UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN - TARAPOTO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
Cálculo de precipitaciones y caudales para el diseño de sistemas de drenaje
pluvial urbano en el ámbito del distrito de Soritor, provincia de Moyobamba –
San Martín, aplicando el proyecto de norma técnica OS.060 del año 2014
Tesis para optar el título profesional de ingeniero civil
AUTOR:
Guillermo Nuñez Culqui
ASESOR:
Ing. Dr. José Del Carmen Pizarro Baldera
Tarapoto
-
PerúDedicatoria
A DIOS Y SANTA ROSA DE LIMA
Por guiarme y darme fuerzas durante toda mi formación académica, así como voluntad y
sabiduría para cumplir con este objetivo.
A MIS PADRES
Gabriela Culqui Herrera y Manuel G. Nuñez Segura, por el apoyo incondicional que me
brindaron durante los años de mi formación, por sus consejos, su aliento y por haberme
dado la vida.
A MIS HERMANOS
A mis hermanos mayores Hoth Brayars y Miguel Ángel, quienes son mi ejemplo a seguir,
por los retos y consejos que siempre me dan; a mis hermanos menores Jeyson y Vanesa
quienes con su amor y apoyo son mi motivo e inspiración para poder superarme
A MIS FAMILIARES Y AMIGOS
Agradecimiento
A Dios en primer lugar, por darme la vida, por haberme acompañado y guiado e
iluminarme con su enorme sabiduría a lo largo de mi formación académica, por ser mi
fortaleza en los momentos de debilidad y angustia; por seguir guiándome en este camino
de la vida, llena de muchos retos, aprendizaje, experiencias y sobre todo por iluminarme
cada día para poder lograr mis metas.
A mi asesor el Dr. Ing. José del Carmen Pizarro Baldera, por el constante apoyo
que gracias a su amplia experiencia pudo ser mi guía en el desarrollo del presente trabajo
de investigación.
A los docentes de la escuela profesional de Ingeniería Civil, de la Universidad
Nacional de San Martín -Tarapoto, quienes fueron los responsables de mi formación
académica que con su experiencia y dedicación me permitieron lograr este objetivo.
A la Universidad Nacional de San Martín-Tarapoto por haberme dado la
oportunidad de poder forjarme como un profesional de bien.
A la Dra. Iris Domínguez Talavera docente de la Pontificia Universidad Católica
del Perú, por los consejos, ayuda e información brindada durante mi pasantía en dicha
Índice
Dedicatoria... vi
Agradecimiento ... vii
Índice ... viii
Índice de tablas ... xi
Índice de Ilustraciones ... xiii
Resumen ... xv
Abstract ... xvi
Introducción ... 1
CAPÍTULO I ... 2
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ... 2
1.1. Antecedentes de la investigación ... 2
1.1.1. Antecedentes internacionales. ... 2
1.1.2. Antecedentes nacionales. ... 7
1.1.3. Antecedentes locales... 15
1.2. Bases teóricas ... 18
1.2.1. Precipitaciones y Caudales de diseño. ... 18
1.2.2. Sistemas de drenaje pluvial urbano. ... 19
1.3. Definición de términos básicos... 20
CAPÍTULO II ... 22
MATERIAL Y METODOS ... 22
2.1. Planteamiento del problema ... 22
2.2. Formulación del problema ... 26
2.3. Objetivos ... 26
2.3.1. Objetivo general. ... 26
2.3.2. Objetivos específicos. ... 26
2.4. Justificación de la investigación ... 27
2.4.1. Justificación teórica. ... 27
2.4.2. Justificación práctica. ... 28
2.4.3. Justificación técnica. ... 28
2.4.4. Justificación social. ... 28
2.5. Hipótesis ... 28
2.6. Sistema de variables ... 29
2.6.2. Variable Dependiente ... 29
2.6.3. Variable Interviniente ... 29
2.7. Operacionalización de Variables ... 29
2.8. Tipo y nivel de Investigación ... 29
2.8.1. Tipo de Investigación ... 29
2.8.2. Nivel de Investigación ... 30
2.9. Diseño de Investigación... 30
2.10. Población, Muestra ... 30
2.11. Técnicas e instrumentos de recolección de datos ... 31
2.11.1. Técnicas ... 31
2.11.2. Instrumentos ... 31
2.12. Técnicas de procesamiento y análisis de Datos ... 32
2.12.1. Selección del periodo de retorno. ... 32
2.12.2. Estimación de la población urbana futura del distrito de Soritor. ... 35
2.12.3. Análisis estadístico de datos hidrológicos. ... 36
2.12.4. Análisis de regresión y correlación de estaciones meteorológicas. ... 43
2.12.5. Determinación de las áreas colectoras de lluvia. ... 45
2.12.6. Estimación de los caudales de diseño. ... 46
2.13. Materiales y métodos ... 48
3.1.1. Elección del periodo de retorno. ... 50
3.1.2. Cálculo de la población urbana futura del distrito de Soritor. ... 51
3.1.3. Relleno de datos de la estación Soritor. ... 52
3.1.4. Determinación de la intensidad de precipitación de diseño. ... 59
3.1.4.1. Método de Gumbel Tipo I ... 62
3.1.4.2. Método de Gumbel ... 63
3.1.4.3. Método de Log Pearson tipo III. ... 64
3.1.4.4. Método de la Formula IILA-SENAMHI-UNI, 1983... 66
3.1.4.5. Pruebas de bondad de ajuste Kolmorogov-Smirnov. ... 68
3.1.5. Áreas colectoras de lluvia del pueblo tradicional del distrito de Soritor. ... 71
3.2. Discusión de Resultados ... 128
3.2.1. Elección del periodo de retorno. ... 128
3.2.2. Población urbana futura del distrito de Soritor ... 128
3.2.3. Relleno de datos de la estación Soritor. ... 129
3.2.4. Intensidad de la precipitación de diseño. ... 129
3.2.5. Áreas colectoras de lluvia del pueblo tradicional del distrito de Soritor. ... 130
3.2.6. Caudales de diseño. ... 131
CONCLUSIONES ... 133
RECOMENDACIONES ... 135
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 136
ANEXOS ... 138
Anexo A: Documentos de solicitud de datos pluviométricos al SENAMHI e información pluviométrica. ... 138
Anexo B: Panel fotográfico. ... 141
Índice de tablas
Tabla 1: Operacionalización de variables ... 29
Tabla 2: Valores de Período de Retorno T (Años) ... 34
Tabla 3:Valores Máximos Recomendados de Riesgo Admisible de Obras de Drenaje ... 34
Tabla 4: Población Urbana del Distrito de Soritor. ... 35
Tabla 5: Valores de "Yn" y "Sn" para distintos periodos de retorno T. ... 37
Tabla 6: Valores críticos d para la prueba Kolmorogov-Smirnov de bondad del ajuste. .... 43
Tabla 7: Estaciones meteorológicas utilizadas. ... 44
Tabla 8: Coeficientes de escorrentía para ser utilizados en el método racional. ... 47
Tabla 9: Cálculo de la Población futura Método Aritmético. ... 51
Tabla 10: Cálculo de la Población futura Método Geométrico. ... 51
Tabla 11: Precipitaciones máximas en 24 horas mensuales estación Soritor (Periodo 1970-2018) – datos incompletos. ... 52
Tabla 12: Precipitaciones máximas en 24 horas mensuales estación Jepelacio (Periodo 1970-2015) – datos completos. ... 53
Tabla 13: Precipitaciones máximas en 24 horas mensuales estación Moyobamba (Periodo 2015-2018) – datos completos. ... 54
Tabla 14: Datos selección de datos para la correlación entre la estación Soritor y Jepelacio, para relleno de datos de los años 1983, 1984 y 1986 ... 55
Tabla 15: Desarrollo estadístico de los datos del año 1989 - para encontrar la correlación ... 55
Tabla 16: Relleno de los datos faltantes de la estación Soritor. ... 56
