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ESTUDIO GEOTÉCNICO PARA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTO HIDRÁULICO EN CALLES URBANAS DEL MUNICIPIO DE BARBACOAS, DEPARTAMENTO DE NARIÑO

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ESTUDIO HIDROLÓGICO PARA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTO HIDRÁULICO EN CALLES URBANAS DEL MUNICIPIO DE BARBACOAS DEPARTAMENTO DE NARIÑO

Abril de 2017.

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TABLA DE CONTENIDO

1.

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3

2.

OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 4

3.

LOCALIZACIÓN Y CLIMATOLOGÍA DEL PROYECTO ................................................................................ 4

3.1. LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO .................................................................................................................... 4 3.2. CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA DE LA ZONA DE ESTUDIO ........................................................................... 5 4.

CÁLCULOS HIDROLÓGICOS .................................................................................................................. 8

4.1.

CARACTERISTICAS FÍSCIAS ..................................................................................................................... 8

4.2.

PRECIPITACIÓN .................................................................................................................................... 10

4.3.

CÁLCULO DE CAUDALES ...................................................................................................................... 11

5.

ESTUDIOS HIDRÁULICOS .................................................................................................................... 20

6.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................. 29

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LISTA DE TABLAS TABLA 1. PROMEDIOS CLIMATOLÓGICOS ESTACIÓN 52065020 – BARBACOAS, ELABORACIÓN PROPIA CON FUENTE DE IDEAM. . 5 TABLA 2. PERIODOS DE RETORNO DE DISEÑO EN OBRAS DE DRENAJE VIAL. FUENTE: MANUAL DE DRENAJE PARA CARRETERAS INVIAS ......................................................................................................................................................... 9 TABLA 3. SERIES ANUALES DE PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 HORAS (MM), ESTACIÓN BARBACOAS. FUENTE IDEAM. ............. 10 TABLA 4. CÁLCULO DE LAS PRECIPITACIONES DIARIAS MÁXIMAS PROBABLES PARA DISTINTAS FRECUENCIAS. FUENTE HOJA DE CÁLCULO HIDROJING..................................................................................................................................... 13 TABLA 5. CÁLCULO DE LAS PRECIPITACIONES MÁXIMAS PARA DIFERENTES TIEMPOS DE DURACIÓN DE LLUVIAS. FUENTE HOJA DE CÁLCULO HIDROJING..................................................................................................................................... 14 TABLA 6. CÁLCULO DE INTENSIDADES DE LLUVIA A PARTIR DE PD. FUENTE HOJA DE CÁLCULO HIDROJING. ............................ 14 TABLA 7. REGRESIONES PARA CÁLCULO DE PARÁMETROS DE FÓRMULA DE INTENSIDAD. FUENTE HOJA DE CÁLCULO HIDROJING. 15 TABLA 8. REGRESIONES PARA CÁLCULO DE PARÁMETROS DE FÓRMULA DE INTENSIDAD. FUENTE HOJA DE CÁLCULO HIDROJING. 16 TABLA 9. REGRESIONES POTENCIAL PARA OBTENER VALORES DEL A ECUACIÓN DE INTENSIDAD. FUENTE HOJA DE CÁLCULO HIDROJING. ................................................................................................................................................. 17 TABLA 10. TABLA DE INTENSIDADES – TIEMPO DE DURACIÓN. FUENTE HOJA DE CÁLCULO HIDROJING. ................................ 18 TABLA 11. VALORES DE COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA “C” EN ÁREA URBANAS. FUENTE: MANUAL DE DRENAJE PARA CARRETERAS INVIAS. ...................................................................................................................................................... 19 TABLA 12. CAUDALES MÁXIMO PROBABLES PARA UN PERIODO DE RETORNO DE 5 AÑOS EN LOS TRAMOS SELECCIONADOS. ........ 20 TABLA 13. ANCHO DE INUNDACIÓN SUPERFICIAL ADMISIBLE. FUENTE: GUENAA – EMCALI EICE ESP DISEÑO - CONSTRUCCIÓN. 21 TABLA 14. VALOR MÁXIMO ADMISIBLE DE Y EN UNA VÍA. ............................................................................................. 23 TABLA 15. CÁLCULO DE INUNDACIÓN JUNTO A LA VÍA Y PROFUNDIDAD DE AGUA JUNTO AL ANDÉN. ...................................... 26 TABLA 16. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD MÁXIMA DE SUMIDERO DE REJILLA. ...................................................................... 26 TABLA 17. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD MÁXIMA DE SUMIDERO LATERAL.......................................................................... 27 TABLA 18. CAUDAL CAPTADO POR SUMIDERO DE REJILLA. ............................................................................................ 27 TABLA 19. CAUDAL CAPTADO POR SUMIDERO LATERAL................................................................................................ 27 TABLA 20. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD TOTAL DE LOS SUMIDEROS EN CADA TRAMO VIAL. ................................................... 28 TABLA 21. LOCALIZACIÓN DE SUMIDEROS. ................................................................................................................. 29

LISTA DE FIGURAS FIGURA 1. LOCALIZACIÓN VÍAS URBANAS A PAVIMENTAR, MUNICIPIO DE BARBACOAS. .......................................................... 4 FIGURA 2. VARIACIÓN HISTÓRICA MENSUAL DE PRECIPITACIÓN EN LA ESTACIÓN BARBACOAS. ................................................ 6 FIGURA 3. VARIACIÓN HISTÓRICA MENSUAL DE LA TEMPERATURA EN LA ESTACIÓN BARBACOAS.............................................. 6 FIGURA 4. VARIACIÓN HISTÓRICA MENSUAL DE HUMEDAD RELATIVA EN LA ESTACIÓN BARBACOAS. ........................................ 7 FIGURA 5. VARIACIÓN HISTÓRICA MENSUAL DE BRILLO SOLAR EN LA ESTACIÓN BARBACOAS. ................................................. 7 FIGURA 6. VARIACIÓN HISTÓRICA MENSUAL DE EVAPORACIÓN EN LA ESTACIÓN BARBACOAS.................................................. 8 FIGURA 7. CURVAS IDF, PARA DIFERENTES PERIODOS DE RETORNO. ................................................................................ 18 FIGURA 8. DIMENSIONES DE BORDILLO SELECCIONADO. ................................................................................................ 29

LISTA DE FOTOGRAFÍAS FOTOGRAFÍAS 1 A 4. VISTAS GENERALES DEL SECTOR OBJETO DEL ESTUDIO. ........................................................................ 3

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ESTUDIO HIDROLÓGICO PARA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTO HIDRÁULICO EN CALLES URBANAS DEL MUNICIPIO DE BARBACOAS DEPARTAMENTO DE NARIÑO 1. INTRODUCCIÓN El estudio que a continuación se detalla se elaboró por solicitud del Municipio de Barbacoas, responsable del proyecto. En el siguiente informe se presentan las metodologías y los resultados de los análisis adelantados para la obtención de los caudales para el diseño de las obras de drenaje de las vías urbanas Calles 2, 4, 4A y 5A y Carreras 8 y 9 donde se proyecta la construcción del pavimento hidráulico, con una longitud total aproximada de 700 metros lineales, las cuales están ubicadas en el casco urbano del municipio de Barbacoas, Departamento de Nariño. En los sectores viales a intervenir en el momento de realizar el estudio, se encuentran vías con pavimento en mal estado y sin obras de drenaje, vistas generales del sector se muestran en las fotografías 1 a 4. ,

Fotografías 1 a 4. Vistas generales del sector objeto del estudio.

El informe hidrológico que a continuación se detalla comprende:

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  

Descripción de la climatología del sector. Cálculo de caudales máximos instantáneos mediante el método racional. Cálculos hidráulicos de obras de drenaje. 2. OBJETIVOS

El objetivo principal de este estudio es identificar y cuantificar las condiciones climáticas e hidrológicas existentes en el área de influencia del proyecto, con el fin de dimensionar y diseñar adecuadamente las obras de drenaje de los sectores viales. Para ello, los estudios se han concentrado en calcular el caudal máximo instantáneo de diseño asignado a un periodo de retorno específico y a partir de éste realizar los cálculos hidráulicos de las obras de drenaje de las vías a pavimentar. 3. LOCALIZACIÓN Y CLIMATOLOGÍA DEL PROYECTO 3.1. LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO La localización del proyecto se muestra en la figura 1.

