 0.000 0.201
T36 0.242 0.217 0.000 0.000 0.309

24
domésticas, industriales, comerciales, oficiales y
especiales, de acuerdo con la Ecuación 4-7.
OFCIDMD QQQQQ +++= Ecuación 4 - 7
donde,
QMD
= Caudal medio diario (m3
/s).
Tramo QD (L/s) Qc (L/s) QI (L/s) QOF (L/s) QESP (L/s)
T37 0.378 0.219 0.000 0.000 0.388
T38 0.378 0.219 0.000 0.000 0.388
T39 0.000 0.187 0.000 0.000 0.035
T40 0.009 0.212 0.000 0.000 0.078
T41 0.409 0.232 0.005 0.001 0.083
T43 0.154 0.002 0.000 0.000 0.000
T44 0.189 0.002 0.000 0.000 0.000
T45 0.267 0.011 0.000 0.000 0.013
T46 1.690 0.192 0.021 0.012 0.051
TA1 6.903 0.446 0.033 0.000 0.748
TA2 10.229 0.618 0.046 0.000 0.870
TA3 10.229 0.618 0.046 0.000 0.870
TA4 10.229 1.346 0.138 0.000 0.870
TA5 10.229 1.346 0.138 0.000 4.237
TA6 10.229 1.346 0.138 0.000 4.237
TA7 10.229 1.346 0.138 0.000 4.237
TA8 10.274 1.413 0.142 0.000 4.237
TA9 10.522 1.571 0.165 0.000 4.254
TA10 10.523 1.578 0.170 0.000 4.254
TA11 10.569 1.653 0.170 0.000 4.254
TA12 10.569 1.653 0.170 0.000 4.254
TA13 10.763 1.705 0.267 0.000 4.254
TA14 10.982 2.034 0.267 0.001 4.254
TA15 13.360 2.539 0.280 0.001 4.254
TA16 13.360 2.914 0.280 0.001 4.254
TA17 13.360 2.914 0.280 0.001 4.254
TA18 13.360 2.914 0.280 0.001 4.254
TA19.1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
TA19.2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
TA20 0.045 0.075 0.000 0.000 0.000
TA21 0.218 0.220 0.000 0.001 0.000
TA22 3.326 0.172 0.013 0.000 0.123
4.6 CAUDALMEDIODIARIODEAGUAS
RESIDUALES
Según el Numeral 5.2.4 de la norma, el caudal medio
diario de aguas residuales (QMD
) para un tramo con
áreas tributarias dadas, corresponde a la suma de
sus correspondientes aportes de aguas residuales

25
Para el caso del tramoT41, que une las cámaras C66
y C7, los caudales de aguas residuales domésticas,
comerciales, industriales, oficiales y especiales
tributario son 0.409 L/s, 0.232 L/s, 0.005 L/s, 0.001
L/s y 0.083 L/s respectivamente lo que da un caudal
medio de aguas residuales de:
En el diseño de la red de Prado Centro se utiliza la
ecuación de Tchobanoglous del Numeral 5.2.6 de
la norma:
0.0733
3.7
MDI
F
Q
= Ecuación 4 - 10
donde,
F = Factor de Mayoración (adimensional).
QMDI
= Caudal medio diario de aguas residuales
tributario a cada tramo (L/s).
El factor de mayoración del tramo T41 es:
( )
79.3
73.0
7.37.3
0733.00733.0
===
MDIQ
F Ecuación
4 - 11
Luego, mayorando únicamente el caudal de aguas
residualesdomésticasyadicionandoelcomponente
de aguas comerciales, industriales, oficiales y
especiales tributario a cada tramo de la red de
alcantarillado se calcula el caudal máximo horario
de aguas residuales de cada tramo.
Para el Tramo T41 se muestra el procedimiento
de cálculo antes mencionado haciendo uso de la
Ecuación 4-9, como muestra las ecuaciones 4-12
y 4-13.
QD
= Caudal de aguas residuales doméstico (m3
/s).
QI
= Caudal de aguas residuales industriales (m3
/s).
QC
= Caudal de aguas residuales comerciales (m3
/s).
QOF
= Caudal de aguas residuales oficiales (m3
/s).
ParacadatramodelareddePradoCentrosecalculael
caudal medio diario por medio de la Ecuación 4-7.
0.409 0.232 0.005 0.001 0.083 0.730 /MDQ L s= + + + + = Ecuación 4 - 8
Al comparar este valor de caudal medio (0.730 L/s)
conelcaudalobtenidousandoladotaciónpromedio
(0.698 L/s) se puede concluir que los dos caudales
son muy parecidos. Por esta razón cualquiera de
las dos metodologías es viable para determinar los
caudales de agua residual, el uso de cada una de
ellas depende de la información con que cuente el
diseñador.
4.7 CÁLCULO DEL CAUDAL MÁXIMO
HORARIO
El Numeral 5.2.5 de la norma indica que el caudal
máximohorariodeaguasresiduales(QMHf
),eslabase
para establecer el caudal de diseño de cada uno de
los tramos que conforman una red de alcantarillado
de aguas residuales. El caudal máximo horario del
día de máximo consumo se calcula a partir del
caudal final medio diario, utilizando un factor de
mayoración, F, calculado con la Ecuación 4-9.
OFfCfifDfMHf QQQQFQ +++⋅= Ecuación
4 - 9
donde,
QMHf
= Caudal máximo horario final (m3
/s).
F = Factor de mayoración (adimensional).
QDf
= Caudaldeaguasresidualesdomésticofinal(m3
/s).
QIf
= Caudaldeaguasresidualesindustrialesfinal(m3
/s).
QCf
= Caudaldeaguasresidualescomercialesfinal(m3
/s).
QOFf
= Caudal de aguas residuales oficiales final (m3
/s).

26
( ) slslslslslQMHf /083.0/001.0/005.0/232.0/409.079.3 ++++= Ecuación 4 - 12
slQMHf /87.1= Ecuación 4 - 13
4.8 CÁLCULO DEL CAUDAL
POR INFILTRACIÓN
Para determinar los caudales por infiltración lo ideal
es realizar aforos en el sistema, en horas de mínimo
consumodeaguapotable,talcomoloindicaelNumeral
5.2.3.6delanorma.Debidoaquenosecuentaconesta
información para calcular el caudal por infiltración se
haráusodelvalorunitariode0.04m³pormilímetrode
diámetrodelatuberíaporkilómetrodelongitudpordía
(m³/mmdiámetro•km•día)2
recomendadoporlanorma.
Debido a que todavía no se conocen los diámetros
de diseño, fue necesario estimar inicialmente el
caudal de infiltración con un valor de 0.2 L/s*ha,
pINF A
ha
sl
Q ∗=
/
2.0 Ecuación 4 - 14
donde,
AP
= Área tributaria propia del tramo en ha.
Para estimar el caudal de infiltración del tramo T41,
se tiene que su área tributaria es de 0.77 hectáreas,
por lo tanto su caudal de infiltración será:
slha
ha
sl
QINF /154.077.0
/
2.0 =∗= Ecuación 4 - 15
De igual modo se realiza el cálculo para los tramos
restantes.
4.9CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUAS
RESIDUALES POR CONEXIONES
ERRADAS
El caudal correspondiente a las conexiones erradas
de una red de alcantarillado debe determinarse de
acuerdo con el Numeral 5.2.3.5 de la norma. Para
el caso de la red de Prado Centro este caudal no se
determina debido a que se trata de un alcantarillado
de aguas combinadas.
4.10CÁLCULODELCAUDALDEDISEÑO
DEAGUARESIDUAL
Estecaudalseobtienedelasumadelcaudalmáximo
horario final del día de mayor consumo de agua
potable,QMHf
,máslosaportesdecaudaldeinfiltración
y caudal de aguas residuales por conexiones erradas,
de acuerdo con la Ecuación 4-16.
CEfINFMHfDT QQQQ ++= Ecuación 4 - 16
donde,
QDT
= Caudal de diseño para cada tramo (m3
/s).
QMHf
= Caudal máximo horario final (m3
/s).
QINF
= Caudal por infiltraciones (m3
/s).
QCEf
= Caudal por conexiones erradas final (m3
/s).
Si el sistema de alcantarillado es solamente de agua
residual, el caudal de diseño se debe determinar
mediante la Ecuación 4-16 y en caso de que sea
menor a 1.5 L/s, se debe utilizar este valor como
caudal de diseño. Para sistemas de alcantarillado
combinado el caudal de diseño se establece en el
Numeral 6.1.1 de esta Guía.
Como ejemplo, el caudal de diseño de aguas
residuales para el área tributaria del tramo T41 se
calcula de la siguiente manera, como se muestra
en la ecuación 4-17
En la Tabla 4-2 se muestran los caudales de agua
residual de acuerdo con el tipo de contribución y
el caudal de diseño de aguas residuales de la red
de Prado Centro.
2
Fuente:“GravitySanitarySewerDesignandConstruction”,ASCE
Manuals And Reports On Engineering Practice Nº60, 1982.