Tabla 17: Datos selección de datos para la correlación entre la estación Soritor y Moyobamba, para relleno de datos de los años 2015, 2016 y 2017. ... 56
Tabla 18: Desarrollo estadístico de los datos del año 1989 - para encontrar la correlación. ... 57
Tabla 19: Relleno de los datos faltantes de la estación Soritor ... 58
Tabla 20: Precipitaciones máximas en 24 horas mensuales - completos (Periodo 1970-2018) ... 58
Tabla 21: Ocurrencia cronológica de las precipitaciones máximas en 24 horas por año (Periodo 1970-2018), orden creciente y decreciente de los datos. ... 60
Tabla 22: Desarrollo estadístico empleado en el método de Gumbel y Gumbel tipo I ... 61
Tabla 23: Cálculo de la variable reducida para distintos periodos de retorno (δi) ... 63
Tabla 25: Cálculo de las precipitaciones para distintos periodos de retorno. ... 64
Tabla 26: Desarrollo estadístico empleado en el método de Log Pearson tipo III. ... 64
Tabla 27: Interpolación de los valores de "K" para distintos periodos de retorno. ... 65
Tabla 28: Cálculo de precipitaciones para distintos periodos de retorno. ... 66
Tabla 29: Cálculo de precipitaciones máximas en 24 horas para distintos periodos de retorno. ... 66
Tabla 30: Resumen de los métodos de cálculo de precipitaciones máximas en 24 horas para distintos periodos de retorno. ... 67
Tabla 31: Distribución normal de la precipitación en porcentaje entre 24 horas y una hora según el Manual para el Diseño de Carreteras Pavimentadas de Bajo Volumen de Tránsito. ... 67
Tabla 32: Desarrollo estadístico de la prueba de bondad de ajuste Kolmorogov-Smirnov para el método de Gumbel y Gumbel tipo I. ... 68
Tabla 33: Desarrollo estadístico de la prueba de bondad de ajuste Kolmorogov-Smirnov para el método de Log Pearson tipo III. ... 70
Tabla 34: Áreas colectoras de lluvia del pueblo tradicional del distrito de Soritor. ... 72
Tabla 35: Colectores secundarios según el planteamiento hidráulico del pueblo tradicional del distrito de Soritor. ... 77
Tabla 36: Colectores principales según el planteamiento hidráulico del pueblo tradicional del distrito de Soritor. ... 100
Tabla 37: Caudales de diseño de alcantarillas menores de cruce de calles según el planteamiento hidráulico del pueblo tradicional del distrito de Soritor. ... 112
Índice de Ilustraciones
Ilustración 1: Portal Oficial de la página web del Instituto Nacional de Estadística e
Informática (INEI) ... 31
Ilustración 2: Portal Oficial de la página web del Servicio Nacional de Meteorología e
Hidrología del Perú (SENAMHI). ... 32
Ilustración 3:Riesgo de por lo menos una excedencia del evento de diseño durante la
vida útil ... 33 Ilustración 4: Valores de “K” para la distribución Pearson Tipo III (asimetría positiva). .. 39 Ilustración 5: Valores de “K” para la distribución Pearson Tipo III (asimetría negativa). . 40
Ilustración 6: Anexo tabla 3.a del proyecto de norma técnica os0.60 del año 2014 ... 41
Ilustración 7: Anexo tabla 3.b del proyecto de norma técnica os0.60 del año 2014. ... 42
Ilustración 8: Anexo tabla 3.c del proyecto de norma técnica os0.60 del año 2014 ... 42
Ilustración 9: Jr. Ramón Castilla a media cuadra de la plaza de Armas existe
desbordamiento de la quebrada debido al sub dimensionamiento de la
alcantarilla ... 141
Ilustración 10: Av. Miguel Grau al frente de la comisaria existe erosión de la vía por la
falta de una estructura de drenaje ... 141
Ilustración 11: Jr. Ramón Castilla se observa una zanja producto de la erosión y
deterioro de la vía por la falta de una estructura de drenaje dificultando el
tránsito vehicular ... 142
Ilustración 12: Jr. Francisco Bolognesi se observa la acumulación de agua de lluvia al
costado del campo deportivo por la falta de una estructura de drenaje
generando un foco de contaminación ... 142
Ilustración 13: Jr. Moyobamba se observa la falta de una estructura de drenaje lo que
dificulta el tránsito peatonal en épocas de lluvia ya que no existe una acera. 143
Ilustración 14: Jr. Atahualpa se observa el paso de la quebrada Tangumí cerca a la
I.E José Gálvez en la cual no existe una estructura adecuada para el
tránsito vehicular ... 143
Ilustración 15: Jr. Ramón Castilla se observa una cuneta natural y su mal estado lo
que dificulta el tránsito peatonal ... 144
Ilustración 16: Jr. Ramón Castilla se observa una cuneta natural y su mal estado lo que
dificulta el tránsito peatonal y el acceso de los pobladores a sus viviendas. .. 144
dificulta el tránsito peatonal ... 145
Ilustración 18: Jr. Ramón Castilla se observa una alcantarilla de cruce elaborada con
tuberías de desagüe de 4 pulgas ineficientes en lluvias fuertes ... 145
Ilustración 19: Jr. Abel Santillán se observa acumulación de aguas en la vía
dificultando el tránsito vehicular, así como generando un foco de
contaminación por la falta de estructura de drenaje ... 146
Ilustración 20: Jr. Ramón Castilla al costado del estadio municipal el deterioro de
la vía dificultando el tránsito vehicular y peatonal, por la falta de estructura
de drenaje ... 146
Ilustración 21: Jr. Ramón Castilla al frente del hospedaje Paraíso se observa el
deterioro de la vía dificultando el tránsito vehicular y peatonal, por la falta
de estructura una de drenaje ... 147
Ilustración 22: Jr. El Sol intersección con el Jr. Ramón Castilla se observa el deterioro
de la vía dificultando el tránsito vehicular y peatonal, así como la
Resumen
El presente trabajo de investigación “Cálculo de Precipitaciones y Caudales para el Diseño
de Sistemas de Drenaje Pluvial Urbano en el ámbito del distrito de Soritor, Provincia de
Moyobamba – San Martín, Aplicando el Proyecto de Norma Técnica OS0.60 del año
2014”, tiene como objetivo determinar la influencia del cálculo de precipitaciones y
caudales de diseño en la construcción de sistemas de drenaje pluvial urbano en el ámbito
del distrito de Soritor aplicando los métodos que señala el proyecto de la norma técnica
OS0.60 del año 2014, para este propósito se usó el plano catastral del distrito y topográfico
del pueblo tradicional del distrito de Soritor; sobre los que se trazaron las áreas colectoras
de lluvia y el planteamiento hidráulico del sistema de drenaje pluvial; para el cálculo de las
precipitaciones de diseño, se utilizó con el registro hidrometeorológico de precipitaciones
máximas en 24 horas (mm) en el periodo 1970-2018 de la estación CO Soritor ubicada en
el distrito de Soritor proporcionada por el SENAMHI; asimismo para el cálculo de los
caudales se utilizó las consideraciones y métodos del proyecto de norma OS0.60. Con los
resultados obtenidos de la investigación se determinó que la aplicación del proyecto de
norma técnica OS0.60 del año 2014 permitirá un diseño optimizado de los sistemas de
drenaje pluvial urbano; por lo que, su aprobación como norma de diseño es de gran
importancia.
Palabras clave: Precipitaciones, Caudales, Sistema de drenaje pluvial, Proyecto de norma
técnica OS0.60.
