Diseño hidráulico e hidrológico vía Baranoa-Polonuevo

1
ALCALDIA DE BARANOA- ATLANTICO
MEJORAMIENTO DE LA VÍA BARANOA POLONUEVO, EN EL
MUNICIPIO DE BARANOA, DEPARTAMENTO DEL ATLÁNTICO
DISEÑO HIDRAULICO E HIDOLOGICO
MARZO 2022
BARRANQUILLA

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MEJORAMIENTO DE LA VÍA BARANOA POLONUEVO, EN EL MUNICIPIO DE
BARANOA, DEPARTAMENTO DEL ATLÁNTICO
INFORME HIDRAULICO E HIDROLOGICO
MEJORAMIENTO DE LAVÍA BARANOA POLONUEVO, EN EL MUNICIPIO DE
LISTADE DISTRIBUCIÓN
DEPENDENCIA No. DE COPIAS
ALCALDIA DE BARANOA. MAGNETICO
INTESCO S.A.S MAGNETICO
ESTADO DE REVISIÓN
Título Documento
MEJORAMIENTO DE LAVÍA BARANOA POLONUEVO,
EN EL MUNICIPIO DE BARANOA, DEPARTAMENTO
DEL ATLÁNTICO
Documento no. 1
Número de Revisión 1
Especialista Diseñador
NOMBRE ISMAEL PARODI O.
FIRMA
MAT: 08202-141929 ATL
FECHA ABRIL/2020

3
ALCALDIA DE SAN DIEGO
MEJORAMIENTO DE LAVÍA BARANOA POLONUEVO, EN EL MUNICIPIO DE
CONTROL DE MODIFICACIÓN DEL DOCUMENTO
VERSIÓN FECHA
DESCRIPCIÓN DE LA
MODIFICACIÓN
OBSERVACIONES
1 ABRIL/18/2020 DOCUMENTO FINAL

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TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................7
2 LOCALIZACION DEL PROYECTO................................................................................8
3 GENERALIDADES.........................................................................................................9
3.1 Temperatura.............................................................................................................9
3.2 Humedad Relativa ...................................................................................................9
3.3 Brillo Solar..............................................................................................................10
3.4 Evaporación ...........................................................................................................10
3.5 Precipitaciones.......................................................................................................10
4 METODOLOGIA EMPLEADA ......................................................................................12
4.1 CONCEPTOS HIDROLÓGICOS EMPLEADOS...................................................12
4.1.1 Caudal De Diseño. Método Racional ..........................................................12
4.1.2 Cálculo de Caudal- Método SCS ................................................................12
4.1.3 Numero de Curva CN ..................................................................................16
4.1.4 Curvas IDF...................................................................................................20
4.1.5 Periodo de Retorno de Diseño....................................................................22
4.1.6 Tiempo de Concentración ...........................................................................23
4.2 CONCEPTOS HIDRÁULICOS EMPLEADOS ......................................................24
4.2.1 Dimensionamiento De Cunetas y Canales .................................................24
4.2.2 Dimensionamiento de Box Culvert..............................................................25
4.2.3 Modelos Hidráulicos (HEC-RAS) ................................................................27
4.2.4 Galibo...........................................................................................................30
4.2.5 Factor de ajuste (FP) de la Charca y Pantano............................................31
5 DISEÑO HIDRAULICO E HIDROLOGICO ..................................................................32
5.1 Hidrología...............................................................................................................33
5.1.1 Análisis Método SCS – Arroyo ....................................................................33
5.1.2 Análisis Método Racional ............................................................................39
5.2 Diagnóstico Actual del Arroyo................................................................................42
5.3 Hidráulica ...............................................................................................................50
6 CONCLUSIONES.........................................................................................................64
7 RECOMENDACIONES ................................................................................................65

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ÍNDICE DE GRAFICAS
Grafica 3-1. Temperatura promedio máxima y Mínima Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh
2010. .......................................................................................................................................9
Grafica 3-2. Promedio multianual de humedad relativa para Baranoa, Atlántico. Fuente:
Cioh 2010................................................................................................................................9
Grafica 3-3. Promedio multianual de brillo solar para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh 2010.
..............................................................................................................................................10
Grafica 3-4. Promedio multianual de evaporación para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh
2010. .....................................................................................................................................10
Grafica 3-5. Promedio multianual de precipitación para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh
2010. .....................................................................................................................................11
Grafica 3-6. Números de días de precipitación para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh 2010.
..............................................................................................................................................11
Grafica 4-1. Curva IDF Sintética Estación Polonuevo. Fuente: Propia. .............................22
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 4-1 Base de Datos Utilizada en la Determinación de los Números de Curva Utilizados
..............................................................................................................................................19
Tabla 4-2. Datos pluviométricos Estación Polonuevo [29040080] Fuente: IDEAM............20
Tabla 4-3. Método IDF Sintética. Fuente: Manual de Drenaje de Carreteras INVIAS........21
Tabla 4-4. Periodos de Retorno Recomendado para Obras Fuente: Manual de Drenaje de
Carreteras. Fuente: INVIAS..................................................................................................22
Tabla 4-5. Periodos de Retorno Seleccionado por el Contratista. Fuente: Propia .............23
Tabla 4-6. 2.2.5 Factor de ajuste (FP) de la Charca y Pantano. Fuente: HEC 22. ..........31
Tabla 5-1 Factores morfométricos Cuenca del Arroyo. Fuente: Propia .............................34
Tabla 5-2. Estadistica de Numero de Curva Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Gis.............38
Tabla 5-3. Resumen hidrológico Cuenca del Arroyo. Fuente: HEC- HMS. ........................38
Tabla 5-4. Resumen Hidrológico Canal Paralelo. Fuente: Propia.......................................39
Tabla 5-5. Resumen Hidrológico Culvert. Fuente: Propia ...................................................40
Tabla 5-6. Resumen Hidrológico Culvert Doble. Fuente: Propia ........................................41
Tabla 5-7. Resumen Hidrológico Berma Cuneta. Fuente: Propia.......................................58
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2-1. Ejemplo de una Sección Transversal Modelada en HEC - RAS. Fuente: Guía de
Aplicación de HEC-RAS, 2016.............................................................................................28
Figura 2-2. Ejemplo de una Sección Transversal Modelada Bajo Flujo Permanente. Fuente:
Ídem 1. ..................................................................................................................................28
Figura 2-3. Esquema de Factores K del Modelo HEC-RAS. Fuente: guía de aplicación de
HEC-RAS,2016.....................................................................................................................29
Figura 2-4. Esquema de las Fuerzas Actuantes en el Principio de Momentum Aplicado en
HEC-RAS. Fuente: Guía de aplicación de HEC-RAS,2016 ................................................30
Figura 5-1. Tramo de la vía Baranoa - Polonuevo. Fuente: Google Earth..........................32
Figura 5-2. Modelo Digital de Elevaciones DEM. Fuente: https://earthexplorer.usgs.gov/. 33
Figura 5-3. Cuenca Arroyo. Fuente: Propia. ........................................................................34

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Figura 5-4. Cobertura de Suelos Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map .............................35
Figura 5-5. Raster de Pendiente Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map .............................35
Figura 5-6. Raster de Clasificación de Suelos Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map ........36
Figura 5-7. Raster de Clasificación de Grupo Hidrológico Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-
Map .......................................................................................................................................37
Figura 5-8. Raster de CN Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map.........................................37
Figura 5-9. Cuencas Canal Paralelo. Fuente: Propia..........................................................39
Figura 5-10. Cuencas Culvert. Fuente: Propia. ...................................................................40
Figura 5-11. Cuencas Culvert Doble. Fuente: Propia..........................................................41
Figura 5-12 Geometría Arroyo. Fuente: HEC-RAS .............................................................42
Figura 5-13 Secciones Principales Transversales Arroyo. Fuente: HEC-RAS...................48
Figura 5-14 Perfil Arroyo. Fuente: HEC-RAS ......................................................................48
Figura 5-15 Lámina de Agua Arroyo Tr=50 años. Fuente: HEC-RAS ...............................49
Figura 5-16 Lámina de Agua Arroyo Tr=100 años. Fuente: HEC-RAS .............................49
Figura 5-17. Sección Canal Conformado en Tierra. Fuente: Origen propio. ......................50
Figura 5-18 Geometría Canal Conformado en Tierra. Fuente: HEC-RAS..........................50
Figura 5-19 Secciones Principales Transversales Canal Conformado en Tierra. Fuente:
HEC-RAS..............................................................................................................................51
Figura 5-20 Perfil Canal Conformado en Tierra. Fuente: HEC-RAS...................................51
Figura 5-21 Lámina de Agua Canal Conformado en Tierra Tr=50 años. Fuente: HEC-RAS
..............................................................................................................................................52
..............................................................................................................................................52
Figura 5-23 Sección del Puente. Fuente: Propias ..............................................................53
Figura 5-24. Sección Canal Paralelo. Fuente: Origen propio..............................................54
Figura 5-25 Geometría Canal Paralelo. Fuente: HEC-RAS ................................................54
Figura 5-26 Secciones Principales Transversales Canal Paralelo. Fuente: HEC-RAS......55
Figura 5-27 Perfil Canal Paralelo. Fuente: HEC-RAS .........................................................56
Figura 5-28 Lámina de Agua Canal Paralelo Tr=20 años. Fuente: HEC-RAS..................57
Figura 5-29 Longitud más Larga de Cuneta. Fuente: Propia .............................................57
Figura 5-30. Sección Berma Cuneta. Fuente: Origen propio. .............................................58
Figura 5-31. Análisis hidráulico de la sección Berma Cuneta. Fuente: FlowMaster...........59
Figura 5-32. Sección para Culvert. Fuente: Origen propio. .................................................59
Figura 5-33. Vista en planta para Culvert. Fuente: Origen propio.......................................60
Figura 5-34. Análisis Hidráulico del Culvert. Fuente: Culvert Studio. .................................60
Figura 5-35. Perfil Culvert. Fuente: Propia ..........................................................................61
Figura 5-36. Sección para Culvert Doble. Fuente: Origen propio. ......................................61
Figura 5-37. Vista en planta para Culvert Doble. Fuente: Origen propio. ...........................61
Figura 5-38. Perfil Culvert Doble. Fuente: Propia................................................................62
Figura 5-39. Análisis Hidráulico del Culvert Doble. Fuente: Culvert Studio. .......................62
Figura 5-40. Pompeyano: Origen propio..............................................................................63

7
1 INTRODUCCIÓN
La ALCALDIA DE BARANOA contactó a la empresa INTESCO S.A.S, con el fin de que
realizara los Diseños Hidráulicos e Hidrológicos del Proyecto “MEJORAMIENTO DELAVÍA
BARANOA POLONUEVO, EN EL MUNICIPIO DE BARANOA, DEPARTAMENTO DEL
ATLÁNTICO “.
En el siguiente informe se presentan los cálculos hidráulicos principales que permitieron
definir las estructuras de drenaje pluvial para la vía mencionada, según el diseño
geométrico, teniendo en cuenta todos los requerimientos hidráulicos e hidrológicos
necesarios según la normativa vigente.

