Adecuación y funcionamiento hidráulico de las obras viales

Autores: Sosa, Marco Antonio
Año de publicación: 2025
Idioma: español castellano
Tipo de recurso: documento de conferencia
Estado: versión publicada
Descripción: Fil: Sosa, Marco Antonio. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Ruberto, Alejandro Ricardo. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Este trabajo presenta una caracterización y análisis comparativo de tres cuencas hidrográficas del nordeste argentino con el objetivo de estudiar su comportamiento hidrológico e hidráulico y proyectar adecuadamente estructuras de cruce vial. La investigación se enmarca dentro de un enfoque metodológico que integra análisis morfológico, estadístico e hidráulico para validar criterios de diseño de obras viales en función de la dinámica propia del escurrimiento superficial en diferentes contextos fisiográficos. Las cuencas analizadas son la del río Tapenagá, situada en el noreste de la provincia del Chaco; la cuenca del arroyo Barrancas, localizada en la provincia de Corrientes; y la cuenca del río Negro, también en el Chaco. Cada una de ellas presenta características morfológicas y de escurrimiento contrastantes, lo que permite una comparación representativa de diferentes escenarios dentro de la región. En todas se identificaron secciones de control estratégicas ubicadas sobre infraestructuras viales existentes (Rutas Nacionales o Provinciales), donde se proyectaron obras de adecuación hidráulica. Para cada cuenca se recopiló información planimétrica, batimétrica, pluviométrica e hidrométrica, y se construyeron series de máximos anuales de caudal a partir de registros históricos proporcionados por organismos nacionales y provinciales. Estas series fueron sometidas a un análisis estadístico utilizando el software Af-Multi, mediante el cual se aplicaron diferentes modelos de distribución de probabilidad (GEV, LogPearson, LogGauss, entre otros), con el objetivo de determinar los caudales de diseño para un período de retorno (TR) de 25 años. La selección del modelo se basó en los menores errores cuadráticos medios (ECMF y ECMV), garantizando un ajuste estadístico representativo de los eventos extremos. En la cuenca del Tapenagá, caracterizada por su morfología alargada, escasa pendiente (0,00025 m/m) y desarrollo meandriforme, se estimó un caudal de diseño de 207,2 m³/s. Esta cuenca responde lentamente a los eventos de precipitación y presenta una elevada retención de agua, con registros máximos históricos que alcanzaron los 424,35 m³/s. Para esta sección, ubicada sobre la Ruta Nacional N° 11, se proyectó una alcantarilla de hormigón armado de 36 m de longitud y 8,6 m de altura útil, con pendiente longitudinal de 0,00025 y cabezales a 45°, simulada con el programa HY-8. Los resultados indicaron que la estructura opera satisfactoriamente tanto para el caudal de diseño como para el máximo histórico. La cuenca Barrancas, en cambio, se presenta con pendientes más pronunciadas (4,7 m/km) y una forma más compacta, lo que da lugar a una rápida respuesta hidrológica ante lluvias intensas. Esta característica se refleja en los tiempos al pico y de concentración más breves, y en la necesidad de diseñar obras que permitan una evacuación eficaz. El caudal de diseño determinado fue de 677,9 m³/s, utilizando el modelo LogPearson, que mostró un ajuste óptimo a los datos. En este caso, la sección de control se ubica sobre la Ruta Provincial N° 126. La alcantarilla proyectada posee 36 m de largo, 9 m de altura útil, y una pendiente de 0,00018 m/m, garantizando un pasaje eficiente del caudal sin generar sobrecargas sobre la infraestructura vial. Las simulaciones evidenciaron un comportamiento hidráulico adecuado ante condiciones críticas. Por su parte, la cuenca del río Negro, con una superficie significativamente menor (328,25 km²), presenta sin embargo un régimen fluvial relevante debido a su carácter semi-regulado y a su flujo permanente, asociado a una alta capacidad de almacenamiento y condiciones locales del uso del suelo. La pendiente es baja, y el ancho medio del cauce se estima en 32,8 m. El caudal de diseño, determinado mediante la distribución LogGauss, fue de 173,3 m³/s. La estructura de cruce evaluada se localiza sobre