Abstract
The following research work titled as “Calculation of Precipitation and Flows for the
Design of Urban Rain Drainage Systems in the ambit of the district of Soritor,
Moyobamba Province - San Martín, Applying the Draft Technical Standard OS0.60 2014”,
has as objective determine the influence of the calculation of rainfall and design flows on
the construction of urban rain drainage systems in the ambit of the district of Soritor,
applying the methods indicated in the project of the technical standard OS0.60 2014, for
this purpose the cadastral blueprint of the district and topographic of the traditional village
of Soritor district was used; on which the rain collecting areas and the hydraulic approach
of the storm drain system were plotted; for the calculation of design rainfall, it was used
with the hydrometeorological record of maximum rainfall in 24 hours (mm) in the
1970-2018 period of Soritor CO station located in Soritor district provided by SENAMHI;
Likewise, the considerations and methods of the draft norm OS0.60 were used to calculate
the flows. With the results obtained from the investigation, it was determined that the
application of the draft technical standard OS0.60 of the year 2014 will allow an optimized
design of urban rain drainage systems; so that, its approval as a design norm is of great
importance.
Introducción
La selva peruana es una zona de elevada pluviosidad, es por ello que en muchas ciudades
de esta región se presentan inundaciones tanto en las riberas de los ríos; como en los
centros urbanos, este último debido a que la mayoría de ciudades no cuentan con un
sistema de drenaje pluvial urbano y en caso contaran con uno, estos presentan muchas
deficiencias por lo que llegan a colapsar al presentarse precipitaciones de gran intensidad.
Dentro de la región San Martín, el distrito de Soritor no es ajeno a este problema, así como
a las condiciones climatológicas, presentando láminas de precipitación aproximadas a
1394 mm anuales, incluso en el mes más seco. Lo que ocasiona el deterioro de las vías o
calles, inundación de infraestructuras públicas y privadas de la parte baja de la ciudad
como son: colegios, mercados y viviendas; así como la creación de focos infecciosos
debido al estancamiento de aguas. En este contexto la presente investigación, tendrá como
propósito principal el cálculo de precipitaciones y caudales de diseño para sistemas de
drenaje pluvial urbano en el ámbito territorial del distrito de Soritor, empleando el
proyecto de norma OS0.60 del año 2014. La presente investigación se realizó empleando
el proyecto de norma OS0.60 del año 2014 con el interés de dar a conocer las ventajas que
podría traer la actualización de la norma OS0.60 en vigencia del año 2006. La tesis se
desarrolló mediante la recolección de datos meteorológicos del Servicio Nacional de
Meteorología e Hidrología del Perú (SENAMHI) – Dirección zonal 9 con sede en la
ciudad de Tarapoto; los datos solicitados fueron de la estación meteorológica CO-Soritor
ubicada en el distrito de Soritor. Con la finalidad de realizar el cálculo adecuado para el
dimensionamiento de estructuras de drenaje urbano y así evitar su colapso en épocas de
precipitaciones de gran intensidad, que generalmente ocurren los primeros meses de cada
año. Contribuyendo con las entidades competentes mediante la información técnica para
poder utilizarla en proyectos de inversión pública en la implementación de los sistemas de
drenaje urbano. La estructura del trabajo de investigación está definida en tres capítulos.
En el capítulo I Revisión Bibliográfica: en este capítulo se sustenta el motivo de la
investigación. El Capítulo II Material y Métodos: se detalla los materiales y la metodología
adoptada. El capítulo III Resultados y discusión: en este capítulo se presentan resultados
de la investigación. Por último, se detallan las Conclusiones y Recomendaciones a las que
CAPÍTULO I
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
1.1. Antecedentes de la investigación 1.1.1. Antecedentes internacionales.
- Berrios (2008) en su tesis de pregrado titulada: “Análisis Espacial de Hietogramas para la Estimación de Caudales de Diseño”. Después de su investigación llego a las siguientes
conclusiones: Determinar una única curva de distribución temporal de precipitación
representativa de una cuenca no siempre será adecuado. En este estudio se pudo ver que
ninguna de las curvas de Varas representaba más de 50% del total de situaciones
analizadas en los nodos seleccionados, por lo que ésta es una posible explicación sobre la
diferencia de los caudales derivados en la estación de medición (AVP). La relación de la
magnitud total de precipitación registrada en la estación AVP y la simulada en los nodos
seleccionados, que permite obtener la distribución espacial de las precipitaciones en la
cuenca, puede ser considerada excelente, lo que es validado por los valores de R²
cercanos a unidad obtenidos en prácticamente todos los casos (R² entre 0,867 y 0,998).
Por otra parte, la relación entre los períodos de retorno de precipitación y caudal no
puede considerarse totalmente satisfactoria. Aunque el valor de los R² de las funciones
utilizadas se encontraba por sobre los 0,90, al analizar los gráficos resultantes es claro
observar que existe un vacío importante (figuras 7.1 y 7.2) de datos en la parte
intermedia, lo que limita la aplicabilidad de las relaciones. Esto se debe principalmente a
la poca información disponible, es decir las 8 tormentas del año 2002, de las cuales solo
la tormenta 2 es de gran magnitud, y deja a todo el resto acumulado en la zona de
períodos de retorno bajos con valores demasiado similares. Al generar los Hidrogramas
de las tormentas seleccionadas mediante el modelo de simulación HEC-1 (WMS) con los
datos del MM5, los caudales máximos se alcanzan en prácticamente todos los casos,
salvo la tormenta 8.
No obstante, los valores de los volúmenes generados en algunos casos fueron inferiores a
lo esperado, esto ocurrió con las tormentas 2, 6 y 8, donde se alcanzó solo el 80%, 10% y
20% del volumen observado, respectivamente. En los resultados de la generación de
caudales de manera puntual usando cierta distribución de precipitación (curva de Varas
28% por sobre el valor observado, como por defecto, 41% por debajo de éste. Además,
los Hidrogramas simulados que resultaron más cercanos de la realidad son
aquellos en que se registraron los menores caudales máximos (tormentas 5, 7 y 9). En
consecuencia, se puede concluir que la modelación agregada es una herramienta que
detalla mucho mejor la cuenca y los resultados entregados son de mejor ajuste. Al
generar los Hidrogramas mediante la distribución de precipitación escogida como
representativa de la cuenca, se tomó la duración que entregan los datos diarios de la
estación AVP, es decir, se tienen días enteros de precipitación, lo que claramente no
representa a cabalidad la realidad.
Esta decisión se adoptó para obtener los resultados utilizando la única información que se
puede conseguir de la estación AVP con respecto a las precipitaciones. Así se obtuvo los
resultados antes mencionados con sus respectivas repercusiones. Al comparar los
Hidrogramas observados con los simulados usando la información del MM5 es posible
concluir que las distribuciones de precipitación que entrega el modelo de predicción
meteorológica no representan fielmente la “real”. Algunos de los Hidrogramas generados
tienden a asimilarse con los observados (tormentas 1, 3 y 4, 5, 7 y 9), pero existen
algunas como la tormenta 2 en la que la distribución temporal de la precipitación lleva a
resultados bastante diferentes, e incluso en algunas tormentas, como la 6 y la 8, la
cantidad de agua no se asemeja en lo absoluto a lo registrado. Las correcciones que se
realizaron a las magnitudes de las tormentas fueron absolutamente necesarias. Los
valores obtenidos al utilizar directamente los valores de precipitación del MM5 para las
diferentes tormentas amplificaban los volúmenes y los caudales a valores
extremadamente altos obtenido sobreestimaciones que llegaron a un 2000% mayor en
volúmenes y un 3000% mayor en caudales máximos.
En el caso de las aplicaciones para las tormentas de 100 y 200 mm con distintas
duraciones, se observó que, para poder obtener los resultados teóricos basados en los
períodos de retorno, era necesario calibrar adecuadamente el parámetro de la CN. Los
resultados mostraron CN diferentes en ambos eventos, obteniendo valores entre 90 y 100
para el evento de 100 mm. y entre 65 y 80 para el evento de 200 mm. Aunque se tienen
diferentes resultados en ambos eventos es importante resaltar que siendo la función
máxima la que tiene mejor correlación de datos, la función promedio es la que al menos
puede representar una mayor cantidad de casos en los diferentes escenarios (normal, alto
- Domingos (2015) en su tesis doctoral titulada: “Estrategia para el diseño de redes de drenaje pluvial, empleando la modelación matemática, para su aplicación en la ciudad de
Luanda”. Después de haber realizado su investigación llego a las siguientes conclusiones:
Se elaboró una estrategia para el diagnóstico, diseño y verificación de redes de drenaje
pluvial, basada en el uso de modelos del terreno y aplicando herramientas de modelación
matemática, apta para su aplicación en la ciudad de Luanda.