Figura 1. Localización vías urbanas a pavimentar, municipio de Barbacoas. DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

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3.2. CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA DE LA ZONA DE ESTUDIO La zona de proyecto está ubicada en el municipio de Barbacoas del departamento de Nariño, en el noroeste de la ciudad de San Juan de Pasto, hace parte de la región pacífica en zona del pie de monte y litoral. Las coordenadas geográficas entre las que se encuentra localizado el municipio son en Latitud: 1°40´27´´ N (Límite con los municipios de Magüí y Los Andes) 1º05’ 16’’ N (Río San Juan en límites con el Ecuador) y en Longitud: 77º 47’ 34’’ W (Límite con los municipios de Magüí y Los Andes) 78º 29’ 28’’ W (Ríos Mira –San Juan en límites con el Ecuador). El municipio tiene un área total de 1,875 Km2, de los cuales 4 Km2 corresponden al área urbana y 1,871 Km2 al área rural. La altura del casco urbano sobre el nivel del mar es de 36 msnm. Distancia de referencia: 236 Km. de la ciudad de Pasto, Capital del Departamento de Nariño. El comportamiento de las variables climatológicas en el municipio se muestra en la tabla 1, los datos fueron obtenidos del resumen de promedio Climatológicos desde el año 1981 a 2010 del IDEAM, para la estación 52065020 denominada Barbacoas, localizada a 1°40'21.8"N y 78°8'6.6"W en el municipio de Barbacoas, con una elevación de 60 msnm. PROMEDIOS CLIMATOLÓGICOS 1981 - 2010 ESTACIÓN 52065020 - BARBACOAS VARIABLES CLIMATOLÓGICAS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT Precipitación (mm): 557.3 524.3 606.9 818.8 853.7 658.1 501.4 394.5 488.4 521.4 Número de Días con Lluvia: 27 23 25 26 28 27 25 24 26 26 Temperatura Media (°C): 25.9 26.1 26.2 26.2 26.1 26.0 25.9 25.9 25.8 25.7 Temperatura Máxima Media (°C): 30.2 30.5 30.8 30.9 30.3 29.9 29.9 29.8 29.7 29.6 Temperatura Mínima Media (°C): 22.0 22.1 22.2 22.1 22.1 21.8 21.9 21.9 22.0 21.9 Brillo Solar (Horas/día): 3.0 3.2 3.3 3.9 3.4 3.1 3.3 2.9 2.1 2.3 Humedad Relativa (%): 89.9 89.2 89.5 89.6 90.0 90.3 90.5 90.3 90.1 90.5 Evaporación (mm) : 92.1 74.0 88.9 122.6 120.0 113.6 94.1 98.0 96.2 75.4 Evapotranspiración Potencial (mm): 94.1 91 103.7 100.1 95.8 87.8 92 92.5 87.2 88.8

NOV 411.4 23 25.7 29.5 22.0 2.4 90.1 68.7 84.3

DIC 524.3 26 25.7 29.7 22.0 2.6 90.2 69.4 88.1

ANUAL 6860.5 303 25.9 30.1 22.0 3.0 90.0 915.4 1105.4

Tabla 1. Promedios climatológicos Estación 52065020 – Barbacoas, Elaboración propia con fuente de IDEAM.

La distribución de las precipitaciones es bastante constante a lo largo del año, se presenta grandes cantidades de lluvia en el municipio con promedio de 303 días de lluvia en el año, incluso en el mes más seco que corresponde a agosto se presenta un promedio mensual de 394.5 mm. Los meses más lluviosos son abril y mayo, con 818.8 mm y 853.7 mm, respectivamente. La precipitación media anual es considerable, en torno a los 6860.5 mm. Ver comportamiento en la figura 1.

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PROMEDIO HISTÓRICO MENSUAL DE PRECIPITACIÓN 900.0 800.0

PRECIPITACIÓN (mm)

700.0 600.0 500.0 400.0

300.0 200.0 100.0 0.0 ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

MESES

Figura 2. Variación Histórica mensual de precipitación en la estación Barbacoas.

La temperatura media a lo largo del año es muy constante, con una variación menor de 0.5ºC entre el mes más caluroso (abril) y los meses más fríos (noviembre y diciembre). En la figura 2 se indica los promedios históricos anuales de Temperatura en el municipio.

PROMEDIO HISTÓRICO MENSUAL DE TEMPERATURA

TEMPERATURA (°C)

32.0 30.0 28.0

26.0 24.0 22.0 20.0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

MESES MEDIA

MÁXIMA

MÍNIMA

Figura 3. Variación Histórica mensual de la temperatura en la estación Barbacoas.

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En general la humedad relativa a lo largo del año es relativamente constante, presenta un mínimo en febrero y marzo y un máximo en los meses de julio y octubre, con una variación entre los meses más húmedos y los más secos es de 1%. PROMEDIO HISTÓRICO MENSUAL DE HUMEDAD RELATIVA HUMEDAD RELATIVA (%)

91.0

90.5 90.0 89.5 89.0 88.5

ENE

FEB

MAR ABR MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT NOV

DIC

MESES

Figura 4. Variación Histórica mensual de Humedad Relativa en la estación Barbacoas.

En la estación Barbacoas los períodos de brillo solar altos en los meses de enero a agosto del orden de las 3 horas/día, y los más bajos en los meses de septiembre a diciembre cercanos a 2 horas/día. PROMEDIO HISTÓRICO ANUAL DE BRILLO SOLAR BRILLO SOLAR (Horas/Día)

4.5

4.0 3.5 3.0 2.5

2.0 1.5 1.0 0.5 0.0

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

MESES

Figura 5. Variación Histórica mensual de Brillo Solar en la estación Barbacoas.

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DIC

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Como se observa en la Tabla 1, para la Barbacoas el total de Evaporación es de 915.4 mm/año, los mayores valores se presentan entre los meses de abril a junio siendo el pico de 122,6 mm. El valor más bajo se presenta en el mes de noviembre con 68.7 mm. PROMEDIO HISTÓRICO MENSUAL DE EVAPORACIÓN 140.0

EVAPORACIÓN (mm)

120.0 100.0

80.0 60.0 40.0

20.0 0.0

ENE

FEB

MAR ABR MAY JUN

JUL

AGO SEP

OCT NOV

DIC

MESES

Figura 6. Variación Histórica mensual de Evaporación en la estación Barbacoas.

4. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS A continuación, se expone el estudio hidrológico del sector para determinar las áreas de drenaje analizadas para la pavimentación de las vías urbanas en el municipio de Barbacoas departamento de Nariño. Para el presente estudio se utilizarán los datos suministrados por el Instituto de Hidrología y Meteorología y Estudio Ambientales IDEAM, de la estación pluviométrica BARBACOAS ubicada en el municipio del mismo nombre en el Departamento de Nariño, se analizan los datos de intensidad de las precipitaciones en la zona, para determinar el coeficiente de escorrentía superficial con el cual se calculará los caudales de diseño para las obras de drenaje a proyectar. Para la determinación de las características físicas del sector se utilizó la siguiente información:    4.1.

Planchas cartográficas virtuales del IGAC Imágenes satelitales de Google Maps Mapas digitalizados de la región (Fuente Propia) CARACTERISTICAS FÍSCIAS DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

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Se analiza las principales características, como son:

4.1.1 TRAZO DE PARTE AGUAS Con el levantamiento topográfico del sector, se determinó áreas tributarias para cada tramo vial, teniendo en cuenta su topografía y pendientes. 4.1.2. ÁREA DE LA CUENCA La determinación del área de drenaje de la cuenca en estudio se realizó con sistema digital utilizando herramientas digitales disponibles para tal fin, ya que con este tipo de herramienta se obtienen datos más precisos. 4.1.3. PERÍODO DE RETORNO El cálculo de los caudales de diseño se realizó para un período de retorno de 5 años. Teniendo en cuenta las recomendaciones de periodos de retorno para obras de drenaje superficial del Manual de drenaje para carreteras del Instituto Nacional de vías. Se adoptarán para diseño períodos de retorno según la tabla 2.

Tabla 2. Periodos de retorno de diseño en obras de drenaje vial. Fuente: Manual de drenaje para carreteras - INVIAS

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4.2.

PRECIPITACIÓN

Comúnmente conocida con el nombre de lluvia se presenta cuando las masas de aire de la atmósfera se enfrían lo suficiente para llegar al punto de saturación. La lluvia que cae en un sitio dado difiere de la que cae en sitios relativamente cercanos; por lo cual existen las denominadas estaciones meteorológicas las cuales proporcionan datos de precipitación generalmente en milímetros de lluvia que sirven de base para cualquier estudio hidrológico e hidráulico. Los datos que proporcionan las estaciones meteorológicas se obtienen a través de aparatos llamados pluviómetros y pluviógrafos de los cuales se tienen registros históricos que se obtienen del Instituto de Hidrología y Meteorología y Estudio Ambientales IDEAM. Debido a las variaciones que presentan las lluvias en una cuenca se hace necesario el cálculo de una precipitación promedio. En el presente estudio se utiliza los datos históricos de precipitación máxima en 24 horas de la estación pluviométrica BARBACOAS. Los datos de esta estación usados en el presente estudio se detallan en la tabla 3. DATOS ESTACIÓN PLUVIOMÉTRICA Estación: 52065020 Denominación: BARBACOAS

N = 1°40'21.8" w = 78°8'6.6"

Coordenadas UTM Huso 31 (m)

Cota (msnm) =

60

DATOS MENSUALES DE PRECIPITACIÓN MÁXIMA EN 24 Hrs. (mm)

Año

Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 MAX

126.80 56.00 47.50 133.00 69.30 69.00 35.10 89.90 90.50 73.60 97.40 62.30 62.80 97.40 115.40 103.80 193.00 61.80 76.30 59.60 120.40 68.40 138.40 98.60 54.90 140.80 77.20 102.20 73.50 42.20 92.70 93.60 65.10 107.90 78.00 126.90 65.10 125.50 83.60 135.60 92.00 115.10 125.30 193.00

141.50 45.10 57.20 42.30 74.00 135.00 119.90 87.70 123.00 132.80 74.20 127.40 86.00 60.50 74.30 112.30 85.50 98.40 102.40 65.30 98.20 62.50 56.00 88.60 79.60 140.80 101.20 135.60 128.60 99.50 38.40 102.00 53.50 94.50 36.40 101.20 55.00 94.10 70.70 83.50 90.74 90.74 131.20 141.50

168.00 109.60 132.50 130.00 122.00 135.00 140.00 106.10 129.50 130.50 131.10 171.20 81.50 78.70 109.60 86.70 83.20 142.90 125.40 100.50 120.40 95.80 56.50 93.50 91.50 108.40 67.40 138.40 130.80 133.30 98.50 77.60 88.90 90.00 110.90 91.00 111.50 131.90 103.20 94.50 109.60 85.70 69.70 171.20