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2 LOCALIZACION DEL PROYECTO
El proyecto objeto del contrato se encuentra localizado en el Departamento del Atlántico,
en el municipio Baranoa vía Baranoa Polonuevo.
La siguiente fotografía muestra la localización del proyecto.
Ilustración 2-1. Localización del proyecto. Fuente: Origen propio.

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3 GENERALIDADES
3.1 Temperatura
La temperatura media anual multianual del aire en la ciudad de Baranoa es igual a 27.4º C,
con un máximo promedio mensual multianual de 28.1 ºC para el mes de junio y un mínimo
promedio mensual multianual de 26.6 ºC para el mes de enero. Los valores máximos
promedios absolutos a nivel multianual corresponden a 32.3 ºC mientras que los mínimos
al mismo nivel de discretización corresponden a 24.4 ºC.
Grafica 3-1. Temperatura promedio máxima y Mínima Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh 2010.
3.2 Humedad Relativa
La humedad relativa media anual multianual para la zona del proyecto asciende a 80%, con
un máximo promedio mensual multianual de 84% para el mes de octubre y un mínimo
promedio mensual multianual de 77% para los meses de febrero y marzo.
Grafica 3-2. Promedio multianual de humedad relativa para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh 2010.

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3.3 Brillo Solar
Los valores promedios mayores de brillo solar se presentan en los meses de diciembre y
enero con 253 y 28 horas/mes. Respectivamente. Los meses con menos brillo solar son
Septiembre y Octubre con 164 y 166 horas/mes; el resto del año oscila entre 188 y 245
horas/mes(Cioh, 2010).
Grafica 3-3. Promedio multianual de brillo solar para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh 2010.
3.4 Evaporación
El mes de mayor evaporación es mayo, con un promedio de unos 291 mm y los meses con
más baja evaporación son octubre, noviembre y diciembre, siendo noviembre el de menor
evaporación con 129 mm.
Grafica 3-4. Promedio multianual de evaporación para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh 2010.
3.5 Precipitaciones
En el sitio del proyecto la estación de lluvias comienza típicamente en el mes de mayo y
termina en el mes de noviembre, con un pequeño verano correspondiente al mes de julio,
y corresponde con el movimiento hacia el norte primero y el sur en segundo término del
frente de convergencia intertropical. De diciembre a abril, la región está dominada por el
sistema tropical de alisios del noreste, lo que define una estación caliente y seca, con poca
ocurrencia de aguaceros. En este último período, correspondiente a casi el 42% del año,

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se precipita solamente el 70% de la lluvia anual. El mes más lluvioso del año corresponde
a octubre, con 168 mm, mientras el más seco ocurre en febrero, sin precipitación. La
precipitación media en la ciudad de Baranoa tiene un promedio anual de unos 800 mm, con
máximos anuales del orden de unos 1400 mm.
Grafica 3-5. Promedio multianual de precipitación para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh 2010.
Grafica 3-6. Números de días de precipitación para Baranoa, Atlántico. Fuente: Cioh 2010.

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4 METODOLOGIAEMPLEADA
4.1 CONCEPTOS HIDROLÓGICOS EMPLEADOS
4.1.1 Caudal De Diseño. Método Racional
Para la estimación del caudal de diseño se utilizó el método racional, el cual calcula el caudal
pico de aguas lluvias con base en la intensidad del evento de precipitación con una duración igual
al tiempo de concentración del área de drenaje y un coeficiente de escorrentía (cuencas menores
a 80 Ha), la ecuación del método racional es:
𝑄 = 2.78𝐶𝐼𝐴
Dónde:
Q: Es el caudal en l/s.
C: Es el coeficiente de escorrentía. Teniendo en cuenta que se deben considerar condiciones de
permeabilidad proyectadas de los suelos.
I: Es la intensidad de diseño (mm/hr), la cual se calcula para los diferentes tiempos de
concentración.
A: Es el área captada en Hectáreas (Ha).
4.1.2 Cálculo de Caudal- Método SCS
Se efectuó una modelación hidrológica a partir de la metodología propuesta por el SCS de los
Estados Unidos en la cual cuando las áreas son relativamente grandes (cuencas mayores a 40
Ha), puede ser más apropiado estimar los caudales mediante modelos de lluvia escorrentía que
representen mejor los hietogramas de precipitación e hidrogramas de respuesta de las áreas de
drenaje y que eventualmente tengan en cuenta la capacidad de amortiguamiento de las cuencas.
Se define como exceso de precipitación o escorrentía directa Pe aquella escorrentía que no es
infiltrada o retenida en el terreno. La profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa,
Pe es siempre menor o igual a la profundidad de precipitación P; Pe<P.
Después de que la escorrentía inicia, la profundidad adicional del agua retenida en la cuenca Fa
es menor o igual a la retención potencial máxima S, Fa < S (retención potencial máxima). Existe
una cantidad de precipitación Ia (abstracción inicial antes de encharcamiento) para la cual no
ocurrirá escorrentía. Luego la escorrentía potencial es P- Ia. La hipótesis del método SCSconsiste
en que las relaciones de las dos cantidades reales y las dos cantidades potenciales son iguales,
es decir:
𝐹
𝑎
𝑆
=
𝑃
𝑒
𝑃 − 𝐼𝑎
También se puede inferir:
𝑃 = 𝑃
𝑒 + 𝐼𝑎 + 𝐹
𝑎

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Combinando las ecuaciones anteriores, y resolviendo para Pe se encuentra la ecuación básica
para el cálculo de la profundidad de exceso de precipitación o escorrentía directa de una
tormenta:
𝑃
𝑒 =
(𝑃 − 𝐼𝑎)2
𝑃 − 𝐼𝑎 + 𝑆
De igual forma experimentalmente se tiene que:
𝐼𝑎 = 0.2𝑆
Teniendo en cuenta que la cuenca analizada tiene un área importante, se consideró realizar el
cálculo del caudal con un modelo de lluvia escorrentía que tenga en cuenta la capacidad de
amortiguamiento. Por tanto, se utilizó el software HEC-HMS teniendo en cuenta las
características de la cuenca, y Pluviograma de precipitación calculado con el método de los
bloques alternos.
El cálculo del hidrograma total se realiza considerando el hidrograma unitario afectado por la
escorrentía directa o precipitación efectiva en cada duración unitaria del hietograma, el cual se
va desplazando de acuerdo con la duración para todos los incrementos de la lluvia efectiva. El
hidrograma total resultante es la suma de las ordenadas de los diversos hidrogramas para cada
valor constante de tiempo. Para ello, se puede usar el modelo de computador HEC-HMS.
Se utilizó el software HEC-HMS teniendo en cuenta las características de la cuenca, y los
pluviogramas de precipitación calculados con el método de los bloques alternos.
El HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center's Hydrologic Modeling System) es un programa de
simulación hidrológica tipo evento, lineal y semidistribuido, desarrollado para estimar las
hidrógrafas de salida en una cuenca o varias subcuencas (caudales máximos y tiempos al pico)
a partir de condiciones extremas de lluvias, aplicando para ello algunos de los métodos de cálculo
de hietogramas de diseño, pérdidas por infiltración, flujo base y conversión en escorrentía directa
que han alcanzado cierta popularidad en los Estados Unidos y por extensión en nuestro país.
El programa se deriva directamente del HEC-1, y conserva en esencia la misma filosofía de
introducción de datos y secuencia de cálculos. El HMS, incluye la mayor parte de las rutinas de
HEC-1 (algunas parecen haber sido obviadas) e incorpora como elementos adicionales:
 Un método de transformación lineal de la escorrentía (basado en una modificación del
hidrograma unitario de Clark) que puede utilizarse en una representación de la cuenca a través
de celdas, con datos distribuidos de precipitación obtenidos por ejemplo de registros de radar
(una opción tecnológica que no tiene aún aplicación en nuestro país).
 Una opción de pérdida distribuida de humedad en suelos que aplica el mismo principio de
las celdas y puede utilizarse en simulaciones sobre períodos largos (de días o meses) y una
opción de optimización, un poco más versátil que la del HEC-1.