Se construyó el MDT del barrio Marçal, que cumple con los requisitos de resolución
exigidos por su condición de área urbana, y con la aplicación de todos los criterios que
aseguran la compatibilidad de los datos provenientes de todas las fuentes, la obtención de
un modelo interpolado geoestadística mente óptima (kriging), y con una calidad del
modelo final suficiente para su utilización en la simulación de los procesos de
escurrimiento.
La elaboración del modelo digital del terreno para el barrio Marçal a partir de datos de
diferentes fuentes, combinados con las herramientas de modelación espaciales, permitió
simular los escurrimientos en la cuenca urbana del mismo barrio y conducirlos de forma
segura por los cauces naturales. Se aplicó la estrategia propuesta en la zona seleccionada
como caso de estudio, lo que permitió establecer criterios sobre los peligros de
inundación ante intensas lluvias, como etapa de diagnóstico de la situación actual del
barrio. Para este diagnóstico se adoptó la estrategia de calibración basada en los caudales
máximos para las dos vertientes de la cuenca correspondiente al barrio Marçal.
En el diseño con SewerUp de la red de drenaje pluvial para el caso de estudio se arribó a
resultados económicos más racionales en términos de diámetros y precios, en
comparación con la propuesta previa presentada por la Unidad Técnica de Gestión y
Saneamiento de Luanda (UTGSL), ya que se obtuvo la reducción de 65 diámetros en
conductos de varios tramos de la red, que representa un 74% del total. Además, respecto
a la propuesta de UTGSL se reportó un incremento en diámetro en solamente 7
conductos, mientras que en otros 16 se mantuvieron las especificaciones preestablecidas.
La verificación del diseño efectuado en SewerUp para Tr = 10 años permitió comprobar
que cuando se alcanzan los niveles de descarga máximos en la red de drenaje pluvial (t =
3 horas), no se detectan inundaciones hacia las calles desde los registros de la red
identificados por los nodos establecidos en SWMM.
La evaluación económica del costo de la red de drenaje pluvial se realizó teniendo en
condiciones que las empleadas por UTGSL, resultando un 20% más económico que el
presupuesto de la propuesta original. (pp. 119-120)
- García (2013) en su tesis doctoral titulada: “Análisis de Distribuciones Estadísticas Alternativas a las Tradicionales para la Optimización de los Caudales de Cálculo
Empleados en los Estudios Hidrológicos”. Después de haber realizado su investigación
llego a las siguientes conclusiones: En los casos analizados se ha comprobado que se
deben utilizar las nuevas distribuciones de probabilidad estudias de Dagum[30], de
Burr[28], la Log Logistic 3P[32], Pearson 5 3P[32] y Fréchet 3P [86] ya que según los
test de bondad se adaptan mejor estadísticamente que las distribuciones de Gumbel[1],
Log-Pearson 3[31] y SQRT-ET max [7], arrojando aquellas caudales mayores, lo que
supone un factor de seguridad. El sistema de información geográfica utilizado junto con
topografía digital aérea a escala 1/1.000, no son apropiados para el cálculo de las llanuras
de inundación, según se desprende de los resultados obtenidos en los cauces analizados.
El error más significativo se produce por el hecho de que la topografía digital no
determina la cota real del lecho del cauce del río. Esto es debido a la presencia de una
gran cantidad de maleza en los cauces de las corrientes de agua consideradas y por la
propia lámina de agua existente en el momento de la toma de datos, por lo que no es
posible corregir estos errores sin el apoyo de la topografía de campo. (pp. 151)
- Rodríguez (2013) en su tesis magistral titulada: “Nuevas Tendencias en la Gestión del Drenaje Pluvial en una Cuenca Urbana”. Después de realizada su investigación llego a
las siguientes conclusiones: El campo de la modelación de la red de saneamiento es un
campo que tradicionalmente no se acomete en las ciudades, debido a las dificultades de
llevar a cabo un buen plan de saneamiento en el que se propongan medidas correctoras a
las redes de saneamiento del tipo ampliación de colectores, instalación de depósitos de
retención, o ejecutar la duplicación de la red para tener un sistema separativo de
saneamiento. Además, pondría de relieve las deficiencias de la red lo que supondría un
incremento en la responsabilidad que asumen los gestores de las redes de cara a las
inundaciones en garajes y plantas bajas por la entrada en carga de las redes. Es por ello
que algunas de las medidas que las nuevas tendencias en la gestión de pluviales en una
cuenca urbana es un sistema que, a largo plazo, puede dar buenos resultados, intentando
llevar una buena y correcta planificación de las inversiones. Para ello, previamente se
debe conocer en profundidad la red de saneamiento, es decir modelar la red de
saneamiento. Interesante a la hora de valorar donde actuar y en qué puntos la actuación es
importancia en base a la peligrosidad de la inundación que se pueda generar, conociendo
el calado y la velocidad de la circulación del flujo del agua en la calle.
En la cuenca de Varea, se puede observar que incrementando la permeabilidad de los
pavimentos, que prácticamente es la única medida factible, la punta de los caudales se
reduce. Esto supondría que haciendo un buen estudio de consecuencias y una buena
valoración de la ejecución de este tipo de obras puede suponer la reducción de las
inversiones que se deberían acometer para evitar la entrada en carga de la red y el
consecuentemente vertido de aguas residuales contaminadas al rio por la acción de los
aliviaderos. Además, se pueden establecer criterios para futuras remodelaciones de
urbanizaciones en este barrio, de tal forma que se trabaje conjuntamente las unidades
gestoras del saneamiento y de la infraestructura viaria en el establecimiento de
pavimentos discontinuos y otros elementos de las buenas prácticas en materia de drenaje
urbano. (pp. 130-131)
- Rivadeneira (2012) en su tesis de pregrado titulada: “Diseño del Sistema de Alcantarillado Pluvial del barrio “La Campiña del Inca” Canton Quito, Provincia de
Pichincha”.Realizada su investigación llego a las siguientes conclusiones: Debido a que
el Barrio La Campiña del Inca es un poblado que lo podríamos considerar casi nuevo se
ve en la necesidad de poseer un adecuado de aguas lluvias; el presente estudio y proyecto
propone una solución de acuerdo a las características económicas, topográficas,
geológicas de la zona. El material que se empleó para el diseño del alcantarillado pluvial
de la Campiña del Inca es PVC, considerando un mejor proceso de construcción ya que
se disminuye el volumen de excavación, relleno y compactación, así como la facilidad de
transporte del mismo hacia la obra, facilidad de instalación y mantenimiento.