27
sLQQQQ CEfINFMHfDT /02.20154.087.1 =++=++= Ecuación 4 - 17
Tabla 4-2 Determinación del caudal de diseño de aguas residuales para cada tramo de la red de Prado Centro
Tramo
QD
(L/s)
Qc
(L/s)
QI
(L/s)
QOF
(L/s)
QESP
(L/s)
QMD
(L/s)
F
QMH
(L/s)
AP
( ha)
QINF
(L/s)
QRES
(L/s)
T1 1.101 0.002 0.021 0.000 0.025 1.148 3.66 4.08 1.97 0.39 4.47
T2 1.260 0.009 0.021 0.000 0.025 1.315 3.63 4.62 2.54 0.51 5.13
T3 1.429 0.048 0.021 0.000 0.051 1.548 3.58 5.24 2.88 0.58 5.82
T4 1.690 0.192 0.021 0.012 0.051 1.965 3.52 6.23 3.82 0.76 6.99
T5 1.759 0.215 0.021 0.013 0.124 2.132 3.50 6.53 4.70 0.94 7.47
T6 1.782 0.232 0.021 0.013 0.195 2.243 3.49 6.67 4.78 0.96 7.63
T7 2.019 0.232 0.021 0.013 0.211 2.496 3.46 7.46 5.39 1.08 8.54
T8 2.066 0.232 0.021 0.013 0.216 2.548 3.45 7.62 5.46 1.09 8.71
T9 2.114 0.232 0.021 0.013 0.221 2.601 3.45 7.78 5.52 1.10 8.88
T10 2.781 0.492 0.027 0.014 0.309 3.623 3.37 10.20 6.84 1.37 11.57
T11 0.214 0.144 0.000 0.012 0.000 0.369 3.98 1.01 0.56 0.11 1.12
T12 0.020 0.000 0.000 0.000 0.000 0.020 4.92 0.10 0.14 0.03 0.13
T13 0.046 0.007 0.000 0.001 0.001 0.057 4.57 0.22 0.50 0.10 0.32
T14 0.046 0.007 0.000 0.001 0.001 0.057 4.57 0.22 0.50 0.10 0.32
T15 4.805 0.034 0.024 0.000 0.154 5.017 3.29 16.01 8.01 1.60 17.61
T16 5.180 0.089 0.029 0.000 0.172 5.471 3.27 17.21 8.93 1.79 19.00
T17 5.398 0.178 0.029 0.000 0.334 5.939 3.25 18.07 10.56 2.11 20.18
T18 5.812 0.204 0.029 0.000 0.343 6.388 3.23 19.35 11.92 2.38 21.73
T19 5.812 0.204 0.029 0.000 0.343 6.388 3.23 19.35 11.92 2.38 21.73
T20 6.167 0.209 0.033 0.000 0.360 6.768 3.22 20.43 12.61 2.52 22.96
T21 6.167 0.209 0.033 0.000 0.360 6.768 3.22 20.43 12.61 2.52 22.96
T22 6.639 0.429 0.033 0.000 0.748 7.848 3.18 22.33 14.68 2.94 25.26
T23 6.654 0.429 0.033 0.000 0.748 7.864 3.18 22.38 14.71 2.94 25.32
T24 6.670 0.429 0.033 0.000 0.748 7.879 3.18 22.42 14.79 2.96 25.38
T25 6.827 0.446 0.033 0.000 0.748 8.053 3.18 22.90 15.17 3.03 25.94
T26 6.903 0.446 0.033 0.000 0.748 8.130 3.17 23.13 15.30 3.06 26.19
T27 0.189 0.000 0.000 0.000 0.011 0.200 4.16 0.80 0.56 0.11 0.91
T28 0.023 0.006 0.000 0.000 0.032 0.062 4.54 0.15 0.30 0.06 0.20
T29 0.064 0.047 0.000 0.000 0.038 0.149 4.25 0.36 0.56 0.11 0.47
T30 0.119 0.089 0.000 0.000 0.144 0.351 4.00 0.71 1.28 0.26 0.96
T31 0.039 0.020 0.000 0.000 0.009 0.068 4.50 0.20 0.26 0.05 0.26
T32 0.249 0.026 0.000 0.000 0.009 0.285 4.06 1.05 1.00 0.20 1.25
T33 0.032 0.000 0.000 0.000 0.000 0.032 4.76 0.15 0.18 0.04 0.19
T34 0.134 0.000 0.000 0.000 0.066 0.200 4.16 0.62 0.68 0.14 0.76
T35 0.213 0.000 0.000 0.000 0.201 0.414 3.95 1.04 0.97 0.19 1.24

28
Tramo
QD
(L/s)
Qc
(L/s)
QI
(L/s)
QOF
(L/s)
QESP
(L/s)
QMD
(L/s)
F
QMH
(L/s)
AP
( ha)
QINF
(L/s)
QRES
(L/s)
T36 0.242 0.217 0.000 0.000 0.309 0.768 3.77 1.44 1.66 0.33 1.77
T37 0.378 0.219 0.000 0.000 0.388 0.985 3.70 2.01 1.92 0.38 2.39
T38 0.378 0.219 0.000 0.000 0.388 0.985 3.70 2.01 1.92 0.38 2.39
T39 0.000 0.187 0.000 0.000 0.035 0.222 4.13 0.22 0.28 0.06 0.28
T40 0.009 0.212 0.000 0.000 0.078 0.298 4.04 0.32 0.47 0.09 0.42
T41 0.409 0.232 0.005 0.001 0.083 0.730 3.79 1.87 0.77 0.15 2.02
T43 0.154 0.002 0.000 0.000 0.000 0.156 4.24 0.66 0.16 0.03 0.69
T44 0.189 0.002 0.000 0.000 0.000 0.191 4.18 0.79 0.25 0.05 0.84
T45 0.267 0.011 0.000 0.000 0.013 0.291 4.05 1.10 0.55 0.11 1.22
T46 1.690 0.192 0.021 0.012 0.051 1.965 3.52 6.23 3.82 0.76 6.99
TA1 6.903 0.446 0.033 0.000 0.748 8.130 3.17 23.13 15.30 3.06 26.19
TA2 10.229 0.618 0.046 0.000 0.870 11.763 3.09 33.12 25.01 5.00 38.13
TA3 10.229 0.618 0.046 0.000 0.870 11.763 3.09 33.12 28.11 5.62 38.75
TA4 10.229 1.346 0.138 0.000 0.870 12.584 3.07 33.79 28.91 5.78 39.57
TA5 10.229 1.346 0.138 0.000 4.237 15.950 3.02 36.61 29.46 5.89 42.51
TA6 10.229 1.346 0.138 0.000 4.237 15.950 3.02 36.61 30.17 6.03 42.65
TA7 10.229 1.346 0.138 0.000 4.237 15.950 3.02 36.61 30.32 6.06 42.68
TA8 10.274 1.413 0.142 0.000 4.237 16.065 3.02 36.80 31.02 6.20 43.00
TA9 10.522 1.571 0.165 0.000 4.254 16.512 3.01 37.69 32.08 6.42 44.10
TA10 10.523 1.578 0.170 0.000 4.254 16.524 3.01 37.70 32.23 6.45 44.14
TA11 10.569 1.653 0.170 0.000 4.254 16.645 3.01 37.89 32.23 6.45 44.34
TA12 10.569 1.653 0.170 0.000 4.254 16.645 3.01 37.89 32.98 6.60 44.49
TA13 10.763 1.705 0.267 0.000 4.254 16.990 3.01 38.58 33.42 6.68 45.27
TA14 10.982 2.034 0.267 0.001 4.254 17.537 3.00 39.49 34.94 6.99 46.48
TA15 13.360 2.539 0.280 0.001 4.254 20.434 2.97 46.69 36.18 7.24 53.93
TA16 13.360 2.914 0.280 0.001 4.254 20.809 2.96 47.02 36.91 7.38 54.40
TA17 13.360 2.914 0.280 0.001 4.254 20.809 2.96 47.02 36.91 7.38 54.40
TA18 13.360 2.914 0.280 0.001 4.254 20.809 2.96 47.02 36.91 7.38 54.40
TA19.1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
TA19.2 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
TA20 0.045 0.075 0.000 0.000 0.000 0.121 4.32 0.27 0.75 0.15 0.42
TA21 0.218 0.220 0.000 0.001 0.000 0.439 3.93 1.08 1.13 0.23 1.31
TA22 3.326 0.172 0.013 0.000 0.123 3.633 3.37 11.50 9.71 1.94 13.44
A continuación se describe el contenido de cada una de las columnas que conforman la Tabla 4-2.
Columna 1: Identificador del tramo.
Columna 2: Caudal de agua residual doméstica aportado por el área tributaria de cada tramo (L/s).
Columna 3: Caudal de agua residual comercial aportado por el área tributaria de cada tramo (L/s)..