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El programa incluye una interfaz gráfica para el usuario (GUI) que le permite introducir la
información necesaria para una simulación, manejar los componentes de análisis hidrológico a
través de módulos integrados, y obtener respuestas gráficas o tabuladas de fácil comprensión e
impresión. El documento de ayuda incorporado en el programa aclara la utilización de las
opciones del programa.
El modelo computacional HEC-HMS tiene en cuenta las siguientes metodologías de hidrogramas
unitarios: Clark, Snyder y adimensional del SCS. Para las cuencas hidrográficas en
consideración, también por su simplicidad y uso arraigado, se ha tenido en cuenta el método del
hidrograma unitario adimensional del SCS, el cual se basa en las características del tiempo de
desfase, el cual, a su vez, se basa en el tiempo de concentración y en el área de drenaje de la
subcuenca considerada.
Para la estimación del caudal es necesario llevar a cabo los siguientes pasos:
 Calcular el tiempo de desfase de la cuenca hidrográfica.
El tiempo de desfase se estima como:
𝑡𝑙
𝑡𝑐
=
6
10
En donde tl= tiempo de desfase y tc= tiempo de concentración. La experiencia del SCS ha
mostrado que esta relación es típica en cuencas de mediano tamaño. En el método del SCS la
relación del tiempo al pico y la duración de la lluvia efectiva se fijan así:
𝑡𝑝
𝑡𝑟
= 5
Suponiendo que simplicidad una precipitación efectiva uniforme, por definición el tiempo al pico
es igual a:
𝑡𝑝 =
𝑡𝑟
2
+ 𝑡𝑙
En el sistema métrico, la fórmula del caudal pico es:
𝑄𝑝 =
0.208𝐴
𝑡𝑝
En donde Qp=caudal pico del hidrograma unitario para 1 mm de precipitación efectiva, en metros
cúbicos por segundo; A= área de drenaje de la cuenca hidrográfica, kilómetros cuadrados; y tp=
tiempo al pico, en horas.

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4.1.2.1 Pluviograma De Diseño
Determinadas las curvas IDF del sector del proyecto se requiere determinar una lluvia que
permita modelar la forma como la precipitación cae en el sector del proyecto, para lo cual se
utiliza el método del pluviograma/hietograma sintético.
En la determinación de los pluviogramas sintéticos se usó el método de los bloques alternos.
Este método es una forma simple desarrollada para generar un hietograma de diseño utilizando
una curva IDF. El hietograma producido especifica la profundidad de precipitación que ocurre en
n intervalos de tiempo sucesivos sobre una duración total. Se debe seleccionar el periodo de
retorno de diseño y la intensidad es leída en una curva IDF para cada una de las duraciones.
Entonces, la profundidad de precipitación se obtiene al multiplicar la intensidad y la duración.
Tomando diferencias entre valores sucesivos de profundidad de precipitación, se encuentra la
cantidad de precipitación que debe añadirse por cada unidad adicional de tiempo. Estos bloques
se reordenan en una secuencia temporal de modo que la intensidad máxima ocurra en el centro
de la duración requerida.
4.1.2.2 Pluviograma Incremental Total
De acuerdo con las investigaciones realizadas a lo largo del país, se ha encontrado que no
existen razones de peso que indiquen la necesidad de contemplar lluvias de diseño con
duraciones superiores a 3 horas. Por esta razón los Pluviograma mostrados en los cálculos se
construyeron para duraciones de 3 horas.
4.1.2.3 Pluviograma Incremental Áreal
De acuerdo con la extensión de la cuenca, resulta importante realizar una reducción de la
cantidad de la lluvia a fin de considerar la distribución espacial de la lluvia, modelando el efecto
de la variabilidad de la intensidad de la lluvia.
Para tal efecto resulta necesario reducir la lluvia mediante la siguiente ecuación:
𝑃𝑃𝑟𝑜𝑚𝐻𝑜𝑦𝑎 = 𝑓(𝑎) 𝑃𝑝𝑢𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙
Para los valores de f (a) se pueden utilizar las siguientes ecuaciones:
1) Ecuación de Fhrüling
𝑓(𝑎) = 1.0 − 0.0054 𝑥 𝐴0.25
Dónde: A: Área de drenaje de la cuenca, en metros cuadrados (m2
).
2) Ecuación presentada para Inglaterra por el Institution of Civil Engineers, Proceedings, 2nd
Part, “Flood Studies Report”, Volume 65, Research and Theory, June 1978
𝑓(𝑎) = 1.0 − 0.0268 𝑥 𝑡𝑐
−0.261
𝑥 𝐴0.387

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Dónde: A: Área de drenaje de la cuenca, en kilómetros cuadrados (km2
).
tc: Tiempo de concentración de la cuenca, en horas (h).
3) Según datos en Norteamérica
𝑓(𝑎) = 1.0 − 0.05 𝑥 𝑡𝑐
−0.261
𝑥 𝐴0.387
Dónde: A: Área de drenaje de la cuenca, en kilómetros cuadrados (km2
).
tc: Tiempo de concentración de la cuenca, en horas (h).
4.1.3 Numero de Curva CN
Para determinar la cantidad de agua que no se infiltra y los consecuentes caudales de
escorrentía, se efectuó una modelación hidrológica a partir de la metodología propuesta por el
Soil Conservation Service de los Estados Unidos, SCS,la cual funciona adecuadamente en áreas
grandes.
En este caso se calculó el caudal de acuerdo con el método de las abstracciones el cual usa un
coeficiente adimensional denominado Número de Curva el cual refleja las condiciones de
cobertura, pendiente, y tipo de suelo de una zona bajo estudio; éstos tres factores reflejan el un
comportamiento directo sobre la cantidad de escorrentía producida por una cuenca hidrográfica.
En este método, la profundidad de escorrentía (es decir, la profundidad efectiva de precipitación)
es una función de la profundidad total de precipitación, y del parámetro de abstracción referido al
número de curva de escorrentía el cual varia en un rango de 1 a 100.
El método distingue los suelos en 4 tipos denominados grupos hidrológicos. Los suelos han sido
clasificados en cuatro grupos A, B, C, y D, de acuerdo con el potencial de escurrimiento.
A. (Bajo potencial de escorrentía). Suelos que tienen alta tasa de infiltración incluso cuando estén
muy húmedos. Consisten en arenas o gravas profundas, bien a excesivamente drenadas. Estos
suelos tienen una alta tasa de transmisión de agua.
B. (Moderadamente bajo potencial de escorrentía). Suelos con tasa de infiltración moderada
cuando están muy húmedos. Suelos moderadamente profundos a profundos, moderadamente
bien drenados a bien drenados, suelos con texturas moderadamente finas a moderadamente
gruesas, y permeabilidad moderadamente lenta a moderadamente rápida. Son suelos con tasas
de transmisión de agua moderadas.
C. (Moderadamente alto potencial de escorrentía). Suelos con infiltración lenta cuando están muy
húmedos. Consisten en suelos con un estrato que impide el movimiento del agua hacia abajo;
suelos de texturas moderadamente finas a finas; suelos con infiltración lenta debido a sales o
álcalis o suelos con niveles freáticos moderados. Esos suelos pueden ser pobremente drenados
o bien a moderadamente bien drenados, con estratos de permeabilidad lenta a muy lenta a poca
profundidad (50-100 cm).

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D. (Alto potencial de escorrentía). Suelos con infiltración muy lenta cuando están muy húmedos.
Consisten en suelos arcillosos con alto potencial de expansión; suelos con nivel freático alto
permanente; suelos con estrato arcilloso superficial; suelos con infiltración muy lenta debido a
sales o álcalis y suelos poco profundos sobre material casiimpermeable. Estos suelos tienen una
tasa de transmisión de agua muy lenta.
La caracterizaciónde la cuenca se realizó a partir de la siguiente tabla que establece los números
de curva a partir de las condiciones de la cobertura, de pendientes de la cuenca y de cuatro
condiciones hidrológicas (A, B, C y D) por medio del programa CORINE (Coordination of
information on the environment) promovido por la Comisión de la Comunidad Europea, el cual
desarrolló el proyecto de cobertura de la tierra “CORINE Land Cover” 1990 (CLC90), que definió
una metodología específica para realizar el inventario de la cobertura de la tierra. La base de
datos de Corine Land Cover Colombia (CLC)permite describir, caracterizar,clasificar y comparar
las características de la cobertura de la tierra, interpretadas a partir de la utilización de imágenes
de satélite de resolución media (Landsat), para la construcción de mapas de cobertura a
diferentes escalas.
Una vez se cuenta con las imágenes de satélite, se procede a ortorectificarlas, proceso que
consiste en la transformación de la imagen satelital en una proyección ortogonal para eliminar la
inclinación de los elementos por efecto del relieve. En este proceso se utiliza el modelo SRTM
(Shuttle Radar Topography Mission, por sus siglas en ingles) de 30 m y un algoritmo del software
para el procesamiento específico de las imágenes Landsat. De este proceso se obtienen las
ortoimágenes, que se utilizan para la captura de los elementos planimétricos.
A continuación, se presenta la base de datos utilizada en la determinación de los números de
curva de cada grupo hidrológico considerando la cobertura y la pendiente del terreno.
Continua …
A B C D
>=3 77 85 90 92
<3 77 85 90 92
>=3 68 78 86 86
<3 68 78 86 86
>=3 89 93 94 94
<3 89 93 94 94
>=3 98 98 98 98
<3 98 98 98 98
>=3 98 98 98 98
<3 98 98 98 98
>=3 68 78 86 89
<3 68 78 86 89
>=3 98 98 98 98
<3 98 98 98 98
>=3 76 85 89 91
<3 76 85 89 91
>=3 72 82 86 89
<3 72 82 86 89
>=3 49 69 78 84
<3 49 69 78 84
>=3 39 61 74 80
<3 39 61 74 80
>=3 64 75 84 86
<3 60 71 78 81
>=3 55 69 78 82
<3 52 67 76 80
>=3 52 67 76 80
<3 52 67 76 80
>=3 45 66 77 84
<3 52 67 76 80
>=3 45 66 77 84
<3 52 67 76 80
>=3 45 66 77 84
<3 40 60 73 78
>=3 39 60 73 78
<3 35 55 70 77
>=3 40 60 73 78
<3 40 60 73 78
>=3 45 66 77 84
<3 40 60 73 78
>=3 45 66 77 84
<3 40 60 73 78
>=3 42 61 74 80
<3 30 48 70 78
1.3.2. Zona de disposicion de residuos
COBERTURA PENDIENTE
GRUPO HIDROLÓGICO
1.1.1. Tejido urbano continuo
1.1.2. Tejido urbano discontinuo
1.2.1. Zonas industriales o comerciales
1.2.2. Red vial, ferroviaria y terrenos asociados
1.2.3. Zonas portuarias
1.2.4. Aeropuertos
1.2.5. Obras hidraulicas
1.3.1. Zonas de extraccion minera
2.2.5. Cultivos confinados
1.4.1. Zonas verdes urbanas
1.4.2. Instalaciones recreativas
2.1.1. Otros cultivos transitorios
2.1.2. Cereales
2.1.3. Oleaginosas y leguminosas
2.1.4. Hortalizas
2.1.5. Tuberculos
2.2.1. Cultivos permanentes herbaceos
2.2.2. Cultivos permanentes arbustivos
2.2.3. Cultivos permanentes arboreos
2.2.4. Cultivos agroforestales
2.3.1. Pastos limpios