la Av. Gral. San Martín, a las afueras de Resistencia. Se proyectó una alcantarilla de hormigón armado de 36 m de longitud, 9 m de altura útil y pendiente de 0,0001683, simulada para validar su desempeño ante caudales extremos. Se observó una respuesta eficiente y sin excedencia, lo que avala su funcionalidad en condiciones de diseño. Un aspecto destacable es que, a pesar de la diferencia en tamaño y régimen entre las cuencas, los cauces principales poseen dimensiones y morfologías comparables, lo cual permitió establecer parámetros estructurales semejantes para las alcantarillas proyectadas. Esto sugiere la posibilidad de avanzar hacia criterios de diseño estandarizados, adaptables a diversas condiciones locales mediante ajustes de cotas, pendientes y alturas. Además, se validó el uso de estructuras con secciones trapezoidales, cabezales inclinados y rugosidad de Manning unificada (n=0,016), como solución eficiente, constructivamente viable y con buena respuesta hidráulica. La utilización de herramientas de simulación hidráulica como HY-8, en conjunto con análisis estadístico robusto y caracterización detallada de cada cuenca, permitió no sólo diseñar obras seguras y funcionales, sino también proponer una metodología replicable para futuras intervenciones en otras regiones del país. Este enfoque integral mejora la capacidad de planificación técnica, promueve la eficiencia en la inversión pública y reduce riesgos vinculados al mal dimensionamiento de estructuras de drenaje vial. En conclusión, la investigación demuestra que el análisis integrado de la morfología de cuencas, la estadística hidrológica y la simulación hidráulica es esencial para proyectar soluciones eficaces y sostenibles en obras viales expuestas a escurrimientos superficiales. La adaptabilidad de las soluciones estructurales dentro de un marco técnico común ofrece una base sólida para la estandarización y optimización del diseño hidráulico vial en regiones con problemáticas similares. Contacto: marco.
Materia: Barrancas
Cuenca
Modelación
Nivel de accesibilidad: acceso abierto
Condiciones de uso: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/
Repositorio
Institución: Universidad Nacional del Nordeste
OAI Identificador: oai:repositorio.unne.edu.ar:123456789/60339

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Estas series fueron sometidas a un análisis estadístico utilizando el software Af-Multi, mediante el cual se aplicaron diferentes modelos de distribución de probabilidad (GEV, LogPearson, LogGauss, entre otros), con el objetivo de determinar los caudales de diseño para un período de retorno (TR) de 25 años. La selección del modelo se basó en los menores errores cuadráticos medios (ECMF y ECMV), garantizando un ajuste estadístico representativo de los eventos extremos. En la cuenca del Tapenagá, caracterizada por su morfología alargada, escasa pendiente (0,00025 m/m) y desarrollo meandriforme, se estimó un caudal de diseño de 207,2 m³/s. Esta cuenca responde lentamente a los eventos de precipitación y presenta una elevada retención de agua, con registros máximos históricos que alcanzaron los 424,35 m³/s. 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Cada una de ellas presenta características morfológicas y de escurrimiento contrastantes, lo que permite una comparación representativa de diferentes escenarios dentro de la región. En todas se identificaron secciones de control estratégicas ubicadas sobre infraestructuras viales existentes (Rutas Nacionales o Provinciales), donde se proyectaron obras de adecuación hidráulica. Para cada cuenca se recopiló información planimétrica, batimétrica, pluviométrica e hidrométrica, y se construyeron series de máximos anuales de caudal a partir de registros históricos proporcionados por organismos nacionales y provinciales. Estas series fueron sometidas a un análisis estadístico utilizando el software Af-Multi, mediante el cual se aplicaron diferentes modelos de distribución de probabilidad (GEV, LogPearson, LogGauss, entre otros), con el objetivo de determinar los caudales de diseño para un período de retorno (TR) de 25 años. La selección del modelo se basó en los menores errores cuadráticos medios (ECMF y ECMV), garantizando un ajuste estadístico