29
Columna 4: Caudal de agua residual industrial aportado por el área tributaria de cada tramo (L/s).
Columna 5: Caudal de agua residual oficial aportado por el área tributaria de cada tramo (L/s).
Columna 6: Caudal de agua residual especial aportado por el área tributaria de cada tramo (L/s).
Columna 7: Caudalmediodiariodeaguasresidualesresultadodelasumadelascolumnas2a6(Ecuación4-7)(L/s).
Columna 8: Factor de mayoración de las aguas residuales domésticas calculado con la Ecuación 4-10 a
partir de la columna 7 (L/s).
Columna 9: Caudal máximo horario de aguas residuales calculado con la Ecuación 4-9 a partir de las
columnas 2 a 6 (L/s).
Columna 10: Área tributaria acumulada de cada tramo (ha).
Columna 11: Caudal de infiltración calculado a partir del área tributaria propia en cada tramo (Columna
10) con la Ecuación 4-14 (L/s).
Columna 12: Caudal total de aguas residuales en cada tramo calculado a partir de las columnas 9 y 11
con la Ecuación 4-16 (L/s).

31
Capítulo 5 CAUDAL DE AGUAS
LLUVIAS
Paralaestimacióndeloscaudalesdediseñodeaguas
lluviaseldiseñadordeberáutilizarelmétodoracional
siempre y cuando el área de drenaje sea menor
a 80 hectáreas y se cumpla con las restricciones
expresadasenelNumeral6.2.4.1delanorma.Eneste
métodosedeterminanloscaudalesmáximosapartir
del tiempo de concentración del área de drenaje y
la relación que éste tiene con diferentes períodos de
retorno para estimar la intensidad media del evento
de precipitación de diseño. Adicionalmente, se tiene
en cuenta un coeficiente de escorrentía de acuerdo
con el tipo de suelo y del uso que se le está dando
al mismo.
Por medio de la Ecuación 5-1 se puede calcular el
caudal máximo de aguas lluvias de acuerdo con el
método racional.
CiAQ = Ecuación 5 - 1
donde,
Q = Caudal máximo de aguas lluvias (L/s).
C = Coeficiente de escorrentía (adimensional).
i = Intensidad de precipitación (L/s/ha).
A = Área tributaria (ha).
El coeficiente de escorrentía tiene en cuenta el
coeficientedeimpermeabilidadqueestárelacionado
con el tipo de superficie del área de drenaje, además
deinvolucrarlapendientepromediodelacuencade
drenaje como se muestra en la Ecuación 5-2.
SIC *05.0*65.014.0 ++= Ecuación 5 - 2
donde,
I = Coeficiente de impermeabilidad (adimensional).
S = Pendiente promedio del área tributaria (m/m).
El coeficiente de impermeabilidad, I, es función
del tipo del suelo de la cuenca, del grado de
permeabilidad de la zona, de la pendiente del
terreno y de todos aquellos otros factores que
determinan qué parte de la precipitación se
convierteen escorrentía.Tambiénse deben tener en
cuenta las consideraciones expuestas en el Numeral
6.2.7 de la norma.
El diseñador debe hacer uso de los coeficientes de
impermeabilidad que se presentan en la Tabla 5-1.
Tabla 5 -1 Coeficientes de impermeabilidad
Tipo de superficie I
Cubiertas 0.90
Pavimentos asfálticos y superficies de
concreto
0.90
Vías adoquinadas 0.85
Zonas comerciales o industriales 0.90
Residencial, con casas contiguas,
predominio de zonas duras
0.75
Residencial multifamiliar, con bloques
contiguos y zonas duras entre éstos
0.75
Residencial unifamiliar, con casas conti-
guas y predominio de jardines
0.60
Residencial, con casas rodeadas de
jardinesomultifamiliaresapreciablemente
separados
0.45
Residencial, con predominio de zonas
verdes y parques-cementerios
0.30
Laderas sin vegetación 0.60
Laderas con vegetación 0.30
Parques recreacionales 0.30
Para calcular la intensidad de la precipitación es
necesario determinar el tiempo de concentración,
el cual es función de los tiempos de entrada y de
tránsito.
Para el primer tramo, el tiempo de entrada
corresponde al tiempo que toma el flujo superficial
en viajar desde la parte más alejada del área
tributaria hasta el punto de entrada o hasta el

32
donde,
Tt
= Tiempo de recorrido (min).
L = Longitud de tramo de red (m).
v = Velocidad media del flujo (m/s).
Porúltimo,paralaestimacióndelaintensidadmedia
de la Ecuación 5-1 se utiliza la curva de intensidad-
duración-frecuencia(IDF)delaestaciónmáscercana
a la zona de proyecto. El período de retorno que
se debe utilizar para estimar la intensidad media
de precipitación depende del tipo de proyecto
diseñado de acuerdo con lo expresado en el
Numeral 6.2.2 de la norma.
5.1 CÁLCULO DEL CAUDAL DE AGUA
LLUVIA
Para el cálculo del caudal de agua lluvia tributaria
a un tramo el diseñador debe realizar el siguiente
procedimiento:
- Paso 1. Suponer un valor de la velocidad media
en el tramo.
- Paso 2. Calcular el tiempo de recorrido de acuerdo
con la Ecuación 5-5.
- Paso 3. Calcular el tiempo de entrada utilizando
la Ecuación 5-4.
- Paso 4. Calcular el tiempo de concentración de
acuerdo con la Ecuación 5-3.
- Paso 5. Con el valor del tiempo de concentración,
calcularlaintensidaddelluviautilizandolascurvas
de IDF y el período de retorno de diseño.
- Paso 6. Calcular el coeficiente de escorrentía por
medio de la Ecuación 5-2.
- Paso 7. Calcular el caudal utilizando la Ecuación
5-1.
- Paso 8. Calcular el diámetro de la tubería del tramo
de acuerdo con el diagrama de flujo establecido en
el Numeral 6.1 de la Guía.
sumidero más cercano de la red, y el tiempo de
tránsito al recorrido del flujo en el tramo. Para el
segundo tramo, el tiempo de entrada es igual al
tiempo de concentración del tramo anterior y así
sucesivamente. En el caso de confluencia de varios
tramosaunacámaradeinspección,paraelsiguiente
tramo se toma como tiempo de concentración el
de mayor valor.
Adicionalmente,sedebentenerencuentalosrequisitos
establecidos en el Numeral 6.2.8 de la norma.
teC TTT += Ecuación 5 - 3
donde,
TC
= Tiempo de concentración (min).
Te
= Tiempo de entrada (min).
Tt
= Tiempo de recorrido (min).
Para el cálculo del tiempo de entrada se utiliza la
ecuación de la FAA3
de los Estados Unidos como se
muestra en la Ecuación 5-4.
( )
3/1
1.1707.0
S
LI
Te
−∗
= Ecuación 5 - 4
donde,
Te
= Tiempo de entrada (min).
T = Coeficiente de impermeabilidad (adimensional).
L = Longitud máxima de flujo de escorrentía
superficial (m).
S = Pendiente promedio entre punto más alejado
y el punto de entrada a la red (m/m).
Para la estimación del tiempo de recorrido se utiliza
lasiguienteexpresiónqueesfuncióndelavelocidad
media de flujo en cada tramo.
v
L
Tt
60
= Ecuación 5 - 5
3
FAA: Federal Aviation Administration.