18
Continua …
A B C D
>=3 45 66 77 84
<3 52 67 76 80
>=3 45 66 77 84
<3 52 67 76 80
>=3 45 66 77 84
<3 40 60 73 78
>=3 39 60 73 78
<3 35 55 70 77
>=3 40 60 73 78
<3 40 60 73 78
>=3 45 66 77 84
<3 40 60 73 78
>=3 45 66 77 84
<3 40 60 73 78
>=3 42 61 74 80
<3 30 48 70 78
>=3 42 61 74 80
<3 30 48 70 78
>=3 68 78 86 89
<3 47 67 81 88
>=3 57 73 82 86
<3 43 65 76 82
>=3 66 77 85 89
<3 63 73 80 84
>=3 66 77 85 89
<3 63 73 80 84
>=3 49 69 78 85
<3 39 59 75 84
>=3 49 69 78 85
<3 39 59 75 84
>=3 36 52 62 69
<3 36 52 62 69
>=3 36 52 62 69
<3 36 52 62 69
>=3 36 52 62 69
<3 36 52 62 69
>=3 36 52 62 69
<3 36 52 62 69
>=3 40 60 70 76
<3 40 60 70 76
>=3 49 69 78 85
<3 39 59 75 84
>=3 40 60 70 76
<3 40 60 70 76
>=3 46 68 78 84
<3 46 68 78 84
>=3 25 25 25 25
<3 25 25 25 25
>=3 96 96 96 96
<3 96 96 96 96
>=3 68 78 86 89
<3 47 67 81 88
>=3 77 86 89 93
<3 77 86 89 93
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 96 96 96 96
<3 96 96 96 96
>=3 17 34 67 76
<3 17 34 67 76
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 96 96 96 96
<3 96 96 96 96
>=3 25 25 25 25
COBERTURA PENDIENTE
GRUPO HIDROLÓGICO
2.2.5. Cultivos confinados
2.1.4. Hortalizas
2.1.5. Tuberculos
2.2.1. Cultivos permanentes herbaceos
2.2.2. Cultivos permanentes arbustivos
2.2.3. Cultivos permanentes arboreos
2.2.4. Cultivos agroforestales
3.1.4. Bosque de galeria y ripario
2.3.1. Pastos limpios
2.3.2. Pastos arbolados
2.3.3. Pastos enmalezados
2.4.1. Mosaico de cultivos
2.4.2. Mosaico de pastos y cultivos
2.4.3. Mosaico de cultivos, pastos y espacios naturales
2.4.4. Mosaico de pastos con espacios naturales
2.4.5. Mosaico de cultivos con espacios naturales
3.1.1. Bosque denso
3.1.2. Bosque abierto
3.1.3. Bosque fragmentado
4.1.3. Vegetacion acuatica sobre cuerpos de agua
3.1.5. Plantacion forestal
3.2.1. Herbazal
3.2.2. Arbustal
3.2.3. Vegetacion secundaria o en transicion
3.3.1. Zonas arenosas naturales
3.3.2. Afloramientos rocosos
3.3.3. Tierras desnudas y degradadas
3.3.4. Zonas quemadas
3.3.5. Zonas glaciares y nivales
4.1.1. Zonas Pantanosas
4.1.2. Turberas
4.2.1. Pantanos costeros
4.2.2. Salitral

19
Tabla 4-1 Base de Datos Utilizada en la Determinación de los Números de Curva Utilizados
Con base a la tabla anterior se determinaron los números de curvas teniendo en cuenta raster
de cobertura y raster de tipos de suelo del país en el programa ArcGis de la siguiente manera:
La interpretación de las imágenes de satélite se realiza inicialmente a través de la visualización
en computador, empleando el software ArcGis. Con la información generada, se obtienen
coberturas de los suelos, las cuales contienen los atributos y códigos definidos en la
nomenclatura CORINE
A B C D
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 96 96 96 96
<3 96 96 96 96
>=3 17 34 67 76
<3 17 34 67 76
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 96 96 96 96
<3 96 96 96 96
>=3 25 25 25 25
<3 25 25 25 25
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
>=3 100 100 100 100
<3 100 100 100 100
5.1.2. Lagunas, lagos y cienagas naturales
COBERTURA PENDIENTE
GRUPO HIDROLÓGICO
3.3.5. Zonas glaciares y nivales
4.1.1. Zonas Pantanosas
4.1.2. Turberas
4.1.3. Vegetacion acuatica sobre cuerpos de agua
4.2.1. Pantanos costeros
4.2.2. Salitral
4.2.3. Sedimentos expuestos en bajamar
5.1.1. Rios (50 m)
5.1.3. Canales
5.1.4. Cuerpos de agua artificiales
5.2.1. Lagunas costeras
5.2.2. Mares y oceanos
9.9. Nubes