Con el desarrollo del proyecto de diseño de Alcantarillado Pluvial se otorgará una buena
calidad de vida para los pobladores nuevos y futuros, de igual manera se crearán fuentes
de trabajo para los mismos, y sus terrenos tendrán una plusvalía mayor. El estudio de
Impactos Ambientales del proyecto de Alcantarillado Pluvial de la Campiña del Inca, nos
demuestra que las alteraciones en el ambiente tienen mayor incidencia si no se realiza el
proyecto, debido a que está siendo afectado principalmente a las quebradas produciendo
deslaves y por ende a los pobladores que pueden correr peligro. La puesta en marcha del
proyecto genera fuentes de trabajo eventual y fijo tanto en la fase de construcción como
en la fase de operación del sistema. Por lo que se concluye que no siempre los impactos
1.1.2. Antecedentes nacionales.
- Chávez (2006) en su tesis de pregrado titulada: “Simulación y Optimización de un Sistema de Alcantarillado Urbano”. Terminada su investigación llego a las siguientes
conclusiones: La información presentada en esta tesis sirve como fuente de descripción
de las características principales de las tormentas en el área de estudio. Es el primer
estudio en el país que utiliza la información del radar de precipitación del satélite TRMM
y por ende devela un nuevo juego de datos que incluyen una amplia variedad de variables
que nos permitirán continuar haciendo investigaciones en cualquier parte. Al inicio se
pensó que la información nueva serviría para mejorar los estimados de lluvia basados en
imágenes GOES de radiación infrarroja, pero los resultados de esta tesis muestran que si
comparamos pixel a pixel no hay una relación uno a uno entre la temperatura de brillo
obtenida de las imágenes GOES y la lluvia medida por el PR TRMM, más aun utilizando
únicamente los datos del PR TRMM no se aprecia una relación de uno a uno entre la
lluvia y la altura de las tormentas. Sin embargo, cuando se restringió a los pixeles del tipo
convectivo que cumplen el criterio que la altura de tormenta (la altura máxima a la cual
se detectaron hidrometeoros) es menor que la altura del tope de las nubes, se obtuvo una
buena correlación entre la temperatura de brillo y la lluvia; al hacer lo mismo para los
pixeles del tipo estratiforme se obtuvo una correlación baja, lo que revela que
definitivamente no hay una relación entre la temperatura de brillo y la precipitación
estratiforme, y en el caso de la precipitación convectiva hay una relación solo para los
pixeles en los que la altura de las nubes es mayor que la altura de la tormentas definida
por el PR TRMM.
Usando los datos del PR TRMM se cuantificó la lluvia y el área afectada por cada tipo de
lluvia encontrándose que cuando llueve, la lluvia estratiforme afecta a un 58.8% del área
total y el tipo convectiva a un 6.5%; sin embargo, del total de la lluvia medida, la lluvia
convectiva alcanza un 35% del total y la lluvia estratiforme un 46%, es decir, aunque el
área afectada por los eventos convectivos es menor, estos son bastante intensos. La
extensión horizontal y forma de algunas tormentas hace que sea difíciles de distinguir por
el sensor de radiación infrarroja del GOES, se ha encontrado tormentas con pixeles
convectivos en los cuales la altura de las nubes es varios kilómetros menores que la altura
de las tormentas lo que revela que el sensor del GOES estaría promediando la radiación
recibida de las nubes y la del suelo, produciendo valores incorrectos de temperatura de
lluvias convectivas independientemente de su extensión son las que más precipitan y al
no ser detectadas por el sensor del GOES estarían llevando a una subestimación de la
lluvia en la zona.
A través de los casos de estudio se buscó analizar con más detalle este asunto, y el
segundo caso de estudio sirve para mostrar la extensión de un evento convectivo
registrado por el radar de precipitación (PR) del TRMM, para el cual algunas zonas de
lluvia intensa no son resueltas por el sensor infrarrojo del GOES, utilizar información
infrarroja de mejor resolución permitiría comprobar esta idea. Además, en los casos de
estudio se observa una inclinación de las tormentas, es decir, en la mayoría de los casos
la máxima altura de la tormenta no está directamente sobre la zona donde hay mayor
reflectividad o lluvia en superficie, sino a un lado. Los datos de alta resolución del PR
TRMM permitieron determinar la extensión horizontal de las tormentas. Se han
encontrado que la mayoría de las tormentas en la zona son pequeñas con una extensión
entre 1 a 3 pixeles, es decir entre 25 km a 75 km2 y que serían estratiformes por su
intensidad, esto revelaría que las tormentas estratiformes pueden ser pequeñas y aisladas.
Además, el análisis de la intensidad máxima de las tormentas en función de su extensión
horizontal muestra que la lluvia máxima dentro de las tormentas aumenta a medida que
aumenta el tamaño de las tormentas, esto puede estar asociado a núcleos convectivos
dentro de las tormentas más grandes, las cuales presentan intensidades altas. Para llegar
al nivel de hacer pronóstico se deben hacer más estudios que permitan comprender los
mecanismos detrás de la precipitación y los datos del PR TRMM vienen dando una luz
de lo que puede estar ocurriendo. (pp. 95)
- Coaquira (2015) en su tesis de pregrado titulada: “Análisis de Precipitaciones para Determinar Caudales Máximos en la Micro Cuenca Milli Milli – Moho”. Terminada su
investigación llego a las siguientes conclusiones: Los datos de precipitaciones máximas
en 24 horas o precipitaciones diarias, de la estación de Huaraya – Moho, son
consistentes, homogéneas y cuentan con registro total de 48 años, determinando el
análisis estadístico se llegó a la conclusión de que la variación es de 1.9 para la mediana
y 2,0 desviación estándar, lo que equivale a menos del 5% de variación, ello es suficiente
para realizar los análisis de frecuencia y determinar las intensidades de lluvia. Con la
aplicación de los tres métodos para determinar caudales máximos, utilizados en la
presente investigación, se obtuvo los siguientes resultados; mediante la aplicación del
método racional modificado de Temmez se obtuvo para un periodo de retorno de 5 años
retorno de 20 años es de 39.20m3; para un periodo de retorno de 25 años es de 40.96m3;
para un periodo de retorno de 50 años es de 46.23m3; para un periodo de retorno de 100
años es de 100.25m3; mediante la aplicación del Hidrograma sintético triangular, se
obtuvo para un periodo de retorno de 5 años es de 76.25m3; para un periodo de retorno
de 10 años es de 84.56m3; para un periodo de retorno de 20 años es de 91.77m3; para un
periodo de retorno de 25 años es de 93.933m3; para un periodo de retorno de 50 años es
de 100.25m3; para un periodo de retorno de 100 años es de 106.15m3; mediante la
aplicación del método Hidrograma sintético SCS se obtuvo para un periodo de retorno de
5 años es de 28.23m3; para un periodo de retorno de 10 años es de 33.50m3; para un
periodo de retorno de 20 años es de 39.13m3; para un periodo de retorno de 25 años es de
41.01m3; para un periodo de retorno de 50 años es de 46.94m3; para un periodo de
retorno de 100 años es de 53.92m3.
Además, se determinó las intensidades para la estación meteorología Huaraya – Moho y
estas varían de acuerdo a su periodo de retorno por esto tenemos, para 5años es 17.24,
para 10 años es 19.12, para 20 años es 20.75, para 25 años es 21.24para 50 años es 2.67 y
para 100 años es 24.00. Mediante el uso mapas del suelo obtenidos mediante el Google
earth y exploraciones de la zona, donde se determinó a través de un criterio de
practicidad la delimitación de las diversas áreas existentes para dar prioridad a estas
variables y que no se viera afectada por los cambios que el paso del tiempo pueda
provocar llegando así al siguiente resultado, para un periodo de retorno de 5 años es de
0.36; para un periodo de retorno de 10 años es de 0.39; para un periodo de retorno de 20
años es de 0.42; para un periodo de retorno de 25 años es de 0.43; para un periodo de
retorno de 50 años es de 0.46; para un periodo de retorno de 100 años es de 0.50.
