Alcantarillado

Determinación experimental del coeficiente de pérdidas menores

En la investigación descrita en éste artículo se determinaron experimentalmente los coeficientes de pérdidas menores km en accesorios de sistemas de distribución de agua potable en PVC de 2, 2 ½, 3, 4, 6 y 8 pulgadas de diámetro. Para esto se elaboraron dos modelos físicos constituidos principalmente por un sistema de tuberías y accesorios. Se probaron en total 22 accesorios en un rango de caudales entre 0.01 y 0.6 m3/s. Como resultado se encontró que la mayoría de los coeficientes Km son similares a los reportados en la literatura, aunque también se encontraron casos con coeficientes diferentes tanto mayores como menores. Ver artículo

Comportamiento hidráulico en cámaras de inspección plásticas

Las pérdidas menores en los sistemas de alcantarillado ocurren cuando hay restricciones locales o alteraciones del flujo al anterior de las cámaras de inspección. Su consideración es de gran importancia en el diseño óptimo de los sistemas de alcantarillado. En esta investigación, mediante la construcción de un modelo físico se simularon diferentes condiciones de operación de estas estructuras en un sistema de alcantarillado usando cámaras plásticas fabricadas en polietileno de alta densidad. Las pérdidas de energía experimentales se determinaron según la metodología de pérdida de potencia. Se compararon los resultados experimentales con los calculados mediante cuatro diferentes métodos teóricos con el objeto de determinar su idoneidad para reproducir los resultados obtenidos experimentalmente. Finalmente se proponen ecuaciones de descripción del comportamiento hidráulico de las cámaras para diferentes condiciones de operación. Ver artículo

Cámaras de Quiebre en sistemas de alcantarillado con alta caída

Los sistemas de alcantarillado en ciudades con topografías quebradas, frecuentemente requieren cámaras de quiebre que implican diferencias de altura muy grandes, entre los conductos de llegada y de salida. Además de eso, otra característica de estos sistemas es que no existe espacio suficiente para desarrollar una rápida con su correspondiente estructura de disipación de energía. El presente artículo, se enfoca en establecer la viabilidad económica y financiera de estructuras de alta caída que han sido propuestas experimentalmente en la literatura universal, haciendo énfasis en su comportamiento hidráulico. El artículo se focaliza inicialmente en las estructuras de alta caída tipo vórtice, para luego, dedicarse al tema de las estructuras escalonadas moduladas, y las estructuras tipo laberinto. Ver artículo

Hidráulica de cámaras de quiebre de alta caída

Una situación típica de ciudades con alto gradiente superficial o localizadas en terrenos montañosos es que los cambios de pendiente impiden que los colectores que integran el sistema de drenaje sean proyectados de forma paralela al terreno, generando así la necesidad de estructuras de caída que adicionalmente disipen la energía. En éste trabajo de aborda el problema de disipación de energía en sistemas de drenaje mediante el análisis del comportamiento hidráulico del flujo en una estructura de caída con bandejas de disipación. Se encontró variabilidad en la eficiencia de la disipación de energía en este tipo de estructuras, teniendo en cuenta diferentes condiciones geométricas y del flujo de aproximación. Ver artículo

Comportamiento hidráulico de cámaras de conexión

Este trabajo presenta el comportamiento del flujo en cámaras de confluencia de colectores de gran diámetro en sistemas de alcantarillado, resultante, del modelado físico de este tipo de estructuras bajo condiciones de laboratorio. Se analizaron diferentes configuraciones de fondo para la cámara de conexión y múltiples escenarios de flujo, identificándose los diferentes fenómenos hidráulicos a que se pueden ver sometidas este tipo de estructuras, los cuales, pueden ser indeseables para su estabilidad, durabilidad y desempeño. Se encontraron también importantes errores en el cálculo de las pérdidas de energía en la cámara a través del empleo de metodologías convencionales. Ver artículo

Modelación del flujo supercrítico en cámaras de inspección

Esta investigación busca estudiar los mecanismos numéricos disponibles para resolver el flujo supercrítico que se presenta en las cámaras de inspección de los sistemas de alcantarillado. Debido a la complejidad del flujo y su entorno, es necesario incluir el fenómeno de la turbulencia en los modelos matemáticos. De manera que se hace uso de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y de tres modelos de turbulencia para simular escenarios de flujo que han sido previamente modelados experimentalmente. Los resultados obtenidos demuestran que el uso de la CFD puede ser muy útil para los procesos de estudio y diseño de cámaras de inspección en sistemas de alcantarillado, aunque quedan aspectos por mejorar en cuanto a los procesos de experimentación y de análisis numérico de estos componentes hidráulicos.

Diseño optimizado de redes de drenaje urbano

En este proyecto de investigación se desarrolló una metodología para el diseño de redes de drenaje urbano, la cual permite obtener la combinación de diámetros y pendientes que genera los menores costos constructivos, al mismo tiempo que asegura una adecuada operación del sistema al minimizar el riesgo de que se presenten sobrecargas e inundaciones. La metodología utiliza Algoritmos Genéticos como técnica de optimización gracias a su enfoque multiobjetivo. Las características más importantes del programa desarrollado se describen en el presente artículo, así como los algoritmos que fueron implementados para investigar los parámetros sugeridos como medidas de la confiabilidad de la red. Ver artículo

¿Por qué dejar la capa de aire en tuberías de alcantarillado?