20
4.1.4 Curvas IDF
Debido a la cercanía con el proyecto y la confiabilidad de los registros, se tomó como referencia
datos de la estación Polonuevo [29040080] con coordenadas 10.779 N en Latitud y -74.85 W en
Longitud, en el sistema WGS-84. Se ilustra los registros obtenidos del IDEAM.
Tabla 4-2. Datos pluviométricos Estación Polonuevo [29040080] Fuente: IDEAM
LATITUD 10.779 N TIPO EST SP DEPTO ATLANTICO FECHA-INSTALACION 3/ 13/ 1959
LONGITUD 74.85 W ENTIDAD 01 ITEM MUNICIPIO POLONUEVO FECHA-SUSPENSIÓN
ELEVACION 80 m.s.n.m REGIONALATLANTICO
AÑO ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIE VR. ANUAL AÑO VR. ANUAL
1960 67,00 19,00 45,00 57,00 46,00 29,00 79,00 115,00 60,00 43,00 31,00 36,00 115,00 1,00 115,00
1961 0,00 0,00 18,00 19,00 35,00 14,00 95,00 36,00 36,00 44,00 54,00 4,00 95,00 2,00 95,00
1962 0,00 0,00 0,00 7,00 23,00 46,00 50,00 50,00 3,00 50,00
1963 27,00 45,00 63,00 64,00 20,00 0,00 64,00 4,00 64,00
1964 0,00 11,00 0,00 52,00 44,00 60,00 92,00 55,00 69,00 95,00 42,00 0,00 95,00 5,00 95,00
1965 0,00 0,00 0,00 0,00 48,00 14,00 25,00 60,00 50,00 40,00 73,00 0,00 73,00 6,00 73,00
1966 0,00 0,00 1,50 40,00 88,00 96,00 23,00 43,00 79,00 31,00 56,00 50,00 96,00 7,00 96,00
1967 0,00 0,00 0,00 23,00 62,00 32,00 18,00 25,00 30,00 35,00 46,00 3,50 62,00 8,00 62,00
1968 0,00 0,00 0,00 0,00 57,00 43,00 10,00 85,00 53,00 40,00 61,00 6,00 85,00 9,00 85,00
1969 16,00 0,00 0,00 150,00 37,00 30,00 18,00 85,00 35,00 79,00 22,00 28,00 150,00 10,00 150,00
1970 7,00 0,00 0,00 20,00 43,00 85,00 55,00 27,00 53,00 60,00 41,00 85,00 11,00 85,00
1971 8,00 0,00 30,00 19,00 36,00 41,00 25,00 59,00 60,00 33,00 32,00 1,00 60,00 12,00 60,00
1972 0,00 3,00 5,00 46,00 22,00 3,00 45,00 25,00 45,00 50,00 10,00 5,00 50,00 13,00 50,00
1973 15,00 0,00 0,00 65,00 20,00 110,00 35,00 26,00 25,00 51,00 23,00 9,70 110,00 14,00 110,00
1974 1,00 0,00 25,00 3,00 25,00 62,00 25,00 20,00 45,00 80,00 50,00 10,00 80,00 15,00 80,00
1975 0,00 0,00 50,00 0,00 40,00 50,00 50,00 41,00 45,00 75,00 65,00 25,00 75,00 16,00 75,00
1976 0,00 0,00 0,00 35,00 93,00 80,00 0,00 20,00 45,00 50,00 30,00 0,00 93,00 17,00 93,00
1977 0,00 0,00 0,00 5,00 45,00 65,00 22,00 48,00 80,00 30,00 67,00 0,00 80,00 18,00 80,00
1978 0,00 0,00 0,00 70,00 80,00 90,00 63,00 53,00 50,00 70,00 15,00 15,00 90,00 19,00 90,00
1979 0,00 0,00 0,00 12,00 8,00 75,00 80,00 60,00 120,00 50,00 40,00 10,00 120,00 20,00 120,00
1980 0,00 1,00 0,00 23,00 56,00 31,00 91,00 58,00 38,00 53,00 28,00 37,00 91,00 21,00 91,00
1981 2,00 0,00 0,00 65,00 47,00 47,00 47,00 63,00 30,00 50,00 56,00 61,00 65,00 22,00 65,00
1982 66,00 17,00 0,00 53,00 78,00 135,00 45,00 37,00 31,00 45,00 31,00 0,00 135,00 23,00 135,00
1983 0,00 21,00 8,00 48,00 59,00 49,00 99,00 48,00 29,00 69,00 60,00 21,00 99,00 24,00 99,00
1984 0,00 0,00 0,00 35,00 50,00 43,00 73,00 54,00 70,00 70,00 75,00 0,00 75,00 25,00 75,00
1985 14,00 0,00 0,00 35,00 42,20 50,20 60,20 60,50 70,70 100,40 33,30 14,00 100,40 26,00 100,40
1986 0,00 6,20 0,00 65,30 35,30 40,20 10,20 70,30 73,50 71,40 10,30 12,20 73,50 27,00 73,50
1987 0,20 6,10 0,00 50,50 60,80 50,50 44,00 110,20 100,50 78,40 33,70 4,90 110,20 28,00 110,20
1988 4,00 1,80 4,80 43,40 124,20 125,20 90,10 139,80 162,30 181,40 100,40 11,30 181,40 29,00 181,40
1989 3,90 1,80 4,80 43,00 122,90 123,40 88,30 136,10 156,50 172,70 93,60 9,50 172,70 30,00 172,70
1990 0,00 0,00 0,00 6,00 45,00 27,00 75,00 71,00 36,00 58,00 91,00 35,00 91,00 31,00 91,00
1991 0,00 0,00 0,00 104,00 41,00 39,00 9,00 9,00 21,00 24,00 21,00 0,00 104,00 32,00 104,00
1992 0,00 0,00 0,00 9,10 89,70 44,00 63,80 100,20 39,00 28,40 16,30 0,00 100,20 33,00 100,20
1993 25,00 0,00 18,00 25,00 71,00 63,00 27,30 24,20 79,10 84,50 59,70 0,00 84,50 34,00 84,50
1994 0,00 0,00 48,80 49,20 59,30 77,00 6,40 52,40 96,30 36,70 61,70 0,00 96,30 35,00 96,30
1995 0,00 0,00 17,10 37,00 52,10 35,70 150,00 70,00 83,50 29,50 23,50 32,50 150,00 36,00 150,00
1996 45,20 4,60 8,00 21,00 78,10 44,00 71,00 109,20 31,00 59,00 41,60 6,00 109,20 37,00 109,20
1997 0,60 0,00 0,00 44,30 7,10 64,30 9,70 38,20 18,50 46,70 46,50 0,00 64,30 38,00 64,30
1998 0,00 0,00 5,00 31,00 88,90 17,50 40,50 40,00 74,30 68,50 79,30 41,00 88,90 39,00 88,90
1999 0,00 * 46,00 45,00 53,00 45,30 39,50 37,50 49,40 53,00 40,00 53,00
2000 2,80 0,00 0,00 38,40 40,00 35,80 69,70 48,70 24,70 123,90 23,10 21,00 123,90 41,00 123,90
2001 0,00 0,00 0,00 16,00 66,30 87,30 32,80 35,30 19,70 32,20 19,80 32,10 87,30 42,00 87,30
2002 0,00 0,00 19,80 13,00 85,60 14,00 27,00 10,50 41,80 54,10 31,60 2,80 85,60 43,00 85,60
2003 0,00 0,00 16,50 42,50 21,00 49,80 57,00 73,50 71,00 32,10 28,60 42,10 73,50 44,00 73,50
2002 19,80 13,00 85,60 14,00 27,00 10,50 41,80 54,10 31,60 2,80 85,60 45,00 85,60
2003 0,00 0,00 16,50 42,50 21,00 49,80 57,00 73,50 71,00 32,10 28,60 42,10 73,50 46,00 73,50
2004 37,40 74,80 77,00 71,00 31,00 38,00 77,00 47,00 77,00
2005 0,00 0,00 3,50 64,00 58,30 38,80 81,10 49,80 49,80 38,50 61,00 0,00 81,10 48,00 81,10
2006 57,00 15,00 9,50 67,50 30,20 24,50 62,00 11,40 77,00 40,00 47,80 7,90 77,00 49,00 77,00
2007 0,00 0,00 11,50 85,30 29,30 22,80 46,90 50,50 66,30 51,50 22,30 14,30 85,30 50,00 85,30
2008 0,00 0,00 70,30 30,80 120,80 77,50 58,80 35,50 98,50 88,40 60,50 4,40 120,80 51,00 120,80
2009 40,80 0,00 0,00 12,30 43,30 14,30 43,50 55,40 27,60 115,30 89,90 5,90 115,30 52,00 115,30
2010 0,00 0,00 20,60 40,30 35,40 54,50 40,80 50,30 32,30 77,30 77,30 47,30 77,30 53,00 77,30
2011 0,00 2,30 16,30 49,50 53,50 35,30 43,40 33,40 57,50 44,40 98,50 50,20 98,50 54,00 98,50
2013 9,00 11,00 11,00 55,00 11,00
2014 0,00 13,00 0,00 27,00 72,00 40,00 0,00 50,00 31,00 107,00 83,00 83,00 107,00 56,00 107,00
2015 0,00 0,00 13,00 18,00 5,00 100,00 28,00 80,00 35,00 40,00 34,00 56,00 100,00 57,00 100,00
2016 0,00 0,00 0,00 33,00 47,00 36,00 47,00 58,00 47,00
2017 112,00 40,00 43,00 50,00 71,00 112,00 59,00 112,00
2018 19,00 0,00 0,00 48,00 21,00 13,00 28,00 37,00 69,00 117,00 44,00 0,00 117,00 60,00 117,00
2019 10,00 0,00 0,00 60,00 61,00 31,00 10,00 80,00 55,00 88,00 4,00 80,00 88,00 61,00 88,00
2020 0,00 0,00 0,00 0,00 30,00 56,00 97,00 80,00 50,00 80,00 70,00 2,00 97,00 62,00 97,00
2021 0,00 0,00 0,00 80,00 60,00 80,00 50,00 80,00 80,00 63,00 80,00
MEDIO 6,97 2,15 9,36 37,91 52,52 51,47 48,53 56,52 56,99 62,75 45,96 19,06 91,96
MAXIMO 67,00 21,00 70,30 150,00 124,20 135,00 150,00 139,80 162,30 181,40 100,40 83,00 181,40
MINIMO 0,00 0,00 0,00 0,00 5,00 3,00 0,00 9,00 18,50 24,00 4,00 0,00 11,00
IDEAM-INSTITUTO DEHIDROLOGIA METEREOLOGIA Y ESTUDIOSAMBIENTALESVALORESMAXIMOSMENSUALESDEPRECIPITACION (mms) EN 24 HORAS
ESTACION: POLONUEVO - AUT[29040080]

21
Utilizando el método de IDF sintética del Manual de Drenaje de Carreteras se tiene:
Tabla 4-3. M étodo IDF Sintética. Fuente: M anual de Drenaje de Carreteras INVIAS
Obteniendo las siguientes curvas IDF:

22
Grafica 4-1. Curva IDF Sintética Estación Polonuevo. Fuente: Propia.
4.1.5 Periodo de Retorno de Diseño
Se realizó el análisis correspondiente respecto al periodo de retorno encontrando que para
El Manual de drenaje de Carreteras, presenta la siguiente tabla para distintas estructuras.
Tabla 4-4. Periodos de Retorno Recomendado para Obras Fuente: Manual de Drenaje de Carreteras. Fuente:
INVIAS.
La tabla anterior indica que para alcantarillas menores a 0.90 m de diámetro, se debe utilizar 20
años, para las estructuras de paso tipo Box y tuberías, para las cunetas recomienda que el
periodo de retorno debe ser 5 años, pero por buenas prácticas de ingeniería se tomó un periodo
CURVA IDF SINTETICA POLONUEVO
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240
INTENSIDAD
DURACION (MIN)
CURVA IDF
5 Años 10 Años 20 Años 50 Años 100 Años

23
de retorno de 10 años y para puentes con luz mayores o iguales a 10 m y menor a 50 m un
periodo de retorno de 50 y 100 años.
TIPO DE OBRA EN
ESTUDIO
PERIODO DE RETORNO
SELECIONADO(AÑOS)
Box Culvert 20
Cunetas 10
Puentes 50 y 100
Tabla 4-5. Periodos de Retorno Seleccionado por el Contratista. Fuente: Propia
4.1.6 Tiempo de Concentración
El tiempo de concentración se define como el tiempo que se necesita para que toda la cuenca
genere escorrentía superficial en una sección determinada, es decir, es el tiempo que demora
una gota de agua en salir de la cuenca siendo que ésta partió desde el punto más lejano de la
cuenca. El tiempo de concentración depende de factores como forma de la cuenca, porcentaje
de impermeabilidad de la cuenca, área de la cuenca, pendiente de la cuenca y cauce principal.
En este estudio se utilizaron las fórmulas para estimar el tiempo de concentración propuestas por
Kirpich, Témez, y SCS Ranser. En las siguientes figuras se presenta cada una de las anteriores
formulas junto con sus variables.
Existen muchas ecuaciones que permiten determinar dicho tiempo de concentración. A
continuación, las tres ecuaciones evaluadas en el siguiente estudio:
 Kirpitch
𝑇𝑐 = 0.06628 (
𝐿
𝑆0.5
)
0.77
Dónde: L es la longitud del cauce principal (Km)
S es la pendiente entre la elevación máxima y mínima del cauce principal, en
metros por metro (m/m)
Tc es el tiempo de concentración en horas
 Temez
𝑇𝑐 = 0.30(
𝐿
𝑆0.5
)
0.76
Dónde: L es la longitud del cauce principal (Km)
S es la pendiente entre la elevación máxima y mínima del cauce principal (%)
Tc es el tiempo de concentración en horas