A partir de los resultados geomorfológicos de la cuenca, obtenidos mediante en ArcGIS,
se calculan los tiempos de concentración mediante: Kirpich, Bransby Williams, Temmez
modificado, es posible validar cada una de estas metodologías y concluir que con
cualquiera de ellas, debido a que los resultados obtenidos serán aceptables ya que están
dentro de los rangos encontrados in-situ (huellas hídricas), y por motivos de practicidad
es que se utilizó el promedio de las tres variables para obtener un mejor resultado que se
ajuste a la realidad siendo este 1.66 horas evidentemente los tiempos de concentración
calculados no varían con el período de retorno 5, 10, 20, 25, 50 y 100 años y se utiliza el
mismo valor conforme el periodo de retorno. La estimación del número de curva CN se
realizó mediante modelaciones de uso de suelo generados en el ArcGIS con la ayuda del
bosques, pastizales y áreas de cultivo, obteniendo las áreas de cada una de las divisiones
según características se determinó que la curva número siendo este valor 77.66, para esta
cuenca esto debido a las fuertes pendientes que se tiene en la micro cuenca. Para concluir
todas las metodologías Hidrometeorológicas que fueron aplicadas en este documento,
necesitan un factor de ajuste (que varía conforme al pasar el tiempo), para ser aplicadas,
estas tienen que ser actualizadas y reajustadas, debido a que se pueden generar errores en
su aplicación, ya que el uso de suelo y las condiciones meteorológicas varían conforme
pasa el tiempo. (pp. 103-104)
- Prado (2015) en su tesis de pregrado titulada: “Validación de Caudales Máximos a partir de Precipitación Estimada por Percepción Remota”. Culminada su investigación llego a
las siguientes conclusiones: Con respecto a la Cuenca Hidrográfica. La caracterización de
las cuencas a través del programa del ArcGIS 10.3 y su extensión ArcHydro, que permitió obtener los parámetros morfométricos como: tamaño, perímetro, ancho y
pendiente, longitud, jerarquización de corrientes, entre otros parámetros de relieve y
forma como lo es también la curva hipsométrica y el polígono de frecuencias. El cálculo
de parámetros morfométricos es hoy en día más preciso y eficiente, ya no se requiere de
la cartografía clásica de curvas de nivel en formato papel, y aunque la experiencia de
quién realiza estas tareas siempre es indispensable, con el empleo de un SIG se obtiene
mayor consistencia en los resultados. Los resultados obtenidos en cuanto a la
delimitación de la cuenca, va depender de la calidad del modelo digital de elevaciones
(DEM), el cual representa la información fundamental en una delimitación automática de
cuenca, en este caso el DEM ha sido generado a partir de los datos descargados de la
Página del Ministerio de Educación, la cual consideramos una información estándar y de
buena calidad para todo el Perú.
Con respecto a la Hidrología: El comportamiento de las precipitaciones (intensidad y
tiempo en que suceden), de los registros de SENAMHI y TRMM 3B42 V7, se aprecian
notoriamente, que los valores de los registros de TRMMM siempre superan a los
registros del SENAMHI, casi para todas las estaciones analizadas, ver sección 3.4.3, para
su mejor apreciación. Como se puede apreciar, en la figura 3.27, que las estaciones
pluviométricas de Wayllapampa, Quinua, Tambillo y Huamanga, están dentro de una
sola estación sintética del TRMM. De las distribuciones teóricas, para el ajuste de datos,
se ha tomado, las distribuciones que dan el mejor ajuste. Las estaciones: Muyurina
(estación generada), Chiara y liciada (estación generada), tienen mejor ajuste con la
la distribución Gumbel; en cambio las estaciones: Tambillo y Challhuamayu (estación
generad), tienen mejor ajuste con la distribución Normal. El caudal aforado en campo
para la estación hidrométrica del Puente Chacco es de 5.67 m3/m con una velocidad
media de 0.96 m/s, que corresponde al día del aforo, así mismo teniendo como referencia
este velocidad, caudal y pendiente del cauce, se ha determinado el coeficiente de
rugosidad de Manning promedio de 0.04, para luego determinar los caudales a los
diferentes niveles en la sección del puente, tabla 4.29. Los usos del suelo de la cuenca
son determinantes en las abstracciones estimadas, porque un pequeño cambio de Número
de Curva (CN), altera notoriamente los resultados. Para grandes cuencas, una alternativa
es la utilización de los sistemas de información geográfica, para obtener una cierta
aproximación a las superficies clasificadas de usos de suelo.
Con respecto a los Resultados: Se procuró establecer una relación entre precipitaciones
máximos anuales de estaciones Pluviométrica; (SENAMHI) y estaciones sintéticas;
(TRMM 3B42 V7), por Regresión Lineal Múltiple, mediante la aplicación de
coeficientes adecuados a la superficie de la cuenca en estudio, íntimamente unidos a sus
características: latitud, longitud, altitud y precipitación sintética (tabla 3.19: caso 04),
dando como mejor ajuste. La ecuación de validación que determina las precipitaciones
para las subcuencas sin estaciones pluviométricas es:
Pest = 566.628980+0.394388Ptrmm +0.000234(X)-0.000077 (Y)-0.007301 (Z)
Con coeficiente de determinación (R2 = 0.99) y el R2 ajustado = 0.97. En el análisis de
los datos disponibles mediante la estadística inferencial se obtienen los coeficientes de
correlación de Pearson, encontrándose niveles de 0.99, por tanto, queda establecido que
la muestra es representativa de la población para un nivel de significancia de 0.05.
La validación de las precipitaciones máximas anuales, conlleva directamente a
determinar los caudales máximos, para los diferentes periodos de retorno, para su
respectiva validación de los caudales en la estación hidrométrica de Puente Chacco,
dando como resultado la tabla 4.32. En el análisis de los resultados de caudales máximos,
mediante los diferentes métodos se obtienen los coeficientes de correlación de Pearson,
evaluados con el Método Hidráulico (patrón de validación), encontrándose niveles de
0.97 y 0.99, para el Método Hidrológico y Wolfang Trau, respectivamente, por tanto,
queda establecido que los valores obtenidos son representativos de la población para un
nivel de significancia de 0.05.
La sección longitudinal del Puente Chacco, tiene como límite de descarga de caudales
por los demás métodos, para un periodo de retorno de 500 años. Queda demostrado que
las precipitaciones máximas anuales registradas por el satélite TRMM 3B42 V7, dan
resultados satisfactorios y que además estos datos son de uso gratuito, que se puede
descargar de la siguiente dirección: http: 1 /giovanni. sci. gsfc. nasa. gov/giovanni/; de
igual manera los caudales máximos obtenidos para la Cuenca del Río Chacco son los
correctos, porque se ha verificado con la sección hidráulica del Puente Chacco y las
referencias de personas más longevas de la zona. (pp. 102-105)
- Rojas (2018) en su tesis de pregrado titulada: “Cálculo De Precipitaciones y Caudales de Diseño de Sistemas de Drenaje Pluvial Urbano en Zonas de Huancavelica, Junín y
Ayacucho”. Terminada su investigación pudo concluir lo siguiente: La cantidad de datos
de las precipitaciones máximas anuales proporcionadas por SENAMHI no cumplen con
la cantidad mínima (20 años) para realizar un estudio hidrológico, para este trabajo se ha
considerado entre 10 y 15 años. Por tanto, no fue objetivo de esta tesis brindar valores
(precipitaciones y caudales de diseño) representativos de la realidad, el objetivo es
principalmente dar a conocer las fórmulas para el cálculo de precipitación y caudales de
diseño en sistemas de drenaje pluvial, los cuales se indican en el Proyecto de Norma OS.
060 Drenaje Pluvial Urbano 2014. Para determinar la precipitación de diseño para
diferentes periodos de retorno se hizo una corrección de intervalo fijo a fin de obtener
precipitaciones más cercanas a los valores reales, según un estudio de miles de estaciones
con datos de lluvia anuales máximos (L.L Weis), por tanto, las precipitaciones son
incrementadas en 13%. Asimismo, para determinar las precipitaciones máximas se utilizó
los coeficientes para las relaciones a la lluvia de duración de 24 horas (Valores
recomendados por el Manual de Hidrología, Hidráulica y Drenaje 2014)
Para delimitar las subcuencas se ha ubicado todas las estaciones en el mapa de las
Cuenca Mantaro y Pampa conociendo las características físicas de las estaciones a través
de la geo referenciarían utilizando el software ARCgis. Sin embargo, al tener pocas
estaciones para trabajar se ha dado el caso de que solo una estación ha sido ubicada en la
cuenca de Pampas (subcuenca Caracha). Esto demuestra que en la región Huancavelica
no se cuenta con estaciones pluviométricas suficientes para realizar un adecuado análisis
hidrológico. Para la construcción de las curvas IDF de las subcuencas mediante análisis
estadístico, se ha seleccionado las estaciones que tienen los valores máximos de
precipitaciones de diseño para diferentes periodos de retorno. En el caso de la subcuenca
Caracha solo se tomó los datos de la única estación ubicada en esta subcuenca (Estación
estación San Juan de Jarpa. Esta situación no permite tener realizar un mayor análisis
numérico por no tener más estaciones pluviométricas de referencia.