33
Figura 5--1: Área tributaria del tramo T1
De acuerdo con el Capítulo 3 y la Figura 5-1 las áreas
tributarias que llegan al Tramo 1 son la 29, 30 y 32.
Al realizar las mediciones en el plano se tiene que la
longitud máxima de flujo de escorrentía superficial
es de 215.1 metros y que la pendiente promedio del
recorrido de esa línea es de 8.9 %.
SuponiendounavelocidadmediadeflujoenelTramo
T1 de 5 m/s y sabiendo que la longitud del tramo es
de 72.93 metros, el tiempo de recorrido es:
- Paso9.Conelvalordelcaudal(paso7)yeldiámetro
deltramo(paso8),calcularlavelocidadeneltramoy
compararconelvalorsupuestoenelpaso1.Siestos
valorestienenunadiferenciasuperioroigualal±1%,
elprocesoiterativosevuelveainiciarutilizandocomo
velocidad la última calculada.
Sin embargo, si el tiempo de concentración mínimo
en las cámaras iniciales es inferior a 3 minutos, se
debe adoptar como tiempo de concentración 3
minutos. Por otro lado, el tiempo de concentración
máximo debe ser 15 minutos.
Para ilustrar el procedimiento antes descrito se
tomará como ejemplo dos tramos de la red de
Prado Centro. El primero un arranque y el segundo
su continuidad.
En primer lugar se tiene el Tramo T1, la forma y
características del área tributaria se presentan la
Figura 5-1.
min243.0
560
93.72
=
⋅
=tT Ecuación 5 - 6
Para determinar el tiempo de entrada se utiliza un coeficiente de impermeabilidad de 0.75 correspondiente
a zonas residenciales multifamiliares con casas contiguas predominadas de zonas impermeables y los
valores de longitud y pendiente del área tributaria establecidos antes, ecuación 5-7.
( ) min129.8
089.0
1.21575.01.1707.0
3/1
=
−∗
=eT Ecuación 5 - 7
Entonces el tiempo de concentración será, como se muestra en la ecuación 5-8.
min372.8min129.8min243.0 =+=CT Ecuación 5 - 8
Como se mencionó en el Numeral 3.1.2 el período de retorno que se debe utilizar en el diseño de la red de
Prado Centro es de 10 años. Para la estación de la Planta Villa Hermosa la ecuación que describe la curva
IDF para este período de retorno es:

34
( ) 9946.0
(min)16
1.3483
)/(
Tc
hmmi
+
= Ecuación 5 - 9
Con la ecuación de la curva IDF de la estación Planta Villa Hermosa se calcula la intensidad promedio
como:
( ) ha
sL
hmmi
/
9.403/4.145
372.816
1.3483
9946.0
==
+
= Ecuación 5 - 10
Se usa el factor 100/36 para convertir la intensidad expresada en mm/h a L/s/ha.
El coeficiente de escorrentía se calcula mediante la siguiente expresión:
632.0089.0*05.075.0*65.014.0 =++=C Ecuación 5 - 11
El área total de este tramo es de 1.97 hectáreas de acuerdo con la Tabla 3-3, por lo tanto el caudal de agua
lluvia será:
( ) ( ) sLha
ha
sL
CiAQ /9.50297.1
/
9.403632.0 =∗ ∗== Ecuación 5 - 12
Para determinar la velocidad de flujo del tramo, primero se estable la profundidad normal de acuerdo con
la siguiente expresión que relaciona el caudal que pasa por la tubería, bajo la condición de flujo uniforme,
como función de la rugosidad absoluta de la tubería, del radio hidráulico de la sección transversal, de la
viscosidad cinemática del agua y de la pendiente del tramo.
o
s
o
gRSRR
k
gRSAQ
84
51.2
8.14
log82 10
υ
Ecuación 5 - 13
donde,
Q = Caudal del flujo (m3
/s).
R = Radio hidráulico (m).
A = Área mojada transversal (m2
).
So
= Pendiente longitudinal del tramo.
υ = Viscosidad cinemática (m2
/s)
Una vez se tiene la profundidad normal, la velocidad de flujo se calcula mediante las siguientes tres
ecuaciones:
−
+=
2/
2/
2
d
dy
arcsen n
πθ Ecuación 5 - 14

35
( )( )θθ Sen
d
A −=
8
2
Ecuación 5 - 15
A
Q
v = Ecuación 5 - 16
Para el caso específico del tramo 1 que tiene una pendiente de 6.18% se siguió el diagrama de flujo de diseño
establecido en el Numeral 6.1 requiriéndose una tubería de PVC de 16”de diámetro nominal (0.362 metros de
diámetro interno). Utilizando la Ecuación 5-13 se determina la profundidad normal como:
( ) ( )
( ) ( ) ( )⋅
+
⋅
⋅−=
−−
nnn
nn
yRyRyR
* * *yRyA
85.44
1014.151.2
8.14
105.1
log85.425029.0
66
10 Ecuación 5 - 17
Al resolver la ecuación se obtiene una profundidad normal de 0.236 metros.
Utilizando la Ecuación 5-14, la Ecuación 5-15 y la Ecuación 4-15 se determina la velocidad de flujo como:
radoarcsen 759.338.215
181.0
181.0236.0
2 °=
−
+= πθ Ecuación 5 - 18
( ) ( )( ) 2
2
071.038.215759.3
8
362.0
mSenA =−= Ecuación 5 - 19
sm
m
sm
v /08.7
071.0
/5029.0
2
3
== Ecuación 5 - 20
Tabla 5-2 Cálculo del caudal de agua lluvia del tramo T1
Velocidad
supuesta
Tiempo de
recorrido
Tiempo de
entrada
Tiempo de
concentración
Intensidad
media
Caudal de
agua lluvia
Velocidad
final
[ m/s ] [ min ] [ min ] [ min ] [ L/s/ha ] [ L/s ] [ m/s ]
5.00 0.243 8.129 8.372 403.9 502.8 7.08
7.08 0.172 8.129 8.300 405.1 504.3 7.06
Teniendoencuentaquelarelaciónentreeltiempodetránsitoasumidoyeltiempodetránsitofinal,(tta
/ttf
),debe
estar en un rango de 0.99 y 1.01, se procede a chequear con el valor obtenido al desarrollar la Ecuación 5-20.
Como la velocidad final difiere en un 29% con respecto a la velocidad supuesta, se debe reiniciar el
procedimiento antes descrito desde el paso 1. En la Tabla 5-2 se presenta el resumen de las iteraciones
realizadas para encontrar el caudal de agua lluvia del tramo 1.

36
Al resolver la ecuación se obtiene una profundidad normal de 0.262 metros.
Utilizando la Ecuación 5-14, la Ecuación 5-15 y la Ecuación 4-15 se determina la velocidad de flujo como:
Del proceso iterativo de la Tabla 5-2 se llega a que el tiempo de concentración en el Tramo 1 es de 8.30
minutos, dado que el porcentaje de error entre la velocidad supuesta y la velocidad final es de 0.28 % que
es inferior al 1% establecido en la norma.
Para el segundo tramo el tiempo de entrada es igual al tiempo de concentración delTramo 1.Y de la misma
manera se realiza todo el procedimiento para determinar el caudal de agua lluvia.
Suponiendo una velocidad media de flujo en el Tramo T2 de 5 m/s y sabiendo que la longitud del tramo
es de 6.01 metros y la pendiente del tramo es de 4.66%, el tiempo de recorrido es:
min02.0
560
01.6
=
∗
=tT Ecuación 5 - 21
Entonces el tiempo de concentración será:
min32.8min30.8min02.0 =+=CT Ecuación 5 - 22
Con la ecuación de la curva IDF de la estación Planta Villa Hermosa se calcula la intensidad promedio
como:
( ) ha
sL
hmmi
/
7.404/7.145
32.816
1.3483
9946.0
==
+
= Ecuación 5 - 23
El coeficiente de escorrentía se calcula mediante la siguiente expresión:
63.00466.0*05.075.0*65.014.0 =++=C Ecuación 5 - 24
El área total de este tramo es de 2.54 hectáreas de acuerdo con la Tabla 3-3, por lo tanto el caudal de agua
lluvia será:
( ) ( ) sLha
ha
sL
CiAQ /6.64754.2
/
7.40463.0 =⋅⋅== Ecuación 5 - 25
En el caso delTramo 2 se siguió el diagrama de flujo de diseño establecido en el Numeral 6.1 requiriéndose
una tubería de PVC de 20”de diámetro nominal (0.452 metros de diámetro interno). Utilizando la Ecuación
5-13 se determina la profundidad normal así:
( ) ( )
( ) ( ) ( )
+−=
−−
nnn
nn
yRyRyR
yRyA
66.34
1014.151.2
8.14
105.1
log66.326* *
* * *
*
647.0
66
10 Ecuación 5 - 26