representativo de los eventos extremos. En la cuenca del Tapenagá, caracterizada por su morfología alargada, escasa pendiente (0,00025 m/m) y desarrollo meandriforme, se estimó un caudal de diseño de 207,2 m³/s. Esta cuenca responde lentamente a los eventos de precipitación y presenta una elevada retención de agua, con registros máximos históricos que alcanzaron los 424,35 m³/s. Para esta sección, ubicada sobre la Ruta Nacional N° 11, se proyectó una alcantarilla de hormigón armado de 36 m de longitud y 8,6 m de altura útil, con pendiente longitudinal de 0,00025 y cabezales a 45°, simulada con el programa HY-8. Los resultados indicaron que la estructura opera satisfactoriamente tanto para el caudal de diseño como para el máximo histórico. La cuenca Barrancas, en cambio, se presenta con pendientes más pronunciadas (4,7 m/km) y una forma más compacta, lo que da lugar a una rápida respuesta hidrológica ante lluvias intensas. Esta característica se refleja en los tiempos al pico y de concentración más breves, y en la necesidad de diseñar obras que permitan una evacuación eficaz. El caudal de diseño determinado fue de 677,9 m³/s, utilizando el modelo LogPearson, que mostró un ajuste óptimo a los datos. En este caso, la sección de control se ubica sobre la Ruta Provincial N° 126. La alcantarilla proyectada posee 36 m de largo, 9 m de altura útil, y una pendiente de 0,00018 m/m, garantizando un pasaje eficiente del caudal sin generar sobrecargas sobre la infraestructura vial. Las simulaciones evidenciaron un comportamiento hidráulico adecuado ante condiciones críticas. Por su parte, la cuenca del río Negro, con una superficie significativamente menor (328,25 km²), presenta sin embargo un régimen fluvial relevante debido a su carácter semi-regulado y a su flujo permanente, asociado a una alta capacidad de almacenamiento y condiciones locales del uso del suelo. La pendiente es baja, y el ancho medio del cauce se estima en 32,8 m. El caudal de diseño, determinado mediante la distribución LogGauss, fue de 173,3 m³/s. La estructura de cruce evaluada se localiza sobre la Av. Gral. San Martín, a las afueras de Resistencia. Se proyectó una alcantarilla de hormigón armado de 36 m de longitud, 9 m de altura útil y pendiente de 0,0001683, simulada para validar su desempeño ante caudales extremos. Se observó una respuesta eficiente y sin excedencia, lo que avala su funcionalidad en condiciones de diseño. Un aspecto destacable es que, a pesar de la diferencia en tamaño y régimen entre las cuencas, los cauces principales poseen dimensiones y morfologías comparables, lo cual permitió establecer parámetros estructurales semejantes para las alcantarillas proyectadas. Esto sugiere la posibilidad de avanzar hacia criterios de diseño estandarizados, adaptables a diversas condiciones locales mediante ajustes de cotas, pendientes y alturas. Además, se validó el uso de estructuras con secciones trapezoidales, cabezales inclinados y rugosidad de Manning unificada (n=0,016), como solución eficiente, constructivamente viable y con buena respuesta hidráulica. La utilización de herramientas de simulación hidráulica como HY-8, en conjunto con análisis estadístico robusto y caracterización detallada de cada cuenca, permitió no sólo diseñar obras seguras y funcionales, sino también proponer una metodología replicable para futuras intervenciones en otras regiones del país. Este enfoque integral mejora la capacidad de planificación técnica, promueve la eficiencia en la inversión pública y reduce riesgos vinculados al mal dimensionamiento de estructuras de drenaje vial. En conclusión, la investigación demuestra que el análisis integrado de la morfología de cuencas, la estadística hidrológica y la simulación hidráulica es esencial para proyectar soluciones eficaces y sostenibles en obras viales expuestas a escurrimientos superficiales. La adaptabilidad de las soluciones estructurales dentro de un marco técnico común ofrece una base sólida para la estandarización y optimización del diseño hidráulico vial en regiones con problemáticas similares. Contacto: marco.
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Adecuación y funcionamiento hidráulico de las obras viales

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