126.00 87.90 117.70 156.40 150.00 92.00 186.00 116.80 166.30 91.20 154.50 111.90 96.00 152.90 69.50 142.80 150.10 104.30 104.30 103.80 117.20 95.80 138.60 217.10 138.50 146.20 127.80 130.40 136.70 122.50 138.50 105.50 172.00 106.70 115.30 163.50 76.90 128.60 121.30 104.80 125.50 85.40 131.30 217.10

141.00 107.40 162.30 107.50 114.80 91.00 130.20 145.00 59.50 148.70 79.70 93.00 112.00 64.30 117.40 137.60 123.90 94.70 100.40 119.50 120.40 100.40 98.40 133.40 125.60 117.10 114.50 110.80 170.60 99.40 134.80 142.80 184.50 78.80 119.20 152.80 86.30 144.70 47.30 91.90 117.10 135.50 138.40 184.50

147.00 57.00 132.50 95.50 115.20 91.00 115.30 127.30 85.70 147.00 110.70 103.70 113.30 76.00 123.60 127.30 111.40 166.60 155.30 115.80 52.30 98.40 68.70 92.50 95.80 107.14 195.00 108.90 199.50 99.50 128.40 44.50 119.00 130.00 96.60 125.90 45.10 96.50 80.70 75.90 67.80 106.70 25.50 199.50

53.80 90.80 169.20 51.30 69.80 57.40 95.60 53.00 110.90 99.10 107.50 202.20 55.00 67.10 96.40 68.40 65.70 105.40 80.40 97.40 47.70 65.40 141.00 71.90 86.70 127.60 84.00 95.70 94.80 98.40 127.80 56.20 23.00 88.77 108.20 98.20 60.20 82.10 76.50 118.40 73.60 84.20 111.40 202.20

66.00 103.00 66.00 76.90 79.00 47.20 94.20 41.90 86.60 22.80 67.60 42.10 106.60 116.20 88.40 61.50 51.00 17.40 76.80 120.40 15.00 28.50 91.50 58.90 51.40 130.80 62.40 100.20 15.30 25.80 85.20 27.00 58.40 72.97 95.60 118.00 146.60 97.10 99.20 26.00 74.10 161.40 99.60 161.40

Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 94.00 56.30 108.90 60.70 55.00 65.30 119.20 38.80 99.50 96.40 84.50 107.80 92.50 75.30 107.30 49.50 106.20 37.40 69.20 86.70 65.40 89.80 54.60 68.40 140.20 139.60 145.40 110.80 127.70 98.60 86.30 84.70 50.50 83.53 85.50 92.50 25.70 81.00 67.50 92.40 54.10 70.80 105.40 145.40

53.40 93.90 141.40 65.20 105.00 91.80 94.70 162.30 66.00 150.20 91.60 144.80 64.50 69.00 134.20 59.50 137.50 72.40 51.90 50.00 96.40 110.80 92.00 69.60 111.70 65.40 105.80 124.80 18.80 99.50 98.50 105.60 52.30 89.30 76.60 77.50 75.50 48.10 159.40 92.93 55.10 99.70 116.60 162.30

27.00 49.50 98.00 116.00 155.00 43.30 38.90 81.00 57.20 109.10 94.40 140.10 88.50 66.60 96.80 101.70 98.20 17.10 98.50 47.50 95.60 45.80 112.00 32.50 49.50 43.00 45.70 72.50 75.90 111.40 84.10 62.20 142.00 83.50 66.30 22.60 98.60 17.90 76.57 21.10 62.40 134.80 155.00

38.00 124.60 33.60 73.40 65.00 30.70 55.40 80.70 100.80 66.40 133.60 39.00 93.80 58.40 48.70 53.20 77.80 158.40 44.00 51.00 84.60 73.80 78.40 56.80 164.70 131.00 69.40 86.90 144.00 99.10 106.50 43.20 121.40 129.00 73.50 49.30 88.90 89.40 40.60 82.38 55.40 98.70 108.20 164.70

Máximo 168.00 124.60 169.20 156.40 155.00 135.00 186.00 162.30 166.30 150.20 154.50 202.20 113.30 152.90 134.20 142.80 193.00 166.60 155.30 120.40 120.40 110.80 141.00 217.10 164.70 146.20 195.00 138.40 199.50 133.30 138.50 142.80 184.50 142.00 119.20 163.50 146.60 144.70 159.40 135.60 125.50 161.40 138.40

Marzo Diciembre Julio Abril Noviembre Febrero Abril Octubre Abril Octubre Abril Julio Junio Abril Octubre Abril Enero Junio Junio Agosto Enero Octubre Julio Abril Diciembre Abril Junio Marzo Junio Marzo Abril Mayo Mayo Noviembre Mayo Abril Agosto Mayo Octubre Enero Abril Agosto Mayo 217.10

Tabla 3. Series anuales de precipitación máxima en 24 horas (mm), estación Barbacoas. Fuente IDEAM.

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4.3.

CÁLCULO DE CAUDALES

Para determinar los caudales máximos instantáneos, se empleó la siguiente metodología: 

Para cuencas menores de 2.5 km2 se utilizó el método racional, por ser un método ampliamente utilizado para cuencas pequeñas.

4.3.1. MÉTODO RACIONAL Una metodología comúnmente utilizada en hidrología para generar caudales máximos en cuencas pequeñas o menores donde no existe información hidrométrica, consiste en la estimación del caudal máximo suponiendo una intensidad uniforme de la precipitación durante el tiempo de concentración de la cuenca. La suposición de la uniformidad de la precipitación durante el tiempo de concentración, es una aproximación que se hace teniendo en cuenta que en la realidad un evento de lluvia es uniforme durante el tiempo de concentración de la cuenca. De esta forma, el caudal en un punto dado de la cuenca crecerá paulatinamente hasta alcanzar un valor máximo cuando la totalidad de la cuenca esté contribuyendo a la escorrentía en el sitio de concentración de las aguas. El procedimiento para calcular el caudal máximo se conoce con el nombre de "Método Racional" y se expresa mediante la relación:

Donde: Q = Caudal máximo en m3/seg C = Coeficiente de escorrentía adimensional I = Intensidad de la lluvia en mm/h A = Área de drenaje en km2 4.3.2. TIEMPO DE CONCENTRACIÓN Se define como tiempo de concentración al tiempo que tarda la lluvia en desplazarse desde el punto más alejado hasta el punto de interés. La expresión matemática usada para el cálculo del tiempo de concentración es la Ecuación de Kirpich la cual es expresada de la siguiente manera:

Donde: Tc = Tiempo de concentración en horas L = Longitud del cauce principal en km

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S = Pendiente entre las elevaciones máxima y mínima (pendiente total) del cauce principal en metros por metro (m/m)

4.3.3. CÁLCULO DE LA INTENSIDAD DE LLUVIA Para obtener la intensidad de diseño se utilizan las curvas intensidad – duración – frecuencia, en estas se ubica el tiempo de concentración en el eje de las “x” para cada tramo, se proyecta una línea vertical desde el punto del tiempo de concentración hasta interceptarse con la curva para el período de retorno elegido, y luego se lee la intensidad de diseño en el eje de las “y”. Para realizar el cálculo de la intensidad de diseño del presente proyecto, se tomó los datos históricos de precipitación de la Estación pluviométrica BARBACOAS (52065020) ubicada en el municipio del mismo nombre en el Departamento de Nariño, como fuente de los datos de la estación está el IDEAM – Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios ambientales. A continuación, se detalla el proceso para la obtención de las intensidades de diseño utilizando los datos pluviométricos de la estación Barbacoas:    

Se calcula la precipitación máxima probable utilizando las variables probabilísticas obtenidas de la distribución de probabilidades pluviométricas mediante Gumbel. Lo anteriormente anotado se detalla en la tabla 4. Se calcula las precipitaciones máximas para diferentes tiempos de duración de lluvias. El cálculo se detalla en la tabla 5. Se calcula las intensidades de lluvia a partir de las precipitaciones máximas Pd (mm), según duración de precipitación y frecuencia de la misma, el cálculo se muestra en la tabla 6. Mediante la representación matemática de las curvas Intensidad – Duración – Periodo de Retorno (IDF), se realiza el cambio de variables y se realiza las regresiones para diferentes periodos de retorno con el fin de obtener los parámetros de la fórmula para cálculo de la intensidad. Ver cálculos en las tablas 7 y 8. K T m I tn Donde, I = Intensidad (mm/hr). t = duración de la lluvia (min). T = Periodo de retorno (años). K, m, n = parámetros de ajuste. Realizando un cambio de variable:

d  K T m

se obtiene:

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I

d  I  d  t n n t

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Nº

Año

1

1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 43

Mes

Precipitación (mm)

Max. Precip.

xi

(xi - x)^2

Marzo Diciembre Julio Abril Noviembre Febrero Abril Octubre Abril Octubre Abril Julio Junio Abril Octubre Abril Enero Junio Junio Agosto Enero Octubre Julio Abril Diciembre Abril Junio Marzo Junio Marzo Abril Mayo Mayo Noviembre Mayo Abril Agosto Mayo Octubre Enero Abril Agosto Mayo Suma

168.00 124.60 169.20 156.40 155.00 135.00 186.00 162.30 166.30 150.20 154.50 202.20 113.30 152.90 134.20 142.80 193.00 166.60 155.30 120.40 120.40 110.80 141.00 217.10 164.70 146.20 195.00 138.40 199.50 133.30 138.50 142.80 184.50 142.00 119.20 163.50 146.60 144.70 159.40 135.60 125.50 161.40 138.40 6576.7

226.61 803.52 264.18 11.93 4.22 322.08

Cálculo variables probabilísticas

1092.53

x

87.49

åx

i

n

178.32

 152.95 mm

7.54 2.41 1571.85

å (x

 x)

n

2425.91

S

0.00

i 1

2

i

n 1

351.43

a

102.95 1604.28

6

p



25.02

mm

*s 

19.51

mm

186.42 5.54

u  x  0.5772 * a  141.69 mm

1059.28 1059.28 1776.33 142.72

Cálculo de las Precipitaciones Diarias Máximas Probables para distintas frecuencias Periodo

Variable

Precip.