37
radoarcsen 462.333.198
226.0
226.0262.0
2 °=
−
+= πθ Ecuación 5 - 27
( ) ( )( ) 2
2
0964.033.198462.3
8
452.0
mSenA =−= Ecuación 5 - 28
sm
m
sm
v /72.6
0964.0
/6476.0
2
3
== Ecuación 5 - 29
Como la velocidad final difiere en un 26% con respecto a la velocidad supuesta se debe reiniciar el
procedimiento antes descrito. En la Tabla 5-3 se presenta el resumen de las iteraciones realizadas para
encontrar el caudal de agua lluvia delTramo 2.
Tabla 5-3 Cálculo del caudal de agua lluvia del tramo T2
Velocidad
supuesta
Tiempo de
recorrido
Tiempo de
entrada
Tiempo de
concentración
Intensidad
media
Caudal de
agua lluvia
Velocidad
final
[ m/s ] [ min ] [ min ] [ min ] [ L/s/ha ] [ L/s ] [ m/s ]
5.00 0.020 8.300 8.320 404.7 647.5 6.72
6.72 0.015 8.300 8.315 404.8 647.6 6.72
5.2 CAUDALES DE DISEÑO
De la misma manera que se calcularon los caudales de agua lluvia de los Tramos 1 y 2 se procede a
determinar los caudales de agua lluvia de los demás tramos que conforman la red de Prado Centro. En la
Tabla 5-4 se presentan los caudales de agua lluvia de acuerdo con el procedimiento establecido en el
numeral anterior:
Tabla 5 4 Caudales de diseño de aguas lluvias para la red de Prado Centro
Tramo
QLLU
(m3
/s)
Tramo
QLLU
(m3
/s)
Tramo
QLLU
(m3
/s)
T1 0.503 T24 2.977 TA1 4.211
T2 0.643 T25 3.027 TA2 4.218
T3 0.728 T26 3.056 TA3 5.619
T4 0.955 T27 0.112 TA4 5.775
T5 1.181 T28 0.063 TA5 5.879
T6 1.201 T29 0.118 TA6 6.022
T7 1.343 T30 0.266 TA7 6.051
T8 1.355 T31 0.066 TA8 6.192

38
Tramo
QLLU
(m3
/s)
Tramo
QLLU
(m3
/s)
Tramo
QLLU
(m3
/s)
T9 1.369 T32 0.254 TA9 6.405
T10 1.689 T33 0.049 TA10 6.434
T11 0.130 T34 0.186 TA11 6.434
T12 0.041 T35 0.262 TA12 6.476
T13 0.145 T36 0.445 TA13 6.564
T14 0.145 T37 0.511 TA14 6.863
T15 1.604 T38 0.511 TA15 6.863
T16 1.792 T39 0.083 TA16 6.864
T17 2.118 T40 0.136 TA17 6.860
T18 2.388 T41 0.218 TA18 0.000
T19 2.382 T43 0.041 TA19.1 6.860
T20 2.518 T44 0.063 TA19.2 6.860
T21 2.518 T45 0.137 TA20 0.056
T22 2.938 T46 0.959 TA21 0.238
T23 2.950 TA22 0.000

39
La información específica de la zona del proyecto
es la que le permite al diseñador conocer las
características especiales de su modelo y tomar
la decisión de incluir elementos especiales como
aliviaderos,estacionesdebombeo,cámarasdecaída
y/o dispositivos de almacenamiento.
6.1 DISEÑO TRAMO A TRAMO
La ecuación que determina la capacidad de una
tubería trabajando parcialmente llena de acuerdo
con la norma es la que combina las ecuaciones
de Darcy-Weisbach y Colebrook White y relaciona
el caudal que pasa por tal tubería bajo condición
de flujo uniforme como función de la rugosidad
absoluta de la tubería, del radio hidráulico de la
sección transversal, de la viscosidad cinemática del
agua y de la pendiente longitudinal del trazado.
Tales características de flujo deben compararse
con los parámetros correspondientes que rigen
el diseño de la normativa aplicable a cada tipo de
alcantarillado en particular; entre ellas se incluye la
profundidad normal de flujo, la velocidad media, el
porcentaje del caudal a tubo lleno, la profundidad
hidráulica y el número de Froude. Adicionalmente
se debe revisar que no se infrinjan restricciones
de diseño independientes a las hidráulicas, entre
ellas las condiciones geotécnicas las cuales están
directamente relacionadas con la profundidad de
excavación.
Esposiblerepresentarelalgoritmoiterativoqueserea-
lizaeneldiseñodetramosdealcantarilladobajoflujo
uniforme en esquemas como el de la Figura 6 -1.
Capítulo 6 DISEÑO HIDRÁULICO
DE LA RED DE ALCANTARILLADO
La norma establece un procedimiento de diseño
que comprende el predimensionamiento de las
tuberías de la red a través de las ecuaciones de
flujo uniforme, la inclusión de pérdidas menores en
el diseño de cámaras de inspección y de caída, y la
comprobación de la línea de gradiente hidráulico y
energía total dentro de cada tramo de alcantarillado
para verificar sobrecargas y formación de resaltos
hidráulicos.
Antes de proceder con el diseño, el ingeniero
diseñadordebecomprenderyanalizarlainformación
disponible sobre el sitio, usuarios, redes existentes,
etc., con el fin de modelar el sistema de la manera
más coherente posible con las condiciones de
operación del prototipo.
+−=
ο
s
ο
gRSRR
k
gRSAQ
84
51.2
8.14
log82 10
υ
Ecuación 6 - 1
donde,
Q = Caudal del flujo (m3
/s).
ks
= Rugosidad absoluta de la tubería (m).
R = Radio hidráulico (m).
A = Área mojada transversal (m2
).
So
= Pendiente longitudinal del tramo (m/m).
υ = Viscosidad cinemática (m2
/s).
La ecuación anterior permite calcular el diámetro
mínimo necesario para alcanzar una capacidad de
descarga igual o mayor que el caudal de diseño
especificado, cumpliendo a la vez con el criterio de
profundidad máxima.
Una vez se ha determinado el menor diámetro
interno comercial del material escogido cuya
capacidadigualeoexcedaelcaudaldediseñose
deben establecer las características normales

40
es de 6.449 m3
/s como se muestra en laTabla 6-1. De
manera similar se calculan los caudales de diseño
para todos los tramos de la red de Prado Centro.
6.1.2 DETERMINACIÓN DE DIÁMETROS
El siguiente paso en el diseño tramo a tramo es
encontrar el diámetro real interno del conjunto
de tramos que conforman la red y que permitan
transportar el caudal de diseño establecido en
la Tabla 6-1. Para esto se debe definir la base de
diámetros de acuerdo con los materiales que
Figura 6 -1: Diagrama de flujo para el diseño bajo flujo uniforme
6.1.1 CAUDALES DE DISEÑO
Una vez se han determinado los caudales de aguas
residuales y aguas lluvias como se mostró en los
Capítulos 4 y 5, se suman para determinar el caudal
de diseño de cada tramo.
Por ejemplo para el Tramo TA9 el caudal de agua
residual es de 44.1 l/s (0.044 m3
/s) de acuerdo
con la Tabla 4-2 mientras que el caudal de aguas
lluvias es de 6.405 m3
/s de acuerdo con la Tabla
5-4; por lo tanto el caudal de diseño de este tramo

41
Tabla 6 -1 Caudales de diseño para sector prado
Tramo
QDISEÑO
(m3
/s)
Tramo
QDISEÑO
(m3
/s)
Tramo
QDISEÑO
(m3
/s)
T1 0.508 T24 3.002 TA1 4.237
T2 0.648 T25 3.053 TA2 4.256
T3 0.734 T26 3.082 TA3 5.658
T4 0.962 T27 0.113 TA4 5.815
T5 1.189 T28 0.063 TA5 5.922
T6 1.209 T29 0.119 TA6 6.065
T7 1.352 T30 0.267 TA7 6.094
T8 1.364 T31 0.066 TA8 6.235
T9 1.378 T32 0.255 TA9 6.449
T10 1.701 T33 0.049 TA10 6.478
T11 0.131 T34 0.187 TA11 6.478
T12 0.041 T35 0.263 TA12 6.521
T13 0.145 T36 0.447 TA13 6.609
T14 0.145 T37 0.513 TA14 6.910
T15 1.622 T38 0.513 TA15 6.917
T16 1.811 T39 0.083 TA16 6.918
T17 2.138 T40 0.136 TA17 6.914
T18 2.410 T41 0.220 TA18 0.054
T19 2.404 T43 0.042 TA19.1 6.860
T20 2.541 T44 0.064 TA19.2 6.860
T21 2.541 T45 0.138 TA20 0.056
T22 2.963 T46 0.966 TA21 0.239
T23 2.975 TA22 0.013
puedan ser utilizados en el diseño de la red de
alcantarillado, teniendo en cuenta las limitaciones
que pueda tener en la fase de construcción, como
por ejemplo longitud controlada.
En el caso de las redes de alcantarillado de la ciudad
de Medellín y de los municipios atendidos por EPM
los materiales que comúnmente se utilizan son PVC,
GRP y Concreto; para estos tres materiales se deben
seguir las especificaciones técnicas descritas en las
normasInconteceinternacionalesqueserelacionan
en el Numeral 4.2.6 de la norma.
La base de diámetros que se va a considerar para el
diseño es la que se presenta en la Tabla 6-2.
Una vez se tiene la base de diámetros se procede
a encontrar el diámetro de la tubería que permita
transportar el caudal de diseño establecido en los
capítulos anteriores.
Tomando como ejemplo el diseño del Tramo TA17
el cual tiene una longitud de 38.31 metros, una
pendiente de 0.00143, un caudal de diseño de 6.914
m3
/s y en el que se utilizará GRP como material de
las tuberías con un ks de 0.03 mm.