24
 SCS Ranser
𝑇𝑐 = 0.947 (
𝐿3
𝐻
)
0.385
Donde:
𝑇𝑐: Tiempo de concentración, en horas (h).
𝐿: Longitud del cauce principal, en kilómetros (km).
𝐻: Diferencia de cotas entre puntos extremos de la corriente principal, en metros (m).
4.2 CONCEPTOS HIDRÁULICOS EMPLEADOS
4.2.1 Dimensionamiento De Cunetas y Canales
El cálculo de la capacidad hidráulica de canales se realizó aplicando la ecuación de Manning la
cual para flujo uniforme tiene la siguiente forma:
Donde:
Q : Caudal que pasa por la sección transversal (m3/s).
A : Área del flujo en la sección transversal (m2).
R : Radio Hidráulico (m).
S : Pendiente del tramo considerado (m/m).
n : Coeficiente de rugosidad de Manning.
En este casopara su solución seusa el programa Flow Master el cual maneja una serie de rutinas
que comprenden ecuaciones específicas explícitas para distintas formas de conducciones tanto
regulares comoirregulares. De esta manera, el área de la seccióntransversal y el radio hidráulico
del flujo, se calculan para cada condición de nivel.
Donde:
P
A
R 
R: Radio Hidráulico (m)-
A: Área de la sección transversal de flujo (m2)-
P: Perímetro mojado (m)-
Al reemplazar los términos definidos anteriormente, en la ecuación de Manning para tramos de
igual caudal y pendiente, la ecuación resultante permite calcular la profundidad de la lámina de
agua en función del caudal, la pendiente y el ancho de la superficie libre. Esta profundidad es
llamada la profundidad normal, y su localización en el perfil hidráulico está determinada por el
tipo de régimen de flujo que se presente en el tramo considerado; por esto es importante
determinar si el régimen de flujo es subcrítico o supercrítico.
A
S
R
n
Q 2
/
1
3
/
2
1


25
En cunetas se usó un n de Manning de 0.015 considerando que el material es concreto.
4.2.2 Dimensionamiento de Box Culvert
El funcionamiento de una alcantarilla, depende de un conjunto de características tales como su
longitud, pendiente, tamaño, rugosidad, geometría a la entrada, condiciones a la entrada y la
salida, etc. De la relación entre las condiciones mencionadas, dependerá el comportamiento del
flujo en la alcantarilla. Es así como el flujo en la alcantarilla se puede clasificar en las siguientes
características:
Salida sumergida
 Flujo a sección llena (tipo 1).
Salida no sumergida
 Con Cabeza de entrada superior al valor crítico.
- Alcantarilla hidráulicamente larga: Flujo a sección llena (tipo 2).
- Alcantarilla hidráulicamente corta: Sección parcialmente llena (tipo 3).
 Con cabeza de entrada inferior al valor crítico.
- Tirante de salida mayor que el crítico: Flujo subcrítico (tipo 4).
- Tirante de salida inferior al crítico:
Pendiente subcrítica: (tipo 5) Flujo subcrítico con control en la salida.
Pendiente supercrítica: (tipo 6) Flujo supercrítico con control en la entrada.
Control en la entrada no sumergida
 Forma 1
2
5
.
0
5
.
0 S
AD
Q
K
D
H
D
HW
M
C
I









 Forma 2
M
I
AD
Q
K
D
HW






 5
.
0
El empleo de las distintas formas de la ecuación depende del valor de la relación






5
.
0
AD
Q

26
Control en la entrada sumergida
2
2
5
.
0
5
.
0 S
Y
AD
Q
c
D
HWI









g
V
d
H c
c
c
2
2

 (ft)
Donde:
HWi : Profundidad de agua sobre la solera de la sección de control a la entrada (ft).
D : Altura del Box (ft).
Hc : Cabeza específica en la profundidad crítica (ft).
Q : Caudal (ft3
/s).
A : Sección transversal del Box (ft2
).
K,M,c ,Y son constantes función de la forma del box, el material de que está construido, la forma
de la entrada y la condición de sumergencia.
Control en la salida
L
d
u
o H
g
V
TW
g
V
HW 



2
2
2
2
Donde:
HWo : Profundidad de agua sobre la solera de la sección de control a la salida (ft).
Vu : Velocidad de aproximación (ft/s).
TW : Profundidad del agua por encima del nivel de solera de la salida (ft)
Vd : Velocidad a la salida (ft/s).
HL : Suma de todas las pérdidas incluyendo las de entrada (He), las de fricción (Hf ) y las de
salida (Ho).
Pérdidas menores en la entrada
Las pérdidas menores en la entrada se calculan como:







g
V
k
H e
e
2
2
Donde:
He : Pérdidas menores (ft).
ke : Coeficiente de pérdidas a la entrada.

27
El coeficiente de pérdidas a la entrada es a su turno función de la forma y el material de la
alcantarilla.
Pérdidas menores en la salida
Las pérdidas menores a la salida se calculan como








g
V
g
V
H d
o
2
2
0
.
1
2
2
Donde:
Ho : Pérdidas menores (ft)
Vd : Velocidad del canal a la salida (ft/s)
Las pérdidas por fricción se calculan para perfiles de flujo gradualmente variados.
4.2.3 Modelos Hidráulicos (HEC-RAS)
El software de ingeniería HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center's River Analysis System) fue
desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos de América en 1995.
Es un programa de modelación hidráulica unidimensional el cual permite simular cuatro (4) tipos
de flujos en ríos:
 Modelación de flujo en régimen permanente
 Modelación de flujo en régimen no permanente
 Modelación del transporte de sedimentos
 Modelación de calidad de agua
La modelación de flujo en régimen permanente permite calcular la superficie del agua bajo
condiciones de caudal gradualmente variado, a partir de cualquier tipo de geometría de canales
abiertos. Por medio de este módulo puede simularse flujos subcríticos, supercríticos o mixtos.
La modelación de flujo en régimen no permanente permite modelar sistemas hidráulicos en 1D,
2D o 1D 2D bajo condiciones de caudales gradualmente variado en espacio y tiempo. En este
componente pueden analizarse situaciones como rotura de presas, desbordamiento de diques,
operaciones de compuertas, presurización de tuberías, entre otras.
La modelación del transporte de sedimentos permite analizar los procesos de sedimentación y
erosión de canales abiertos, a partir de información granulométrica y de las ecuaciones de
transporte de sedimentos.

28
La modelación de calidad de agua permite analizar procesos biológicos y químicos en canales
abiertos. Entre los diferentes análisis que pueden hacerse tenemos producción de algas,
variación del oxígeno disuelto, demanda biológica de oxígeno (DBO)y nitritos o nitratos disueltos.
En las siguientes figuras se presentan unos ejemplos de resultados de modelación realizados
con el software HEC – RAS.
Figura 4-1. Ejemplo de una Sección Transversal Modelada en HEC - RAS. Fuente: Guía de Aplicación de HEC-
RAS, 2016.
Figura 4-2. Ejemplo de una Sección Transversal Modelada Bajo Flujo Permanente. Fuente: Ídem 1.
Se calcularon las estructuras proyectadas teniendo en cuenta que dichas obras presentarán un
flujo gradualmente variado.
El cálculo de los perfiles en flujos gradualmente variados se realiza resolviendo la ecuación de
energía entre una sección y la siguiente, la cual se muestra a continuación:
e
h
g
V
Z
Y
g
V
Z
Y 





2
2
2
1
1
1
1
2
2
2
2
2


Donde
Y1,Y2 : Profundidad del agua en cada sección
V1, V2 : Velocidad del agua en cada sección

29
Z1, Z2 : Elevación de la vaguada (lugar geométrico de los puntos de mayor profundidad)
del canal principal
1, 2 : Coeficientes de Coriolis
g : Aceleración gravitacional
he : Cabeza de pérdidas de energía
La cabeza de pérdidas de energía entre dos secciones consecutivas obedece a pérdidas por
fricción y a pérdidas por contracción o expansión. La ecuación para el cálculo de las pérdidas de
energía utilizada es la siguiente:
g
V
g
V
C
S
L
h f
2
2
2
1
1
2
2
2 




Donde:
L : Longitud ponderada del tramo
S : Pendiente de fricción representativa entre las dos secciones
C : Coeficiente de contracción o expansión
El modelo básicamente obtiene los resultados en secciones introducidas por el usuario dentro de
las cuales el flujo se supone perpendicular a la sección. El objetivo del modelo numérico es
calcular las alturas de agua en todas las localidades de interés para determinados caudales. El
coeficiente alfa de la última ecuación básicamente es una función de las áreas del flujo y de la
capacidad de conducción así:
∝=
𝐴𝑡
2
[
𝐾𝑙𝑜𝑏
3
𝐴𝑙𝑜𝑏
2 +
𝐾𝑐ℎ
3
𝐴𝑐ℎ
2 +
𝐾𝑟𝑜𝑏
3
𝐴𝑟𝑜𝑏
2]
𝐾𝑡
3
Donde los K anteriores son conocidos como conveyance para las márgenes derecha, izquierda
y central de un canal. En español el término conveyance traduce conducción o transporte que
obedece a la siguiente ecuación:
𝐾 =
𝑄
√𝑆𝑓
𝑜 𝐾 =
1
𝑛
𝐴𝑅
2
3
⁄
La siguiente figura muestra la localización de los K mencionados.
Figura 4-3. Esquema de Factores K del Modelo HEC-RAS. Fuente: guía de aplicación de HEC-RAS,2016

30
La solución del modelo HEC-RAS es iterativa. En caso de no encontrar una solución adecuada
compara la altura crítica con el resultado de menor error de las iteraciones. Si concuerda con el
régimen del problema y su error es menor a 10 cm el programa arroja este valor. En caso de que
no cumpla, HEC-RAS arrojará la altura crítica la cual es calculada a su vez mediante el método
parabólico o el de secante (dada la no linealidad de la solución).
Si el flujo deja de ser gradualmente variado, la ecuación de energía anterior no es válida, debido
a que las pérdidas de energía no son cuantificables de manera precisa. En este caso el modelo
incurre en diversos métodos de cálculo entre los que se incluyen ecuaciones empíricas para
estructuras especiales a partir de la ecuación de conservación del momentum que se muestra a
continuación.
𝑃2 + 𝑃1 + 𝑊
𝑥 − 𝐹
𝑓 = 𝑄𝜌∆𝑉
Donde:
Pi : presión hidrostática en la sección i
Wx : peso del agua en la dirección x
Ff : fuerza de fricción
Q : caudal
ρ : densidad del agua
∆V : cambio de velocidad en las dos secciones de control.
La figura a continuación esquematiza la situación:
Figura 4-4. Esquema de las Fuerzas Actuantes en el Principio de M omentum Aplicado en HEC-RAS. Fuente: Guía de
aplicación de HEC-RAS,2016
4.2.4 Galibo
El gálibo es la menor distancia entre la lámina de agua correspondiente al caudal de diseño y el
canto inferior de las vigas del puente. El Manual de diseño geométrico del INVIAS (Referencia
4.12) señala en su sección 7.1.1. “Gálibo”, los siguientes valores:
 Sobre corrientes de agua relativamente limpias en toda época: mínimo dos metros (2.00
m) por encima del Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias (N.A.M.E.).