Prob. de

Corrección

4115.67

Retorno

Reducida

(mm)

ocurrencia

intervalo fijo

138.14

Años

YT

XT'(mm)

F(xT)

XT (mm)

2

0.3665

148.8371

0.5000

168.1859

45.52

5

1.4999

170.9446

0.8000

193.1674

1768.50

10

2.2504

185.5817

0.9000

209.7073

211.60

25

3.1985

204.0757

0.9600

230.6055

2167.23

50

3.9019

217.7956

0.9800

246.1090

100

4.6001

231.4142

0.9900

261.4981

385.99

500

6.2136

262.8847

0.9980

297.0598

208.70 102.95

æ x u ö ÷÷  çç e è a ø

F(x)  e

995.62 119.83 1138.83 111.38 40.28 68.00 41.65 300.90 753.31 71.46 211.60

26283.9

Tabla 4. Cálculo de las precipitaciones diarias máximas probables para distintas frecuencias. Fuente Hoja de Cálculo HidrojING. DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

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Coeficientes para las relaciones a la lluvia de duración 24 horas

Duraciones, en horas 5 6

1

2

3

4

0.30

0.39

0.46

0.52

Tiempo de Cociente Duración

2 años

Fuente: D. F. Campos A., 1978

0.57

0.61

8

12

18

24

0.68

0.80

0.91

1.00

Precipitación máxima Pd (mm) por tiempos de duración 5 años 10 años 25 años 50 años 100 años

500 años

24 hr

X24

168.1859

193.1674

209.7073

230.6055

246.1090

261.4981

297.0598

18 hr

X18 = 91%

153.0491

175.7823

190.8336

184.4844

223.9592

237.9632

270.3244

12 hr

X12 = 80%

134.5487

154.5339

167.7658

184.4844

196.8872

209.1985

237.6478

8 hr

X8 = 68%

114.3664

131.3538

142.6010

156.8118

167.3541

177.8187

202.0006

6 hr

X6 = 61%

102.5934

117.8321

127.9214

140.6694

150.1265

159.5138

181.2065

5 hr

X5 = 57%

95.8659

110.1054

119.5332

131.4452

140.2821

149.0539

169.3241

4 hr

X4 = 52%

87.4567

100.4470

109.0478

119.9149

127.9767

135.9790

154.4711

3 hr

X3 = 46%

77.3655

88.8570

96.4654

106.0785

113.2102

120.2891

136.6475

2 hr

X2 = 39%

65.5925

75.3353

81.7858

89.9362

95.9825

101.9842

115.8533

1 hr

X1 = 30%

50.4558

57.9502

62.9122

69.1817

73.8327

78.4494

89.1179

Tabla 5. Cálculo de las precipitaciones máximas para diferentes tiempos de duración de lluvias. Fuente Hoja de Cálculo HidrojING.

Tiempo de duración Hr min

2 años

Intensidad de la lluvia (mm /hr) según el Periodo de Retorno 5 años 10 años 25 años 50 años 100 años 500 años

24 hr

1440

7.0077

8.0486

8.7378

9.6086

10.2545

10.8958

12.3775

18 hr

1080

8.5027

9.7657

10.6019

10.2491

12.4422

13.2202

15.0180

12 hr

720

11.2124

12.8778

13.9805

15.3737

16.4073

17.4332

19.8040

8 hr

480

14.2958

16.4192

17.8251

19.6015

20.9193

22.2273

25.2501

6 hr

360

17.0989

19.6387

21.3202

23.4449

25.0211

26.5856

30.2011

5 hr

300

19.1732

22.0211

23.9066

26.2890

28.0564

29.8108

33.8648

4 hr

240

21.8642

25.1118

27.2619

29.9787

31.9942

33.9947

38.6178

3 hr

180

25.7885

29.6190

32.1551

35.3595

37.7367

40.0964

45.5492

2 hr

120

32.7962

37.6676

40.8929

44.9681

47.9913

50.9921

57.9267

1 hr

60

50.4558

57.9502

62.9122

69.1817

73.8327

78.4494

89.1179

Tabla 6. Cálculo de intensidades de lluvia a partir de Pd. Fuente Hoja de Cálculo HidrojING.

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Página 15 de 30 Periodo de retorno para T = 2 años

10

Ln (d) =

x

y

ln x

ln y

ln x*ln y

(lnx)^2

1440

7.0077

7.2724

1.9470

14.1595

52.8878

1080

8.5027

6.9847

2.1404

14.9500

48.7863

720

11.2124

6.5793

2.4170

15.9022

43.2865

480

14.2958

6.1738

2.6600

16.4221

38.1156

360

17.0989

5.8861

2.8390

16.7107

34.6462

300

19.1732

5.7038

2.9535

16.8462

32.5331

240

21.8642

5.4806

3.0848

16.9069

30.0374

180

25.7885

5.1930

3.2499

16.8767

26.9668

120

32.7962

4.7875

3.4903

16.7098

22.9201

60

50.4558

4.0943

3.9211

16.0543

16.7637

4980

208.1954

58.1555

28.7031

161.5385

346.9435

6.4549

d=

635.8309

n=

Regresión T= 2 años Intensidad (mm/hr)

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

56 48 40 32 24 16 8 0

y = 27,4095x-0,6164 R² = 0,999

0

200

10

Ln (d) =

I Vs. t

ln x

ln y

ln x*ln y

(lnx)^2

8.0486

7.2724

2.0855

15.1666

52.8878

1080

9.7657

6.9847

2.2789

15.9173

48.7863

720

12.8778

6.5793

2.5555

16.8133

43.2865

480

16.4192

6.1738

2.7985

17.2771

38.1156

360

19.6387

5.8861

2.9775

17.5259

34.6462

300

22.0211

5.7038

3.0920

17.6361

32.5331

240

25.1118

5.4806

3.2233

17.6659

30.0374

180

29.6190

5.1930

3.3884

17.5959

26.9668

120

37.6676

4.7875

3.6288

17.3729

22.9201

60

57.9502

4.0943

4.0596

16.6213

16.7637

4980

239.1197

58.1555

30.0880

169.5923

346.9435

730.2741

n=

10

Ln (d) =

ln x

ln y

ln x*ln y

(lnx)^2

1440

8.7378

7.2724

2.1677

15.7641

52.8878

1080

10.6019

6.9847

2.3610

16.4911

48.7863

720

13.9805

6.5793

2.6377

17.3538

43.2865

480

17.8251

6.1738

2.8806

17.7843

38.1156

360

21.3202

5.8861

3.0597

18.0095

34.6462

300

23.9066

5.7038

3.1742

18.1047

32.5331

240

27.2619

5.4806

3.3055

18.1162

30.0374

180

32.1551

5.1930

3.4706

18.0225

26.9668

120

40.8929

4.7875

3.7110

17.7662

22.9201

60

62.9122

4.0943

4.1417

16.9577

16.7637

4980

259.5943

58.1555

30.9095

174.3701

346.9435

d=

792.8037

n=

200

10

Ln (d) =

ln x

ln y

ln x*ln y

(lnx)^2

1440

9.6086

7.2724

2.2627

16.4549

52.8878

1080

10.2491

6.9847

2.3272

16.2548

48.7863

720

15.3737

6.5793

2.7327

17.9788

43.2865

480

19.6015

6.1738

2.9756

18.3707

38.1156

360

23.4449

5.8861

3.1547

18.5686

34.6462

300

26.2890

5.7038

3.2692

18.6465

32.5331

240

29.9787

5.4806

3.4005

18.6368

30.0374

180

35.3595

5.1930

3.5656

18.5158

26.9668

120

44.9681

4.7875

3.8060

18.2210

22.9201

60

69.1817

4.0943

4.2367

17.3467

16.7637

4980

284.0548

58.1555

31.7307

178.9948

346.9435

d=

951.4070

n=

800

1000

1200

1400

1600

Potencial (I vs T)

Regresión T= 10 años 72 64 56 48 40 32 24 16 8 0

y = 792.8037x-0.6164 R² = 0.9994

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Duración (m in) I vs T

Potencial (I vs T)

-0.6164

y

6.8579

600

I vs T

Regresión T= 25 años Intensidad (mm/hr)

x

400

Duración (m in)

Periodo de retorno para T = 25 años Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1600

-0.6164

y

6.6756

1400

y = 730.2741x-0.6164 R² = 0.9994

0

Intensidad (mm/hr)

x

1200

Potencial (I Vs. t)

64 56 48 40 32 24 16 8 0

Periodo de retorno para T = 10 años Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1000

Regresión T= 5 años Intensidad (mm/hr)

y

1440

d=

800

-0.6164

x

6.5934

600

Duración (m in)

Periodo de retorno para T = 5 años Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

400

80 72 64 56 48 40 32 24 16 8 0

y = 951.4070x-0.6336 R² = 0.9953

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Duración (m in) I vs T

Potencial (I vs T)

-0.6336

Tabla 7. Regresiones para cálculo de parámetros de Fórmula de intensidad. Fuente Hoja de Cálculo HidrojING.

DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

ESTUDIO GEOTÉCNICO PARA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTO HIDRÁULICO EN CALLES URBANAS DEL MUNICIPIO DE BARBACOAS, DEPARTAMENTO DE NARIÑO

Página 16 de 30 Periodo de retorno para T = 50 años

10

Ln (d) =

x

y

ln x

ln y

ln x*ln y

(lnx)^2

1440

10.2545

7.2724

2.3277

16.9281

52.8878

1080

12.4422

6.9847

2.5211

17.6091

48.7863

720

16.4073

6.5793

2.7977

18.4069

43.2865

480

20.9193

6.1738

3.0407

18.7725

38.1156

360

25.0211

5.8861

3.2197

18.9516

34.6462

300

28.0564

5.7038

3.3342

19.0177

32.5331

240

31.9942

5.4806

3.4656

18.9934

30.0374

180

37.7367

5.1930

3.6306

18.8537

26.9668

120

47.9913

4.7875

3.8710

18.5325

22.9201

60

73.8327

4.0943

4.3018

17.6131

16.7637

4980

304.6556

58.1555

32.5102

183.6786

346.9435

6.8356

d=

930.4214

Regresión T= 50 años Intensidad (mm/hr)

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

80 72 64 56 48 40 32 24 16 8 0

y = 930.4214x-0.6164 R² = 0.9994

0

200

10

Ln (d) =

ln x

ln y

ln x*ln y

(lnx)^2

10.8958

7.2724

2.3884

17.3692

52.8878

1080

13.2202

6.9847

2.5817

18.0328

48.7863

720

17.4332

6.5793

2.8584

18.8060

43.2865

480

22.2273

6.1738

3.1013

19.1469

38.1156

360

26.5856

5.8861

3.2804

19.3086

34.6462

300

29.8108

5.7038

3.3949

19.3636

32.5331

240

33.9947

5.4806

3.5262

19.3259

30.0374

180

40.0964

5.1930

3.6913

19.1687

26.9668

120

50.9921

4.7875

3.9317

18.8228

22.9201

60

78.4494

4.0943

4.3625

17.8614

16.7637

4980

323.7055

58.1555

33.1167

187.2058

346.9435

988.6000

1000

I vs T

1200

1400

1600

Potencial (I vs T)

Regresión T= 100 años Intensidad (mm/hr)

y

1440

d=

800

-0.6164

n=

x

6.8963

600

Duración (m in)

Periodo de retorno para T = 100 años Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

400

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

y = 988.6000x-0.6164 R² = 0.9994

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Duración (m in) I vs T

Potencial (I vs T)

-0.6164

n=

Periodo de retorno para T = 500 años

10

Ln (d) =

x

y

ln x

ln y

ln x*ln y

(lnx)^2

1440

12.3775

7.2724

2.5159

18.2965

52.8878

1080

15.0180

6.9847

2.7093

18.9233

48.7863

720

19.8040

6.5793

2.9859

19.6449

43.2865

480

25.2501

6.1738

3.2288

19.9341

38.1156

360

30.2011

5.8861

3.4079

20.0591

34.6462

300

33.8648

5.7038

3.5224

20.0909

32.5331

240

38.6178

5.4806

3.6537

20.0247

30.0374

180

45.5492

5.1930

3.8188

19.8308

26.9668

120

57.9267

4.7875

4.0592

19.4333

22.9201

60

89.1179

4.0943

4.4900

18.3834

16.7637

4980

367.7270

58.1555

34.3917

194.6210

346.9435

7.0238

d = 1123.0419

n=

Regresión T= 500 años Intensidad (mm/hr)

Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

y = 1,123.0419x-0.6164 R² = 0.9994

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Duración (m in) Series1

Potencial (Series1)

-0.6164

Resumen de aplicación de regresión potencial Periodo de Retorno (años)

Término ctte. de regresión (d)

Coef. de regresión [n]

2

635.83093646725

-0.61638608809

5

730.27410774953

-0.61638608809

10

792.80370490989

-0.61638608809

25

951.40702958805

-0.63362500463

50

930.42141205445

-0.61638608809

100

988.60003008104

-0.61638608809

500

1123.04193492134

-0.61638608809

Promedio =

878.91130796736

-0.61884879045

Tabla 8. Regresiones para cálculo de parámetros de Fórmula de intensidad. Fuente Hoja de Cálculo HidrojING.

DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

1600

ESTUDIO GEOTÉCNICO PARA CONSTRUCCIÓN DE PAVIMENTO HIDRÁULICO EN CALLES URBANAS DEL MUNICIPIO DE BARBACOAS, DEPARTAMENTO DE NARIÑO

Página 17 de 30



En función del cambio de variable realizado, se realiza otra regresión de potencia entre las columnas del periodo de retorno (T) y el término constante de regresión (d), para obtener valores de la ecuación:

d  K T m Regresión potencial Nº 1 2 3 4 5 6 7 7

Ln (K) =

x

y

ln x

ln y

ln x*ln y

(lnx)^2

2

635.8309

0.6931

6.4549

4.4742

0.4805

5

730.2741

1.6094

6.5934

10.6117

2.5903

10

792.8037

2.3026

6.6756

15.3711

5.3019

25

951.4070

3.2189

6.8579

22.0749

10.3612

50

930.4214

3.9120

6.8356

26.7412

15.3039

100

988.6000

4.6052

6.8963

31.7586

21.2076

500

1123.0419

6.2146

7.0238

43.6501

38.6214

692

6152.3792

22.5558

47.3376

154.6818

93.8667

6.4359

K=

623.8322

0.1014

m=

Constante de Regresión d

Termino constante de regresión (K) = 623.8322 Coef. de regresión (m) = 0.101367

1300 1100 900

700

y = 623.8322x0.1014 R² = 0.9409

500 300 100

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Período de Retorno (años) d Vs. T

Potencial (d Vs. T)

Tabla 9. Regresiones potencial para obtener valores del a Ecuación de intensidad. Fuente Hoja de Cálculo HidrojING.



Finalmente obtenidos todos los valores, la ecuación de intensidad válida para la cuenca resulta:

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Página 18 de 30

0.101367 623.8322

I=

Donde:

* T

I = intensidad de precipitación (mm/hr)

0.61885

T = Periodo de Retorno (años)

t

t = Tiempo de duración de precipitación (min)

Con lo cual obtenemos las curvas Intensidad – Duración – periodo de Retorno. Tabla de intensidades - Tiempo de duración Duración en minutos

Frecuencia años

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

2

247.19

160.97

125.24

104.82

91.30

81.56

74.14

68.26

63.46

59.45

56.05

53.11

5

271.25

176.63

137.44

115.02

100.19

89.50

81.35

74.90

69.64

65.24

61.50

58.28

10

290.99

189.49

147.44

123.39

107.48

96.01

87.28

80.35

74.70

69.99

65.98

62.52

25

319.31

207.93

161.79

135.40

117.94

105.36

95.77

88.17

81.98

76.80

72.40

68.61

50

342.56

223.07

173.57

145.26

126.52

113.02

102.74

94.59

87.94

82.39

77.67

73.60

100

367.49

239.31

186.20

155.83

135.73

121.25

110.22

101.48

94.34

88.39

83.33

78.96

500

432.61

281.71

219.20

183.45

159.79

142.74

129.75

119.46

111.06

104.05

98.09

92.95

Tabla 10. Tabla de intensidades – Tiempo de duración. Fuente Hoja de Cálculo HidrojING.

Curvas IDF de la cuenca 475.00 450.00 425.00

400.00

INTENSIDAD (mm/h)

375.00

350.00 325.00

300.00 275.00 250.00

225.00 200.00

175.00 150.00

125.00 100.00

75.00 50.00 25.00

0.00 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

TIEMPO DE DURACION (min)

T2

T5

T10

T25

T50

T100

T500

Figura 7. Curvas IDF, para diferentes periodos de retorno.

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50

55

60

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4.3.4. CÁLCULO CAUDAL MÁXIMO PROBABLE MÉTODO RACIONAL Se usó el método racional para las cuencas menores a 2.5 km2. 

COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA

El coeficiente de escorrentía es la relación entre la lluvia escurrida y la lluvia caída, y depende de las características y condiciones de la superficie del suelo, en la tabla 14 se presentan diferentes factores de escorrentía en áreas urbanas y rurales de acuerdo a las tablas 2.9 y 2.10 del Manual de drenaje para carreteras del INVIAS. Para los tramos en estudio se tomó como coeficiente de escorrentía el promedio de calzadas y alamedas, techos y casas multifamiliares separadas, adoptando un valor de C = 0.75.

Tabla 11. Valores de coeficientes de escorrentía “C” en área urbanas. Fuente: Manual de drenaje para carreteras INVIAS.

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En la tabla 12 se muestra el cálculo de los caudales máximos probables para los tramos viales en estudio, por el método racional, para un periodo de retorno de 5 años. CAUDALES MÁXIMOS PROBABLES PARA PERIODO DE RETORNO DE 5 AÑOS

m

km

PENDIENTE LONGITUDINA L DE LA VÍA (m/m)

hr

min

COEFICIENTE DE ESCORRENTIA C

1y 2 3y 4 5y 6 7 8Y9 8Y9 10 Y 11 12 13 Y 14

45 15 10 45 45 55 65 55 45

0.045 0.015 0.01 0.045 0.045 0.055 0.065 0.055 0.045

0.00400 0.00400 0.11500 0.02000 0.01800 0.01830 0.01800 0.01700 0.04711

0.167 0.167 0.167 0.167 0.167 0.167 0.167 0.167 0.167

10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00

0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75

180 60 40 270 157.5 192.5 260 330 180

0.0002 0.0001 0.0000 0.0003 0.0002 0.0002 0.0003 0.0003 0.0002

15 Y 16

73

0.07

0.02500

0.167

10.00

0.75

182.5

0.0002

CALLE 4 K0+022 - K0+080 CARRERA 9 K0+000 - K0+055 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+055 - K0+080 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2

15 Y 16

58

0.06

0.04000

0.167

10.00

0.75

145

0.0001

17 y 18

55

0.06

0.02091

0.167

10.00

0.75

220

19

25

0.03

0.02091

0.167

10.00

0.75

20

33

0.03

0.02091

0.167

10.00

21

58

0.03

0.02091

0.167

10.00

CALLE 4 K0+022 - K0+000

22 Y 23 24 Y 25 26 Y 27 28 29 Y 30 31 Y 32

22 40 38 20 25 95

0.02 0.04 0.038 0.02 0.025 0.095

0.00820 0.01800 0.02200 0.00800 0.00800 0.03271

0.167 0.167 0.167 0.167 0.167 0.167

10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00

LONGITUD

SUMIDERO No.