Se ha construido las curvas IDF a partir del estudio de Hidrología IILA.SENAMHI 1983,
se ha observado que los parámetros que recomienda utilizar para calcular las intensidades
de lluvia dependen de las coordenadas de ubicación de las estaciones y de las zonas y sub
zonas pluviométricas. Este método no es recomendable debido a que no se ha actualizado
este estudio (1983) además para la ubicación de las coordenadas en el mapa de zonas
pluviométricas se tiene una incertidumbre muy alta. Tomando en cuenta la consideración
anterior, la construcción de las Curvas IDF a partir de un análisis estadístico se ajustarían
mejor a la realidad ya que no permiten tener resultados muy dispersos, en comparación a
la construcción de éstas mediante el estudio de Hidrología IILA – SENAMHI 1983. Se
observó que las subcuencas Huarpo, Caracha y Cunas representan la misma sub zona
pluviométrica por lo que se determinó una misma curva IDF para ellas. Así mismo
comparando los dos métodos para la construcción de curvas IDF se observó que los
valores de las intensidades son mayores utilizando el método estadístico según la
distribución que mejor se ajuste a los datos de las precipitaciones, esto debido a que se
hizo una corrección de intervalos fijos, estos valores incrementados conducen a
magnitudes más aproximadas a las obtenidas en el análisis basadas en lluvias máximas
verdaderas. Las precipitaciones máximas anuales de cada subcuenca demuestran que las
épocas más lluviosas en la sierra central comprenden entre los meses diciembre, enero y
febrero. Estos valores se aprecian en los registros máximos mensuales obtenidos por
SENAMHI. Para determinar la precipitación efectiva, éstas se estimaron a partir de las
curvas de escurrimiento (N) estos valores para área urbana están en el rango de 81 y 88,
estos valores dependen del tipo de uso de suelo de la zona en estudio.
Con el número de escurrimiento, precipitaciones de diseño y las características
fisiográficas de la subcuenca se determinó las precipitaciones efectivas, posteriormente
se determinó el coeficiente de escorrentía para finalmente determinar la precipitación
efectiva ocurrida en cada subcuenca. Se ha observado que las láminas de precipitación a
través del tiempo de las subcuencas para tiempo de retorno de 5 años son muy pequeñas
(láminas de precipitación máxima de 15 mm). Para el cálculo del caudal de diseño se
optó por el método de Hidrograma unitario adimensional, ya que las áreas de las
subcuencas estudiadas eran mayores a 3 km2 por lo que el método racional no aplicaba
para este estudio. Así mismo, debido a que en el Perú no se cuenta con estaciones
adimensional de la Soil Conservation Service (SCS). Este método requiere variables que
se ajustan a los datos que se manejaron y resultados que se obtuvieron para el análisis
hidrológico. Para estimar los Hidrogramas de escurrimiento directo, éstos fueron
obtenidos a partir de la precipitación efectiva y éstas a su vez se multiplicaron por el
hidrograma unitario adimensional (SCS) para luego sumar las ordenadas que coincidían
con el mismo incremento de tiempo. Para esta estimación de los hidrogramas de
escurrimiento se ha considerado conveniente utilizar las curvas IDF construido a partir de
las precipitaciones por análisis estadístico.
Se ha observado que los valores del caudal máximo guardan relación con los valores de
las láminas de precipitación efectiva. En la subcuenca Cunas representada por la estación
San Juan de Jarpa se ha observado que, para un periodo de retorno de 5 años, la
precipitación máxima es 40.26 mm y una precipitación efectiva (escurrimiento) de 10
mm este último produce un caudal máximo de 53 m3/s. Se puede concluir que mientras
más grande es el área del sector hidrológico los valores calculados del caudal aumentan.
Es importante y necesario que el estado preste mayor atención a la implementación y
mantenimiento de las estaciones, principalmente las de tipo meteorológicas,
pluviométricas e hidrométricas. Todo ello a fin de obtener información adecuada para
poder diseñar adecuadamente los sistemas de alcantarillado pluvial. Es importante tener
en cuenta que para realizar un adecuado estudio de alcantarillado pluvial se debe partir de
los valores de las precipitaciones registradas en las estaciones pluviométricas a fin de
determinar los gastos de diseño y de esta manera dimensionar adecuadamente las obras
de alcantarillado. Para ello, es necesario revisar la norma peruana OS 060 de Drenaje
Pluvial y realizar un contraste con el Proyecto de Norma OS 060- 2014.En este proyecto
se indica y muestra con más detalle las fórmulas para el cálculo de precipitaciones y
caudales de sistemas de drenaje pluvial urbano. En suma, es importante y de mucha
urgencia revisar los métodos que se señala en el proyecto de norma. Todo ello, a fin de
aplicar los métodos de cálculos de precipitaciones y caudales de diseños para sistemas de
drenaje pluvial urbano, según los requerimientos que se tenga para un proyecto. Más aún
se debe poner énfasis en las zonas vulnerables de nuestro país, como es el caso de la
sierra central, donde las fuertes lluvias hacen que estas zonas se conviertan en lugares
peligrosos y no habitables. Esta situación genera que las personas no tengan una calidad
1.1.3. Antecedentes locales.
- Noriega (2002) en su tesis de pregrado titulada: “Diseño Hidráulico del Sistema de Drenaje Pluvial Urbano de la Ciudad de Calzada”. Terminada su investigación llego a las
siguientes conclusiones: Concentración de flujos hacía las partes bajas de la ciudad por
inexistencia de un eficiente sistema colector, capaz de interceptar todas las aguas de
escorrentía superficial procedentes de las partes altas y falta de planificación del drenaje
pluvial urbano. Vulnerabilidad de inundación en la zona de expansión urbana durante la
ocurrencia de precipitación debido a que no existe drenaje alguno. La zona de estudio no
cuenta con estudios anteriores, la evacuación pluvial se da por la topografía natural y
disposición de sus calles, las que se convierten en verdaderos canales para intensidades
máximas de lluvias.
La topografía del lugar fue muy importante ya que de los datos obtenidos se pudo
dimensionar cada una de las estructuras a proyectar. Con la red de escurrimiento
superficial planteada en el plano N° AD4)4, las aguas producto de la precipitación
pluvial seguirán cursos definitivos, hasta llegar a los puntos de entrega o eliminación. Las
obras de drenaje a construirse (brocales cunetas, sumideros, colectores, buzones),
garantizan la captación, conducción, eliminación de las aguas pluviales hacia zonas
bajas. La presentación del plano Sectorización y Equipamiento N° SE-04, de la ciudad de
calzada cuenta con la zona de ampliación futura a 20 años. La Ciudad de calzada no
cuenta con una estación meteorológica, para ello la solución consistió en trabajar con
información de la Estación C.O. Moyobamba (pluviométrica y pluviográficas) como
estación local, ubicada a 10 kilómetros del área del proyecto y localizada en el mismo
valle, cuyas características geomorfológicas son similares por ser la única en contar con
registros de bandas pluviográficas desde el año 1996.