31
 Sobre corrientes de agua que en algunos períodos transportan desechos, troncos y otros
objetos voluminosos: mínimo dos metros con cincuenta centímetros (2.50 m) por encima
del N.A.M.E.
 Sobre cursos hídricos navegables. Dependerá del calado máximo de navegación, por lo
que el valor debe ser definido por el Ministerio de Transporte.
4.2.5 Factor de ajuste (FP) de la Charca y Pantano
En los casos que serequiera se puede hacerun ajuste del área de la cuencacuando se presenten
embalses, pedajes o pantanos de la siguiente forma:
Tabla 4-6. 2.2.5 Factor de ajuste (FP) de la Charca y Pantano. Fuente: HEC 22.

32
5 DISEÑO HIDRAULICO E HIDROLOGICO
Considerando las condiciones del proyecto y los respectivos diseños que se realizarán en la vía proyectada dentro de los 614 m,
se determinarán las distintas obras hidráulicas necesarias para el manejo de las correntia generada en la zona del proyecto de
estudio.
Figura 5-1. Tramo de la vía Baranoa - Polonuevo. Fuente: Google Earth.

33
5.1 Hidrología.
De acuerdo con las condiciones topográficas y el diseño geométrico de vías, se delimitaron
las distintas cuencas, se determinaron las áreas y los puntos de concentración de las
diferentes escorrentías generadas en la zona de estudio, mediante diferentes métodos
como son el Método SCS y el Racional.
5.1.1 Análisis Método SCS – Arroyo
 DEM – Modelo Digital de Elevaciones.
Para poder determinar la cuenca aferente al arroyo mediante procesos GIS, se utilizó el
DEM mostrado a continuación
Figura 5-2. Modelo Digital de Elevaciones DEM. Fuente: https://earthexplorer.usgs.gov/.

34
 Cuenca Arroyo.
Del modelo se logró delimitar la siguiente cuenca para el arroyo.
Figura 5-3. Cuenca Arroyo. Fuente: Propia.
A continuación, se muestran algunos de los factores morfométricos de la cuenca delimitada
Tabla 5-1 Factores morfométricos Cuenca del Arroyo. Fuente: Propia
2115,000 Ha
26922,00 m
281,00 m
110,00 m
8228,00 m
2,078% %
1,6391 N. A.
0,312 N. A.
Factor de forma (Kf):
Longitud del Cauce:
Pendiente :
Índice Gravelius (Kc ):
Elevación Máx:
Elevación Min:
Perímetro (P)
MORFOLOGÍA DE LA CUENCA
Área (A)

35
 Numero de Curva Arroyo.
Para determinar el Numero de Curva, se realizó este análisis mediante procesos GIS,
utilizando un Modelo Digital de Elevaciones DEM, Rastre de uso de suelos, coberturas,
Grupo Hidrológico y Pendientes, de la zona que anteriormente delimitada.
A continuación, se ilustra la cobertura en la cuenca.
Figura 5-4. Cobertura de Suelos Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map
Otro parámetro importante para el conocimiento del CN es la pendiente presente en la
superficie. Según la metodología Corine, se puede dividir entre el terreno con una pendiente
menor al 3% y terrenos con pendiente mayor o igual al 3%.
Figura 5-5. Raster de Pendiente Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map

36
se tiene presencia de pendientes mayor o igual del 3% en la mayoría de la superficie. Esto
se debe a la ubicación del proyecto en zonas
Para la obtención del grupo hidrológico se hace uso de la clasificación de suelos dada por
el Instituto Colombiano Agustín Codazzi, donde muestra las siguientes codificaciones
presentes en las subcuencas del proyecto:
 LWAb: Moderadamente Profundos a profundos, moderada y bien drenados, texturas
gruesas y finas, muy ácidos y moderadamente alcalinos y saturación de base alta.
 LWBb, LWBb2 y LWBc2: Moderadamente profundos, bien a moderadamente bien
drenados, texturas moderadamente finas, moderadamente ácidos a
moderadamente alcalinos y saturación de bases muy alta
 LWFc2 y LWFe2: Superficiales, bien a excelentemente drenados, textura
moderadamente gruesas y finas ligera a moderadamente alcalinos y saturación de
bases muy alta.
 LWIe2: Profundos y superficiales, bien a excesivamente drenados, texturas
moderadamente finas y moderadamente gruesas, reacción moderada a ligeramente
acida y saturación de bases altas
 Zu: Zona Urbana
Figura 5-6. Raster de Clasificación de Suelos Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map

37
De acuerdo a lo anterior, bajo las condiciones de humedad y capacidad de infiltración del
terreno de las subcuencas, los grupos hidrológicos presentes se encuentran en el orden de
A, B y C. A continuación, se ilustran los grupos hidrológicos presentes.
Figura 5-7. Raster de Clasificación de Grupo Hidrológico Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map
De la combinación de los grupos hidrológicos, las coberturas y las pendientes se obtiene
los diferentes números de Número de Curva para la zona de estudio.
Figura 5-8. Raster de CN Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Map

38
Para hallar el CN ponderado se realiza una sumatoria del producto de cada uno de los CN
presentes por su área y dividirla entre el área total como, esta operación estadística y otras
más nos las facilita el Sofware Arc- Gis arrojando la siguiente tabla.
Tabla 5-2. Estadistica de Numero de Curva Cuenca del Arroyo. Fuente: Arc-Gis
 Caudal HEC-HMS
Con la información del CN Ponderado que es aproximadamente 70.6 y la Morfometría se
procede a calcular el caudal mediante el Sofware HEC-HMS, a continuación, se muestra el
resumen de los resultados.
Tabla 5-3. Resumen hidrológico Cuenca del Arroyo. Fuente: HEC- HMS.
Para ver más detalles del Análisis Hidrológico ver ANEXO 2. ANALISIS HIDROLOGICO
SCS Y ANEXO HMS.
El análisis se realizó para para 50 y 100 años con el fin de ver el comportamiento hidráulico
posteriormente en a diferentes periodos de retorno.
Área
m²
Minima Maxima Rango Media
Desviación
Estandar
Suma Mediana
21150000 48 92 44 70.636.414 11.563.509 1670198 73

39
5.1.2 Análisis Método Racional
 Canal Paralelo.
Figura 5-9. Cuencas Canal Paralelo. Fuente: Propia.
Del análisis hidrológico se obtuvo la siguiente información:
Tabla 5-4. Resumen Hidrológico Canal Paralelo. Fuente: Propia

40
 Culvert.
Figura 5-10. Cuencas Culvert. Fuente: Propia.
Tabla 5-5. Resumen Hidrológico Culvert. Fuente: Propia

41
 Culvert Doble.
Figura 5-11. Cuencas Culvert Doble. Fuente: Propia.
Tabla 5-6. Resumen Hidrológico Culvert Doble. Fuente: Propia
Para ver más detalles del Análisis Hidrológico ver ANEXO 2. HIDROLOGIA METODO
RACIONAL.

42
5.2 Diagnóstico Actual del Arroyo
Según visita realizada se localizó un arroyo el cual pasa transversalmente a la vía
proyectada, teniendo que realizar un análisis de cómo se comportamiento hidráulico
actualmente.
Se procede a realizar la modelación respectiva del canal con la sección propuesta en el
software HEC-RAS, Con el fin de verificar que las secciones y trazado existente se deben
tener en cuenta las siguientes consideraciones:
 Geometría
Teniendo en cuenta la información topográfica pertinente se generó el siguiente modelo
geométrico:
Figura 5-12 Geometría Arroyo. Fuente: HEC-RAS
A continuación, se muestra las principales secciones trasversales de la geometría.

43
Continua …

44
Continua …

45
Continua …

46
Continua …

47
Continua …

48
Figura 5-13 Secciones Principales Transversales Arroyo. Fuente: HEC-RAS
Con la geometría se obtuvo el siguiente perfil longitudinal.
Figura 5-14 Perfil Arroyo. Fuente: HEC-RAS
 Lámina de Agua
Utilizando el software HEC- RAS, se determinó la lámina de agua para una condición de
periodo de retorno de 50 y 100 años. Las condiciones de frontera aguas arriba y aguas
abajo se plantearon de la siguiente manera:
1. Aguas arriba se consideró que la condición del flujo a la entrada es normal por lo
que se asignó una pendiente de 0.004 m/m

49
2. Aguas abajo se consideró que la condición del flujo a la entrada es normal por lo
Teniendo en cuenta las condiciones en la entrada y la salida se generó el siguiente perfil
de la lámina de agua.
Figura 5-15 Lámina de Agua Arroyo Tr=50 años. Fuente: HEC-RAS
Figura 5-16 Lámina de Agua Arroyo Tr=100 años. Fuente: HEC-RAS
Como se observa en los perfiles de lámina de agua, las secciones existentes producen
desbordamiento para ambos periodos de retornos estudiados, por ende, se debe realizar
ajustes de estas para que cumpla con la normativa.
Para ver más detalles del Análisis Hidráulico ver ANEXO HEC- RAS- ARROYO.

