Este documento presenta el estudio hidrológico e hidráulico realizado para el proyecto de mejoramiento de calles y plazuela en el centro poblado de Mallacayan en Ancash, Perú. El estudio determinó los caudales de diseño para las obras de drenaje mediante el método racional y la curva IDF regional. Se identificó un área de aporte de 0.31 km2 y se calculó un tiempo de concentración de 15 minutos usando la fórmula de Kirpich. El estudio proveerá los parámetros necesarios para el

1. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
4.1. ESTUDIO DE HIDROLOGIAE HIDRAULICA
4.4.1 GENERALIDADES
El presente estudio está orientado a determinar por una parte los caudales de diseño de las
obras de drenaje pluvial propuesto, ante condiciones de lluvias extremas que caen sobre
las áreas de drenaje de los cauces que cruzan el eje de la vía; y por otra parte se enfoca al
diseño hidráulico de las obras de drenaje necesarias establecidas sobre la base de estudios
de campo y del estudio hidrológico para garantizar la estabilidad de la vía.
Los trabajos efectuados en la zona de estudio, ha comprendido entre otros, la evaluación
del comportamiento hidrológico e hidráulico de los cursos hídricos que interceptan el eje
de la vía proyectada evaluando la necesidad de proyectar nuevas obras de drenaje pluvial.
4.4.2 OBJETIVOS DEL ESTUDIO
El Capítulo de Hidrología e Hidráulica, tiene como objetivo proporcionar la siguiente
información:
 Evaluar las características hidrológicas y geomorfológicas de las quebradas y/o
micro cuencas que interceptan la vía proyectada.
 Determinar los caudales de diseño y secciones hidráulicas para las obras de drenaje
pluvial.
 Proponer las diversas obras de drenaje pluvial que requieran ser proyectadas de
acuerdo a la exigencia hidrológica e hidrodinámica del área del Proyecto Vial, a fin
de garantizar su estabilidad y permanencia.
4.4.3 ALCANCES DEL ESTUDIO
Para el logro de los objetivos indicados se han llevado a cabo las siguientes actividades:
 Caracterización morfológica e hidrológica de la zona donde se desarrolla la vía
proyectada. Análisis de la información hidrológica disponible, en este caso, no se

2. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
cuenta con una estación hidrometeorológica en el área del proyecto para lo cual
utilizaremos como método alternativo para generar las curvas IDF definidas por el
estudio regional “Hidrología del Perú” IILA – UNI – SENAMHI 1983 MODIFICADO.
 Determinación del período de retorno a utilizar en el diseño de la obra de drenaje y
con ello, obtener el caudal máximo de diseño.
 Sobre la base de la evaluación realizada en la etapa de campo y de la estimación del
caudal de diseño, se efectuará el diseño hidráulico de las obras de drenaje nuevas.
4.4.4 UBICACIÓN DEL PROYECTO
El área de estudio correspondiente al Proyecto:
Región : Ancash
Provincia : Aija
Distrito : La Merced
CC.PP. : Mallacayan
4.4.5 DESCRIPCION GENERAL DEL AREA DE ESTUDIO
El proyecto en estudio está ubicado en la cordillera negra distrito de La Merced en el
centro poblado de Mallacayan, con un rango altitudinal que comprende desde los 3700
msnm hasta los 3900 msnm. El proyecto tiene un aspecto vital, cuya ejecución como Obra y
funcionamiento, tendrá un impacto positivo sobre el fortalecimiento del aspecto
económico del distrito, que se traducirá en la reducción de costos de operación de los
vehículos, disminución del tiempo en circulación, incremento del confort y segundad vial,
tanto para los usuarios como para los pobladores de las zonas aledañas al proyecto.
El Proyecto corresponde al Estudio Definitivo para el “MEJORAMIENTO DE CALLES Y
PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE MALLACAYAN DEL DISTRITO DE LA MERCED -
AIJA - ANCASH”. Dicho proyecto, se encuentra inserto en un ambiente sujeto a condiciones
atmosféricas adversas, donde el agua es uno de los agentes más dañinos, especialmente

3. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
durante los meses de diciembre a marzo que son los meses de mayores intensidades de
lluvias, afectando la estructura vial en sus diferentes componentes: plataforma, drenaje y
pavimentos.
El tramo en estudio se desarrolla sobre terrenos de configuración topográfica ondulada y
en su mayoría a media ladera, donde se han identificado algunas quebradas.
4.4.5.1 CLIMA
En el CC.PP. MALLACAYAN, tiene un clima Frio Seco, con temperatura media
anual máxima de 22°C y una mínima de 3°C, el mismo que se caracteriza como de
regularidad climática.
4.4.5.2 RELIEVE
La zona de estudio corresponde a relieve variado con mesetas y zonas onduladas,
no faltando zonas altamente escarpadas, la carretera se desarrolla a altitudes de
3700 y 3900 metros sobre el nivel de mar. Cuando se presentan lluvias en los
meses de diciembre a marzo el relieve se encuentra susceptible a intensos
procesos erosivos debido a las pendientes en las quebradas.
4.4.5.3 GEOLOGIA
Las características geológicas a lo largo de la vía, están relacionadas directamente
con los principales eventos geológicos ocurridos en la región, destacando entre
ellos movimientos tectónicos de tensión y compresión.
4.4.6 ESTUDIO DE HIDROLOGIA
Este capítulo está enfocado en la determinación de descargas de diseño para las obras
de drenaje de la vía, de acuerdo a la exigencia hidrológica de la zona proveniente
principalmente de precipitaciones.
4.4.6.1 METODOLOGIA EMPLEADA

4. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
Con la finalidad de reunir los criterios adecuados, conocer las características
hidrológicas, hidráulicas y de drenaje de la zona, se realizó el estudio en las
siguientes etapas:
- Etapa de recopilación de información: Comprendió la recolección, evaluación
y análisis de la documentación oficial existente como: estudios anteriores e
información cartográfica y meteorológica.
- Etapa de campo: Consistió en un recorrido de toda la vía para evaluar desde
el punto de vista hidráulico y de drenaje la necesidad de proyectar nuevas
obras, tomando en consideración su comportamiento hidráulico estructural e
identificación de las características geomorfológicas de las áreas que aportan
caudal en el tramo.
- Etapa de gabinete: Consistió en el procesamiento, análisis, determinación de
los parámetros hidrológicos e hidráulicos para el diseño y dimensionamiento
de las obras que comprenden el sistema de drenaje pluvial.
4.4.6.2 INFORMACION BASICA
- Información Cartográfica
La cartografía utilizada en este proyecto se refiere a las cartas nacionales
obtenidas del Instituto Geográfico Nacional (IGN) a escala 1/100 000,
habiéndose empleado la hoja correspondiente al distrito de Huaraz:
Huaraz Hoja 20 h
- Información Pluviométrica
No existe una estación pluviométrica cercana al área de estudio para lo cual
nos apoyaremos en el RNE NORMA - OS.060 (Drenaje Pluvial Urbano), que
recomienda como método alternativo utilizar las curvas IDF definidas por el
estudio regional “Hidrología del Perú” IILA – UNI – SENAMHI 1983
MODIFICADO.

5. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
- Información de zonas de precipitaciones solidas
Respecto a las precipitaciones sólidas, ninguno de los organismos e
instituciones oficiales consultadas cuentan con estaciones que registren este
parámetro. Asimismo, no se pudo identificar alguna estación de propiedad no
gubernamental que lo registre.
Fuentes locales en las inmediaciones del proyecto manifestaron que la nieve o
granizo que pueda acumularse en el terreno solo permanece por cortos
períodos de tiempo derritiéndose durante las horas siguientes siendo este
evento muy esporádico, indicativo que toda precipitación escurrirá poco
después de haberse registrado.
Se concluye que las precipitaciones principalmente son líquidas, por lo tanto,
solo éstas serán consideradas en los análisis para el cálculo de caudales de
diseño.
4.4.7 CAUDALES DE DISEÑO
La estimación de los caudales de diseño se ha efectuado en base a la información
hidrológica disponible y a la importancia donde se proyectará la estructura de drenaje.
Se han calculado de acuerdo a la extensión superficial de las áreas involucradas con el
Método Racional para las cuencas con áreas de aportación menores a 10 Km2.
Las características geométricas de las cuencas colectoras se han obtenido de los mapas
topográficos a escala 1:100,000 que cubren el área del Proyecto, asi como del
levantamiento topográfico donde se identificaron áreas de aportación menor a 10 Km2.
4.4.7.1 METODO RACIONAL
El método racional permitirá estimar la descarga de diseño para las alcantarillas
cuya función será evacuar las descargas provenientes de precipitaciones pluviales
que caen sobre un área tributaria.

6. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
La descarga máxima de diseño, según esta metodología, se obtiene a partir de la
siguiente expresión:
Donde:
Q : Descarga máxima de diseño (m3/s)
C: Coeficiente de escorrentía.
I : Intensidad de precipitación máxima horaria (mm/h)
A : Área de la cuenca (Km2)
4.4.7.2 INTENSIDAD MAXIMA
Se utilizó el estudio Hidrología del Perú, que fue realizado por el convenio IILA-
SENAMH1-UNI (1983), para determinar los coeficientes regionales de la zona de
estudio a fin de obtener intervalos de precipitación e intensidades regionales
menores a 24 horas de los registros de precipitaciones actuales.
Las expresiones IILA modificada son:
Donde:
I : intensidad de la lluvia
a, b, K, n : constantes regionales ver Norma Técnica O.S. 060.
Drenaje Pluvial Urbano
T : tiempo de retorno
t : duración en horas
Según la metodología empleada por el IILA las fórmulas son válidas para 3 < t <
24 horas.
𝑄 = 0.278 𝐶𝐼𝐴
𝑷𝒕,𝑻 = 𝒂( 𝟏 + 𝑲𝒍𝒐𝒈𝑻) 𝒕 𝒏
𝑰𝒕,𝑻 = 𝒂( 𝟏 + 𝑲𝒍𝒐𝒈𝑻) 𝒕 𝒏−𝟏

7. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
Y para t < 3 horas se usa:
Para la zona del proyecto tenemos:
a)
Según diagrama de precipitaciones de la fórmula IILA, se tiene que CC.PP.
De Mallacayan se encuentra en la zona 5a5, por tanto:
n = 0.303
y = 3,700.00 msnm Altitud de Mallacayan
b) eg = -6+0.007Y y > 2300
eg = 19.90
c) K´g = 11 eg
(-0.85)
K´g = 0.866
tg = 15.20 Perú
d) a = (1/tg)n
eg
a = 8.725
K = 0.866
b =
0.50 Costa Centro y Sur
0.40 Sierra
0.20 Costa Norte y Selva
b = 0.40
T = 25 años Periodo de Retorno
t = 2.50 horas Duración de la lluvia
e) i (t,T) = 9.18 mm/h
Intensidad de lluvia para diseño
4.4.7.3 TIEMPO DE CONCENTRACION
𝑷 𝟐𝟒 = 𝜺 𝒈( 𝟏 + 𝑲𝒍𝒐𝒈𝑻)
𝑰𝒕,𝑻 = 𝒂( 𝟏 + 𝑲𝒍𝒐𝒈𝑻)(𝒕+ 𝒃) 𝒏−𝟏

8. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
El tiempo de concentración es igual al tiempo que demora una partícula
en llegar desde el punto más lejano hasta la salida de la cuenca.
Transcurrido el tiempo de concentración se considera que toda la cuenca
contribuye a la salida. Como existe una relación inversa entre la duración
de una tormenta y su intensidad, asumimos que la duración crítica es igual
al tiempo de concentración.
Una ecuación que permite calcular el tiempo de concentración en minutos
es la fórmula de Kirpich:
Donde:
L : Longitud del canal (m)
S : Pendiente media del canal (m/m)
Tc : Tiempo de concentración en minutos (min)
4.4.7.4 Estudio del Área de Aporte
El área de la cuenca es probablemente la característica geomorfológica más
importante para el diseño. Está definida comola proyección horizontal de toda el
área de drenaje de un sistema de escorrentía dirigido directa o indirectamente a
un mismo cauce natural.
Para el área de estudio se tomó un área de aporte de 0.31km2.
El cual se muestra en la siguiente lamina:
𝑇𝐶 = 0.01947 × 𝐿0.77
× 𝑆−0.385

9. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”

10. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
4.4.8 DRENAJE PLUVIAL
La estimación de los caudales de diseño se ha efectuado en base a la información
hidrológica disponible donde se proyectarán las estructuras de drenaje pluvial. Se han
calculado de acuerdo a la extensión superficial de las áreas involucradas con el Método
Racional, los resultados se muestran a continuación:

11. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
LONGITUD PENDIENTE PERIODO
MEDIA DE Tiempo Fre- Intens. Coef. Area Caudal
TRAMO TERRENO Asfalto Concreto Zonas Area Bosques Asfalto Concreto Zonas Area Bosques RETORNO
Concentració
n
cuencia Escorr. Total
de
Diseño
St Verdes Cultivo Verdes Cultivo Tc K t b n a I C A Qo
m m/m Ca Cc Cv Ccu Cb Años Min. h h mm/h Km2 m3/s
1 2 150.00 0.15 0 0.03 0.032 0.247 0.001 0.86 0.88 0.49 0.48 0.45 25 1.915 0.866 2.5 0.40 0.303 8.72478 9.181 0.520 0.31 0.411
Km2
TRAMO
según periodo de retorno
COEFICIENTE DE ESCORRENTIA
CAUDAL DE DISEÑO
Parámetro de duración
CALCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO
AREAS PARCIALES
DE A
Caracteristicas de la Superficie
CALCULO DE LA SECCIÓN

12. Elaborado por:Evaluado por:
EXPEDIENTE TÉCNICO
" MEJORAMIENTO DE CALLES Y PLAZUELA EN EL CENTRO POBLADO DE
MALLACAYÁN DEL DISTRITO DE LA MERCED - AIJA - ANCASH”
 Se tiene un ancho de la solera 0.70 m, para que fluya mejor el material de sedimento y
para poder cumplir la velocidad máxima ya que se cuenta con una pendiente alta. Por
lo tanto tenemos:
Velocidad calculado V = 5.63 m/s siendo menor a lo permitido V = 6.0 m/s.
Velocidad minina para este tipo de recubrimiento 0.60 m/s.
 El tirante calculado es 0.11 m, adoptaremos 0.20 m.
 Calculo del borde libre (se recomienda).
BL = √cy
BL = borde libre
Y = tirante
C = Coeficiente que varía desde 0.46 para Q = 0.6 m3/s a 0.76 para Q = 0.85 m3/s.
Por lo tanto:
Adoptaremos c = 0.46.
Tenemos entonces:
𝐵𝐿 = √0.46 ∗ 0.20 = 0.31𝑚
Por lo tanto adoptaremos un borde libre de 0.50 m, y sumando con el tirante
tendremos 0.70 m ya que esta medida nos ayudara también a darle un mantenimiento
adecuado; ya que la alcantarilla se está comportando como un canal cerrado y para su
proceso de limpieza se está adecuado la sección, como se puede apreciar la zona del
proyecto es un lugar donde se practica la agricultura por tanto en épocas de lluvias
este material de gravas, limos y arcillas es arrastrado desde lo alto hacia las vías,
posteriormente estos llegando a la alcantarilla.
 Por lo tanto tenemos la sección interior de la alcantarilla.
0.70 m
0.70m