Existe una variada aplicación para el cálculo de caudales, en nuestro caso se utilizó
preliminarmente el método Racional, también el método de Mac Math arrojando valores
muy altos por lo que se optó por el método del Triángulo Unitario, teniendo como
antecedente proyectos ejecutados en diversas localidades del país y el extranjero. El
periodo de retorno considerado fue de 25 años tomando en cuenta que cualquier acción
de tipo correctivo, que se proyecte para 100 años de frecuencia, representa un elevado
costo de inversión realizar su ejecución. Es posible realizar el drenaje pluvial general de
desarrollando la construcción de las obras por etapas, según el financiamiento de la
entidad competente lo haga posible.
El presente trabajo con las limitaciones del caso, plantea la disposición de un sistema
separado para el alcantarillado de aguas pluviales, con soluciones particulares y generales
y lo que es más importante, se muestran las diferentes sub cuencas, con lo que será
posible solucionar su problema individual pero integrado al desarrollo urbano. El drenaje
superficial está ligado a consideraciones de tipo urbanístico y vial. El funcionamiento
eficiente del drenaje superficial implica un ahorro significativo en el drenaje secundario.
Con la experiencia adquirida al observar y evaluar el funcionamiento de los sistemas
construidos, es posible concluir que los sistemas por gravedad son los de mejor resultado.
El mejoramiento del aspecto urbano se conseguirá únicamente si la población hace uso
de estos servicios. Al construir el proyecto se debe tener presente que será necesario
reemplazar la alcantarilla existente de diámetro 36" por otra de diámetro 48", ubicado en
el Km. 402+405 de la carretera Fernando Belaunde Terry. (pp. 215-216)
- Vásquez (2016) en su tesis de pregrado titulada: “Diseño del Sistema de Alcantarillado Pluvial Urbano para la Urbanización Nueve de Abril y Sector los Jardines, Distrito de
Tarapoto, Provincia de San Martín y Región San Martín”. Culminada su investigación
pudo llegar a las siguientes conclusiones: La elaboración del presente proyecto servirá
para la posterior ejecución de dichas obras las cuales beneficiarían de manera directa a
toda la población de la zona de estudio mejorando su calidad de vida. La topografía del
lugar y los datos de precipitación han sido unos de los factores importantes para el
dimensionamiento de las estructuras proyectadas, las mismas que se han diseñado
teniendo en cuenta la seguridad y la economía. El conocer el tipo de suelo de la zona en
estudio nos sirvió para proyectar la profundidad de las alcantarillas con el fin asegurar su
funcionamiento durante un periodo de vida considerable.
El análisis y procesamiento de información hidrológica para el cálculo de la intensidad
máxima es de mucha importancia, sirviéndonos para determinar el caudal de diseño, para
con este determinar las dimensiones de cualquier estructura hidráulica, los cuales nos van
a prevenir de posibles estragos que produzcan las precipitaciones pluviales. Los caudales
de diseño para las obras de drenaje pluvial se determinaron utilizado dos métodos
(Método Racional), que son los más utilizados en el País.
Con el fin de dar mayor seguridad a las obras proyectadas se realizó su diseño estructural
teniendo en cuenta el comportamiento del suelo y las cargas actuantes en las zonas de
las aguas pluviales se planteó dos alternativas de las cuales se seleccionó la alternativa
número N°2 ya que resulta tener mejores condiciones técnicas de geometría y
funcionamiento hidráulico, además de requerir menor monto económico para su
ejecución. (pp. 119)
- Garate y Rioja (2017) en su tesis de pregrado titulada: “Diseño Hidráulico y Estructural del Sistema de Drenaje Pluvial Urbano del Distrito de Cacatachi, Provincia de San
Martín, Región San Martín”. Terminada su investigación llegaron a las siguientes
conclusiones: El análisis y procesamiento de información hidrológica para el cálculo de
la intensidad máxima es de mucha importancia, sirviéndonos para determinar el caudal
de diseño, para con este determinar las dimensiones de cualquier estructura hidráulica,
los cuales nos van a prevenir de posibles estragos que produzcan las precipitaciones
pluviales. Los caudales de diseño para las obras de drenaje pluvial se determinaron
utilizado dos métodos (Método Racional y Mack Match), que son los más utilizados en el
País.
La topografía del lugar tiene poca pendiente, los datos de precipitación han sido unos de
los factores importantes para el dimensionamiento de las estructuras proyectadas, las
mismas que se han diseñado teniendo en cuenta la seguridad y la economía. Cacatachi
presenta una topografía plana, por tal motivo se tiene diversos tipos de alcantarillas con
lo cual se busca ensanchar la base para contrarrestar el área hidráulica que pudiera restar
debido a la losa superior. Buscando siempre un diseño armónico de la rasante de las
calles. (pp. 337)
- Mires y Guerra (2018) en sus tesis de pregrado titulada: “Diseño Hidráulico Y Estructural del Drenaje Pluvial Urbano del Centro Poblado Menor Nuevo San Juan -
Distrito de El Porvenir - Provincia y Región De San Martín”. Terminada su investigación
llegaron a las siguientes conclusiones: El área en la cual se ha proyectado las obras de
drenaje se encuentra ubicada en el Centro Poblado Menor de Nuevo San Juan Distrito de
El Porvenir, Provincia y Región San Martín. El diseño hidráulico estructural del sistema
de drenaje pluvial del Centro Poblado Menor de Nuevo San Juan del Distrito de El
Porvenir servirá como parte fundamental de un futuro expediente técnico en favor a su
drenaje, asegurando de esta manera la Salubridad y seguridad pública. Para el cálculo de
caudales existen una variedad de fórmulas empíricas, en nuestro caso utilizamos dos
métodos: Método Racional y Método Mac Math.
Para el diseño de los Drenes, tanto principales como secundarios, se ha tomado el
decir que este valor resulta bastante conservado para dar mayor eficiencia y seguridad al
momento de realizar los cálculos. La topografía del lugar ha sido un factor importante
para el dimensionamiento hidráulico y el diseño estructural de las obras proyectadas. (pp.
177)
- García y Gonzales (2018) en su tesis de pregrado titulada: “Diseño del Drenaje Pluvial en la Localidad de Parco Distrito de Parco Provincia de Bagua Región Amazonas”.
Culminada su investigación llegaron a las siguientes conclusiones: El área en la cual se
ha proyectado las obras de drenaje, se encuentra ubicada en la Localidad de Parco,
Distrito de Parco Provincia de Bagua Región Amazonas. El diseño hidráulico estructural
del sistema de drenaje pluvial de la Localidad de Parco servirá como parte fundamental
de un futuro expediente técnico en favor a su drenaje, asegurando de esta manera la
Salubridad y seguridad pública. Para el cálculo de caudales existen una variedad de
fórmulas empíricas, en nuestro caso utilizamos dos métodos: Método Racional y Método
Mac Math. Para el diseño de los Drenes, tanto principales como secundarios, se ha
tomado el coeficiente del valor de rugosidad como n = 0.017 (para cunetas revestidas),
pudiendo decir que este valor resulta bastante conservador para dar mayor eficiencia y
seguridad al momento de realizar los cálculos. La topografía del lugar ha sido un factor
importante para el dimensionamiento hidráulico y el diseño estructural de las obras
proyectadas. (pp. 109)
1.2. Bases teóricas
1.2.1. Precipitaciones y Caudales de diseño.
Se define precipitación a toda forma de humedad, que, originándose en las nubes, llega
hasta la superficie terrestre. (Chereque, 1989)
Podemos definir a esta lluvia de proyecto como una lluvia tipo, o lluvia sintética que se
puede asociar a un cierto periodo de retorno, y se admite (a pesar de que no sea
estrictamente cierto) que el caudal de escorrentía calculado a partir de esta lluvia de
proyecto tiene el mismo periodo de retorno. Esta idea introduce un concepto de
seguridad/riesgo, al asociar una noción de periodo de retorno al Hietograma de lluvia a
utilizar, y por ende al caudal de diseño. (Gómez, 2007).
La precipitación media en una zona o en una cuenca es motivo de considerable interés en