42
Tabla 6-2 Base de diámetros para el diseño
Diámetro comercial
Diámetro real interno
en PVC
en GRP
en Concreto
10” 0.227 m 0.250 m 0.250 m
12” 0.284 m 0.300 m 0.300 m
14” - 0.350 m 0.350 m
16” 0.362 m 0.400 m 0.400 m
18” 0.407 m 0.450 m 0.450 m
20” 0.452 m 0.500 m 0.500 m
24” 0.595 m 0.600 m 0.600 m
27” 0.671 m 0.700 m 0.700 m
30” 0.747 m 0.800 m 0.800 m
36” 0.899 m 0.900 m 0.900 m
40” - 1.000 m 1.000 m
42” 1.051 m - -
44” - - 1.100 m
48” 1.203 m 1.200 m 1.200 m
52” 1.295 m - 1.300 m
54” 1.353 m - -
56” - 1.400 m 1.400 m
60” 1.507 m - 1.500 m
64” - 1.600 m 1.600 m
68” - 1.700 m
72” - 1.800 m 1.800 m
El primer paso es escoger la relación entre la profundidad de flujo y el diámetro de la tubería, que para este
caso el valor es de 0.70 porque el diámetro inicial (250 mm) a utilizar es menor de 500 mm; esta relación se
escoge de acuerdo con el Numeral 6.2.19 de la norma. Con esta relación se determina el ángulo subtendido
entre el centro de la sección transversal y los puntos de contacto entre la superficie libre y la circunferencia
de la tubería, así:
−
+=
2/
2/
2
d
dy
arcsen n
πθ
rad
d
dd
arcsen 965.3
2/
2/7.0
2 =
−
+= πθ
Ecuación 6 - 2
Calculado el ángulo antes descrito se procede a escoger el primer diámetro de la base de diámetros (0.250
metros) para calcular las características geométricas de la tubería como el área, el perímetro y el radio
hidráulico como se muestra en las siguientes tres ecuaciones:

43
( )( )θθ Sen
d
A −=
8
2
( ) ( )( ) 2
2
0367.0965.3965.3
8
25.0
mSen
m
A =−=
Ecuación 6 - 3
dP θ
2
1
=
mmradP 496.025.0965.3
2
1
=∗ ∗=
Ecuación 6 - 4
P
A
R =
m
m
m
R 074.0
496.0
0367.0 2
==
Ecuación 6 - 5
Con las características geométricas de la tubería, la rugosidad, pendiente de la misma y la viscosidad
cinemática del agua se puede determinar el caudal que puede transportar esa tubería con una relación
de profundidad normal de 0.7 veces el diámetro, como:
+−=
o
s
ο
gRSRR
k
gRSAQ
84
51.2
8.14
log82 10
υ
smQ
Q
/026.0
00143.0074.081.98074.04
10*14.151.2
074.08.14
10*
* * * * *
*5.1
log** * * * 00143.0074.081.980367.02
3
66
10
=
+−=
−−
Ecuación 6 - 6
Este caudal de 0.026 m3
/s es menor que el caudal de diseño de 6.914 m3
/s, por lo tanto se debe utilizar
un diámetro mayor. Para los siguientes diámetros reales internos se realizó el mismo procedimiento hasta
encontrar el diámetro que permita transportar el caudal de diseño. En laTabla 6-3 se muestran los resultados.
Una vez se ha determinado el diámetro de la tubería que puede transportar el caudal de diseño, se debe
encontrar la profundidad normal de flujo para dicho caudal. En la Tabla 6-4 se presenta el resumen de los
cálculos realizados. Para determinar la profundidad normal de flujo correspondiente al caudal de diseño,
se establece una profundidad normal inicial pequeña y se va aumentando hasta encontrar la que corres-
ponda al caudal de diseño. La octava columna se usa para la verificación de la profundidad, cuando se
pase de un “No”a un “Sí”esa es la profundidad normal de flujo que debe haber en la tubería para que se
pueda transportar el caudal de diseño antes especificado.

44
Tabla 6-3 Determinación del diámetro de diseño
D Y θ A P R Q Q QD
(m) (m) (rad) (m2
) (m) (m) (m3
/s) (Sí / No)
0.250 0.175 3.965 0.037 0.496 0.074 0.026 No
0.300 0.210 3.965 0.053 0.595 0.089 0.042 No
0.350 0.245 3.965 0.072 0.694 0.104 0.063 No
0.400 0.280 3.965 0.094 0.793 0.118 0.090 No
0.450 0.315 3.965 0.119 0.892 0.133 0.123 No
0.500 0.400 4.429 0.168 1.107 0.152 0.190 No
0.600 0.480 4.429 0.242 1.329 0.183 0.306 No
0.700 0.560 4.429 0.330 1.550 0.213 0.460 No
0.800 0.640 4.429 0.431 1.771 0.243 0.653 No
0.900 0.720 4.429 0.546 1.993 0.274 0.890 No
1.000 0.850 4.692 0.712 2.346 0.303 1.237 No
1.200 1.020 4.692 1.025 2.815 0.364 1.994 No
1.400 1.190 4.692 1.395 3.285 0.425 2.985 No
1.600 1.360 4.692 1.822 3.754 0.485 4.233 No
1.800 1.530 4.692 2.305 4.223 0.546 5.758 No
2.000 1.700 4.692 2.846 4.692 0.607 7.581 Si
Tabla 6-4 Determinación de la profundidad normal de flujo para el diámetro seleccionado
D Y θ A P R Q Q QD
(m) (m) (rad) (m2
) (m) (m) (m3
/s) (m3
/s)
2.000 1.300 3.751 2.162 3.751 0.576 5.581 No
2.000 1.350 3.857 2.256 3.857 0.585 5.879 No
2.000 1.400 3.965 2.349 3.965 0.592 6.167 No
2.000 1.450 4.075 2.439 4.075 0.599 6.446 No
2.000 1.500 4.189 2.527 4.189 0.603 6.710 No
2.000 1.520 4.235 2.562 4.235 0.605 6.812 No
2.000 1.541 4.285 2.597 4.285 0.606 6.916 Si
De la Tabla 6-4 se observa que el valor de profundidad normal es de 1.541 metros (y/D = 77.1 %).
6.1.3 EVALUACIÓN DE CRITERIOS HIDRÁULICOS
Una vez se ha determinado cuál es el diámetro y la profundidad de flujo se procede a calcular las caracterís-
ticas hidráulicas del tramo para verificar si cumple con los criterios de velocidad mínima, esfuerzo cortante
mínimo, número de Froude y relación y/D.

45
En primer lugar se determina el número de Froude para verificar que el tramo no trabaje en flujo cuasicrítico;
de lo contrario es necesario variar la pendiente a fin de solucionar este inconveniente. Para determinar el
número de Froude se debe calcular el ancho superficial y el área de la sección transversal, utilizando las
siguientes ecuaciones:
⋅=
2
θ
SendT
m
rad
SenmT 682.1
2
285.4
0.2 =⋅=
Ecuación 6 - 7
( )( )θθ Sen
d
A −=
8
2
( ) ( )( ) 2
2
597.2285.4285.4
8
0.2
mSen
m
A =−=
Ecuación 6 - 8
T
A
gA
Q
Fr =
684.0
682.1
597.2
/81.9597.2
/914.6
2
22
3
==
m
m
smm
sm
Fr
Ecuación 6 - 9
ComoelnúmerodeFroudenoseencuentraentreelrangode0.7a1.5nohayproblemaporflujocuasicrítico;por
lo tanto el régimen de flujo en este tramo será flujo subcrítico porque el número de Froude es menor de 1.
Luego se debe evaluar la velocidad de flujo para verificar si se encuentra en el rango permitido por norma.
La velocidad se calcula como:
sm
m
sm
A
Q
v /66.2
597.2
/914.6
2
3
=== Ecuación 6 - 10
Las condiciones de velocidad en este tramo son las adecuadas de acuerdo con las especificaciones descritas
en el Numeral 2.3.2 de esta guía.
Por último se evalúa el esfuerzo cortante para saber si el tramo cumple con el criterio de autolimpieza, para
lo cual se utilizan las siguientes fórmulas:

46
−=
θ
θSend
R 1
4
( ) m
rad
radSenm
R 606.0
285.4
285.4
1
4
0.2
=−=
Ecuación 6 - 11
RSγτ =
Pammkgsm 5.800143.0606.0/1000/81.9 32
=∗ ∗ ∗=τ
Ecuación 6 - 12
Como el valor del esfuerzo cortante es mayor de 3 pascales el tramo diseñado cumple con el criterio
de autolimpieza.
6.1.4 DISEÑO DE LA RED
Demanerasimilarsecalculaeldiámetrodecadaunadelostramosquecomponenlareddealcantarilladode
PradoCentro,comosemuestraenlassiguientesdostablas6-5y6-6.Encadaunodelosdiseñossedebenverificar
loscriteriosdevelocidadmínima,esfuerzocortantemínimo,mínimaprofundidaddeexcavaciónyrégimendeflujo.
Tabla 6-5 Características topológicas de la red de Prado Centro
Tramo Longitud Pendiente Rugosidad
Caudal de
diseño
Diámetro
Profundidad
normal
- (m) (-) (mm) (m3
/s) (m) (m)
T1 72.93 0.0618 0.0015 0.507 0.362 0.236
T2 6.01 0.0466 0.0015 0.648 0.452 0.260
T3 92.25 0.0841 0.0015 0.734 0.452 0.230
T4 7.75 0.0439 0.0015 0.962 0.595 0.286
T5 66.25 0.1428 0.0015 1.188 0.595 0.225
T6 18.81 0.1318 0.0015 1.209 0.595 0.232
T7 17.58 0.0421 0.0015 1.352 0.595 0.359
T8 17.62 0.0471 0.0015 1.364 0.595 0.347
T9 20.52 0.0463 0.0015 1.378 0.595 0.351
T10 62.93 0.0399 0.0015 1.701 0.595 0.433
T11 91.52 0.0140 0.6000 0.131 0.350 0.208
T12 23.51 0.0106 0.0015 0.041 0.284 0.106
T13 58.21 0.0309 0.6000 0.145 0.300 0.191
T14 10.05 0.0308 0.6000 0.145 0.300 0.192
T15 5.62 0.0872 0.0015 1.622 0.595 0.314
T16 92.32 0.1022 0.0015 1.811 0.595 0.319

47
Caudal de
diseño
Diámetro
Profundidad
normal
T17 90.79 0.0865 0.0015 2.138 0.595 0.377
T18 93.73 0.0775 0.0015 2.410 0.595 0.431
T19 3.99 0.0501 0.0015 2.404 0.671 0.455
T20 80.72 0.0348 0.0015 2.541 0.747 0.496
T21 8.67 0.0346 0.0015 2.541 0.747 0.497
T22 34.79 0.0776 0.0015 2.963 0.747 0.412
T23 18.84 0.0690 0.0015 2.975 0.747 0.430
T24 18.77 0.1214 0.0015 3.002 0.747 0.358
T25 3.57 0.0476 0.0015 3.053 0.747 0.501
T26 44.53 0.0631 0.0015 3.082 0.747 0.454
T27 89.87 0.0847 0.6000 0.113 0.250 0.133
T28 42.88 0.0219 0.6000 0.063 0.250 0.142
T29 28.65 0.0143 0.6000 0.118 0.350 0.193
T30 93.62 0.0228 0.6000 0.267 0.400 0.257
T31 35.67 0.0241 0.6000 0.066 0.250 0.142
T32 94.42 0.0207 0.6000 0.255 0.400 0.257
T33 58.95 0.1620 0.6000 0.049 0.250 0.069
T34 6.08 0.0444 0.6000 0.187 0.300 0.201
T35 88.49 0.0867 0.0015 0.263 0.362 0.141
T36 53.52 0.0807 0.0015 0.447 0.362 0.197
T37 59.05 0.0853 0.0015 0.513 0.362 0.211
T38 11.71 0.0863 0.0015 0.513 0.362 0.211
T39 39.86 0.0361 0.6000 0.083 0.250 0.144
T40 43.67 0.0066 0.0015 0.136 0.362 0.220
T41 153.15 0.0181 0.6000 0.220 0.400 0.243
T43 37.78 0.0289 0.6000 0.042 0.250 0.102
T44 19.75 0.0790 0.6000 0.064 0.250 0.096
T45 82.99 0.0316 0.6000 0.138 0.300 0.184
T46 93.54 0.0917 0.0015 0.966 0.452 0.266
TA1 3.15 0.0222 0.0015 4.237 1.051 0.632
TA2 18.15 0.0430 0.0015 4.256 1.051 0.508
TA3 10.84 0.0351 0.0015 5.658 1.051 0.652
TA4 113.62 0.0252 0.0015 5.815 1.051 0.758
TA5 58.88 0.0160 0.0015 5.922 1.203 0.810
TA6 89.71 0.0159 0.0015 6.065 1.203 0.825
TA7 10.77 0.0158 0.0015 6.094 1.203 0.831

48
Caudal de
diseño
Diámetro
Profundidad
normal
TA8 107.06 0.0175 0.0015 6.235 1.203 0.812
TA9 50.12 0.0184 0.0015 6.449 1.203 0.816
TA10 43.46 0.0189 0.0015 6.478 1.203 0.810
TA11 11.95 0.0176 0.0015 6.478 1.203 0.833
TA12 36.15 0.0191 0.0015 6.520 1.203 0.810
TA13 105.20 0.0194 0.0015 6.609 1.203 0.813
TA14 87.73 0.0092 0.0015 6.909 1.353 1.018
TA15 105.29 0.0101 0.0015 6.917 1.353 0.980
TA16 98.81 0.0104 0.0015 6.918 1.353 0.966
TA17 38.31 0.0014 0.0300 6.914 2.000 1.536
TA18 9.66 0.0724 0.6000 0.054 0.250 0.090
TA19.1 16.33 0.0061 0.0300 6.860 2.000 0.915
TA19.2 37.31 0.0043 0.0300 6.860 2.000 1.022
TA20 12.04 0.2043 0.0015 0.056 0.284 0.053
TA21 20.91 0.1188 0.0015 0.239 0.284 0.136
TA22 3.92 0.1811 0.6000 0.013 0.250 0.034
Tabla 6-6 Características geométricas de las tuberías de la red de Prado Centro
Tramo Y/D Velocidad
Esfuerzo
cortante
Número de
Froude
Régimen de
flujo
- - (m/s) (Pa) - -
T1 0.65 7.152 63.33 5.04 Supercrítico
T2 0.58 6.778 56.12 4.68 Supercrítico
T3 0.51 8.935 94.34 6.69 Supercrítico
T4 0.48 7.286 62.41 4.94 Supercrítico
T5 0.38 12.357 171.05 9.66 Supercrítico
T6 0.39 12.059 161.59 9.26 Supercrítico
T7 0.60 7.714 68.38 4.49 Supercrítico
T8 0.58 8.108 75.20 4.84 Supercrítico
T9 0.59 8.080 74.36 4.78 Supercrítico
T10 0.73 7.850 69.74 3.92 Supercrítico
T11 0.59 2.207 13.25 1.70 Supercrítico
T12 0.37 1.898 6.04 2.16 Supercrítico
T13 0.64 3.060 25.99 2.41 Supercrítico
T14 0.64 3.042 25.97 2.38 Supercrítico
T15 0.53 10.906 131.48 6.96 Supercrítico