50
5.3 Hidráulica
Para encauzar las aguas provenientes de las cuencas analizadas anteriormente, se
proyectó un canal trapezoidal conformado en tierra, puente, culverts y berma cunetas. A
continuación, se muestra el análisis de las obras propuestas:
 Canal Conformado en Tierra
Debido a que el arroyo actualmente no posee la capacidad para transportar los guas sin
que se genere desbordamiento se propone una canalización con una sección trapezoidal,
así como se muestra en la siguiente figura:
Figura 5-17. Sección Canal Conformado en Tierra. Fuente: Origen propio.
software HEC-RAS, Con el fin de verificar que las secciones y trazado se deben tener en
cuenta las siguientes consideraciones:
 Geometría
geométrico:
Figura 5-18 Geometría Canal Conformado en Tierra. Fuente: HEC-RAS

51
Figura 5-19 Secciones Principales Transversales Canal Conformado en Tierra. Fuente: HEC-RAS
Figura 5-20 Perfil Canal Conformado en Tierra. Fuente: HEC-RAS

52
 Lámina de Agua
periodo de retorno de 50 y 100 años. Las condiciones de frontera aguas arriba y aguas
abajo se plantearon de la siguiente manera:
4. Aguas abajo se consideró que la condición del flujo a la entrada es normal por lo

53
Como se observa en los perfiles de lámina de agua, la sección propuesta no produce
desbordamiento alguno para ambos periodos de retornos estudiados, y tomando como
referencia la lámina de 100 años se tendría 0.50 m de borde libre.
Para ver más detalles del Análisis Hidráulico ver ANEXO HEC- RAS- CANAL
TRAPEZOIDAL
 Puente
Teniendo en cuenta el capítulo 2.2.4 Galibo, se tienen en cuenta el inciso dos que indica
“Sobre corrientes de agua que en algunos períodos transportan desechos, troncos y otros
objetos voluminosos: mínimo dos metros con cincuenta centímetros (2.50 m) por encima
del N.A.M.E.”,
Ahora bien, cabe aclarar que el puente se comportara como una estructura de paso vial,
mas no como una estructura hidráulica, por tal motivo no se modelo, pero si se tiene en
cuenta lo mencionado anteriormente para determinar la altura, asi como se muestra a
continuación.
Figura 5-23 Sección del Puente. Fuente: Propias
Como se evidencia la máxima altura de las aguas seria 3.0 m y sumando el galibo de 2.5
m se tendría un puente con una altura de 5.5 m y un ancho de 23.70 m.

54
 Canal Paralelo
Para el canal paralelo se propone las siguientes secciones:
Figura 5-24. Sección Canal Paralelo. Fuente: Origen propio.
software HEC-RAS, con el fin de verificar que las secciones y trazadose deben tener en
cuenta las siguientes consideraciones:
 Geometría
geométrico:
Figura 5-25 Geometría Canal Paralelo. Fuente: HEC-RAS

55
Figura 5-26 Secciones Principales Transversales Canal Paralelo. Fuente: HEC-RAS

56
Figura 5-27 Perfil Canal Paralelo. Fuente: HEC-RAS
 Lámina de Agua
periodo de retorno de 20 años. Las condiciones de frontera aguas arriba y aguas abajo se
plantearon de la siguiente manera:
6. Aguas abajo se consideró que la condición del flujo a la de lámina de agua conocida
a una cota de 105.15 m.

57
Figura 5-28 Lámina de Agua Canal Paralelo Tr=20 años. Fuente: HEC-RAS
Como se observa en el perfil de lámina de agua, la sección propuesta no produce
desbordamiento alguno para el periodo de retorno analizado, y se obtiene un borde libre
minino de 0.44 m cumpliendo con las condiciones del borde libre permisible entre la lámina
de agua y la altura del canal, el cual debe ser mínimo el 30% de la lámina de agua.
Para ver más detalles del Análisis Hidráulico ver ANEXO HEC- RAS- CANAL PARALELO
 Diseño de Berma Cuneta
Para esta estructura de determino el caudal teniendo en cuenta el tramo más largo de
cuneta que se presenta en la vía el cual se muestra a continuación.
Figura 5-29 Longitud más Larga de Cuneta. Fuente: Propia

58
Y sabiendo que la vía tiene doble bombeo, se tendría 2.5 m de vía a captar, para un área
de 775 m² y teniendo una pendiente longitudinal mínima de 0.5%. se obtuvo el siguiente
caudal:
Tabla 5-7. Resumen Hidrológico Berma Cuneta. Fuente: Propia
Para ver más detalles del Análisis Hidrológico ver ANEXO 2. HIDROLOGIA METODO
RACIONAL.
Para las Bermas cunetas se propone la sección que se muestra en la siguiente figura.
Figura 5-30. Sección Berma Cuneta. Fuente: Origen propio.
Se realiza el análisis hidráulico de la sección para las diferentes cunetas, que en este caso
tienen las mismas pendientes de la vía, aplicando el uso el software FlowMaster, a
continuación, se muestra el análisis correspondiente:

59
Figura 5-31. Análisis hidráulico de la sección Berma Cuneta. Fuente: FlowMaster.
Del análisis se obtiene que la Berma Cuneta con las condiciones mencionadas
anteriormente puede transportar un caudal a sección llena de 0.11 m³/s, comparando este
caudal con el caudal que captaría la cuneta mas larga de la vía que sería de 0.03 m³/s se
evidencia que la cuneta tiene capacidad hidráulica para soportar este ultimo caudal y
mantener un borde libre de 0.08 m.
 Diseño Culvert – K0+580.
Para captar y transportar la escorrentía generada por la cuenca aferente hasta el punto de
encole aproximadamente en la abscisa K0+580, se propuso un Culvert con sección circular
de diámetro 0.80 m lo largo de toda su extensión (17.37 m), con una pendiente uniforme de
S=0.30%. Para el análisis hidráulico del Culvert, se empleó el software Culvert Studio. A
continuación, se muestran los resultados:
Figura 5-32. Sección para Culvert. Fuente: Origen propio.

60
Figura 5-33. Vista en planta para Culvert. Fuente: Origen propio.
Figura 5-34. Análisis Hidráulico del Culvert. Fuente: Culvert Studio.
De las figuras anterior se puede observar el correcto funcionamiento de las estructuras de
paso tipo Box Culverts, ya que la relación Hw/D se encuentra por debajo de 1.20, se debe
tener en cuenta que el box Culvert quedara como estructura de pavimento al momento de
su construcción.

61
Figura 5-35. Perfil Culvert. Fuente: Propia
 Diseño Culvert Doble – K0+302.
Para captar y transportar la escorrentía generada por la cuenca aferente hasta el punto de
encole aproximadamente en la abscisa K0+302, se propuso un Culvert doble con sección
circular de diámetro 0.90 m lo largo de toda su extensión (8.81m), con una pendiente
uniforme de S=0.60%. Para el análisis hidráulico del Culvert, se empleó el software Culvert
Studio. A continuación, se muestran los resultados:
Figura 5-36. Sección para Culvert Doble. Fuente: Origen propio.
Figura 5-37. Vista en planta para Culvert Doble. Fuente: Origen propio.

62
Figura 5-38. Perfil Culvert Doble. Fuente: Propia
Figura 5-39. Análisis Hidráulico del Culvert Doble. Fuente: Culvert Studio.
De las figuras anterior se puede observar el correcto funcionamiento de las estructuras de
paso tipo Box Culverts, ya que la relación Hw/D se encuentra por debajo de 1.20, se debe
tener en cuenta que el box Culvert quedara como estructura de pavimento al momento de
su construcción.
 Diseño Pompeyano.
Con el fin de que las aguas no se adentren a la vía se propone un pompeyano de las
siguientes dimensiones:

63
Figura 5-40. Pompeyano: Origen propio.

64
6 CONCLUSIONES
Luego de a ver realizado el análisis hidrológico y el diseño hidráulico para el drenaje del
proyecto, se puede concluir los siguientes:
 Se logró realizar la estimación de los caudales hidrológicos máximos probables de
cada una de las cuencas aferentes de las estructuras propuestas en el proyecto.
Con los cuales se realizó los cálculos hidráulicos requeridos para definir las
secciones de las estructuras.
 Se realizo el análisis actual de Arroyo de la zona de estudio, determinado que no
posee la capacidad necesaria para transportar las aguas de generan en la zona.
 Como resultado de los cálculos hidráulicos se definió la sección necesaria para
trasportar las aguas del arroyo generando una canalización con una sección
Trapezoidal Conformado en Tierra con una altura de 3.5 m, talud 1:1.5- 1:1.5, de
base menor de 13.40 m y base mayor de 20.40 m, la cual es capaz de dirigir las
aguas sin generar desbordamiento.
 Se diseñó la sección del puente requerido el cual funciona como estructura de paso
vial y no como estructura hidráulica, teniendo una dimensión de 5.50 m de alto y
23.70 m de ancho, permitiendo pasar a través del canal conformado en tierra sin
generar ninguna interferencia.
 Se propuso un canal paralelo a la vía del lado derecho que descarga en el canal
conformado en tierra, el cual dirige las aguas que llegan en la intersección a nivel
de la abscisa K0+580, el cual presenta al inicio una sección de rectangular de 1.00
m x 1.00 m abierto luego en 5.0 m hace una transición a 1.50 m x 1.00 m abierto y
los últimos metros por estar presente una casa presenta esta última sección, pero
con tapa para que los peatones puedan tener facilidad en el tránsito.
 Se presento el diseño de un culvert con sección circular de diámetro 0.80 m a nivel
de nivel de la abscisaK0+580, para transportar las aguas que llegan a un punto bajo
de la intersección formada en la abscisa mencionada.
 Se debe instalar un pompeyano en la intersección a nivel de la abscisa K0+580,
para que las aguas no ingresen a la vía.
 Como resultado de los cálculos hidráulicos se definió de planteó un culvert doble
con sección circular de diámetro 0.90 m aproximadamente en la abscisa K0+302,
con el fin de realizar el paso de las aguas que provienen de la margen derecha
donde se encuentra un embalse y evitar que las aguas ingresen a la vía al momento
de quinearse lluvias torrenciales.

65
7 RECOMENDACIONES
 Las secciones descritas en el presente documento son netamente hidráulicas, por
lo cual se recomienda tener precauciones pertinentes en el caso durante el diseño
estructural que no genere cambios que afecten el modelo hidráulico realizado.
 Durante el proceso constructivo se recomienda la presencia de persona y equipo
calificado para el trazado, replanteo y control de niveles de obra. La presencia de
una comisión tipográfica que controle cotas, pendientes y demás elementos
importantes del diseño es primordial para la ejecución de la obra.

Diseño hidráulico e hidrológico vía Baranoa-Polonuevo

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