Con esta investigación se pretendió hacer un análisis teórico de las ventajas y desventajas de diseñar los sistemas de alcantarillados a superficie libre y compararlo con aquellos que funcionan a presión. Se realiza una comparación matemática de las ecuaciones que se aplican para cada tipo de flujo a presión. Se realiza además la comparación desde el punto de vista constructivo y de mantenimiento de las distintas redes con su respectivo análisis económico. A manera de conclusión se obtuvieron razones por las cuales es conveniente diseñar los sistemas de alcantarillado a flujo libre. En el caso de los sistemas que funcionan a baja presión, éstos son aplicables únicamente en alcantarillados sanitarios. Se encontró como inconveniente de los sistemas a presión el requerimiento de energía eléctrica para el buen funcionamiento de la red. Ver artículo

Calibración de redes de alcantarillado con lógica difusa

Los modelos hidráulicos de alcantarillados contienen parámetros que describen las propiedades y condiciones de operación del sistema. Muchos de los parámetros del modelo pueden ser medidos u obtenidos de diversas fuentes; sin embargo, algunos otros no es posible obtenerlos directamente. La calibración es el proceso mediante el cual se hacen los ajustes necesarios de estos parámetros de tal forma que los resultados del modelo recuerden con las medidas reales. Existen diversas técnicas mediante las cuales se puede calibrar los modelos hidráulicos de alcantarillados; en esta investigación se evalúa la idoneidad de la aplicación de la Lógica Difusa como un sistema basado en reglas en el cual se traslada el conocimiento, experiencia y estrategias de un experto al proceso de calibración. Ver artículo

Determinación del estado de alcantarillado con medición hidráulica

El presente artículo presenta los resultados de la investigación del estado de las redes de alcantarillado de tres sectores de la ciudad de Tunja, cada uno con particularidades que permiten establecer conclusiones relacionadas con la rehabilitación y reposición de redes de drenaje de aguas residuales. El objetivo es evaluar una metodología basada en mediciones de caudal y calidad del agua, como herramienta para saber cuándo es necesario abordar el problema de la presencia de defectos estructurales en las tuberías. Se probó que la metodología puede ser utilizada para la evaluación preliminar de la condición de las redes de alcantarillado de la ciudad de Tunja. De cualquier manera, la metodología debe ser validada en otros municipios bajo diferentes condiciones asociadas a las tuberías, tales como material, tiempo de servicio. Ver artículo

Determinación de zonas de riesgo por inundaciones

En este artículo se presenta una metodología para la evaluación y zonificación de riesgo por inundaciones y avenidas torrenciales en Colombia. En la metodología se establece la información que debe ser recopilada, las herramientas a utilizar y el tipo de análisis que se debe realizar para generar los mapas de amenaza y de riesgo por inundación. La zonificación por inundaciones se realiza de acuerdo con los resultados obtenidos de la modelación matemática del cuerpo de agua y su planicie de inundación, de la profundidad de la lámina de agua y de la velocidad de flujo para diferentes periodos de retorno de los eventos de precipitación. Para generar el mapa de riesgo se tienen en cuenta los resultados de la modelación hidráulica y la información de los predios susceptibles de inundación. Por último se muestra un ejemplo de aplicación de la metodología en la quebrada Limas de la ciudad de Bogotá, Colombia, como caso de estudio. Ver artículo

Implementación de un modelo lluvia escorrentía en el programa Alcantarillados

En este artículo se presentan los tres métodos de infiltración más comunes que al ser combinados con un modelo de lluvia – escorrentía, permiten determinar el caudal de escorrentía que aporta una cuenca al nodo más cercano de la red de alcantarillado. En el programa “ALCANTARILLADOS” se implementó este modelo de lluvia – escorrentía para tener una mejor aproximación del comportamiento hidráulico de las redes de alcantarillado, ya que además de tener un modelo hidrológico en donde se convierte la precipitación que cae en una cuenca determinada en caudal de escorrentía, también se puede hacer la modelación hidráulica de los conductos que componen la red de alcantarillado. Los resultados obtenidos de la aplicación modelo lluvia – escorrentía del programa “ALCANTARILLADOS” mostraron ser muy parecidos a los obtenidos en el programa de libre acceso EPASWWM. Ver artículo

Rehabilitación de tuberías de gran diámetro para alcantarillado

Las redes de alcantarillado requieren frecuentemente de una gran capacidad hidráulica proporcionada por amplias secciones transversales de grandes diámetros de tuberías, lo que ha obligado en las últimas décadas a desarrollar diferentes tecnologías de renovación y reemplazo que permitan evitar elevados movimientos de tierras y que mitiguen de alguna manera los impactos al ambiente y a la comunidad. El objetivo del presente trabajo es exponer las principales tecnologías existentes para rehabilitar tuberías de alcantarillado mayores a 450mm de diámetro nominal, Se encontraron metodologías alternativas a la excavación y el reemplazo como lo son la inserción de revestimiento y sus modificaciones, la rotura de la tubería, la reparación puntual interna, entre otras. Es necesario verificar los beneficios y los costos de la aplicabilidad de cada tecnología alternativa para cada caso en particular ya que se requiere la justificación de los impactos negativos evitados. Ver artículo