49
Tramo Y/D Velocidad
Esfuerzo
cortante
Número de
Froude
Régimen de
flujo
T16 0.54 11.941 155.68 7.54 Supercrítico
T17 0.63 11.519 143.78 6.46 Supercrítico
T18 0.72 11.178 135.27 5.61 Supercrítico
T19 0.68 9.409 96.58 4.70 Supercrítico
T20 0.66 8.225 74.15 3.97 Supercrítico
T21 0.67 8.206 73.80 3.95 Supercrítico
T22 0.55 11.958 150.86 6.61 Supercrítico
T23 0.58 11.394 137.35 6.12 Supercrítico
T24 0.48 14.468 216.43 8.76 Supercrítico
T25 0.67 9.771 101.87 4.68 Supercrítico
T26 0.61 11.057 129.20 5.71 Supercrítico
T27 0.53 4.274 53.83 4.19 Supercrítico
T28 0.57 2.206 14.47 2.07 Supercrítico
T29 0.55 2.185 13.02 1.77 Supercrítico
T30 0.64 3.129 25.60 2.12 Supercrítico
T31 0.57 2.312 15.92 2.17 Supercrítico
T32 0.64 2.992 23.24 2.02 Supercrítico
T33 0.28 4.416 63.75 6.32 Supercrítico
T34 0.67 3.710 38.13 2.80 Supercrítico
T35 0.39 7.116 64.55 7.02 Supercrítico
T36 0.54 7.819 75.39 6.27 Supercrítico
T37 0.58 8.259 82.84 6.32 Supercrítico
T38 0.58 8.259 83.75 6.32 Supercrítico
T39 0.57 2.857 24.04 2.66 Supercrítico
T40 0.61 2.087 6.58 1.55 Supercrítico
T41 0.61 2.754 19.83 1.94 Supercrítico
T43 0.41 2.229 15.33 2.58 Supercrítico
T44 0.39 3.652 40.40 4.35 Supercrítico
T45 0.61 3.041 26.08 2.46 Supercrítico
T46 0.59 9.827 111.85 6.67 Supercrítico
TA1 0.60 7.770 63.72 3.41 Supercrítico
TA2 0.48 10.237 108.44 5.20 Supercrítico
TA3 0.62 10.000 102.02 4.29 Supercrítico
TA4 0.72 8.675 77.58 3.28 Supercrítico
TA5 0.67 7.279 55.05 2.74 Supercrítico
TA6 0.69 7.304 55.33 2.70 Supercrítico

50
6.2.1 DETERMINACIÓNDELDIÁMETRODE
LAS CÁMARAS
De acuerdo con el Numeral 8.3.2.2 de la norma el
diámetro interno de las cámaras de inspección se
debe determinar teniendo en cuenta que no exista
interferencia entre los tramos de entrada y de salida
a la cámara.
A manera de ejemplo se determinará el diámetro
interno de la Cámara C165, Figura 6-2.
Eldiámetrointernodelacámarasecalculamediante
la siguiente ecuación:
( )2/∆
=
Cos
D
D s
p Ecuación 6 - 13
donde,
Dp
= Diámetro interno real de la estructura de
conexión (m).
Ds
= Diámetro externo real de la tubería de salida (m).
Δ = Ángulo de intersección entre los tramos (Grados).
Tramo Y/D Velocidad
Esfuerzo
cortante
Número de
Froude
Régimen de
flujo
TA7 0.69 7.280 54.94 2.68 Supercrítico
TA8 0.67 7.643 60.28 2.87 Supercrítico
TA9 0.68 7.862 63.47 2.94 Supercrítico
TA10 0.67 7.963 65.06 2.99 Supercrítico
TA11 0.69 7.719 61.19 2.84 Supercrítico
TA12 0.67 8.015 65.81 3.01 Supercrítico
TA13 0.68 8.091 66.95 3.03 Supercrítico
TA14 0.75 5.954 37.00 1.91 Supercrítico
TA15 0.72 6.202 39.98 2.06 Supercrítico
TA16 0.71 6.299 41.24 2.12 Supercrítico
TA17 0.77 2.671 8.53 0.69 Subcrítico
TA18 0.36 3.394 35.29 4.20 Supercrítico
TA19.1 0.46 4.896 28.32 1.86 Supercrítico
TA19.2 0.51 4.248 21.33 1.51 Supercrítico
TA20 0.19 6.834 64.96 11.31 Supercrítico
TA21 0.48 7.955 80.64 7.80 Supercrítico
TA22 0.14 3.287 38.20 6.81 Supercrítico
6.2 DISEÑO DE CÁMARAS
Todas las consideraciones de diseño que se deben
tener en cuenta para el diseño de estructuras
de conexión y complementarias en sistemas de
alcantarillados se encuentran establecidas en el
Capítulo 8 de las Normas de Diseño de Redes de
Alcantarillado de EPM.
El tipo de empalme o conexión que debe hacerse
entre dos tramos depende del régimen de flujo
presente. Cuando existe la presencia de dos o más
tramos de llegada a las cámaras de conexión es
necesario establecer aquel que se comporta como
el hidráulicamente dominante en el diseño de la
estructura, según el Numeral 8.3.6.1 de la norma
teniendo en cuenta alguno de los siguientes tres
criterios:
- Conducto con menor ángulo de deflexión
- Conducto con mayor altura de velocidad
- Conducto con mayor valor resultante al multiplicar
el caudal por la velocidad

51
Figura 6-2: Vista en planta de la Cámara C165.
Al incorporar los valores de la cámara C165 en la
Ecuación 6-13 se obtiene el siguiente diámetro
interno de la cámara:
( )
m
Cos
m
Dp 703.1
21'0345
203.1
=
°
= Ecuación 6 - 14
Los diámetros comercialmente usados son: 1.20 m,
1.50 m y 2.00 m, razón por la cual el valor del diáme-
tro obtenido al desarrollar la Ecuación 6-14 se debe
redondear a un diámetro estándar, por lo tanto el
diámetro de la cámara C165 será de 2.0 metros.
Tabla 6 - 7 Información necesaria para el cálculo de empalme de la cámara C165A
Tramo ID
S
(%)
D
(m)
Q
(m3
/s)
Yn
(m)
V
(m/s) Froude Régimen Deflexión
Entrada TA9 0.12 1.203 2.10 0.96 2.16 0.69 Subcrítico
4°
Salida TA10 0.10 1.203 2.25 1.02 2.19 0.64 Subcrítico
El empate por línea de energía establece la siguiente suposición:
mp
m
hEEH
g
v
yE
g
v
yE
hEE
+−=
+=+=
+=
12
2
2
22
2
1
11
21
2
;
2 Ecuación 6 - 15
donde,
Hp
= Caída de fondo en la estructura de conexión y/o inspección (m).
v1
= Velocidad en el tramo de entrada (m/s).
6.2.2 DISEÑO DE CÁMARAS DE UNIÓN
SUBCRÍTICA
El Numeral 8.3.6.2 de la norma, indica las
condiciones para calcular las uniones entre tramos
que operan bajo régimen subcrítico. En este caso
puede aplicarse un empalme por línea de energía
y las pérdidas menores pueden calcularse con
cualquiera de los tres métodos permitidos en la
norma:
• Estándar
• AASHTO
• HEC 22
Para el empleo de estos tres métodos se debe tener
un régimen subcrítico en los tramos de entrada y de
salidadelacámaraadiseñar.EnlareddePradoexiste
solamente un tramo con flujo subcrítico (TA17)
por lo tanto no se podría realizar el diseño de una
cámara de unión subcrítica. A manera de ejemplo
se utilizarán datos hipotéticos para ilustrar este tipo
de cálculo con la cámara C165A, cuya información
de entrada se muestra en la Tabla 6-7:

52
E1
= Energía específica en el tramo de entrada (m).
E2
= Energía específica en el tramo de salida (m).
hm
= Pérdidas menores en la estructura de conexión
y/o inspección (m).
v2
= Velocidad en el tramo de salida (m/s).
y1
= Profundidadelflujoendeeltramodeentrada(m).
y2
= Profundidad el flujo en el tramo de salida (m).
Figura 6-3 Criterio de empate de línea de energía en una cámara
Para la cámara C165A el componente de pérdidas menores hm
, se determina a partir de la metodología
estándar. En este caso el diámetro de entrada es igual al diámetro de salida en los tramos y la deflexión es
de 4°, por lo tanto se cumplen las recomendaciones del Numeral 8.3.6.2 de la norma en lo que corresponde
al método mencionado.
El coeficiente Km es obtenido de la Tabla 8-2 de la norma donde se presenta un coeficiente de pérdidas
para cámaras con un tramo de entrada sin cañuela. Este coeficiente varía desde 0.5 para deflexión de 0°
hasta 0.8 para deflexión de 90°; utilizando interpolación se encuentra el coeficiente de pérdida para 4°
correspondiente a un valor de 0.513.
Tabla 8-2 de la norma: Coeficientes de pérdidas menores Método Estándar
Descripción de la cámara Coeficiente de pérdida Km
Tramo único de entrada, sin cañuela, Δ = 0º 0.5
1 tramo de entrada, sin cañuela Δ = 90º 0.8
2 tramos entrantes, ángulo entre ellos mayor que
90º
0.9
3 o más tramos entrantes 1.0
donde, Δ = Ángulo de deflexión entre el tramo de entrada y el tramo de salida de la cámara (grados).
El cálculo de la pérdida menor se efectúa multiplicando la altura de velocidad del tramo de salida por el
coeficiente de pérdida obtenido de la siguiente manera:

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