TRAMO CALLE 2 K0+000 - K0+045 CALLE 2 K0+045 - K0+060 CARRERA 8 K0+000 - K0+010 CARRERA 8 K0+010 - K0+055 CARRERA 8 K0+055 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+220 CARRERA 8 K0+220 - K0+275 CARRERA 8 K0+275 - K0+320 CARRERA 9 K0+053 - K0+073 TRAMO 1

CALLE 4A K0+000 - K0+040 CALLE 5A K0+000 - K0+038 CALLE 5 K0+020 - K0+000 CALLE 5 K0+020 - K0+045 CALLE 5 K0+045 - K0+140

TIEMPO DE CONCENTRACIÓN

AREA DE DRENAJE

m 3 /s

l/seg

176.63

6.62 2.21 1.47 9.94 5.80 7.08 9.57 12.14 6.62

176.63

0.007

6.72

176.63

0.005

5.34

0.0002

176.63

0.008

8.10

100

0.0001

176.63

0.004

3.68

0.75

132

0.0001

176.63

0.005

4.86

0.75

232

0.0002

176.63

0.009

8.54

0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75

88 160 127.3 120 100 380

0.0001 0.0002 0.0001 0.0001 0.0001 0.0004

176.63

0.003 0.006 0.005 0.004 0.004 0.014

3.24 5.89 4.68 4.42 3.68 13.98

km

2

CAUDAL MÁXIMO PROBABLE Q

0.007 0.002 0.001 0.010 0.006 0.007 0.010 0.012 0.007

m

2

INTENSIDAD DE LLUVIA PARA T=5 años (mm/hr) 176.63 176.63 176.63 176.63 176.63 176.63 176.63 176.63

176.63 176.63 176.63 176.63 176.63

SUMIDEROS EXISTENTES SUMIDEROS NUEVOS

Tabla 12. Caudales máximo probables para un periodo de retorno de 5 años en los tramos seleccionados.

5. ESTUDIOS HIDRÁULICOS Los estudios hidráulicos comprenden el diseño de las estructuras menores con una capacidad apropiada utilizando los caudales generados en el presente estudio hidrológico. 5.1.

SUMIDEROS

Teniendo en cuenta que la pavimentación se proyecta en zonas urbanas en las que se ha proyectado la ejecución de aceras se captarán las aguas en el bordillo mediante sumideros de concreto simples (con rejilla) y combinados (con rejilla y sumidero lateral). La conducción de las aguas hasta su disposición final se realizará mediante tuberías colectoras de PVC de 250 mm (10”) de diámetro. A continuación, se indica los parámetros y procedimiento de diseño para la ubicación de los sumideros. El procedimiento de diseño para la captación de la escorrentía superficial en vías, consiste en determinar el espaciamiento de los sumideros, a partir de una geometría única de los mismos y su capacidad de captación, un caudal de diseño y un ancho de inundación de la vía T permisible. DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

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PARAMETROS DE DISEÑO 

CAUDAL DE DISEÑO (Q): En el diseño de sumidero debe ser compatible con la capacidad de las redes de alcantarillado, para tal efecto, los caudales de diseño de los sumideros se estiman de la misma manera a los de las redes de alcantarillado, en el presente informe se calculan con base en la formula racional.

Donde: Q = Caudal máximo en m3/seg C = Coeficiente de escorrentía adimensional I = Intensidad de la lluvia en mm/h A = Área de drenaje en km2 

ANCHO DE INUNDACIÓN DE LA VÍA POR ESCORRENTÍA (T): El ancho de inundación "T" permisible de la vía está en función del tipo de vía, del tráfico vehicular y peatonal esperado tal como se muestra en la Tabla 13:

Tabla 13. Ancho de inundación superficial admisible. Fuente: Guenaa – Emcali EICE ESP Diseño Construcción



OTROS PARÁMETROS:

Pendiente transversal de la vía y la cuneta, SL Pendiente longitudinal de la cuneta y de la vía, SX Coeficiente rugosidad de la vía, n Longitud de la rejilla, L Ancho de la cuneta y la rejilla, W

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA SUMIDEROS EN PENDIENTE 1 A continuación, se describe el procedimiento para determinar el espaciamiento entre sumideros en una vía en pendiente, en la que el agua en la vía fluye en el sentido de la pendiente sin represamientos y donde parte del flujo es captado por un sumidero en consideración, continuando el caudal remanente hacia el siguiente sumidero. 1

Sumideros y/o captación superficial de aguas lluvias en vías urbanas. Norma Técnica de Servicio. Fuente: GUENAA – EMCALI EICE ESP DISEÑO – CONSTRUCCIÓN. Versión: 1.0 – 30/11/2012.

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En consecuencia, el espaciamiento de los sumideros en una vía en pendiente está en función del flujo no captado por el sumidero anterior aguas arriba, (teniendo en cuenta que esta metodología reconoce que en una vía en pendiente, un determinado sumidero no capta el 100% de la escorrentía superficial), el área de drenaje tributaria entre sumideros y la geometría de la vía. El procedimiento para el diseño de los sumideros debe considerar los siguientes pasos.  Paso 1: con base en los planos topográficos de la zona, se definen los límites de la cuenca y se establece la ubicación de los sumideros de acuerdo con los criterios de localización del manual de drenaje de INVIAS.  Paso 2: en la vía en la que se iniciarán los cálculos, se procede a la numeración y abscisado de los sumideros localizados en uno de los costados y a todo lo largo de la misma, comenzando por el sumidero localizado en el punto más alto de la vía y continuando con los localizados hacia aguas abajo. A partir de la topografía de la vía, se determinan las pendientes longitudinales "SL" y transversal "Sx". Así mismo, con base en el tipo de sumidero preseleccionado se determina el ancho de la cuneta o la rejilla "W".  Paso 3: se definen las áreas de drenaje de los sumideros. Se calcula el caudal que llega al sumidero inicial, el cual corresponde al área de drenaje tributaria a este. Se determina el caudal total en la vía en el costado donde se encuentra el sumidero, sumando los caudales mencionados anteriormente.  Paso 4: se determina el ancho de inundación de la vía "T" y la profundidad del flujo "Y" junto al sardinel o andén: Cálculo del ancho de inundación de la vía "T" El ancho de inundación de la vía se determina mediante la siguiente expresión:

Donde: T: Ancho de la inundación de la vía (m) Ku: 0.376 (sistema métrico) n: Coeficiente de Manning pavimento: 0.016 Q: Caudal total de escorrentía (m3/s) Sx: Pendiente transversal de la vía SL: Pendiente longitudinal de la vía. Cálculo de la profundidad del agua junto al andén. La profundidad del flujo junto al sardinel se calcula con la siguiente expresión: DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

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Y = TSx Una vez obtenidos estos valores, se compara el valor de "T" con el ancho de inundación máximo permitido para la vía y el valor de "Y" (ver Tabla 13). Si estos valores son aceptables, se procede al siguiente paso. Si se exceden estos valores, se debe contraer el área de drenaje disminuyendo la distancia entre sumideros sencillos o colocando uno doble o mixto y se repiten los pasos anteriores para verificar que los valores de los parámetros mencionados sean satisfactorios.

Tabla 14. Valor máximo admisible de Y en una vía.



Paso 5: se calcula el caudal interceptado "Qi " por el sumidero, según el siguiente procedimiento:

SUMIDEROS MIXTOS

Capacidad máxima de sumideros La capacidad máxima de los sumideros depende del tipo, tamaño y diseño de la rejilla. Su capacidad hidráulica se puede estimar suponiendo que funcionan hidráulicamente como vertederos para pequeñas alturas de agua y como orificios para alturas de agua mayores. Colocados en una calle con pendiente no siempre logran captar toda el agua que viene por ellas aunque teóricamente dispongan de capacidad para ello.

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

Un sumidero horizontal de largo L (a lo largo de la cuneta, en metros) y ancho b (transversal a la calle, en metros), con una rejilla de área de aberturas A, en metros cuadrados, puede evacuar como máximo un caudal Qm (m3/s): Qm= 1.66 (L+2b)h1.5 Qm= 2.66 Ah0.5

si funciona como vertedero h<1.6A/(L+2b) si funciona como orificio h>=1.6A/(L+2b)

Donde h es la altura de agua del escurrimiento en la calle frente al sumidero, en metros. 