La aireación en sistemas de alcantarillado

El presente documento contiene una evaluación de diferentes métodos para airear las redes de alcantarillado, tales como aireación por mangueras perforadas y generación de saltos hidráulicos, entre otros. Evitar malos olores, disminuir la toxicidad del agua y reducir la posibilidad de corrosión del sistema, son algunos de los objetivos de la aireación en las redes de alcantarillado. Ver artículo

Determinación experimental de conducción en tuberías de drenaje de 4 pulgadas

Mediante el montaje físico de una tubería de drenaje de 4” se busca determinar experimentalmente el valor del coeficiente de rugosidad absoluta (Ks) y el coeficiente n de Manning a flujo lleno en dicha tubería. Se encuentra que la capacidad máxima de conducción se da cuando la tubería está a flujo lleno o cerca de éste. Ver artículo

Abrasión en tuberías de alcantarillado

El objetivo central de esta investigación es estudiar el fenómeno de desgaste abrasivo en tuberías de alcantarillado, con la finalidad de conocer las causas y variables de este problema, las formas de evitarlo y los aspectos a tener en cuenta para evitar la abrasión en los diseños de redes de alcantarillado. Se observa que la forma y tamaño de partículas sólidas transportadas infiere en el grado de abrasión así mismo como el material que constituye la tubería y el diámetro de la misma. Ver artículo

Determinación del coeficiente de manning de tuberías de alcantarillado NOVAFORT

Mediante el montaje físico de un tramo de tubería NOVAFORT PAVCO de 200 mm se busca determinar el valor del coeficiente de rugosidad n de Manning. Con el fin de aplicarlo a los diseños de redes de alcantarillado que impliquen el uso de esta tubería. Se encontró un valor mediante cálculos probabilísticos, obtenido de un rango observado experimentalmente, para valores de n de Manning. Ver artículo

Determinación del coeficiente n Manning y rugosidad absoluta Ks de NOVAFORT 250mm

Por medio de un montaje físico de tubería NOVAFORT de 250mm se busca medir experimentalmente el coeficiente n de Manning y la rugosidad absoluta (Ks) para efectos de aplicación en diseños de redes de alcantarillado. Se observó que el flujo en la tubería NOVAFORT de 250mm se comporta hidráulicamente liso, impidiendo medir valores de rugosidad absoluta. Ver artículo

Sumideros en alcantarillados de aguas lluvia: diseños típicos en Colombia.

La finalidad de este trabajo investigativo es realizar el estado del arte de los sumideros existentes, diseños típicos en Colombia y mecanismos para la retención de sólidos, identificando a los sumideros como estructuras de gran importancia para la recolección de aguas lluvia y la obstaculización de residuos que puedan contaminar las fuentes receptoras de las redes de alcantarillado pluviales. Ver artículo

Biopelículas en alcantarillados: capacidad hidráulica de sistemas de alcantarillado

En esta investigación se busca evaluar los efectos que tendría instalar un medio de soporte que permita la formación de biopelículas en las tuberías de alcantarillado (en este caso tuberías NOVALOC de PAVCO) como pretratamiento de las aguas residuales antes del acceso a las plantas de tratamiento. A su vez se busca evaluar el comportamiento hidráulico de esta forma de pretratamiento y el impacto en los diseños de redes de alcantarillado. Se observa mediante todo el experimento la variación del coeficiente de rugosidad n de Manning presentando un efecto de “alisamiento” de la tubería a medida que crece la capa de biopelícula. Ver artículo

Determinación del estado de redes de alcantarillado teniendo en cuenta inspección con CCTV

Debido a la acogida que han tenido las tecnologías sin zanja en la inspección y mantenimiento en las redes de alcantarillado, en esta investigación se busca evaluar la aplicación de los circuitos cerrados de televisión (CCTV) como metodología de inspección sin zanja implementada recientemente en Colombia, observando los resultados obtenidos, los aspectos a mejorar y también evaluar la influencia de otros aspectos. Ver artículo

Infiltración y caudales incontrolados en sistemas de alcantarillado

Este informe pretende ser una guía para la operación tanto preventiva como correctiva de los sistemas de alcantarillado, los cuales suelen estar sometidos a caudales generados por la infiltración y caudales incontrolados. Dichos caudales dependen principalmente del número de conexiones erradas, las condiciones físicas de la red, el nivel de aguas subterráneas y la porosidad del suelo entre otros. Todo esto puede controlarse básicamente con la correcta elección del material para construir la red y la correcta instalación de las conexiones con una constante inspección y mantenimiento preventivo. Ver artículo

Calibración de Modelos de Sistemas de Drenaje Urbano

El problema de calibración de un modelo consiste en ajustar el valor de los parámetros de éste a fin de que sus resultados se aproximen, de manera aceptable, a los resultados medidos en el prototipo. En el caso de modelos de redes de alcantarillado se recomienda su uso para el posterior diseño de ampliaciones y/o operación de los elementos de control del sistema. En esta investigación se formula una metodología para realizar la calibración hidráulica de redes de alcantarillado bajo flujo no permanente con el uso de Algoritmos Genéticos (AG) y EPASWMM, un motor de simulación hidráulica. Se realizó la calibración hidráulica en redes de diferente topología, topografía y propiedades hidráulicas, encontrando resultados de alta calidad. El coeficiente de rugosidad relativa se seleccionó como el parámetro a calibrar, evaluando la efectividad de los resultados con el ajuste de los limnigramas medidos en el prototipo y simulados con el modelo calibrado. Se concluye que la calibración hidráulica de redes de alcantarillado con AG es incluso más sencilla que el proceso de calibración de redes de distribución de agua potable (RDAP). Ver artículo

Comportamiento Hidráulico de Cámaras de Unión Bajo Flujo Supercrítico

El presente artículo resume una investigación que tuvo por objetivo determinar el comportamiento de cámaras de unión bajo flujo supercrítico en sistemas de alcantarillado. Se implementó un modelo físico en el cual se probaron diferentes configuraciones de tuberías de entrada. El modelo está compuesto por una tubería de entrada y una tubería lateral con un ángulo de unión de 90°. Su diseño permite modificar de forma independiente la altura y pendiente de las dos tuberías de entrada con respecto a la cámara permitiendo diferentes configuraciones de caída. El modelo físico permite evaluar tres condiciones de entrada diferentes: (1) Flujo de entrada a la cámara únicamente por la tubería principal, (2) flujo de entrada a la cámara únicamente por la tubería lateral y (3) flujo de entrada a la cámara por las tuberías principal y lateral. Se plantearon como variables independientes algunas características de los flujos entrantes: el número de Froude, la relación de llenado y la caída (escalón) de las tuberías de entrada; y como variables dependientes las características de la ubicación y dimensión del flujo dentro de la cámara: inicio, fin y altura de las ondas. Se plantearon recomendaciones de diseño, las cuales crean una base importante para el estudio y comprensión del flujo supercrítico en este tipo de estructuras de conexión en sistemas de alcantarillado. Ver artículo

Criterios de Diseño de Tuberías Parcialmente Llenas

La metodología tradicional para el diseño de tuberías de alcantarillado se basa en dos requisitos: La hidráulica y los factores ambientales. La hidráulica garantiza que dados ciertos parámetros de entra-da (materiales, topografía y propiedades del fluido) se transporte el caudal demandado, evitando ciertas condiciones no deseables como el incumplimiento de la restricción de máxima relación de llenado; por otra parte, los factores ambientales deben ser tenidos en cuenta para evitar la sedimentación de partículas y la formación de barreras que terminen por obstruir total o parcialmente el ducto, razón por la cual es importante diseñar bajo los criterios de velocidad y esfuerzo cortante mínimo, para facilitar la autolimpieza de la tubería. La concepción anterior se basaba en llevar a cabo un diseño con los dos requisitos mencionados anteriormente, de tal manera que se garantizara el transporte del caudal de diseño en la red para los parámetros previamente establecidos, sin implementar métodos de optimización, razón por la cual se pueden obtener diseños sobredimensionados que aumentan innecesariamente el costo de los proyectos. Por lo tanto, es importante plantear un método que permita encontrar el diseño óptimo, garantizando el cumplimiento de las restricciones constructivas e hidráulicas por medio de la selección de la alternativa de costo mínimo. Partiendo de lo anterior, en este trabajo se desarrolló un método de selección basado en una revisión exhaustiva de to-das las alternativas posibles para un diseño dado, en el cual se evalúan todos los diseños factibles (cumpliendo con las restricciones constructivas e hidráulicas), y se seleccionan solo aquellas alter-nativas en las cuales la pendiente genera la máxima relación de llenado posible para un diámetro determinado. Ver artículo

Errores en el Diseño de Tuberías de Drenaje Causados por el Uso de Manning

Desde su aparición original en 1889, la ecuación de Manning ha sido la más popular a la hora de diseñar redes de drenaje urbano. Sin embargo, no siempre se conoce la historia completa de su aparición, sus coautores, sus limitaciones y los errores que origina cuando las variables de entrada se salen de su rango de aplicación. El presente estudio hace un repaso del proceso investigativo que siguieron distintos científicos, para permitir que el ingeniero Irlandés Robert Manning llegara a definir su metodología. Se presentan también las limitaciones que tiene este acercamiento, muchas conocidas por el propio Manning, y algunos procedimientos por medio de los cuales distintos autores han tratado de corregir el coeficiente n. Finalmente, se desarrolla un programa que permite realizar una gran cantidad de diseños, variando las distintas condiciones de entrada, usando esta ecuación y la de Darcy-Weisbach en conjunto con la ecuación de Colebrook-White. De esta forma se evalúa la diferencia de los resultados entre ambas, y teniendo en cuenta que la segunda es más precisa, se halla evidencia de la magnitud de los errores de la primera. Ver artículo