Un sumidero lateral de largo L (a lo largo de la cuneta, en metros), y altura de abertura a (vertical, en metros), puede evacuar como máximo un caudal Qm (m3/s): Qm= 1.27 Lh1.5 Qm= 2.66 Lah0.5

si funciona como vertedero h
Donde h es la altura de agua del escurrimiento en la calle frente al sumidero, en metros. Capacidad de diseño de sumideros Los sumideros no necesariamente logran captar el caudal correspondiente a su capacidad máxima. En la realidad, los sumideros captan solo parte del escurrimiento que escurre por la cuneta, la fracción no captada escurre aguas abajo y debe agregarse al caudal que recibe la calle, quedando por lo tanto para el siguiente sumidero. En términos de diseño se habla de la eficiencia de un sumidero E, como la proporción que es capaz de captar del caudal que escurre por la cuneta. La eficiencia global del sumidero es la suma de las eficiencias del sumidero horizontal y del sumidero lateral. Esta depende principalmente de las características geométricas de la cuneta, de las características geométricas del sumidero y de la magnitud del caudal que escurre por la cuneta. La capacidad de diseño del sumidero debe considerarse como el valor mínimo entre las dos opciones siguientes: Qs = E.Q = (EH+EL).Q Qs = Qm

si (EH+EL).Q ≤Qm si (EH+EL).Q rel="nofollow">Qm

Donde: Qs = caudal captado por el sumidero Q = caudal que escurre por la cuneta aguas arriba del sumidero Qm = capacidad máxima de captación del sumidero E = Eficiencia global del sumidero cuyo valor máximo es 1.0 EH = Eficiencia del sumidero horizontal EL = Eficiencia del sumidero lateral

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Cálculo de la Eficiencia del flujo interceptado por la rejilla. El caudal interceptado por la rejilla Q1 se calcula mediante la siguiente expresión: Q1 = EH * Q Siendo EH la eficiencia de la rejilla, y Q el caudal por la vía. La eficiencia de la rejilla EH se determina a partir de la siguiente Ecuación:

Cálculo de la eficiencia del flujo captado por la apertura lateral. En un sumidero lateral de altura a, metros, dispuesto en la cuneta, en que la altura del escurrimiento es h, metros, se logra captar una proporción EL del caudal Q que escurre por la calle. L es el largo de la abertura del sumidero, metros, SL es la pendiente longitudinal de la calle, metros por cada metro, Sx la pendiente transversal de la cuneta, metros por cada metro, Q el caudal que escurre por la calle, metros cúbicos por segundo, n el coeficiente de Manning:. Si h≤ a Si h>a

EL=1

Donde: LT: Longitud de la apertura para captar el 100% del flujo en la vía. SL: Pendiente longitudinal Ku: 0.817(sistema métrico) n: Coeficiente de rugosidad en formula de Manning El valor del caudal total interceptado por el sumidero "Qs" equivale a la suma de los caudales captados por la rejilla y la apertura lateral y éste debe ser igual o mayor que el caudal Q estimado para el tramo con periodo de retorno de 5 años dado para el tramo. En las tablas 15 a 20 se presenta el diseño hidráulico de los sumideros del proyecto, en el plano 3 se indica la localización de los sumideros.

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Página 26 de 30 Tramo CALLE 2 K0+000 - K0+045 CALLE 2 K0+045 - K0+060 CARRERA 8 K0+000 - K0+010 CARRERA 8 K0+010 - K0+055 CARRERA 8 K0+055 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+220 CARRERA 8 K0+220 - K0+275 CARRERA 8 K0+275 - K0+320 CARRERA 9 K0+053 - K0+073 TRAMO 1

Cálculo de inundación de la vía "T" y Profundidad del agua junto al andén "Y" inicial Sumidero Ku n Qneto Sx SL T (m) 1y 2 0.376 0.016 0.007 0.02 0.00400 1.52 3y 4 0.376 0.016 0.002 0.02 0.00400 1.01 5y 6 0.376 0.016 0.001 0.02 0.11500 0.46 7 0.376 0.016 0.010 0.02 0.02000 1.31 8Y9 0.376 0.016 0.006 0.02 0.01800 1.09 8Y9 0.376 0.016 0.007 0.02 0.01830 1.17 10 Y 11 0.376 0.016 0.010 0.02 0.01800 1.32 12 0.376 0.016 0.012 0.02 0.01700 1.46 13 Y 14 0.376 0.016 0.007 0.02 0.04711 0.96 15 Y 16

CALLE 4 K0+022 - K0+080 CARRERA 9 K0+000 - K0+055 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+055 - K0+080 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2

15 Y 16

CALLE 4 K0+022 - K0+000

22 Y 23 24 Y 25 26 Y 27 28 29 Y 30 31 Y 32

CALLE 4A K0+000 - K0+040 CALLE 5A K0+000 - K0+038 CALLE 5 K0+020 - K0+000 CALLE 5 K0+020 - K0+045 CALLE 5 K0+045 - K0+140

17 y 18 19 20 21

Y (cm) 3.04 2.02 0.92 2.62 2.18 2.34 2.64 2.92 1.92

0.376 0.376

0.016 0.016

0.007 0.005

0.02 0.02

0.02500 0.04000

1.08 0.91

2.16 1.82

0.376

0.016

0.008

0.02

0.02091

1.2

2.4

0.376

0.016

0.004

0.02

0.02091

0.9

1.8

0.376

0.016

0.005

0.02

0.02091

0.99

1.98

0.376 0.376 0.376 0.376 0.376 0.376 0.376

0.016 0.016 0.016 0.016 0.016 0.016 0.016

0.009 0.003 0.006 0.005 0.004 0.004 0.014

0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02

0.02091 0.00820 0.01800 0.02200 0.00800 0.00800 0.03271

1.23 1.02 1.1 0.97 1.15 1.07 1.36

2.46 2.04 2.2 1.94 2.3 2.14 2.72

Y<6cm Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok

SUMIDEROS EXISTENTES SUMIDEROS NUEVOS

Tabla 15. Cálculo de inundación junto a la vía y profundidad de agua junto al andén. Cálculo de la capacidad máxima de sumidero de Rejilla Tramo CALLE 2 K0+000 - K0+045 CALLE 2 K0+045 - K0+060 CARRERA 8 K0+000 - K0+010 CARRERA 8 K0+010 - K0+055 CARRERA 8 K0+055 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+220 CARRERA 8 K0+220 - K0+275 CARRERA 8 K0+275 - K0+320 CARRERA 9 K0+053 - K0+073 TRAMO 1

Sumidero 1y 2 3y 4 5y 6 7 8Y9 8Y9 10 Y 11 12 13 Y 14 15 Y 16

CALLE 4 K0+022 - K0+080 CARRERA 9 K0+000 - K0+055 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+055 - K0+080 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2

15 Y 16

CALLE 4 K0+022 - K0+000

22 Y 23 24 Y 25 26 Y 27 28 29 Y 30 31 Y 32

CALLE 4A K0+000 - K0+040 CALLE 5A K0+000 - K0+038 CALLE 5 K0+020 - K0+000 CALLE 5 K0+020 - K0+045 CALLE 5 K0+045 - K0+140

17 y 18 19 20 21

L (m)

Qmax (m3/s) Qmax (Lt/s) 0.0251 25.1 0.0091 9.1 0.0042 4.2 0.0201 20.1 0.0102 10.2 0.0113 11.3 0.0135 13.5 0.0236 23.6 0.0084 8.4

1.35 0.9 1.35 1.35 0.9 0.9 0.9 1.35 0.9

b (m) 0.75 0.5 0.75 0.75 0.5 0.5 0.5 0.75 0.5

Y (m) 0.0304 0.0202 0.0092 0.0262 0.0218 0.0234 0.0264 0.0292 0.0192

Y<1.6A/(L+2b) ? 1.15 Vertedero 0.77 Vertedero 1.18 Vertedero 1.16 Vertedero 0.76 Vertedero 0.76 Vertedero 0.76 Vertedero 1.15 Vertedero 0.77 Vertedero

0.9 0.9

0.5 0.5

0.0216 0.0182

0.76 Vertedero 0.77 Vertedero

0.0100 0.0077

10.0 7.7

0.9

0.5

0.0240

0.76 Vertedero

0.0117

11.7

1.35

0.75

0.0180

1.17 Vertedero

0.0114

11.4

0.9

0.5

0.0198

0.77 Vertedero

0.0088

8.8

0.9 0.9 0.9 0.9 1.35 0.9 0.9

0.5 0.5 0.5 0.5 0.75 0.5 0.5

0.0246 0.0204 0.0220 0.0194 0.0230 0.0214 0.0272

0.76 Vertedero 0.77 Vertedero 0.76 Vertedero 0.77 Vertedero 1.16 Vertedero 0.76 Vertedero 0.75 Vertedero

0.0122 0.0092 0.0103 0.0085 0.0165 0.0099 0.0141

12.2 9.2 10.3 8.5 16.5 9.9 14.1

SUMIDEROS EXISTENTES SUMIDEROS NUEVOS

Tabla 16. Cálculo de la capacidad máxima de sumidero de Rejilla.

DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

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Página 27 de 30 Cálculo de la capacidad máxima de sumidero Lateral Tramo

Sumidero CARRERA 8 K0+055 - K0+100 8Y9 CALLE 4 K0+022 - K0+080 15 Y 16 CALLE 5 K0+045 - K0+140 31 Y 32

L (m)

b (m) 0.9 0.9 0.9

0.5 0.5 0.5

Y (m) 0.0218 0.0182 0.0272

a (m)

Y
Qmax (m3/s) Qmax (Lt/s) 0.0037 3.7 0.0028 2.8 0.0051 5.1

SUMIDEROS EXISTENTES SUMIDEROS NUEVOS

Tabla 17. Cálculo de la capacidad máxima de sumidero Lateral. CAUDAL CAPTADO POR SUMIDERO DE REJILLA Tramo CALLE 2 K0+000 - K0+045 CALLE 2 K0+045 - K0+060 CARRERA 8 K0+000 - K0+010 CARRERA 8 K0+010 - K0+055 CARRERA 8 K0+055 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+220 CARRERA 8 K0+220 - K0+275 CARRERA 8 K0+275 - K0+320 CARRERA 9 K0+053 - K0+073 TRAMO 1

Sumidero 1y 2 3y 4 5y 6 7 8Y9 8Y9 10 Y 11 12 13 Y 14 15 Y 16

CALLE 4 K0+022 - K0+080 CARRERA 9 K0+000 - K0+055 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+055 - K0+080 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2

15 Y 16

CALLE 4 K0+022 - K0+000

22 Y 23 24 Y 25 26 Y 27 28 29 Y 30 31 Y 32

CALLE 4A K0+000 - K0+040 CALLE 5A K0+000 - K0+038 CALLE 5 K0+020 - K0+000 CALLE 5 K0+020 - K0+045 CALLE 5 K0+045 - K0+140

Y(m) Qmax (m3/s) 0.0304 0.0251 0.0202 0.0091 0.0092 0.0042 0.0262 0.0201 0.0218 0.0102 0.0234 0.0113 0.0264 0.0135 0.0292 0.0236 0.0192 0.0084

17 y 18 19 20 21

Qdis (m3/s) Qdis (L/s) 0.0156 15.6 0.0091 9.1 0.0042 4.2 0.0133 13.3 0.0099 9.9 0.0108 10.8 0.0123 12.3 0.0150 15.0 0.0084 8.4

E (%) 62.4% 101.0% 100.0% 66.2% 98.0% 95.3% 90.8% 63.4% 103.0%

0.0216 0.0182

0.0100 0.0077

98.3% 105.2%

0.0098 0.0077

9.8 7.7

0.024

0.0117

94.3%

0.0111

11.1

0.018

0.0114

76.7%

0.0088

8.8

0.0198

0.0088

101.8%

0.0088

8.8

0.0246 0.0204 0.022 0.0194 0.023 0.0214 0.0272

0.0122 0.0092 0.0103 0.0085 0.0165 0.0099 0.0141

93.4% 100.6% 97.6% 102.6% 69.6% 98.7% 89.8%

0.0114 0.0092 0.0100 0.0085 0.0115 0.0097 0.0127

11.4 9.2 10.0 8.5 11.5 9.7 12.7

SUMIDEROS EXISTENTES SUMIDEROS NUEVOS

Tabla 18. Caudal Captado por sumidero de Rejilla.

Tramo

Sumidero CARRERA 8 K0+055 - K0+100 8Y9 CARRERA 9 K0+053 - K0+073 TRAMO 1

15 Y 16

CALLE 5 K0+045 - K0+140

31 Y 32

Ku 0.817 0.817 0.817

CAUDAL CAPTADO POR SUMIDERO LATERAL Q (m3/s) SL (m/m) Sx (m/m) n 0.0037 0.0180 0.02 0.016 0.0028 0.0051

0.0250 0.0327

0.02 0.02

0.016 0.016

LT 2.9062 2.8625 3.9967

SUMIDEROS EXISTENTES SUMIDEROS NUEVOS

Tabla 19. Caudal Captado por sumidero Lateral. DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

Qdis (m3/s) E (%) 46.4% 0.0017 47.0% 35.0%

0.0013 0.0018

Qdis (L/s) 1.7 1.3 1.8

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Tramo CALLE 2 K0+000 - K0+045 CALLE 2 K0+045 - K0+060 CARRERA 8 K0+000 - K0+010 CARRERA 8 K0+010 - K0+055 CARRERA 8 K0+055 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+100 CARRERA 8 K0+155 - K0+220 CARRERA 8 K0+220 - K0+275 CARRERA 8 K0+275 - K0+320 CARRERA 9 K0+053 - K0+073 TRAMO 1

Cálculo de caudal total captado en cada tramo (m3/s) Sumidero QT QT acumlado QR 1y 2 0.0066 0.0066 0.0156 3y 4 0.0022 0.0022 0.0091 5y 6 0.0015 0.0015 0.0042 7 0.0099 0.0099 0.0133 8Y9 0.0058 0.0129 0.0099 8Y9 0.0071 10 Y 11 0.0096 0.0108 0.0123 12 0.0121 0.0121 0.0150 13 Y 14 0.0066 0.0066 0.0084 15 Y 16

CALLE 4 K0+022 - K0+080 CARRERA 9 K0+000 - K0+055 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+055 - K0+080 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+080 - K0+113 TRAMO 2

15 Y 16

CALLE 4 K0+022 - K0+000

22 Y 23 24 Y 25 26 Y 27 28 29 Y 30 31 Y 32

CALLE 4A K0+000 - K0+040 CALLE 5A K0+000 - K0+038 CALLE 5 K0+020 - K0+000 CALLE 5 K0+020 - K0+045 CALLE 5 K0+045 - K0+140

17 y 18 19 20 21

QL 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0017 0.0000 0.0000 0.0000

QP -0.0090 -0.0068 OK! -0.0027 -0.0033 0.0012 -0.0015 -0.0028 -0.0018 OK!

0.0067 0.0053

0.0121

0.0081

0.0081

0.0111

0.0000

-0.0030

0.0037

0.0037

0.0088

0.0000

-0.0051

0.0049

0.0049

0.0088

0.0000

-0.0039

0.0085 0.0032 0.0059 0.0047 0.0044 0.0037 0.0140

0.0085 0.0032 0.0059 0.0047 0.0044 0.0037 0.0140

0.0114 0.0092 0.0100 0.0085 0.0115 0.0097 0.0127

0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0018

-0.0028 OK! -0.0060 OK! -0.0042 OK! -0.0038 OK! -0.0071 -0.0061 -0.0005 OK!

0.0098

0.0013

0.0009 OK!

SUMIDEROS EXISTENTES SUMIDEROS NUEVOS

QT: Caudal de escorrentía aguas arriba de cada sumidero QP: Caudal que pasa al siguiente sumidero combinado QR: Caudal captado en cada rejilla QL: Caudal captado en cada sumidero lateral

Tabla 20. Cálculo de la capacidad total de los sumideros en cada tramo vial.

5.2.

CUNETAS

Al tratarse de pavimento en vías urbanas, no se recomendable el empleo de cunetas tipo carreteras, ya que no sólo es peligroso para el tránsito peatonal, sino que origina numerosos conflictos con las descargas de un flujo concentrado sobre predios y viviendas. Por lo tanto, en el presente proyecto se utiliza un bordillo para encausar el agua del drenaje superficial a los sumideros. El alto del bordillo seleccionado de 15 cm, que se muestra en la figura 4 cumple, ya que la profundidad de agua junto al andén calculada en el diseño de los sumideros que en todos los tramos es menor de 6 cm. Ver tabla 16.

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Figura 8. Dimensiones de bordillo seleccionado.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 1. Los caudales máximos probables para un periodo de retorno de 5 años producto del presente informe hidrológico, para cuencas con una superficie inferior a 2.5 Km 2 han sido determinados por el Método Racional. 2. Se propone la localización de sumideros de acuerdo a lo anotado en la tabla 21. Actualmente existen sumideros, por lo que se recomienda chequear su eficiencia y estado en campo. De lo contrario tendrán que ser construidos nuevamente.

TRAMO CALLE 2 K0+045 CARRERA 8 K0+100 CARRERA 8 K0+220 CARRERA 8 K0+320 CALLE 4 K0+022 CARRERA 9 K0+055 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+113 TRAMO 2 CARRERA 9 K0+113 TRAMO 2 CALLE 4 K0+000 CALLE 4A K0+040 CALLE 5A K0+038 CALLE 5 K0+045 CALLE 5 K0+140

SUMIDERO No.

TIPO

3y 4 8Y9 10 Y 11 13 Y 14 15 Y 16 17 y 18 20 21 22 Y 23 24 Y 25 26 Y 27 29 Y 30 31 Y 32

Rejilla Combinado Rejilla Rejilla Combinado Rejilla Rejilla Rejilla Rejilla Rejilla Rejilla Rejilla Combinado

DIMENSIONES REJILLA Largo (m)

Ancho (m)

0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

ALTURA VERTEDERO LATERAL (m)

0.05

0.05

0.05

Tabla 21. Localización de sumideros.

3. Teniendo en cuenta que en el sector a pavimentar cuenta con alcantarillado combinado, se recomienda que para el desagüe de la escorrentía superficial proveniente de sumideros se cheque la capacidad hidráulica del mismo, con el fin de no colmatar las instalaciones del alcantarillado existente. En todo caso, todos los sumideros se deben conectar a través de tubería de mínimo 10 pulgadas de diámetro y en longitud no mayor DIRECCIÓN: MZ E CASA 3 BARRIO AQUINE ALTO II TELEFONO: 7366688 – CELULAR: 3117790932 EMAIL: [email protected]

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a 15 metros a los pozos de inspección del alcantarillado. En los lugares donde se proyecta sumideros y no hay presencia de pozos de inspección, se deberá proyectar uno y realizar las correspondientes instalaciones del colector y de las acometidas domiciliarias existentes. En ningún caso se conectarán sumideros directos al colector existente. Las principales recomendaciones son las siguientes: 



 

Deberán ser llevadas a cabo limpiezas adecuadas y periódicas de las estructuras de drenaje de la vía proyectada, de tal manera que no se produzcan remansos de agua que puedan ocasionar desbordes sobre las calzadas. Aunque el consultor proponga unas obras, que se estima son suficientes para la estabilidad de la vía, el interventor evaluará la necesidad de hacer más obras o de relocalizar las recomendadas a medida que se presenten cambios de construcción. Hacer campañas educativas para incentivar el cuidado de las obras, en el sentido de no arrojar basuras a éstas, no utilizarlas como alcantarillas de aguas residuales. Establecer un sistema de mantenimiento y limpieza periódico de las obras.

Gustosamente se aclararán dudas relacionadas con este estudio hidrológico.

Atentamente,

ING. LORENA NARVÁEZ MERA Mat. 52202-155091 del C. P. de Nariño San Juan de Pasto, abril de 2017.

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