Alcantarillados: un Programa para el Diseño Optimizado

En la búsqueda de criterios hidráulicos que permitan encontrar diseños de redes de drenaje urbano de bajo costo, el programa ALCANTARILLADOS, del Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados de la Universidad de Los Andes – CIACUA Bogotá, Colombia, implementa técnicas exhaustivas que resuelven completamente el espacio solución del problema. En este artículo se muestra la forma en la que se plantearon los algoritmos exhaustivos para resolver los problemas de diseño de alcantarillados, buscando hacerlos computacionalmente eficientes, y la forma en la que se identificaron los criterios hidráulicos que ayudan a encontrar de manera directa soluciones de mínimo costo. Ver artículo

Comportamiento Hidráulico de Cámaras Bajo Condiciones de Flujo Supercrítico

Mediante un modelo de laboratorio de una cámara de unión se estudió el campo de flujo dominado por ondas estacionarias. Probando diferentes escenarios y variando la relación de llenado de las tuberías de entrada entre 20% y 85%, se identificó el patrón de flujo de acuerdo con las condiciones aguas arriba de la unión. Se encontró que para mantener la capacidad de la cámara de unión, el diseño tradicional de la estructura debe ser modificado. Por otro lado, se observó que cuando se forman curvas de remanso estas se desplazan hacia la tubería de menor pendiente, favoreciendo la transición a flujo subcrítico. Ver artículo

Estudio del Comportamiento de Resaltos Hidráulicos en Tuberías Fluyendo Parcialmente Llenas

El resalto hidráulico es un fenómeno generado cuando existe un cambio de flujo supercrítico a flujo subcrítico causado por un obstáculo aguas abajo. Éste estudio analiza el comportamiento de los resaltos hidráulicos en tuberías a partir del análisis del comportamiento de las profundidades subsecuentes, la longitud del resalto, las pérdidas de energía y la distribución de velocidades mediante datos experimentales obtenidos en un modelo construido en laboratorio. El análisis realizado permite predecir la generación del fenómeno de sobrecarga, y confirma que los parámetros más influyentes en la generación del resalto son la pendiente, el caudal y el Número de Froude. Ver artículo

Metodología De Selección Del Trazado De Una Red De Drenaje Urbano Optimizada

El presente documento muestra la formulación y aplicación de dos nuevas metodologías para elegir la topología de una red de drenaje urbano; la primera metodología consiste en transformar la red inicialmente cerrada en una red abierta basándose en una relación beneficio - costo orientada a minimizar el transporte de masa y optimizar el gasto de potencia disponible. La segunda se basa en el criterio de minimizar el costo hidráulico de la red. Las metodologías fueron evaluadas en diferentes escenarios. El costo del trazado generado al usar las metodologías en cada red se comparó con el mejor costo de los diseños exhaustivos, demostrando que conducen a diseños con costos cercanos al mínimo global. Ver artículo

Diseño Optimizado de Tramos de Alcantarillado con pendiente propia e intermedia

El diseño de las redes de alcantarillado tiene dos componentes básicos: la topología de la red y el diseño hidráulico. En esta investigación, con el objetivo minimizar costos, partiendo de una topología definida, se desarrolló un método exhaustivo para el diseño hidráulico de una serie de tramos de alcantarillado, que cumple con las restricciones constructivas y los parámetros hidráulicos y garantiza la selección del óptimo global, dentro del espacio solución al realizar una comparación de los costos constructivos de todas las alternativas posibles. Para esto fue necesario introducir los conceptos de Pendiente Propia y Pendiente Intermedia de cada tramo. Ver artículo

Estructuras de Costos en Sistemas de Alcantarillado

En la actualidad se están generando políticas amigables con el medio ambiente que despiertan interés en el estudio de metodologías para diseñar y construir sistemas de alcantarillado óptimos, que brinden una solución técnica ajustada a los requerimientos de los usuarios y que se encuentren dentro de las partidas presupuestales asignadas a cada municipio, en donde el componente económico se convierte en un factor fundamental para poder contratar y ejecutar las obras requeridas. En el presente proyecto de grado se presenta un estudio completo del comportamiento de los precios en el mercado colombiano y de las actividades que son necesarias para construir un sistema de alcantarillado, que comprende excavación, relleno, tubería, pozos de inspección y entibados. Así mismo, busca subministrar un criterio económico de evaluación de alternativas para la construcción de alcantarillados. Ver artículo

Comportamiento de Resaltos Hidráulicos en Tuberías Parcialmente Llenas

Las principales características de un resalto hidráulico son: las pérdidas de energía, la longitud del resalto y su localización. El presente trabajo muestra un estudio de resaltos hidráulicos en tuberías, el cual se realiza en un modelo desarrollado en el Laboratorio de Hidráulica de la Universidad de Los Andes. El diseño y construcción del modelo se realizaron previamente a este trabajo, por lo cual, en este proyecto se muestran los resultados de la construcción previa y sus modificaciones para ubicar aparatos que permitan realizar la medición de las variables a estudiar. Adicionalmente, presenta una revisión bibliográfica de los estudios anteriores en el tema, una comparación de las diferentes metodologías planteadas, y un estudio de los resultados esperados en el modelo construido. El estudio se realiza teniendo como restricciones Números de Froude menores a 4.0 y pendientes menores al 2,5%. Ver artículo

Modelación Física de Cámaras de Caída Bajo Flujo Supercrítico

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

Comportamiento Hidráulico en Cámaras de Inspección de 90 Grados

El presente trabajo estudia experimentalmente el comportamiento hidráulico de cámaras de inspección con flujo supercrítico, con unión del flujo a 90 grados y cañuela completa; con el fin de definir patrones de comportamiento que permitan encontrar ecuaciones de diseño para este tipo de configuración. También analiza la influencia de los parámetros geométricos e hidráulicos de las tuberías y la cámara de inspección en el desempeño de la misma. La metodología consistió en la modelación física de distintas condiciones de caída, caudal, patrones de flujo y pendiente; además de la medición y registro de las alturas de flujo y fenómenos de ondulación y resalto hidráulico. Ver artículo

Diseño de Redes de Drenaje Urbano, Diseños Tradicionales Vs Futuros

El presente proyecto se concentra en el alcantarillado urbano, específicamente se enfoca en la modelación de uno de sus principales componentes: cámaras de inspección. El trabajo consta de la modelación de estos elementos y de analizar cómo se puede llegar a obtener una segregación de los diferentes métodos de caracterización de pérdida de energía actualmente establecidos en la literatura. Para el desarrollo de este proyecto se utilizó herramientas computacionales como el software desarrollado por la casa Bentley, SewerGerms que ayudan a modelar dos partes de sistemas de alcantarillados actuales ubicados en Medellín (Antioquia) y Girardot (Cundinamarca) y se observó cómo cambia el flujo de acuerdo al método de perdidas menores que se escogió y las características topológicas del sistema. Ver artículo

Alcantarillado Bajo Conceptos de Resiliencia y Potencia Unitaria

Investigación sobre metodologías que lleven a lograr un diseño del sistema de drenaje urbano que no solo sea el más económico posible, sino que también garantice un adecuado un adecuado funcionamiento hidráulico. En el presente proyecto se utilizan metodologías ya propuestas por otros estudiantes, así como adelantos realizados en el tema por parte del Centro de Investigación en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA, para evaluar diferentes criterios que permitan llegar al diseño optimizado del alcantarillados. En primer lugar se proponen unas funciones de costo asociadas con la excavación del sistema, así mismo, se busca extender un criterio de confiabilidad que fue originalmente propuesto por Ezio Todini para el diseño de Redes de Distribución de Agua Potable a los sistemas de alcantarillado y así analizar su pertinencia en la orientación de la consecución del diseño óptimo. El principal objetivo de este proyecto es diseñar una cantidad determinada de redes de alcantarillado diferentes en donde varíen algunas de sus características como la topografía, caudales, pendientes y longitudes, verificando que todas funcionen adecuadamente desde el punto de vista hidráulico, y así posteriormente seleccionar las de menor costo con el fin de establecer criterios de confiabilidad como el índice de resiliencia y la potencia unitaria relaciones entre ellos que permitan establecer criterios para realizar el diseño optimo del sistema. Ver artículo

Optimización del Diseño de Tuberías en Serie

Este proyecto busca encontrar el diseño óptimo de una serie de tramos de un sistema de drenaje urbano por medio de una nueva metodología. Dicha metodología pretende modelar el problema de diseño como problema de optimización conocido como el problema de la ruta más corta (Ahuja &ET Al., 1993). La investigación consistió en desarrollar una metodología para el diseño costo-óptimo de las tuberías en serie para un sistema de alcantarillado, donde se tuvo en cuenta los aspectos hidráulicos que aseguraron el funcionamiento adecuado del sistema de drenaje urbano, siguiendo las normas colombianas: Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS (2000). Para el montaje, se hizo uso de un grafo en el que se representan las diferentes decisiones concernientes al diseño de la serie de tramos. Ver artículo

Métodos de Diseño en Redes de Alcantarillado

El desarrollo de este proyecto, resulta de la necesidad de conocer las prácticas más usadas en el diseño actual de redes de alcantarillado en Colombia. Esto con el fin de realizar una comparación con métodos de diseño optimizado desarrollados por la Universidad de Los Andes y hacer una crítica que ayude a mejorar la práctica de la ingeniería llegando a reducir costos de una manera considerable en los sistemas de drenaje urbano. Ver artículo

Retención de aguas lluvia para reducir volúmenes de escorrentía

El almacenamiento, retención o detención del agua lluvia es una de las diversas alternativas para reducir los volúmenes de escorrentía, mejorar la calidad del agua e incluso emplearla para consumo humano o re utilización. Corresponde a una práctica sostenible y descentralizada, la cual puede evitar una cantidad de problemas ambientales generados por los excesos de agua lluvia, además de traer beneficios socio económicos a los países en vía de desarrollo. En esta investigación, en primer lugar, mediante una contextualización o marco teórico se pretende abordar la problemática de drenaje urbano. Luego, se va a describir de una forma muy general los sistemas de almacenamiento /retención de agua lluvia a nivel predial. Posteriormente se divide la investigación de acuerdo con los distintos tipos de sistemas de retención de agua lluvia. Seguidamente, se profundiza en los aspectos concernientes a la instalación, operación y mantenimiento de cada uno de los sistemas de retención/almacenamiento de la escorrentía. Finalmente, se registran las conclusiones a las cuales se llegaron en el desarrollo de este proyecto de investigación, y se menciona algunas recomendaciones u observaciones que puedan mejorar futuras investigaciones y/o implementaciones de los sistemas de almacenamiento/retención de agua lluvia a nivel predial. Ver artículo

Diseño optimizado de redes de drenaje urbano

Desarrollar una metodología para el diseño optimizado de redes de drenaje urbano, en la cual se integren aspectos económicos y técnicos que aseguren el adecuado funcionamiento del sistema con un costo de construcción bajo. Ver artículo

Comparación de Metodologías de Modelación de Inundaciones Fluviales

Comparar dos metodologías de modelación de inundaciones fluviales: unidimensional (HEC-RAS) y bidimensional (RIVER2D), teniendo en cuenta la información disponible de la cuenca, hidrología y topografía. Ver artículo

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

Realizar el diseño optimizado de dos proyectos reales de redes de drenaje urbano mediante el uso del programa CIE-AGUA del Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA de la Universidad de los Andes y comparar los costos obtenidos con los costos originales presupuestados por las consultorías de los diseño original. Ver artículo

Capacidad hidráulica del interceptor de aguas lluvias con el software SWMM

Evaluar la capacidad hidráulica del interceptor paralelo al Río Pore mediante modelación hidráulica con el software SWMM 5vE. Ver artículo

Revisión del diseño de cámaras de inspección con criterio de empate por línea de energía

Revisar la metodología de diseño de cámaras de inspección por empate de la línea de energía, comparándola con las investigaciones más recientes y otros modelos de cálculo para establecer las fortalezas y debilidades del método y la conveniencia o no de su utilización. Ver artículo

Estado del arte de las nuevas tecnologías de inspección

Realizar el estado del arte de las últimas tecnologías existentes para la inspección de sistemas de tuberías de acueductos y alcantarillado, que generen menor impacto al normal funcionamiento del sistema. Ver artículo

Errores por el uso de Manning en el diseño del alcantarillado de aguas producidas de petróleo

Estimar los errores inducidos en el diseño de tuberías de alcantarillado de aguas de producción de petróleo por el uso de la ecuación de Manning Vs la ecuación de Darcy-Weisbach Ver artículo

Evacuación de aguas subterráneas por bombeo en la construcción de túneles.

Desarrollar una estrategia para el diseño óptimo del sistema de bombeo en un túnel durante su construcción. Aplicar esta estrategia a la construcción de la hidroeléctrica del Río Amoyá en Chaparral, Tolima. Ver artículo

Acueducto y alcantarillado: un servicio público y técnico

Determinar las causas que impiden la eficiente planificación, construcción y prestación de los sistemas de acueducto y alcantarillado. Ver artículo

Estado del arte en la condición de redes de alcantarillado y su posible rehabilitación

Explorar en la literatura los distintos métodos utilizados para determinar el estado de las redes de alcantarillado urbano, mediante los cuales se puedan predecir: vida útil restante y desempeño estructural en el futuro. Lo anterior con el objetivo de facilitar a las entidades especializadas en la toma de decisiones en cuanto a planes óptimos de rehabilitación o renovación de tuberías, así como la priorización de inspecciones. Ver artículo

Efecto real de las diferentes estructuras SUDS sobre los hidrogrmas de salida

Determinar a partir de información práctica y teórica el efecto de los sistemas de drenaje urbano sostenible sobre la reducción en los volúmenes de escorrentía relacionado con la hidrología de la zona. Ver artículo

Casos exitosos de SUDS en ciudades con población alta, pocas zonas verdes y lluvias intensas

Analizar casos de estudios de utilización de SUDs, en ciudades con características similares a las que cuenta Bogotá Ver artículo

Sistemas de control de escorrentía pluvial en ciudades: techos verdes vs. tanques de almacenamiento

Analizar y evaluar la efectividad en el manejo y control de escorrentía pluvial de los techos verdes y tanques de almacenamiento, a partir de la simulación de escenarios en un modelo de lluvia-escorrentía en EPASWMM con la red de alcantarillado pluvial de Chicó Norte (Bogotá). Ver artículo

Criterio de esfuerzo cortante mínimo vs velocidad mínima para el diseño de alcantarillados auto limpiantes.

Realizar una revisión del estado del arte de las metodologías y criterios de diseño de alcantarillados autolimpiantes desarrolladas y propuestas por diferentes autores, con el fin de establecer la influencia de éstas sobre el diseño optimizado de redes de alcantarillado. Ver artículo

Tránsito de crecientes a través de canales de aguas lluvia utilizando redes neuronales

-Establecer el tipo de red neuronal y las características apropiadas de esta –arquitectura de la red– para realizar el tránsito de crecientes a través de canales de aguas lluvias con la ayuda del software MATLAB®. -Realizar el Tránsito de crecientes a través de canales de aguas lluvia utilizando Redes Neuronales artificiales y determinar las ventajas y desventajas de este con relación a los métodos tradicionales. Ver artículo

Metodología para el diseño optimizado de redes de alcantarillado

Desarrollar una metodología para la selección del trazado y el diseño hidráulico costo-óptimo de redes de alcantarillado, teniendo en cuenta los aspectos hidráulicos que aseguran el funcionamiento adecuado del sistema de drenaje urbano, siguiendo las normas colombianas: Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS (2000). Ver artículo

Resaltos hidráulicos en tuberías lisas de sección circular

Entender el fenómeno del resalto hidráulico en tuberías lisas de sección circular, fluyendo parcialmente llenas con número de Froude inferiores a 4. De esta forma, determinar el comportamiento del resalto en la tubería con diferentes pendientes y bajo condiciones de llenado menores al 85%, generando una mayor aireación y pérdidas de energía. Ver artículo

Optimización del diseño de los trazados de sistemas de drenaje

Desarrollar una metodología mediante la cual se establezca el costo óptimo del diseño de una red de drenaje urbano, para una topología dada, siendo la función objetivo de ésta, la minimización del costo de cada una de las series que componen la red; lo anterior sin afectar su comportamiento hidráulico. Ver artículo

Retención de aguas lluvias a nivel predial para reducir picos y volúmenes de escorrentía

-Realizar una consulta bibliográfica extensa mediante la cual se comprendan las principales estructuras de almacenamiento temporal a nivel predial para reducir los picos de caudal en eventos de lluvia. -Consultar y establecer la forma mediante la cual se ha logrado que los usuarios empleen este tipo de estructuras en sus predios, y profundizar en aspectos concernientes a la operación y mantenimiento de los mismos. Ver artículo

Optimización del diseño de tuberías en serie en sistemas de alcantarillado

Desarrollar una metodología para el diseño costo-óptimo de las tuberías en serie para un sistema de alcantarillado, que tenga en cuenta los aspectos hidráulicos que aseguran el funcionamiento adecuado del sistema de drenaje urbano, siguiendo las normas colombianas: Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS (2000). Ver artículo

Estructura de costos en sistemas de alcantarillado

Establecer una estructura de costos ajustada a las actividades propias de construcción de los sistemas de alcantarillado, por medio del análisis y recopilación de los datos de 43 proyectos en nuestro país Ver artículo

Comportamiento hidráulico en cámaras de inspección de 90 grados

Explicar el comportamiento hidráulico de las cámaras de inspección de cañuela completa con flujo supercrítico a partir de la construcción, medición y análisis de un modelo físico. Ver artículo

Modelo efectivo de gestión técnica en redes de alcantarillado

Proponer una metodología efectiva de gestión de redes de alcantarillado existente Ver artículo

Modelación física de cámaras de unión bajo flujo supercrítico

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

Métodos de diseño en redes de alcantarillado

Realizar una comparación con métodos de diseño optimizado desarrollados en la Universidad de los Andes y hacer una crítica que ayude a mejorar la práctica de la ingeniería llegando a reducir costos de una manera considerable en los sistemas de drenaje urbano. Ver artículo

Comportamiento de resaltos hidráulicos en tuberías parcialmente llenas

Estudiar el comportamiento de los resaltos hidráulicos en tuberías fluyendo parcialmente llenas de sección circular mediante la toma de datos experimentales en el modelo físico construido anteriormente. El estudio se realizará teniendo como restricción Números de Froude menores a 4.0 y pendientes menores al 2.5%. Ver artículo

Diseño de redes de drenaje urbano: diseños tradicionales vs diseños futuros

Modelar las redes de alcantarillado construidas en Prado (Medellín) y Acacias (Girardot, Cundinamarca) con el fin de caracterizar los métodos de pérdidas menores empleados hoy en día. Al caracterizar el flujo se conoce cuál método está subestimando o sobreestimando las pérdidas que ocurren en las cámaras de inspección del sistema. Ver artículo

Modelo físico de las variaciones de los perfiles de velocidad durante sobrecarga

El objetivo principal de este trabajo es comprender por medio de un montaje de laboratorio, la dinámica del nivel y la velocidad de flujo en una tubería, cuando se da el cambio de flujo a superficie libre a flujo presurizado. Se espera caracterizar las variaciones en los perfiles de ambas variables, como función del caudal de entrada y el porcentaje de apertura de la compuerta aguas abajo. Asimismo, se busca encontrar diferencias en los resultados dependiendo de la forma como se da la sobrecarga en el ducto. Ver artículo

Diseño optimizado de sistemas de alcantarillado

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

Diseño hidráulico optimizado de redes de alcantarillado

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

Modelación numérica del flujo supercrítico en cámaras de inspección

Desarrollar un modelo matemático que corrobore los resultados obtenidos por el CIACUA a partir de los modelos físicos de cámaras de inspección, de manera que se pueda establecer una metodología de diseño confiable para este tipo de estructuras hidráulicas. Ver artículo

Diseño y construcción de un modelo para estudiar el comportamiento de resaltos hidráulicos en tuberías

Diseñar y construir un modelo físico que genere resaltos hidráulicos en tuberías fluyendo parcialmente llenas de sección circular por medio de la variación de la pendiente y una sobrecarga aguas abajo, teniendo como restricción números de Froude menores a 4.0 y relaciones de llenado superiores al 50%. Ver artículo

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